CH258430A - Anordnung zur Gleichrichtung von Wechselstrom. - Google Patents

Description

  Anordnung zur Gleichrichtung von Wechselstrom.    Es ist bekannt, mit Hilfe, von synchron       2ngetriebenen        Schaltelementeneinen    auf     me-          chanisssher    Grundlage wirkenden     Gleiehrich-          fer    zu bauen. Der Synchronismus wird hier  bei im allgemeinen durch einen an die gleich  zurichtende Netzspannung angeschlossenen       Synchronmotür    gewährleistet.

   Da jedoch die  Phasenlage zwischen Spannung und Strom       tind    die Steilheit, mit der der Strom<B>je</B> nach  seiner Grösse durch Null geht, abhängig von  der Art der Belastung sind, so ist es für den  einwandfreien Betrieb derartiger     Gleichrich-          ler    notwendig, noch zusätzliche     Einrichtun-          el     gen vorzusehen.     Inebesondere    wurde     verge-          schlagen,    durch,     sogenannte     Schaltdrosseln   während einer Zeit von etwa<B>1</B> bis 2 ms eine       siromschwache    Pause zu erzeugen, innerhalb  deren die Kontakttrennung erfolgt.

   Die Breite  der stromschwachen Pause ist im     wesentli-          ehen    gegeben durch die) Grösse der Last  änderung und die geforderte Überlastungs  fähigkeit. Da aber trotzdem noch Funken  bildung auftritt, werden noch (vorwiegend       kapazitive)    Parallelpfade zu den     Konfakten     vorgesehen. Die Kosten für     Selialtdrosseln,          Parallelpfade    und zusätzliche Regel- und       Sicherheitseinriehtungen    machen im allge  meinen den     Hauptteil    aus, so.     dass    das Gerät  durch     dieee        Zusatzeinriehtungen    stark, ver  feuert wird.

    



       Um    insbesondere, die Regel-     und        Sicher-          heifseinrichtungen    zu ersparen, wurde vorge  schlagen, die Bewegung der Kontakte nicht  mehr durch einen synchron, mit der Span-         nung    laufenden     Moto#r    herbeizuführen,     son-          d,ern    diese, Bewegung unmittelbar vom Strom  und insbesondere vom Stromverlauf in der  Nähe des     Nulldurehganges    abzuleiten.

   Dies       hat    den Vorteil,     dass    auch die Schaltdrosseln  kleiner werden können, indem nun nicht mehr  im bisherigen Umfang auf die zeitliche Än  derung des     Stromnulldurchganges    in     Ab-          hängigk-eit    der Last Rücksicht genommen zu  werden     brauclit.    Jedoch sind im allgemeinen  trotzdem noch Schaltdrosseln und Parallel  pfade notwendig.  



  Die vorliegende Erfindung betrifft nun  eine Anordnung zur Gleichrichtung von  'Wechselstrom, die ebenfalls, auf im wesent  lichen     mechaniseher    Grundlage beruht, die  aber gegenüber den erwähnten bekannten  Ausführungen erheblich einfacher ist.     Die,     Anordnung ist     gekennzeielinet    durch minde  stens einen Schalter und mindestens ein  Stromventil, welcher Schalter mindestens  einen     Sehaltkontakt    und mindestens ein vom       eichzuriehfenden    Wechselstrom     ülektroma          gnetisch        beeinflusstes    Schaltelement aufweist,       da,

  s    den     Sehaltkontakt    betätigt und dessen  Erregerwicklung in Reihe mit dem Schalt  kontakt-. liegt, dem das Stromventil parallel  geschaltet ist, wobei erstens     Schaltkontakt,     Stromventil und Schaltelement derart zusam  menwirken,     dass    bei ansteigendem Wechsel  strom zunächst der Strom über das Strom  ventil fliesst, 'bis der Strom den     Ansprech-          wert    des     Sehaltelementes,    erreicht hat, worauf  dann der Schaltkontakt schliesst,     go        dass        da--s         Stromventil     ku#rzgeschlossen    ist,

