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Elektrischer Stromumformer mit mechanisch bewegten, insbesondere umlaufenden
Kontakten Die Erfindung betrifft in erster Linie die Verbesserung eines Stromumformers
mit mechanisch bewegten, insbesondere umlaufenden Kontakten für Starkstrom. Der
Dauerbetrieb der Umformer ist mit der Gefahr verbunden:, .daß jedesmal bei der Unterbrechung
des Stromes am Ende eines Stromübertragungszeitabschnittes Schaltfeuer in Gestalt
von Lichtbögen od. dgl. entsteht, das einen starken Ab-Brand verursacht, durch den
,die Kontakte nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit unbrauchbar werden, so daß
sie ausgewechselt werden müssen. Es ist bekanntlich versucht worden, der Gefahr
dadurch zu begegnen, daß in Reihe mit den Unterbrechungskontakten veränderliche
Widerstände eingeschaltet werden, deren Widerstandswert periodisch jedesmal vor
der Unterbrechung stufenweise auf einen hohen Betrag anwächst und dadurch den zu
unterbrechenden Strom zunächst auf einen niedrigen Wert herabdrückt. Die bekannten
Maßnahmen haben jedoch nicht zu einer vollständigen Beherrschung der erwähnten Schwierigkeiten
geführt.
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Der erfindungsgemäße Umformer macht ebenfalls von periodisch wirksam
werdenden veränderlichen Widerständen zur Beeinflussung des umzuformendenStromes
Gebrauch; er zeichnet sich dadurch aus, daß der über den Widerstand fließende Strom
während
des normalen Umformerbetriebes überhaupt nicht unterbrochen, sondern nur auf einen
vorbestimmten, mit Rücksicht auf die von ihm verursachten Verluste als zulässig
betrachteten endlichen Wert herabgesetzt wird, indem der Widerstand auf einen begrenzten
endlichen Endwert gradweise in größeren oder kleineren Stufen oder insbesondere
stetig anwächst. Der Verzicht auf völlige Unterbrechung bedingt zwar, daß gewisse
Rückstromverluste in Kauf genommen werden. Diese lassen sich jedoch in erträglichen
Grenzen halten und werden mehr als aufgewogen durch die Vbrteile, die sich aus dem
Wegfall der sonst zur Verminderung des Schaltfeuers erforderlichen zusätzlichen
Schaltelemente und anderweitigen Hilfseinrichtungen ergeben; -die zudem bei der
Mehrzahl der vordem praktisch ausgeführten Umformer Verluste von der gleichen Größenordnung
wie beim Erfindungsgegenstand verursachen. Dafür können die neuen Kontakteinrichtungen
einen besonders einfachen Aufbau erhalten. Beispielsweise können die bewegten Kontaktteile
als umlaufende Scheiben, Ringe oder Segmente mit einem gut leitenden Bereich entsprechend
den Zeiten ungehinderter Stromübertragung und einem anschließenden Bereich mit längs:
dier Kontaktbahn anwachsendem Widerstandswert ausgebildet sein,. während zur Stromabnahme
ruhende Schleifkontakte dienen können. Mit dem neuen Umformer kann Wechselstrom
in Gleichstrom oder umgekehrt oder Wechselstrom gegebener Frequenz in Wechselstrom
anderer Frequenz umgewandelt werden. ' Die erfinderischen Merkmale sollen an Hand
der Fig. i bis io erläutert werden.
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Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in
Gestalt eines Drehstrom-Gleichstromumformers in schematischer Darstellung; die Fig.2
bis 5 geben Einzelheiten der Kontakteinrichtung an; Fig.6 enthält Kurven des Verlaufs
von Strom und Spannung während der Ablösung einer Phase durch die folgende; die
Fig.7 bis 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel mit mehreren hintereinandergeschalteten
umlaufenden Kontakteinrichtungen; in Fig. io ist ein drittes Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes mit geradlinig hin und her bewegten Kontakten schematisch
dargestellt. Gleiche oder entsprechende Teile sind in sämtlichen Figuren mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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Nach Fig. i ist an ein Drehstromnetz 8 die Primärwicklung io eines
Transformators angeschlossen. Aus seiner Sekundärwicklung 2o wird mit Hilfe der
als Umformer wirkenden Kontakteinrichtung 30 ein Gleichstromnetz 9 gespeist.
