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Strom- und Spannungsbegrenzung bei elektrostatischen Lackierungs-und
Elektrofilteranlagen Das Patent Bog 212 betrifft einen Hochfrequenzgenerator mit
einer zur Begrenzung .des Kurzschlußstromes dienenden Drosselspulenanordnung vor
der Generatorröhre, wobei als Drosselspulenanordnung eine solche mit Gleichstromvormagnetisierung
verwendet ist. Es hat sich ergeben, daß die dort genannte Einrichtung durch die
Drosselanordnung, insbesondere bei Speisung des als Verbraucher dienenden Hochfrequenzgenerators
ülber einen Transformator und Trockengleichrichter, noch in besonders vorteilhafter
Weise bei anderen Verbrauchern als Hochfrequenzgeneratoren verwendbar ist.
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Erfindungsgemäß handelt es sich um die Verwendung der nach dem Hauptpatent
zur Kurzschlußstrombegrenzung bei Hochfrequenzgeneratoren dienenden, vorgeschalteten
Drosselspulenanordnung mit Gleichstromvormagnetisierung, .bei über einen Transformator
und einen oder mehrere Trockengleichrichter angeschlossenen Anlagen zum elektrostatischen
Lackieren und bei Elektrofilteranlagen zur Strom-und/oder Spannungsbegrenzung, insbesondere
Leerlaufspannungsbegrenzung, und zur Verhütung von Überschlägen.
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An Hand der beiden Figuren der Zeichnung seien die besonderen Vorteile
der Erfindung in folgendem näher erläutert.
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Bekanntlich werden für elektrostatische Lackierungs- und Elektrofilteranlagen
Gleichstromquellen mit höhen Spannungen und geringen Strömen gebraucht, z. B. 13o
kV und 5 mA. Die hohe Gleichspannung wird dabei -durch Hochtransformierung von Wechselstrom
und über Trockengleichrichter gewonnen. Es wird bei einer solchen Anlage gefordert,
daß
zutun Schutze gegen Lebensgefahr bei Berührung der Strom auch im-Kurzschlußfall
unter einem Wert von etwa io mA bleibt. Zugleich darf jedoch die Leerlauf spannung
der Anlage nicht wesentlich über den Vollast wert ansteigen, weil im. Leerlauf sonst
Überschläge zwischen den Elektroden auftreten könnten, wodurch z. B. bei Lackierungs=
anlagen.- -eine gleichmäßige Lackierung gestört werden würde. Im Fall einer wesentlich
höheren Leerlaufspannung müßten auch Transformator und Trockengleichrichter für
diese hohen Spannungen bemessen sein, was eine erhebliche Verteuerung bedeuten würde.
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Die obengenannten Forderungen, nämlich daß erstens ein Strom im Kurzschlußfäll-
-nicht über einen bestimmten zulässigen Wert ansteigt, sich also 'beispielsweise
nicht viel vom Vollaststromunterscheidet, und zweitens zugleich die Forderung; daß
die Leerlaufspannung nicht wesentlich über den Vollastwert ansteigt, lassen sich
durch die Einrichtung nach dem Hauptpatent erfüllen. Die Verwendung des dort geschilderten
Prinzips ist ,deshalb bei elektrostatischen Lackierüngs- und Filteranlagen besonders
vorteilhaft: In Fig. i ist die Schaltung einer solchen Anlage zur elektrostatischen
Lackierung dargestellt. Die Sprühelektrode i und die geendete Sammelelektrode 2@
sind über einen Trockengleichrichter 3 an den Hochspannungstransformator 4 angeschlossen.
In seinem Primärkreis sind die zur Strom- und Spannungsbegrenzung dienenden vormagnetisierten
Drosseln 5 und 6 gelegt, deren gegensinnig geschaltete Gleichstromwicklungen über
eine Trockengleichrichteranordnung 7 -in Gräetzschaltung : und einen einstellbaren
Widerstand 8 an -den Klemmeng einer Wechselspannungsquelle liegen. Mit io sind die
Klemmen für den primärseitigen An.schluß des Transformators 4 bezeichnet.
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In Fig.2 ist an Hand einer graphischen Darstellung,die Wirkungsweise
der Anlage dargestellt: Sie zeigt für den Parameter des Vormagnetisierungsgleichstromes
der Drosseln 5 und 6 (Fig. i) die Abhängigkeit der Spannung U= an den Elektroden
i und 2 vom Strom T= in der Sekundärwicklung des Transformators 4. Die voll ausgezogene
Kurve der Fig.2 gilt für den Nopmallastwert des Vormagnetisierungsstrornes und ist
mit J', =- roo °/o bezeichnet. Die gestrichelte Kurve gilt für I,, =-8o%. Um (die
Forderungen zu erreichen, die die Anlage erfüllen soll, wird die Vormagnetisierung
der Drosseln so eingestellt, daß bei geringer Überschreitung des Normalstromes I-
die Spannung U.
