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Kontaktgleichrichter bzw. -wechselrichtermit flüssigem Kontaktmaterial
Zusatz zum Zusatzpatent. 873 114. Gegenstand des Patentes 873 114 ist ein Kontaktgleichrichter
bzw. =wechselrichter mit einem in einem Vakuum oder Schutzgas enthaltenden Gefäß
rotierenden Quecksilberstrahl, und zwar besteht das Kennzeichen darin, daß der Antriebsmotor
in das Gefäß eingeschlossen ist, oder daß der Stator sich außerhalb des Vakuumgefäßes
befindet und der Rotor nur in diesem eingeschlossen ist.
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Die Erfindung stellt eine Weiterbildung des Patentes dar, und zwar
soll der Quecksilberstrahl derart unterbrochen werden, d.aß keine Unregelmäßigkeiten
in der Spannungskurve entstehen, die z. B. beim Betrieb von Leuchtstoffröhren zu
unerwünschten Flackererscheinungen führen. Gemäß der Erfindung wird die-sich in
dem Hauptpatent bildende Quecksilberschleppe von Umleitungsw änden aufgenommen,
die aus einem Material hoher Temperaturfestigkeit bestehen und quecksilberabweisend
sind, wie z. B. Wolfram. Ferner werden diese Zwischenstücke so, ausgebildet, daß
.sie den Ou-ecksilberstrahl abschneiden und zu einer regelmäßigen Unterbrechung
des Quecksilberstrahles führen und ein flackerfreies Licht ermöglichen.
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Es ist mit .derartigen Geräten wohl möglich, Ströme erheblicher Leistung
unter Funkenbildung einwandfrei und dauerhaft ohne oder mit geringer Materialabnutzung
zu unterbrechen. Wenn auch eine Grenze für diese Art .des Wechselrichterbetriebes
noch nicht bekannt ist, so ist es doch vorsorglich besser, sich bei größeren Leistungen
der
Scha,ltdräs'sel zur stromlosen Unterbrechung zü bedienen.
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In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
gezeigt, das sich des bekannten Kommutierungstransformators 21 mit Wendekondensator
2o bedient, aber als neu hinzugekommene Glieder noch zwei Schaltdrosseln 17 und
18 enthält.
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Der Wechselrichter wird aus dem mit positiv und negativ :bezeichneten
Gleichstromnetz gespeist und überträgt seine Leistung mit Hilfe des Haupttransformators
ig auf das Wechselstromnetz i i. In dem gedachtenAugenblick soll angenommen werden,
daß der Kontakt 15 geschlossen, der Kontakt 16 jedoch geöffnet ist. Zu dieser Zeit
fließt, wie es die Pfeile andeuten, der Gleichstrom von der Mitte des Transformators
nach links und rechts zur Hälfte, nach links durch den Kontakt 15 und nach rechts
über den Kondensator 14 ebenfalls durch den Kontakt 15 durch die Schaltdrossel.i7
und wieder die eine Hälfte links durch den Transformator 2i zum Mittelpunkt und,die
andere Hälfte durch den Kondensator 2o zum Mittelpunkt :des Transformators 2i. Dort
vereinigen sich die halben Ströme wieder zum vollen Wert, der schließlich in das
Gleichstromnetz über den Minuspol zurückkehrt. Der Strom wird erst dann Null, wenn
die Kondensatoren eine der Gleichspannung entsprechende Spannung angenommen haben.
Voraussetzung für diese Betrachtung ist, daß die Transformatoren ig und 21 ungesättigt
bleieben. Die Betrachtung gilt auch für eine Belastung im Wechselstromnetz i i,
nur wird der Strom i dann entsprechend in seiner Form verändert.
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Schaltet man nunmehr den Kontakt 16 zu, so entsteht ein Kurzschlußkreis
über Kontakt 15 und 16, über welchen die beiden Kondensatoren 14 und 2o kurzgeschlossen
werden. Die Folge ist ein Kurzschlußstrom ik in dem strichpunktierten Sinne, der
den Strom im Kontakt 15 vermindert und im Kontakt 16 zum ,Ansteigen bringt. Sind
die Kondensatoren ausreichend groß gewählt, so wird schließlich der Strom im Kontakt
15 Null und die Schaltdrossel 17 .bildet eine Stromstufe, wodurch der Kontakt 15
funkenfrei geöffnet werden kann. Dieses Spiel wiederholt sich in der anderen Periodenhälfte
ähnlich. Für die Schaltdrosseln müssen die üblicherweise beim Kontaktgleichrichter
bekannten Vorerregerschaltungen benutzt werden, um die Schalt-,drosseln . zur richtigen
Zeit einsatzbereit zu, machen und um gegebenenfalls die Stromstufe am Kontakt ins
Positive zu heben.