Die Kontakteinrichtung besteht aus den ruhenden Kontakten 15, 15', -r6, 16', 17,
17', .die paarweise parallel geschaltet sind, und den umlaufenden Kontaktsegmenten
25, 25', 26, 26', die paarweise mit den Schleifringen 2@3 und 2'4 verbunden sind.
Zwischen !, den Segmenten befinden sich Widerstandskörper 27. Ferner können Isolierstege
28 vorgesehen sein, die vorzugsweise so schmal sind, daß sie von den ruhenden Kontaktstücken
jedesmal kurzzeitig überbrückt werden, wenn sie unter ihnen vorbeilaufen. Von den
Schleifringen 23 und 2.4 kann Gleichstrom durch die Bürsten 33 und 3¢ abgenommen
und über eine Glättungsdrossel29 dem Gleichstromnetz zugeführt werden. Die Kontakteinrichtung
3,0 wird in Richtung des Pfeiles i9 von einem vierpoligen Synchronmotor 21
über die Welle 12 mit halber synchroner Drehzahl angetrieben. Der Motor 21 ist beispielsweise
ebenfalls an die Sekundärwicklung 2o ,des Transformators angeschlossen, und zwar
unter Zwischenschaltung eines Drehtransformators 22, mit dem die Phasenlage -des
Feldes des Synchronmotors gegenüber der speisenden Spannung verändert und dadurch
die Lage der Schaltzeitpunkte eingestellt und geregelt werden kann.
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In Fig.2, ist eine Kontakteinrichtung mit gestreckter Kontaktbahn
dargestellt. Der an den gut leitenden, bewegten Kontaktteil 2,5 anschließende
Widerstandskörper 27 möge beispielsweise aus einer pulverförmigen Mischung von elektrisch
gut leitenden und schlecht leitenden Teilchen, z. B. Metall-. Graphit-, Kohle- und
Isolierstoffpulver, als fester Körper mit längs der Kontaktbahn gradweise verschiedener
elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere -durch ein Preßverfahren, hergestellt sein.
Zur Verfestigung des Gefüges kann der Mischung ein Bindemittel beigefügt sein. Der
gut leitende Teil 2'5 kann, wie üblich, aus Kupfer, Messing, Bronze oder einem ähnlichen
geeigneten Metall bestehen: Er kann aber auch mindestens teilweise ähnlich wie der
Widerstandskörper aus einer pulverförmigen Mischung hergestellt sein, z. B. aus
einem Metall-Graphit-Pulver von sehr hoher spezifischer Leitfähigkeit, die .der
eines Metalls nahezu gleichkommt. Es kann genügen, wenn ein aus einem derartigen
Stoff bestehender Belag 28 längs der Kontaktbahn auf den gut leitenden Teil 25 aufgebracht
ist, der etwa bis zu der in Fig.2 angegebenen strichpunktierten Linie reicht. Die
Kontaktflächen sämtlicher Teile sind sorgfältig zu glätten, z. B. zu polieren. Die
dem gut leitenden Teil 25 unmittelbar benachbarten Teile -des Widerstandskörpers
27 weisen einen verhältnismäßig geringen .spezifischen Widerstand auf. Das Mischungsverhältnis
der weiter anschließenden Teile des Widerstandsörpers ist durch einen gradweise
stärkeren Anteil- an schlecht leitenden bzw. nicht leitenden Teilchen gekennzeichnet,
so daß der spezifische Widerstand mit wachsender Entfernung von dem gut leitenden
Teil 25 immer höher wird. Der Widerstandszuwachs je Längeneinheit längs der Kontaktbahn
soll bei gegebener Kontaktgeschwindigkeit höchstens so groß sein, daß auch bei ungünstigster
Lagedes Schalttaktes gegenüber der Phasenlage der speisenden Spannung schädliches
Schaltfeuer vermieden wird. Der ungünstigste Fall liegt gewöhnlich dann vor, wenn
die Einschaltung des Widerstandes im Spannungsmaximum beginnt. Durch die Berücksichtigung
dieses Falles wird eine hohe Betriebssicherheit auch bei nicht stationärenVorgängen,
insbesondere bei Störungen, erzielt, seien es Anlaß- oder Regelvorgänge bzw.
