DE956077C - Rotierender Hochspannungswechselrichter, insbesondere zum Betrieb von Elektrofiltern - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß für den Betrieb von Elektrofiltern es bei ganz bestimmten Betriebsverhältnissen (Auftreten von Staubionisation) vorteilhaft ist, zur Stromversorgung der Sprühelektroden hochgespannten Wechselstrom niedriger Frequenz zu verwenden, um einen Ladungsausgleich der verschieden aufgeladenen Schwebeteilchen an der Niederschlagselektrode herbeizuführen (vgl. Patent 855 697). Es ist dabei häufig erforderlich, die Frequenz stetig regeln ziu können, und zwar von der Frequenz Null (Gleichspannung) über Frequenzen von Bruchteilen von einem Hertz bis zu Frequenzen in der Größenordnung der Netzfrequenz.

Alle bisher bekannten Frequenzwandler oder Umrichter, wie z. B. Einankerumformer, Ventilumrichter oder Kaskadenschaltungen von elektrischen Maschinen, sind entweder für die beim Elektrofilterbetrieb erforderlichen Spannungen von 40 000 bis 70 000 Volt nicht zu gebrauchen, oder sie versagen bei den geforderten niedrigen Frequenzen und haben nicht die stetige Frequenzregelbarkeit, die gefordert wird.

Eine Erzeugung der erforderlichen regelbaren niedrigen Frequenz auf der Niederspannungsseite und anschließende Hochtransformierung kommt auch nicht in Frage, da Transformatoren für der-

artig niedrige Frequenzen unwirtschaftlich groß und teuer würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst in der Nähe von ι Hz liegenden Frequenzen, gegebenenfalls auch mit der Eisenbahnfrequenz (i6²/3 Hz), die Sprühelektroden von Elektrofiltern zu beaufschlagen. Dieser unter 50 Hz liegende Frequenzbereich wurde deshalb als vorteilhaft erkannt, weil eingehende Untersuchungen über die Aufladezeit schwer abscheidbarer, .weil isolierend wirkender Staubarten ergaben, daß, entgegen der bisherigen Ansicht, weit größere Zeiten von etwa ι Sekunde Dauer hierfür in Frage kommen. Bei der bisher üblichen Halbperiode des technischen Wechselstroms (¹ZiOo Sek.) steigt die Kornladung selbst bei großem Filterstrom (0,26 mA je qm) nur auf knapp die Hälfte ihrer maximal erreichbaren Höhe. Eine Staubwanderung in einer Richtung wird mit Wechselstrom gemäß der Erfindung deshalb dadurch erreicht, daß so niedrige Frequenzen verwendet werden, daß die S taubschwebe teilchen (Aerosole) unter Berücksichtigung ihrer verzögerten Umladung doch noch genügend Zeit finden, in jeder Halbperiode ihre Ladung der Feldrichtung anzupassen.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein normales, an Netzfrequenz angeschlossenes Hochspannungsaggregat, das über einen beliebigen Hochspannungsgleichrichter, z. B. einen mechanischen Einphasen- oder Drehstromgleichrichter oder einen Selengleichrichter einen hochgespannten Gleichstrom erzeugt. Dieser hochgespannte Gleichstrom wird anschließend in einen Wechselstrom verwandelt mit einer Kurvenform, wie Abb. 2 oder 3 zeigt (Mäander). Zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom ist schon vorgeschlagen worden, ein Kontaktsegment aus Quecksilber in einem Glasgefäß od. dgl. rotieren zu lassen, welches zwei gegenüberliegende, in das Gefäß hineinragende Kontakte schaltet. Jedoch ist diese Vorrichtung sehr aufwendig und versagt bei niedrigen Frequenzen, da bei niedrigen Drehzahlen die Zentrifugalkraft nicht groß genug ist, um das Quecksilber so an den Rand des Gefäßes zu schleudern, daß es die Form eines Kontaktsegments von beinahe Halbkreisgröße annimmt. Die Erfindung benutzt einen rotierenden Hochspannungswechselrichter mit feststehenden Stromabnahmesegmenten und auf einer umlaufenden Isolierscheibe angebrachten Kontakten, auf die der Strom von den Stromabnahmesegmenten übersprüht, und löst die Aufgabe dadurch, daß auf der umlaufenden Scheibe vier gegenseitigem einen Winkel von 90⁰ versetzte Kontakte angeordnet sind, wobei jeweils die gegenüberliegenden Kontakte miteinander und mit je einem Pol der Wechselstrom-Hochspannungsleitung Verbindung haben und daß. am feststehenden Teil ein mit dem einen Pol der hochgespannten Gleichstromquelle verbundenes Stromabnahmesegment, das etwa die Länge eines Viertelkreisbogens «umfaßt, sowie zwei weitere untereinander und mit dem anderen Pol der Gleichstromquelle verbundene Stromabnahmesegmente angeordnet sind, die je etwa die Länge eines Achtelkreisbogens besitzen und die vom ersten Stromabnahmesegment je etwa um einen Achtelkreisbogen und voneinander etwa um einen Viertelkreisbogen entfernt sind.