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Während bei der vorhergehenden Schaltung nach Fig. i für die richtige
Abwicklung der Kommutierung eine Überlappung der Kontakte 15 und 16 notwendig gewesen
ist, zeigt Fig.2 eine weitere Schaltung, bei welcher die Kontakte ohne- Üiberlappung
arbeiten können, also zwischen dn einzelnen Spannungsimpulsen eine Pause liegt.
Unter Umständen ist diese Art der Kommutierung für eine bestimmte Ausbildung der
Spannungskurve von Bedeutung.
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Eine Akkumulatorenbatterie _io versorgt über .den als Pendelkontakt
15 und 16 dargestellten Wechselrichter die beiden Stromhälften des Transformators
ig abwechselnd mit Strom. Außerdem sind die Schaltdrosseln 17 und i8 vorhanden sowie
.der Kondensator 2o.
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Ist beispielsweise Kontakt 15 geschlossen, so fließt, abgesehen von
dem Belastungsstrom aus dem Wechselstromnetz, ein Strom i über die linke Trans-`,
formatorhälfte durch die rechte Hälfte der Schaltdrossel 17 zur Stromquelle io zurück.
Außerdem fließt aber ein Ladestrom i über die rechte Hälfte ,des Transformators
und über die rechte Hälfte der Schaltdrossel 18 zum Kondensator 2o und von dort
durch die linke Hälfte der Schaltdrossel 17 zur Stromquelle io zurück. Hierdurch
wird der Kondensator 2o aufgeladen. Durch ,die Batterie fließt der Strom 2i. Die
Ströme der linken und rechten Hälfte des Transformators ig heben sich fast auf und
unterscheiden sich nur durch den sehr kleinen Magnetisierungsstrom. Der Transformator
ig ist so gebaut, daß er sich plötzlich sättigt und den Kondensator 2o damit kurzschließt.
Der Kurzschlußstrom ist,durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet, der die Schaltdrossel
17 entsättigt und damit -den Strom am Kontakt 15 fast zu Null werden läßt. Man kann
ihn deshalb stromlos öffnen und auf den Kontakt 16 umschalten. Der Transformator
ig polt sich um und ebenfalls die Schaltdrossel 18. Der Vorgang beginnt in der nächsten
Periadenhälfte von neuem.
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Auch hier ist es notwendig, idaß die Schaltdrossel entsprechend ihrem
gewünschten Einsatz vorerregt wird und daß die Stromstufe am Kontakt ins Positive
zu heben ist. Den Transformator ig kann man auch als Spartransformator ausbilden,
wenn es .die Spannungsverhältnisse der Netze io und ii zulassen und eine galvanische
Trennung nicht erforderlich ist. Dies gilt ebenfalls für die in Fib. i gezeigte
Schaltung. Es ist selbstverständlich, daß ,die üblichen Einrichtungen zur Erzeugung
der Glättung oder besonderen Kurvenformen auch hier verwendet werden können.
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Vielfach wird man für den Antrieb solcher Geräte einen Gleichstrommotor
wählen, weil man hierbei größere Möglichkeiten in der Regelung der Frequenz als
beim Wechselstrommotor hat. Außerdem ist eine Anlaßvorrichtung, wie beim kollektorlosen
Wechselstrommotor, .die auf das Austreten des Quecksilberstrahles eingerichtet werden
muß, nicht erforderlich. Mitunter ist die @ Abgabe verschiedener fest eingestellter
Frequenzen erwünscht, was man auf esinfache Art durch die Vorschaltung von Regelwiderständen
im Anker- und Feldkreis vornehmen kann. Leider ändert sich- jedoch das Drehmoment
der Quecksilberzentrifuge mit der Temperatur des Quecksilbers. Infolgedessen sind
,die Widerstände für eine solche Regelung nicht recht zu gebrauchen. Erfindungsgemäß
soll deshalb von der- eigenen erzeugten Wechselspannung z. B. ein Trockengleichrichter
gespeist werden, dessen Gleichspannung zur Netzspannung zu- oder albgesetzt wird.
Bei Verwendung eines Stufentransformators läßt sich hiermit auch die Drehzahl annähernd
reit fest eingestellten Grenzen verändern.
Man kann auch die Einrichtung
so vorsehen, @daß man diese Zusatzspannung zur Batteriespannung addiert oder subtrahiert
und durch die Umschaltung z. B. 5o oder ioo Hz mit demselben Gerät erzielen kann.
Eine sehr wichtige Anwendung dieser Einrichtung ist auch eine Art Kompoundierung
der Batteriespannung bei .der Ladung der Batterie durch eine sich entgegengesetzt
bildende Gleichrichterspannung. Auf diese Weise kann die Drehzahl bei sich ändernder
Batteriespannung annähernd konstant gehalten werden.