mechanische
Störungen an der Antriebsvorrichtung oder seien es Schaltvorgänge bzw. durch innere
oder äußere Kurzschlüsse hervorgerufene elektrische Störungen im speisenden oder
gespeisten Netz.
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Der ruhende Kontaktteil weist außer einem gut leitenden Teil 2, der
aus demselben Stoff wie Teil 25 bestehen und gegebenenfalls mit einem besonderen
Belag 5 aus gleichartigem Stoff, wie Belag a$, versehen sein kann, ebenfalls einen
Widerstandskörper 4 auf, dessen Widerstandswert in entgegengesetzter Richtung zunimmt
wie der des Widerstandskörpers 27, so daß bei der gegenläufigen Bewegung dieser
beiden Widerstandskörper längs der Kontaktbahn ein stets symmetrisch verteilter
Gesamtwiderstand eingeschaltet wird. Hierdurch wird eine zu starke Konzentration
des Stromes an der ablaufenden Kante des ruhenden Kontaktteils vermieden. Eine weitere
Vergleichsmäßigung der Strom- und Wärmeverteilung kann dadurch erzielt werden, daß
die Widerstandskörper 4 und 27 an der der Kontaktbahn abgewandten Seite mit einer
gut leitenden Einfassung 6 od. dgl. versehen werden. Die Strombahnen verlaufen dann
etwa nach den gestrichelten Linien in Fig. 2.
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In der Nähe der Linie A-A (Fig. 3), in der die Kontaktbahn von der
senkrecht dazu stehenden Symmetrieebene geschnitten wird und die in Fig. 2 als Punkt
erscheint, ist die Stromdichte höher als an den davor- und dahinterliegenden Stellen,
weil der Weg .des geringsten Gesamtwiderstandes über diese Linie führt. Die LinieA-A
wandert auf der Kontaktbahn in Bewegungsrichtung mit halber Umfangsgeschwindigkeit.
Denkt man sich sämtliche Stromfädendurch diese Linie verlaufend, so läßt sich für
jede Kontaktstellung der vom Strom am Widerstand hervorgerufene Spannungsabfall
rechnerisch ermitteln. Dieser Wert ändert sich sowohl in Abhängigkeit von der Kontaktbewegung
und damit in Abhängigkeit von, fder Zeit als auch in Abhängigkeit von dem veränderlichen
Widerstandswert. Der Betrag dieser Spannungsänderung, bezogen auf die jeweilige
Lage der Linie A-A, wird als Spannungsgradient an der Übergangsstelle bezeichnet.
Er ist ein Maß für die Spannungsbeanspruchung des Widerstandskörpers und darf je
nach den gegebenen äußeren Umständen einen bestimmten Höchstwert nicht überschreiten,
damit kein schädliches Schaltfeuer in. Form von Überschlägen auftreten kann. Es
wird daher empfohlen, bei der Bemessung des Widerstandskörpers den Widerstandszuwachs
längs der Kontaktbahn höchstens so groß zu wählen, daß der Spannungsgradient an
der Übergangsstelle, .d. h. längs der Kontaktbahn, im ungünstigsten Betriebsfalle
2ooo Volt je Millimeter in keiner Stellung und in keinem Augenblick überschreitet.
