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Periodisch betätigtes Kontaktgerät für mechanische Stromrichter Bei
der Verwendung von Wälzkontaktgeräten für mechanische Stromrichter ist es im allgemeinen
erforderlich, daß die Kontaktzeiten aufeinanderfolgender Wechselstromphasen sich
zeitlich überdecken. Während dieser überdeckungszeit spielt sich der Kommutierungsvorgang
ab. Die Überdeckung läßt sich am einfachsten dadurch erzielen, daß die feststehenden,
im Kreise angeordneten Kontaktsegmente elastisch ausgeführt sind. Diese Elastizität
ist jedoch außerdem noch aus einem anderen Grunde erforderlich, nämlich um einen
ruhigen Lauf des Ankers sicherzustellen. Die Verhältnisse liegen etwa ähnlich wie
bei der Bewegung eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn, wo ebenfalls eine bestimmte
Federung erforderlich ist, um ruhigen Lauf zu erzielen. Unter gewissen Umständen,
z. B. bei Geräten für große Stromstärken, werden, wenn die Federung der Kontaktsegmente
den Erfordernissen des ruhigen Laufes entsprechend weich ausgeführt werden, die
Überdeckungszeiten benachbarter Phasen zu groß. Erfindungsgemäß werden in einem
solchen Fall zwischen die miteinander kommutierenden Endsegmente benachbarter Phasen
Blindlamellen eingeschaltet. Ist beispielsweise bei einem Taumelwälzgerät R der
Radius der Kontaktbahn, b der Taumelwinkel und f die Durchfed'erung der Kontaktsegmente
unter der Summe von statischen und dynamischen Anpreßdrucken
des
Änkers, so ergibt sich. für die überdeckungszei t Ü0
Ist ß die Breite der Blindlamellen, so ergibt sich für die Überdeckung der Kontaktzeiten
der benachbarten Phasen ü-üo-ß. Man sieht aus diesen Gleichungen, daß man es bei
weicher Federung, d. h. bei großem Wert für f, in der Hand hat, durch Wahl von ß
die Überdeckung der Kontaktzeiten beliebig klein zu machen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Abnahme des Gleichstromes
von dem Anker eine gesonderte Kontaktbahn vorzusehen. Bei Taumelgeraten kann man
diese beispielsweise in den Taümelmittelpunkt legen und den Strom entweder nach
oben oder nach unten von der Taumelscheibe abnehmen. Es ist auch bereits vorgeschlagen
worden, die Stromabnahme nicht im Taümelmittelpurikt, sondern auf einer weiter außen
liegenden Kreisbahn vorzunehmen. Dies hat den Nachteil, daß keine Gewähr gegeben
ist,. daß der Anker diese Kontaktbahn und die Kontaktsegmente gleichzeitig mit genügendem
Druck berührt.
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Nach der weiteren Erfindung werden die Blindsegmente, welche auf gleichem
Durchmesser wie die Phasensegmente und zwischen ihnen liegen, als Gleichstromabnehmer
benutzt. Dies hat zur Voraussetzung, däß die Federung der Segmente so weich ist,
daß der Anker immer mindestens auf einem Blindsegment aufliegt. Die Sicherheit der
Stromabnahme wird erhöht, wenn der Anker gleichzeitig auf mehreren Blindsegmenten
zur Auflage kommt, was durch genügende Weichheit der Federung erzieltwerden kann,
ohne -daß die Überdeckung der Kontaktzeiten benachbarter Phasen zu :groß wird. Man
hat es in der Hand, durch Wahl der Breite der Phasensegmente und der Blindsegmente
die günstigsten Verhältnisse und eine Anpassung an die Kommutierungszeit auszusuchen.
Man kann beispielsweise alle Segmente verhältnismäßig schmal aus= führen und kann
sie in Gruppen zu Phasensegmenten und Blindsegmenten zusammenfassen. Die Anordnung
nach der Erfindung hat u. a. den Vorteil, daß die Länge- des Stromweges im Anker
stark, verringert wird. Sie ist nur noch gleich dem mittleren Abstand zwischen Blindlamelle
und Phasenlamelle: Der Anker kann also sehr leicht ausgeführt werden. Dies ist von
besonderer Bedeutung bei großen Geräten, bei denen ohne das Mittel der Erfindung
die Kontaktdrücke im Verhältnis zu dem zu übertragenden Strom viel zu groß werden,
was unnötige Materialbeanspruchung und Anlaufschwierigkeiten zur Folge hat, Um eine
gleichmäßige Abnutzung zu - erzielen, führt man zweckmäßigerweise- Phasenlamellen
und Blindlamellen aus gleichem Material aus, auch dann, wenn die Blindlamellen nicht
zur Stromleitung herangezogen werden, sondern "tatsächlich blinc bleiben.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Beispiel schematisch dargestellt.