   während bei  abnehmendem Wechselstrom bei Erreichen  des     Abfallwertes    des Schaltelementes der       Sehaltkontakt    öffnet, so     dass    der Strom wie  der über     das    Stromventil fliesst, zweitens, bei  umgekehrter Stromrichtung infolge der sper  renden Wirkung des     Stroniventils    keine<B>Be-</B>  einflussung des     Selialtellementes    eintritt, und  drittens der Schalter derart     arusgebildet,        ist,          dass    der     Ansprealistrom    und die     Schaltzeitdes     Schaltelementes so klein sind,

       dass    das Strom  ventil     nur    für eine Stromstärke zu bemessen  ist, die mindestens. eine Grössenordnung klei  ner ist als die     Belastungsnennstro-lnstärke.     



  Die     Abb.   <B>1</B> und 2 zeigen     sch#ematisah    zwei  beispielsweise Anordnungen der Erfindung  für     Einw#eg-Gleiellriclitu-ng.     



  In     Abb.   <B>1</B> bedeuten:<B>1</B> die speisende       Weehselstromquelle,    2 den Schalter mit dem  Schaltelement<B>8,</B> dem     Schaltkolitakt   <B>3</B> und  der     Errgerwir-klung    4, ferner<B>5</B> das Strom  ventil, z. B. einen     Trockengleiellriehter,   <B>6</B> die       Gleichstrombela,stung    und<B>7</B> eine aufzula  dende. Batterie.  



  Die Wirkungsweise der Anordnung ist  folgende: Sowie der     Momentanwert    der     Weth-          #selspannung    der Stromquelle<B>1</B> grösser wird  als die     Gegenspa-nnung    der Batterie<B>7, be-</B>  ginnt von der Stromquelle<B>1</B> über die Wick  lung 4, das Ventil<B>5,</B> die Belastung<B>6</B> und die  Batterie<B>7</B> ein Strom zu fliessen. Erreicht die  ser Strom die Grösse des     Ansprechstromes     des     Sehaltelementes   <B>8,</B> so     sehliesst    dieses den  Kontakt in einer Zeit, die beispielsweise klei  ner ist als<B><I>10-3</I></B><I> s,</I> insbesondere kleiner  als<B>l"</B> s.

   Nun fliesst der Strom eben  falls noch über die Spule 4, aber dann un  mittelbar über den Kontakt<B>3</B> zur Belastung  <B>6.</B> Das Ventil<B>5</B> ist kurzgeschlossen und daher  stromlos. Dieser Zustand     dauertso    lange, 'bis  der Strom auf den     Abf        allstrom    des Schalt  elementes gesunken ist, der im allgemeinen  kleiner als der     Ansprealistrom    ist. Nun öffnet,  der Schalter<B>3</B> wiederum in einer Zeit, die  kleiner als<B>10-3</B> s ist.

   Da jedoch das Ventil  <B>5</B> unmittelbar parallel zum Schaltkontakt<B>3</B>  liegt, kann an dem öffnenden Kontakt nur  eine Spannung entstehen, die gleich dem         Spannungsabfall    im Ventil     ist,und    zwar bei  dem sehr kleinen     lölffnungsstrom.    Dies     liat     zur Folge,     dass    die Unterbrechung vollkom  men     funkenfrei    erfolgt, wenn die, Bedingung  eingehalten ist,     dass    der Spannungsabfall im  Ventil kleiner ist als die Minimalspannung,  bei der ein Lichtbogen zünden kann, das heisst  kleiner als etwa<B>10</B> V.

   Bei Stromumkehr  sperrt das Ventil<B>5,</B> und da der Kontakt  schon vorher geöffnet hat, tritt also eine<B>voll-</B>  ständige Sperrung ein, die so lange dauert,  bis die Spannung der Stromquelle wieder  grösser ist als die     Gegenspannung.     