Je niedriger die zugelassene Höchstgrenze des Spannungsgradienten liegt, desto kleiner
ist der sich hieraus ergebende Widerstandszuwachs, desto größer ist infolgedessen
bei gegebenem Endwert des veränderlichen Widerstandes die Länge des Widerstandskörpers.
Da bei gegebener Frequenz des Stromes infolge der Begrenztheit der für .die Kommutierung
zur Verfügung stehenden Zeit die erforderliche Bewegungsgeschwindigkeit der Kontakteinrichtung
mit der Länge des Widerstandskörpers wächst, so ist durch diese Bedingung eine untere
Grenze für den Widerstandszuwachs festgelegt, bei welcher die aus mechanischen Gründen
höchstzulässige Umfangsgeschwindigkeit erreicht ist. Der Widerstandszuwachs ist
nach den vorgenannten Grenzbedingungen. zu bemessen, je nach .den. elektrischen
und mechanischen Stoffeigenschaften des Widerstandskörpers und je nach der Durchschlagsfestigkeit
des ihn umgebenden Mediums. Letztere kann in bekannter Weise dadurch erhöht werden,
daß die Kontakteinrichtung in einem Vakuumgefäß oder in einem ruhenden oder strömend
bewegten gasförmigen oder flüssigen Medium von höherer Durchschlagsfestigkeit als
atmosphärische Luft angeordnet wird, z. B. in einem unter erhöhtem Druck sbehenden,
mit Luft oder einem anderen Gas gefüllten Behälter.
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Das ablaufende Ende :des Widerstandskörpers 27 ist nach Fig. 2 so
ausgebildet, daß der veränderliche Widerstand vor dem Übergang zum Bereich der höchsten
Leitfähigkeit, @d. h. bevor der ihm nachfolgende gut leitende Teil 26 den Teil :2
des ruhenden Kontaktes erreicht, gradweise, insbesondere stetig abnimmt.
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Da der Widerstandskörper durch die in ihm entstehenden ° Verluste
eine Wärmebeanspruchung erleidet, so muß diese durch geeignete Wahl seiner Gesamtmasse
berücksichtigt werden. Dies kann insbesondere für vorübergehende außergewöhnliche
Betriebszustände, wies sie bereits: weiter oben erwähnt waren, von Bedeutung sein.
Infolgedessen ist es empfehlenswert, die Masse des Widerstandskörpers mit Rücksicht
auf sein Wärmefassungsvermögen so groß zu wählen, daß die bei ungünstigster Phasenlage
des Schalttaktes eintretende Erwärmung vorübergehend mindestens so lange ertragen
werden kann, bis entweder durch eine Regeleinrichtung eine günstigere Phasenlage
eingestellt oder durch eine Sicherheitseinrichtung eine Abschaltung bewirkt ist.
Nach diesem Gesichtspunkt wird zweckmäßig .die Breite des Widerstandskörpers in
Achsrichtung gewählt, da in dieser Beziehung noch eine größere Freiheit gegeben
ist als in seiner mit Rücksicht auf die Umfangsgeschwindigkeit begrenzten Länge
und Höhe. Der Widerstandskörper kann entweder längs der Kontaktbahn überall gleich
breit sein, er kann aber auch stellenweise verschiedene Breite haben, wie es in
Fig. 3 beispielsweise dargestellt ist, so daß auch diese Formgebung an der gradweisen
Widerstandsänderung beteiligt ist.
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Wenn auch ein nach den vorstehenden Richtlinien bemessener Umformer
in der Lage ist, selbst in der ungünstigsten Betriebslage eine praktisch funkenfreie
Kommutierung lediglich mit Hilfe der Widerstände zu erzwingen, so ist es doch zur
Erzielung möglichst geringer Verluste ratsam, im Normalbetrieb auch die natürliche
Kommutierung mit Hilfe der Spannungsdifferenz zweier einander ablösender Phasen
auszunutzen und zu diesem Zweck dafür zu sorgen, daß sich die Bereiche
höchster
Leitfähigkeit je zweier einander ablösender Phasen überlappen. In den meisten Fällen
mag es genügen, mit einer konstanten Üb:erlappungsdauer zu arbeiten, die sich für
den am häufigsten vorkommenden Betriebszustand des Umformers oder auch im Durchschnitt
für alle vorkommenden Betriebszustände als am günstigsten erweist. In Sonderfällen
kann es aber erwünscht sein, die Überlappungsdauer dem jeweiligen Betriebszustand
anzupassen, :damit die Verluste jederzeit so gering wie möglich sind. Dazu wird
der Bereich höchster Leitfähigkeit jeder Kontaktstelle veränderlich gemacht, z.