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h 3> 5, 7s 9, 1I, 13, 15, 17 sind Phasensegmente 2, 4, 6, S,
so, 12, 14, 16, rS Blindlamellen. je zwei benachbarte Phasenlamellen sind zu einer
Phase zusammengeschlossen, so z und 3 zu Phase u, 5 und 7 u Phase v usw. Die Blindlamellen
führen sämtliche an eine gemeinsame Ringleitung rg, welche einen Gleichstrompol
darstellt. Diese Ringleitung kann bei großen Stromstärken durch Wasser gekühlt werden.
Bei noch größeren Stromstärken kann man auch die Verbindungsbügel 2o, 2r usw. der
Phasensegmente mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit kühlen. Man kann auch alle
Segmente, welche bei einer Anordnung nach der Erfindung; wie man sieht, von gleichem
Effektivwert des Stromes beansprucht werden, -mit Kühlrippen versehen und durch
einen Luftstrom kühlen.
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Sämtliche Kontaktsegmente können durch einen gemeinsamen Spannring
derart befestigt werden, so daß sie durch Lösen des Spannringes einzeln ausgewechselt
werden können. - Der Spannring kann gleichzeitig als Stromring zg ausgebildet werden.
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Bei der Anordnung .der Blindlamellen zur Gleichstromabnahme schrumpft
die Strombahn des Ankers auf einen schmalen Ring zusammen, welchen man beispielsweise
aus Bronze herstellen kann, in welche auf der Kontaktbahn Silber mit Hilfe einer
Schwalbenschwanznut eingepreßt ist. Diesen Kontaktring befestigt man nicht starr,
sondern unter Zwischenschaltung einer gewissen Federung mit dem eigentlichen Anker,
auf welchen das antreibende Magnetfeld oder der mechanische Antrieb einwirkt.
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Soll die Überdeckung der Kontaktzeiten während des Betriebes verändert
werden, so kann man entweder den Anpreßdruck oder bei Taumelgeräten den Winkel,
um den der Anker taumelt, verstellen. Man kann jedoch auch die Breite .der Blindlamellen
verändern, beispielsweise dadurch, daß man jede Blindlamelle in viele einzelne Lamellen
auflöst, von denen mehr oder weniger an die benachbarten Phasenlamellen angeschlossen
werden.
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Statt die Blindlamellen vollkommen isoliert anzuordnen oder statt
sie alle fest mit dem Gleichstrompol zu verbinden, kann man auch, besonders bei
feiner kollektorartiger Unterteilung der Lamellen,. die Kommutierung durch Widerstände
erleichtern oder bewerkstelligen, indem man zwischen die einzelnen Lamellen Widerstände
derart schaltet, daß.beim Abwälzen des Ankers die Unterbrechung einer Phase nicht
plötzlich erfolgt, sondern unter bestimmter endlicher Änderungsgeschwindigkeit des
Widerstandes. Diese Art der Kommutierung bringt Verluste mit sich, welche jedoch
klein gehalten werden können, wenn man Mittel zur Entlastung der Kontakte von. Schaltfeuer
(Schaltdrosseln, saugdrosselähnliche Transformatoren, Primärventile usw.) gleichzeitig
zur Anwendung bringt, so daß die Widerstände im normalen Betrieb nur von dem geringen
Magnetisierungsstrom durchflossen werden. Um die Induktivität der Stromzuleitungen
klein
zu halten, kann man die Phasenzuleitungen auf dem Umfang derart anordnen, daß sie
sich teilweise in geringenAbständen überdecken. Die Kontaktsegmente selbst führt
man derart aus, daß bei entstehendem Schaltfeuer der Lichtbogen durch sein eigenes
Magnetfeld kräftig aus der Kontaktbahn herausgeblasen wird. Zu diesem Zweck kann
man die Kontaktsegmente in -bekannter Weise haarnadelförmig ausbilden.