Abb. ι stellt schematisch ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens dar. Die vier umlaufenden Kontakte 6, 7, 8, 9 sind auf der Wechselrichterscheibe 10 aus Isoliermaterial um 90⁰ versetzt angebracht. Zwei gegenüberliegende Kontakte 6 und 7 sind dabei miteinander und über Kontaktring 11 mit Erde, die beiden anderen über einen umlaufenden Bügel und einen nicht gezeichneten Abnahmestift mit dem nicht gezeichneten Sprühdrahtsystem des Elektrofilters verbunden.

Erfindungsgemäß wird der eine Pol 1 der nicht eingezeichneten hochgespannten Gleichstromquelle mit dem einen feststehenden Abnahmesegment 3 verbunden. Dieses Abnahmesegment 3 hat etwa die Länge eines Viertelkreisbogens. Der andere Pol 2 der Gleichstromquelle ist mit den beiden Abnahmesegmenten 4 und 5 verbunden. Die beiden Abnahmesegmente 4 und 5 haben etwa die Länge eines Achtelkreisbogens, haben von dem Abnahmesegment 3 je einen Abstand von etwa einem Achtelkreisbogen und voneinander einen solchen von etwa einem Viertelkreisbogen.

Die Wechselrichterscheibe 10 wird mittels des auf gleicher Welle siteenden Antriebs 12 mit einer Drehzahl angetrieben, die der gewünschten Frequenz des zu erzeugenden hochgespannten Wechselstroms entspricht. Der zeitliche Verlauf der Hochspannung zwischen Elektrofilter und Erde entspricht dann etwa der in Abb. 2 dargestellten Form. Als Antrieb 12 ist hier ein Drehstromkommutatormotor mit einem zwischen Läufer und Antriebswelle geschalteten drehzahlvermindernden Getriebe gewählt. Es kann aber erfindungsgemäß jedes beliebige Antriebsmittel genommen werden.

Die Anordnung der Kontaktsegmente nach der Erfindung hat den Vorteil, daß der Abstand von zwei an Hochspannung liegenden Abnahmesegmenten mindestens einen Achtelkreisbogen beträgt, wodurch die Gefahr des Auftretens von Rundfeuer an der Wechselrichterscheibe 10 sehr vermindert wird. Erfindungsgemäß sind ferner die Abnahmesegmente an den Stellen, wo Ausschaltfunken entstehen, gegenüber den zuvor beschriebenen Längen verkürzt, und no zwar so weit, daß zwei gegenüberliegende, miteinander verbundene Kontakte auch über die Abreißfunken keinen Kurzschluß zwischen den Anschlüssen ι und 2 verursachen können.