B. mit Hilfe eines besonderen, gegenüber dem ruhenden Teil des Hauptkontaktes längs
der Kontaktbahn verstellbaren Hilfskontaktes. So ist beispielsweise nach Fig. 3
und q. seitlich an dem Teil 2 :des Hauptkontaktes ein Hilfskontakt 3 angebracht,
der mittels eines schwalbenschwanzförmigen Schlittens 7 verstellt werden kann. Zur
gemeinsamen Verstellung sämtlicher Hilfskontakte kann bei einem mehrphasigen Umformer
ein Ring oder ein Armkreuz nach Art der bei Kommutatormaschinen bekannten verstellbaren
Bürstenhalteeinrichtungen vorgesehen sein. Bei seitlicher Anordnung des Hilfskontaktes
3 ist eine Verbreiterung der Kontaktbahn erforderlich. Diese wird vermieden, wenn
der Hilfskontakt 3 gemäß Fig. 5 vor .dem Hauptkontakt angeordnet ist. D'er Bereich
höchster Leitfähigkeit ist dann von der auflaufenden Kante des Hilfskontaktes 3
bis zu der ablaufenden Kante des Teils 2 des Hauptkontaktes zu rechnen.
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Fig. 6 enthält beispielsweise rechnerisch ermittelte Kommutierungskurven
eines unter zahlreichen möglichen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ausgewählten
Drehstrom-Gleichstrom-Umformers für einige Hundert Ampere Gleich.stroinbei einer
effektiven Spannung in der Größenordnung von zo kV zwischen --den Leitern des Drehstromnetzes,
an die der Umformer in Graetzschaltung angeschlossen ist. Im Hinblick darauf, daß
der speisende Transformator zwecks Kleinhaltung der Gesamtverluste bei der Umformung
eine geringere Streuung aufweisen soll als die üblichen Netztransformatoren, wurde
der Rechnung für den Blindwiderstand :der einzelnen Phasendes Wechselstromsystems
ein besonders niedrigerWertzugrunde gelegt. Der Ohmsche Widerstand von schätzungsweise
o, i Ohm wurde gegenüber den bei der Kommutierung wirksam werdenden veränderlichen
Widerständen, die rasch auf Werte von mehreren Tausend Ohm anwachsen können, vernachlässigt.
Als Wechselstromfrequenz wurde die übliche von 50 Per./Sek. und als Umfangsgeschwindigkeit
der Kontaktbahn beispielsweise 5o m/Sek. angenommen. Der nach den oben angegebenen
Gesichtspunkten für den ungünstigsten Betriebsfall bei Nennlast berechnete veränderliche
Widerstand weist die in Fig. 6 als Kurve: r eingezeichnete Kennlinie auf. Sein in
der Zeichnung nicht angegebener Endwert ist je nach der als zulässig betrachteten
Höhe der Rückstromverluste festzusetzen.