  Aus den vorstehenden Darlegungen er  kennt man,     (lass    das Ventil<B>5</B> bei grösseren       Belagtungen    innerhalb einer     Perio#de    nur  während einer sehr kurzen Zeit eingeschaltet  ist, die von der     Anspreehzeit    und vom     An-          sprechstrom    des Schaltelementes abhängt  und durch.

   geeignete Ausbildung des     Sel-la-l-          ters    so, bemessen werden     kann"dass    das Strom  ventil<B>5</B> für eine Stromstärke     dimensiolliert     werden     muss,    die eine, zwei und noch mehr  Grössenordnungen kleiner ist als die     Be-          lastungsnennstromstärke,    z.

   B. höchstens<B>5 %</B>  derselben beträgt.     D#urcli    den kleinen     Wider-          ,stand    des, Kontaktes<B>3,</B> der den schlechten  Wirkungsgrad des Ventils praktisch     elimi-          liiert,    wird der Wirkungsgrad der Anord  nung sehr hoch, da die übrigen Verluste auf  ein Minimum herabgesetzt werden können.  



       Abb.    2 zeigt die gleiche Anordnung für  dreiphasigen Betrieb. Es. sind darin     di,-#    glei  chen     Bezugszeiehen    gewählt, wie in     Abb.   <B>1.</B>  Die Wirkungsweise ist im Prinzip genau  wie bei der Schaltung nach     Abb.   <B>1.</B>  



  Bei Verwendung der Anordnung für  grosse Stromstärken ist es zweckmässig, ent  weder eine, grössere Zahl von Schaltern oder  ,eine grössere Zahl von     Schalteleinenten    eines  Schalters parallel zu schalten. Damit wird  erreicht,     dass    jede     Erregerwicklung    und jeder  Schaltkontakt nur -einen Bruchteil des Ge  samtstromes führt. Im letzteren Fall kann  es ferner von Vorteil sein, für mindestens  zwei, insbesondere für alle der parallel  geschalteten     Sühaltelemente    eine gemeinsame  Erregerwicklung vorzusehen.

   Hierbei     e'rweist         es sich weiter als zweckmässig, in     Iteihe    mit  jedem der     parallelgesehalteten    Kontakte       lileine        Induktivitäten    einzuschalten, die den  Zweck haben, mindestens kurz vor der     Kon-          taktöffnunng    und bei der Unterbrechung  selbst in den     parallelges,chalteten    Zweigen  ,eine gleichmässige     Stromverteilung    zu     ge-          währlei#sten.    Mit Vorteil werden diese     Induk-          tivitäten    miteinander gekoppelt.

   Wenn die       Induktivitäten,    was vorteilhaft ist, als     Drols-          seln        ausgebildetsind,    dann kann diese Kopp  lung     da-durch    hergestellt werden,     dass    für alle  Drosseln ein gemeinsamer Kern vorgesehen  ist, insbesondere der Kern der Erregerwick  lung selbst. Die einzelnen     paralleIgescha-Ite-          ten    Kontakte werden im allgemeinen nicht  absolut gleichzeitig öffnen.

   Die Dimensionie  rung des Ventils ist nun so zu treffen,     dass          der'zuletzt,        öffnendeKontakt    noch     lichtbogen-          frei    unterbricht.

       Bei    Verwendung solcher  Stabilisierungsdrosseln kann bei genügend  grosser     Zahlparall     <B>01</B>     el    arbeitender     Kontakteer-          reicht    werden,     dass    die     Offnungsstromstärke     <B>je</B> Unterbrechungsstelle unter der     Minimal-          stro#mstä,rke    liegt, bei     Ader    noch ein Lichtbogen  entstehen     kann"das    heisst weniger als<B>0,5</B> bis  <B>1 A</B> beträgt.