stark absinkt. Man erreicht dies beispielsweise im Arbeitspunkt
A1 der Kurve T" = i oo o-/o, d. h. . kurz vor dem Knick dieser Kurve. Der Arbeitspunkt
Al. gelte bei Vollast der Lackierungsanlage. Geht nun T- bei Leerlauf auf den Wert
Null zurück; so ist ohne weiteres erkennbar, idaß . die Spannung im Leerlauf sich
nur unwesentlich über den Wert von Al erhöht. Ebenso ist erstichtlich, daß bei größerem
Strom J= -als im Arbeitspunkt A1 die-Spannung U= stark absinkt und daß der Kurzschlußstrom
nicht wesentlich über -den Vollaststrom ansteigen kann. Liegt z. B. im Arbeitspunkt
A1 ein Strom von 5 mA vor, so wird auch im ungünstigsten Fall, d. h. bei Kurzschluß,
der zulässige, noch gerade nicht Lebensgefährliche Wert von io mA mit Sicherheit
nicht überschritten. -An zwei besonderen Beispielen sei die Wirkungsweise der Einrichtung
,der Erfindung noch näher anschaulich erläutert. Nähert sieh z. B. in einer ele1ktrostatischen
Lackierungsanlageein vorspringender Teil eines an der geerdeten Elektrode angeschlossenen
Gegenstandes, der mit Lack überzogen werden soll, der Sprühelektrode, so nimmt der
Strom T= (Fig. 2) infolge verstärkter Sprühwirkung zu. Dabei sinkt aber die Spannung
U= infolge der abfallenden Kennlinie so stark, @daß sich kein Lichtbogen und kein
Überschlag ausbilden kann.
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In.einer Elektrofilteranlage 'können Überschläge dann entstehen, wenn
ein zu filterndes Gas plötzlich unnormal hohe Konzentration an Staubteilchen aufweist
oder an Stelle von Staubteilchen z. B. Metahhstaub oder gäure:dämpfe vorliegen.
Bei einer Einrichtung nach-. der Erfindung kann es hierbei jedoch zu keinem Überschlag
kommen, da eine erhöhte Leitfähigkeit des zu filternden Gases zunächst einen höheren
Strom bedeuten würde. Infolge des dabei zwangsläufigen Spannungsabfalles an den
Elektroden unterbleibt der Überschlag.
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Ist eine elektrische Lackierungsanlage für eine Vollastspannung von
z. B. i3o kV vorgesehen, so ist es nicht immer erwünscht oder günstig mit diesem
Wert zu arbeiten. Ein Arbeiten mit niedrigeren Spannungen ist bei einer Einrichtung
nach der Erfindung im Gegensatz zu bisher bekannten Einrichtungen zum elektrostatischen
Lackieren ohne besondere Einrichtungen, wie z. B. Hochspannungswiderstände oder
Umschaltung des Hochspannungstransformators auf ein kleines übersetzungsverhältnis,
möglich. Die Verwendung von Widerständen im Hochspannungskreis würde Verhuste und
einen schlechten Wirkungsgrad der Anlage bedeuten, und eine-Änderung des Übersetzungsverhältnisses
des Hochspannungstransformators würde Anzapfungen und Umschaltmittel bedingen, was
eine wesentliche Verteuerung der Anlage bedeuten würde. Die Einstellung einer niedrigeren
Arbeitsspannung !bei der Einrichtung nach .der Erfindung geschieht -durch Einstellung
einer geringeren Vormagnetisierung in Aden Drosseln 5 und 6 z. B. mit Hilfe ,des
Widerstandes B. Die hierbei auftretenden Verluste im Gleichstromkreis der Drossel
fallen nicht ins Gewicht. Aus der Fig.2 ist die Wirkungsweise einer derartigen Hoch-spannungsherabsetzun.g
ersichtlich. Füreine gewünschte Arbeitsspannung von z: B. go kV gilt der Arbeitspunkt
A2 auf der ,gestrichelten Kurve (Abb. 2), die sich bei einem Vormagnetisierungsstrom
J,, = 8o 1/o ergibt. Letzterer wird mit .dem Widerstand 8 (Fig. i) eingestellt.
Die Vorteile der Anlage hinsichtlich Berührungssicherheit und Durchschlaggefahr
bleiben hierbei voll erhalten. Die Einrichtung nach .der Erfindung ist nicht auf
das in Fig. i dargestellte einfache Ausführungsbeispiel für Anschluß an Einphasenstrom
und Einweggleichrichtung
beschränkt. Beispielsweise kann der Gleichrichter
auf der Sekundärseite des Hochspannungstransformators 4 (Fiel- I) :beliebige Schaltung
haben, z. B. auch Doppelweg-, Brücken-, Greinacher- oder Vervielfacherschaltung.