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Nach Fig. 6 wird die Folgephase in dem Augenblicko zugeschaltet, in
welchem sich die Spannungskurven U1 und U2 der abgebenden und der übernehmenden
Phase schneiden. Dann beginnt die Differenzspannung d U sofort ihren Anteil
zur Kommutierung beizutragen, der als natürliche Kommutierung bezeichnet wird. Bei
Wechselrichterbetrieb ist zwecks Ausnutzung der natürlichen Kommutierung .die Zuschaltung
der Folgephase vor dem Zeitpunkt der Spannungsgleichheit vorzunehmen, in dem die
Differenzspannung AU das entgegengesetzte Vorzeichen hat. Die erforderliche
Einstellung kann z. B. mittels des Drehtransformators 22 herbeigeführt werden. In
Fig. 6 ist der von der Differenzspannung d U vor und nach Wirksamwerden des
veränderlichen Widerstandes gelieferte Anteil des Kommutierungsstromes als Kurve
mit der Bezeichnung .T" eingetragen. Der Bereich To der höchsten Leitfähigkeit,
in welchem die natürliche Ko:mmutierung allein herrscht, ist so eingestellt, daß,
wie später erläutert wird, die geringsten Gesamtverluste auftreten. Nach Ablauf
der Zeit To beginnt die Einschaltung :des veränderlichen Widerstandes r. Durch diesen
allein würde der Gleichstrom in der abgebenden Phase von seinem vollen Betrag gemäß
der Kurve lg, herabgeregelt werden, die somit den Anteil der künstlich erzwungenen,
d. h. der reinen Widerstandsko:mmutierung widerspiegelt. Durch Überlagerung der
beiden Kurven 1" und .-g, entsteht die Kurve des Kommutierungsstromes Jk. Diese
geht im Zeitpunkt t1 :durch Null und erreicht schließlich, wenn der Widerstand r
auf seinem Höchstwert angelangt ist, sehr kleine negative Werte, die den Rückstromverlust
darstellen.
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Die Verlustleistung N, während des Kommutierungsvorganges ergibt sich
aus dem Produkt des Kommutierungsstromes Jk und der Spannung am veränderlichen Widerstand
r. Der Gesamtverlust ist nach Rechnungen, die für verschiedene Länge: des Bereichs
To der höchsten Leitfähigkeit durchgeführt wurden, dann am kleinsten, wenn ihr Anteil
vor dem Nulldurchgang t1 etwa ebenso groß ist wie ihr Änteil nach dem Stromnulldurchgang,
gerechnet bis zu einem Zeitpunkt, in welchem diese Verluste ihr Minimum oder einen
praktisch zu vernachlässigen-.den geringen Wert erreicht haben. Die beiden Anteile
sind in Fig. 6 schraffiert. Die Gesamtverluste ,des Umformers können bis auf die
Größenordnung von r % der abgegebenen Leistung herabgedrückt werden.
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Die Lage des Stromnulldurchganges t1 ist j e nach Höhe und Art der
Belastung verschieden. Infolgedessen muß auch der Bereich To der höchsten Leitfähigkeit
verschieden eingestellt werden, wenn die Verlustleistung für jeden Betriebsfall
so niedrig wie möglich gehalten werden soll. Da nun die Verlustleistung durch Messung
des die Kontakte durchfließenden Stromes und des von ,diesem Strom an dem veränderlichen
Widerstand hervorgerufenen und an den Widerstandskörpern abgreifbaren Spannungsabfalls
oder eines Teils davon auf einfache Weise festgestellt werden kann, so lassen sich
diese Meßwerte ohne weiteres zur selbsttätigen Steuerung der Einstellung des Bereichs
höchster Leitfähigkeit
verwerten, indem sie einem Leistungsminimumregler
zugeführt werden, .der die Einstellung des Bereichs höchster Leitfähigkeit so beeinflußt,
daß das Produkt aus dem Strom- und dem Spannungsabfall an mindestens einem Teilstück
des Widerstandskörpers für alle Betriebszustände auf dem kleinsten jeweils möglichen
Wert gehalten wird.