   Infolge des parallelliegenden  Ventils können     ÜberApannungen,    die sonst  beim     lichtbogenfreien    Abreissen eines Stro  mes auftreten würden, sich sofort über das  Ventil auswirken,     sso        dass    keinerlei Schäden  entstehen.  



       Die        StabiliF-erung    der Teilströme hat  aber noch den weiteren Vorteil,     dass    auch die  Materialwanderung herabgesetzt wird, denn  diese nimmt     um-ekehrt    mit dem Quadrat der  <B>je</B>     Konfakt        abzusehaltünden    Stromstärke ab.  



       Abb.   <B>3</B> stellt eine solche Ausführungsform  der erfindungsgemässen Anordnung mit     p#aral-          lelgesehalteten    Kontakten und in der Reihe  mit den Kontakten -liegenden     Induktivitäten     <B>9</B> dar, wobei die     SahaItelemente    von der glei  chen     Erregerwicklung        beeinflusst    sind. Die  einzelnen Schaltelemente können auch mecha  nisch miteinander gekoppelt sein. Die Bezugs  zeichen sind im übrigen wieder dieselben  wie in den     Abb.   <B>1</B> und 2.

      Unter Umständen kann es zweckmässig  sein, die Wicklung noch künstlich     zukühlen,          indemsie    z. B. hohl ausgeführt     undder    In  nenraum von einem Kühlmittel, beispiels  weise Luft, Wasser, Glykol, bespült wird.  



  Selbstverständlich     Jassensich    mit der An  ordnung alle möglichen     Gleiehrichterschal-          tungen    für     Einweg-    und     Doppelweggleich-          richtung    u. a. ausführen.  



       BeiVerwendung    der Anordnung für hohe  Spannungen wird man zweckmässig eine     Rei-          hense'haltung    von Schaltern oder Schaltkon  takten vorsehen und zu jedem einzelnen       Scbaltkontakt    ein Ventil schalten,  derart,     dass    der Spannungsabfall für jedes  einzelne Ventil unterhalb     der        Minima:Ispan-          nung    für     Funkenbil'dung    bleibt.

   Man kann  jedoch in diesem Falle     auel-i    von der Tatsache       G,ebra,ue,11    machen,     dass    ein Lichtbogen ver  mieden wird, wenn der Strom<B>je</B> Unterbre  chungsstelle unterhalb der Minimalstrom  stärke von ungefähr<B>0,5</B> bis<B>1 A</B> liegt, wobei  dann die Spannung Werte bis zu<B>300</B> V an  nehmen darf, ohne     dass    eine     Lichtbogen-          bildung    auftritt.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH:</B> Anordnung zur Gleichrichtung von Wech selstrom, gekennzeichnet durch mindestens einen Schalter und mindestens ein Strom ventil, welche, Schalter mindestens einen Schaltkentakt und mindestens. ein vom gleich- zuriehtenden WechsAlstrom elektromagnetisch beeinflusstes Sehaltelement aufweist, das den Schaltkontakt betätigt und dessen Erreger wicklung in Reihe mit dem Schaltkolitakt liegt, dem das Stromventil parallelgeschaltet ist, wobei erstens Schaltkontakt, Stromventil und Schaltelement derart zusammenwirken,

   dass bei ansteigendem Wechselstrom zunächst der Strom über das Stromventil fliesst, bis der Strom den Ansprecliwert des Schalt elementes erreicht hat, worauf dann der Schaltkontakt :

   schliesst, so. dass das Strom ventil kurzgeschlossen ist, während bei ab nehmendem WechseIstroin bei Erreichen des Abfallwertes des, Schaltelementes der Schalt kontakt öffnet, so dass der Strom wieder über das Stromventil fliesst, zweitens bei umge kehrter StromrieMung infolge der sperren den Wirkung des Stromventile keine Beein- flussuu,o" des Schaltelementes eintritt und drittens, der Schalter deraxt ausgebildet ist,

   dass der Ansprechstrom und die Schaltzeit des Sehaltelementes so klein sind, dass das Stromventil nur für eine, Stromstärke, zu be messen ist, die mindestens eine, Grössenord nung kleiner ist als die Belastungsnennstrom- ,stärke. UNTERANSPRüCHE:

   <B>1.</B> Anordnung nach. Patentanspruch, ge- kennzei,Ghnet durch,<B>'</B> eine deTartige Aulsbili- dung des Schalters, dass das Stromventil nur für eine StramstIrke zu bemessen ist, die höchstens<B>5</B> 7o der Belastungsnennstromstärke beträgt. 2.

   Anordnung nach Patentanspruch, ge,- kennzeichnet durch eine derartige Ausbil dung des Ventils und des Schalters hinsicht lich Abfallstrom, dass der Spannungsabfall am Ventil unmittelbar beim Öffnen des Sehaltkontaktes kleiner ist als die minimale Spannung, bei der ein Lichtbogen zünden kann. <B>3.</B> Anordnung nach Patentanspruch und lTnieransprue,'h <B>1,</B> gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des Ventils und des Schalters hinsichtlich Abfallstrom, dass der Spannungsabfall beim Öffnen des Schaltkon taktes kleiner als<B>10</B> V ist. 4.

   Anordnung nach Patentanspruch und Unteraneprüchen <B>1</B> und<B>'22,</B> dadurch gekenn zeichnet, dass Trockengleichrieliter als Strom ventil dienen. <B>5.</B> Anordnung nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch einen Schalter, dessen Schaltzeit höchstens<B><I>10-3</I></B><I> s</I> beträc4. <B>6.</B> Anordnung nach Patentansprueh und Unteranspruc11 <B>5,</B> gekennzeichnet durch einen Schalter, dessen Sehaltzeit höchstens 10--4 s beträgt.

   <B>7.</B> Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mindestens, die, Er regerwicklung des Schalters künstlich ge- hühlt ist. <B>8.</B> Anordnimg nach, Patentanepruch, ge- l#ennzeic'hn.e,t durch mindestens, zwei Schalter, die para-Ilelges#chaItet sin#d, so dass jede Er regerwicklung und jeder Sehaltkontakt nur einen Bruchteil des Gesamtstromes führt.

   <B>9.</B> Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Schalter mehrere Schaltelemente besitzt, wobei min destens ein Teil der Sehaltelemente von der gleichen Erregerwicklung beeinflusst ist. <B>10.</B> Anordnung nach Patentanspruch, und Unteranspruch,<B>9,</B> dadurch gekennzeichnet, dass alle Schaltelemente von der gleichen Er regerwicklung beeinflusst sind. <B>11.</B> Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Scha-Itkontakte mindestens eines Teils der Schaltelemente parallelgeschaltet sind. 12.

   Anordnung nach Patentanspruch. und Untera,nspruch <B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zu jedemder parallelgeschalte- fen Schaltkontakte Induktivitäten einge schaltet sind, die eine möglichst gleichmässige Stromverteilung in allen parallelgesehalteten Schaltkontakten bezwecken. <B>13.</B> Anordnung nach Patentanspruch, und Unteransprüchen<B>11</B> und 12, dadurch ge kennzeichnet, dass die InduktivitUen mit- .einander gekoppelt sind. 14.

   Anordnung nach Patentanspruch -und Unteransprüchen<B>11</B> bis<B>13,</B> dadurch gekenn- zeichnet" dass die Induktivitäten als Drossel mit gemeinsamem Kern ausgebildet sind. <B>15.</B> Anordnung nach Patantanspruch und Unteransprüchen<B>11</B> bis 14, dadurch gekenn zeichnet, dass als gemeinsamer Kern der Induktivitälen. derK(-,rn derErregerwicklung des Schaltelementes dient.