Ein weiteres Mittel zur Vermeidung eines derartigen Kurzschlusses und zur Verhinderung der Abreißfunken ist nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung eine auf derselben Welle mit dem Antrieb 12 der Wechselrichter scheibe 10 sitzende Kontaktscheibe 13, die aus einem Isolier- _lao material besteht. Die Kontaktscheibe 13 trägt einen metallisierten Kranz 14, auf welchem zwei Kontaktbürsten 16 und 17 schleifen und einen Stromkreis schließen, in welchem die in die Abb. 1 nicht eingezeichnete Haltespule eines den Primärkreis des Gleichstrom-Hochspannungsaggregats ein- und

ausschaltenden Schützes oder Schalters liegt.' Der metallisierte Kranz 14 ist an denjenigen Stellen 15 unterbrochen, die denjenigen Lagen der umlaufenden Kontakte der Wechselrichterscheibe entsprechen, bei denen sich Ausschaltfunken bilden könnten. Wenn die Bürsten über eine isolierte Stelle kufen, dann wird das Hochspannungsaggregat für diese Zeitspanne stromlos, und es entstehen keine Abschaltfunken.

Wird an die Anschlüsse 1 und 2 ein konstanter hochgespannter Gleichstrom gelegt, dann entsteht durch die Vorrichtung nach der Erfindung ein hochgespannter Wechselstrom, dessen zeitlicher Verlauf etwa der Abb. 2 entspricht, wobei sich die Längen der Nullstellen nach dem Ausmaß der beschriebenen Verkürzung der Kontaktsegmente bzw. nach der Zeitdauer der Spannungsunterbrechung des Hochspannungsaggregats durch die Kontaktscheibe 13 richten.

Wird an die Anschlüsse 1 und 2 ein pulsierender Gleichstrom gelegt, wie er z. B. häufig von Einphasengleichrichtern erzeugt wird, dann entsteht ein zeitlicher Verlauf der erzeugten niederfrequenten Wechselspannung, ähnlich derjenigen von Abb. 3.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Rotierender Hochspannungs wechselrichter mit feststehenden Stromabnahmesegmenten und auf einer umlaufenden Scheibe od. dgl. angebrachten Kontakten zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom mäanderartiger Kurvenform von einstellbarer Frequenz, die wesentlich niedriger ist als die Netzfrequenz, insbesondere zum Betrieb von Elektrofiltern, dadurch gekennzeichnet, daß auf der umlaufenden Scheibe vier gegenseitig um einen Winkel von 90⁰ versetzte Kontakte angeordnet sind, wobei jeweils die gegenüberliegenden Kontakte (6, 7, 8,9) miteinander und mit je einem Pol der Wechselstromhochspannungsleitung Verbindung haben und daß am feststehenden Teil ein mit dem einen Pol (1) der hochgespannten Gleichstromquelle verbundenes Stromabnahmesegment (3), das etwa die Länge eines Viertelkreisbogens umfaßt, sowie zwei weitere untereinander und mit dem anderen Pol (2) der Gleichstromquelle verbundene Stromabnahmesegmente (4,5) angeordnet sind, die je etwa die Länge eines Achtelkreisbogens besitzen und die vom ersten Stromabnahmesegment (3) je etwa um einen Achtelkreisbogen und voneinander etwa um einen Viertelkreisbogen entfernt sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktsegmente (3 bis s) an den Stellen, an denen Ausschaltfunken entstehen, gegenüber den im Anspruch 1 angegebenen Längen entsprechend verkürzt sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf derselben Welle mit dem Antrieb (12) der Wechselrichterscheibe eine Kontaktscheibe (13) aus einem Isoliermaterial angebracht ist, die einen metallisierten Kranz (14) trägt, auf welchem zwei Kontaktbürsten (16 und 17) schleifen und einen Stromkreis schließen, in welchem die Haltespule eines den Primärkreis des Gleichstrom-Hochspannungsaggregats ein- und ausschaltenden Schützes oder Schalters liegt, wobei der metallisierte Kranz (14) an denjenigen Stellen (15) unterbrochen ist, die denen der Wechselrichterscheibe ■ (10) entsprechen, wo beim Ablauf der Kontakte (6 bis 9) von den Abnahmesegmenten (3, 4, 5) Ausschaltfunken entstehen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Schweizerische Patentschrift Nr. 222635.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ® 609 548/184 6.56 (609 742 1.57)