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Der Umformer nach Fig. 7 ist mit drei Kontakteinrichtungen 30, 31
und 32 ausgerüstet, deren umlaufende, gut leitende Segmente durch die eingezeichneten
Verbindungsleitungen in Reihe geschaltet bzw. mit den Schleifringen 23 und 24 verbunden
sind, von denen über die Bürsten 33 und 34 Gleichstrom abgenommen und dem Gleichstromnetz
9 zugeführt werden kann. Die ruhenden Kontaktteile der drei Kontakteinrichtungen
sind in Graetzschaltung mit je einer Teilwicklung 20, 20' und 20" :des speisenden
Transformators verbunden, deren jede für sich beispielsweise in Stern geschaltet
sein kann. Die Primärwicklung io des Transformators braucht dagegen nicht unterteilt
zu sein und kann beispielsweise für sich in Stern geschaltet sein. Die äußeren Leiter
führen von der Primärwicklung des Transformators zum Drehstromnetz B. Der Antriebsmotor
21 ist hier zweipolig gedacht. und treibt die umlaufenden Kontakteinrichtungen mit
synchroner Geschwindigkeit an. Die Speisespannung für den Antriebsmotor ist einer
Anzapfung der Primärwicklung io des Transformators entnommen; ihre Phasenlage kann
durch einen zwischengeschalteten Drehtransformator 22 verstellt werden.
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Die Fig. 8 und 9 zeigen den grundsätzlichen Aufbau eines derartigen
Umformers. Danach ist die Umformungseinrichtung zusammen mit dem speisenden Transformator
in einen geschlossenen Behälter eingebaut, der mit einem isolierenden Medium, beispielsweise
mit Öl, gefüllt sein kann. Bei Wahl eines luft- oder gasförmigen Mediums empfiehlt
es sich, auch den Transformator in dem gleichen Medium anzuordnen. Fig.8 zeigt einen
senkrechten Schnitt durch den Behälter längs der Ebene B-B, Fig. 9 eine Draufsicht,
bei der auf der unteren Hälfte der Deckel weggelassen ist. Der Behälter ist mit
39, sein Deckel mit 4o bezeichnet. Letzterer trägt lediglich drei Drehstrom:durchführungen,
von denen nur :die beiden mit 41 und 42 bezeichneten zu sehen sind; und einen Durchführungsisolator
44 für den hochgespannten Gleichstrom. Der andere Pol des Gleichstromsystems
ist mit einer Erdungsschraube 47 verbunden. Der speisende D'rehsträmtransformator
ist in drei Einphasentransformatoren aufgelöst, die sternförmig um die Kontakteinrichtung
herumgruppiert sind. Die sekundären Wicklungsteile 2.o, 2o' und 2o" sowie die jeweils
zugehörigen Kontakteinrichtungen 30, g i und 32 sind derart übereinander angeordnet,
daß sich möglichst kurze 'Verbindungsleitungen ergeben und .daß räumlich von unten
nach oben eine möglichst gleichmäßige Spannungsverteilung erzielt wird. Der Antriebsmotor
21 und der Schleifring 23 des geerdeten Gleichstrompoles sind am unteren Ende der
Welle 12 angeordnet. Der Schleifring 24 des anderen Gleichstrompoles liegt am oberen
Ende der Welle, so daß die Verbindung zwischen seinem Stromabnehmer 34 und dem Durchführungsisolator
44 ebenfalls sehr kurz wird. Hierdurch wird die Isolation der verschiedenen
spannungsführenden Teile im Innern des Gerätes wesentlich vereinfacht. Die Kontakteinrichtung
ist von den Transformatoren durch einfache Zwischenwände 37 aus Isoliermaterial
getrennt. Die Verbindungsleitungen sind ohne Durchführungsisolatoren durch Bohrungen
38 in diesen Zwischenwänden hindurchgeführt. In gleicher Weise sind die Nullpunktleistungen
in den mittleren Raum hineingeführt, wo sie durch Ringe 45, 45" und 45" zum Sternpunkt
vereinigt sind. Auch die Sternpunktverbindung 46 der Primärwicklungen io ist in
dieser Form ausgeführt. Statt der Sternverbindungen können natürlich auch Dreiecksverbindungen
vorgesehen sein, die in ähnlicher Weise ringförmig, jedoch mit Unterteilung in einzelne
Ringsegmente ausgebildet sein können. Die Widerstandskörper der Kontakteinrichtung
können zwecks Erhöhung :der Wärmeabfuhr mit Kühlschlitzen versehen sein, die parallel
zur Hauptrichtung der Strombahnen anzuordnen sind, damit die Ausbildung der Strombahnen
möglichst wenig gestört wird. Durch die Kühlschlitze hindurch oder an anderen Teilen
der Kühloberfläche der Widerstandskörper, z. B. an den Seitenflächen entlang, kann
durch ein besonderes, aus Röhren oder Kanälen bestehendes Leitungssystem ein vorzugsweise
flüssiges Kühlmedium den der höchsten Erwärmung ausgesetzten Teilen zugeleitet und
auch wieder abgeführt werden, dessen strömende Bewegung durch eine zusätzliche Pumpe
oder auch mit Hilfe der im umlaufenden Teil der Kontakteinrichtung wirksamen Fliehkräfte
erzeugt werden kann.
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Fig. io zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel einen Einphasenwechs:elstrom-Gleichstrom-Umformer
mit hin und her bewegten Kontakten in Graetzschaltung. Der Einphasenwechselstrom
wird von einem Generator i i geliefert, :der von einer in der Zeichnung nicht dargestellten
Kraftmaschine angetrieben wird. Auf der Generatorwelle 12 befinden sich die Antriebsvorrichtungen
für die Kontakte in Gestalt von Kurbeln 13 und Pleuelstangen 14, an deren Stelle
auch Nocken, Exzenter od. dgl. treten können, die- über Stößel auf die beweglichen
Kontaktteile einwirken und diese entgegen dem Druck von Rückführfedern bewegen.
Der Umformer besitzt vier Kontakteinrichtungen, deren jede aus zwei ruhenden Kontaktteilen
15,i 5', r6, 16', 17, 17' und 18, 18' und einem bewegten Kontaktteil 15", 16", 17"
und 18" besteht. Die ruhenden Kontaktteile 15 und 17 sowie 16 und 18 sind paarweise
miteinander vereinigt und mit den Wechselstromzuführungsleitungen verbunden. Die
ruhenden Kontaktteile 17' und 18' sind ebenfalls miteinander vereinigt und über
eine Glättungsdrossel 29 mit einem Pol :des Gleichstromnetzes 9 verbunden, während
der andere Pol an den ruhenden Kontaktteilen 15' und 16' angeschlossen ist, die
an den beiden äußeren Enden der Kontakteinrichtung sitzen und daher nicht miteinander
vereinigt werden können, obwohl sie gleiches Potential besitzen. Bei dieser Anordnung
liegen
'eweils zwei Kontakteinrichtungen mit je zwei Kontaktstellen, im ganzen also vier
Kontaktstellen in Reihe miteinander. Eine Überlappung der Bereiche höchster Leitfähigkeit
ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen.
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Für die Reihenschaltung einer größeren Anzahl von Kontaktstellen,
z. B. nach den Fig. 7 bis io, sind die mit veränderlichen Widerständen ohne vollständige
Unterbrechung arbeitenden Umformungseinrichtungen aus dem Grunde besonders gut geeignet,
weil hier durch die Widerstände ständig ohne weiteres eine gleichmäßige Verteilung
der Gesamtspannung auf .die einzelnen Kontaktstellen gewährleistet .ist, so. daß
besondere zusätzliche Einrichtungen, wie z. B. Parallelwiderstände, die bei den
gewöhnlichen Umformungseinrichtungen dazu gebraucht werden, entbehrlich sind.
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Die einzelnen vorgeschlagenen Maßnahmen stellen aber nicht nur in
dem hier geschilderten Zusammenhang, sondern auch losgelöst davon wertvolle Verbesserungen
dar. Außerdem können sie vorteilhaft mit einzelnen oder mehreren der bereits früher
vorgeschlagenen Maßnahmen bzw. Anordnungen kombiniert werden.