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Trockengleichrichter für Schaltungen zur Funkenlöschung, insbesondere
bei Pendelwechselrichtern Es ist bekannt, zur Löschung von Funken an elektrischen
Kontakten, z. ß. bei Pendelwechselrichtern, die Reihenschaltung eines Kondensators
und Gleichrichters parallel zum Kontakt oder zum Verbraucher zu legen. Der Kondensator
würde ohne den Gleichrichter zwar den Öffnungsfunken verkleinern, der durch die
Induktivität des Verbrauchers verursacht wird, jedoch würde der Schließungsfunke
vergrößert, weil im Falle der Parallelschaltung des Kondensators zum Kontakt der
Kondensator plötzlich entladen wird bzw. im Falle der Parallelschaltung zum Verbraucher
plötzlich aufgeladen wird. Der erwähnte Gleichrichter verhindert bei richtiger Polung
diese plötzliche Entladung bzw. Aiifladung, weil die Entladung bzw. Auflad@ung über
den Sperrwiderstand .des Gleic,h@ridhters oder einen parallel geschalteten Wi.dierstand
langsam erfolgt.
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Ein zur Funkenlöschung geeigneter Gleichrichter besitzt zweckmäßig
einen möglichst geringen Durchlaßw iderstand. Die bekannten Trockengleichrichter,
wie insbesondere Selen- ad-er Kupferoxyd-Oxydul-Gleichrichter, erfühlen inihrer
heutigen Ausführungsform diese Anforderung nicht, da ihre Durehlaß#,vi@derstände
viel zu hoch sind.
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Es ist auch bekannt, die Elektroden eines Trokkengleichrichters als
Folien auszubilden und diese aufzuwickeln. Dieser Trockengleichrichter ist für große
Stromstärken bestimmt und besitzt daher eine große Elektrodenoberfläche und ist
mit
Zwischenräumen zwischen den einzelnen Wicklungslagen zur Erzielung
einer Kühlung versehen. Bei Trockengleichrichtern für Funkenlöschzwecke tritt jedoch
weder eine große Stromstärke auf, noch ist eine gute Kühlung erforderlich. Daher
sind auch derartige Trockengleichrichter ungeeignet für Fun!kenlöschzwecke.
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Günstig wäre es, zur Verringerung des Raumbedarfes neue G4eichrichterarten
zu finden, die kleinere Widerstandswerte pro Quadratzentimeter aufweisen, um so
auf kleinere, besser ausgenutzte Bauelemente zu kommen. Solche Gleichrichter können
jiedoch heute noch nicht hergestellt werden. Die Erfindung zeigt eine andere Lösung.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die dünnen Elektroden (Folien) eines Trockengleichrichters
für Funkenlöschzwecke eine für einen sehr geringen Durchlaßwiderstand beientsprechendkleinem
Sperrwiderstand bemessene, gegenüber den üblichen Gleichrichtern große wirksame
Gleichrichterfläche bei gleichzeitiger wesentlicher Verringerung der wärmeabgebenden
Oberfläche bis zu einem für Funkenlöschzwecke zulässigen kleinen Maß durch Vermeidung
von Luftzwischenräumen besitzen. Die Erzielung eines kleinen Durchlaßwiderstandes
durch Anwendung einer größeren Gleichrichterfläche ist möglich, weil die Sperrwiderstände
der bekannten Trockengleichrichter größer sind, als für Funkenlöschzwecke notwendig
wäre. Man könnte eine große Gleichrichterfläehe zwar auch durch Parallelschaltung
der bekannten geschichtetenTrokkengleichrichter erhalten, jedoch würde dann der
Raumbedarf viel zu groß. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung vermieden.
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Die Erfirnd>ung geht von folgender Überlegung aus. In der Funkenlöschschaltung
sind die Gleichrichter nur jeweils sehr kurzzeitig strom- bzw. spannungsmäßig belastet,
.d. h. sie sind thermisch viel weniger beansprucht als bei den üblichen Gleiährichterschaltungen,
z. B. bei Netz- und Ladegeräten. Die bekannten Gleichrichter sind aber für diese
Art Schaltungen vorgesehen und dementsprechend in Bezug auf die Erwärmung bemessen,
d. h. sie haben relativ große wärmeabgebende Oberflächen, teils sogar in Gestalt
besonderer Kühlrippen. Für den anfangs erwähnten Anwendungszweck sind sie daher
erwärmungsmäßig weit übendimensioniert.
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Bei Anwendung der Erfindung ist die Gleichrichterfläche z. B. so groß
zu bemessen, daß der Kontaktstrom, -der im Augenblick der Kontaktöffnung über den
Gleichrichter fließen soll, einen maximauen Spannungsabfall am Gleichrichter von
etwa 0,5 Volt und darunter erzeugt. Dieser Wert ist für die Funkenlöschung
günstig. Man darf die Vergrößerung der Gleichrichterfläche und damit die Verringerung
dks Durchlaßwiderstandes nicht so weit treiben, daß der Sperrwiderstand zu klein
wird. Das Verhältnis des Sperrwiderstandes zum Durchlaßwiderstand ist jedoch bei
den bekannten Trockengleichrichterarten so groß, daß die erzielbare Verkleinerung
des Durchlaßwiderstandes gut ausreicht. Es müssten die thermischen Bedingungen,
d. h. die wärmeabgebende Oberfläche des Elementes sowie die effektive Belastung
so 1>eacht"et werden, daß die Temperatur innerhalb der zulässigen Grenzen bleibt.
Das heißt also, wenn die Strom- und Spannungsbeanspruchung und -damit auch die effektive
Belastung des Gleichrichters gewisse Werte übersteigt, muß die Oberfläche des Bauelementes,
evtl. durch Parallelschaltung mehrerer solcher Gleichrichterelemente, wieder vergrößert
werden. Ein Raumgewinn ist dann immer noch vorhanden.
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Ähnlich wie Glimmer- oder Papierkondensatoren mit Elektroden aus Folien
kann auch ein derartiger Gleichrichter verschieden aufgebaut werden, z. B. nach
Art eines Glimni-erschichtkondensators oder nach Art eines Papi,erw ickelkondensators.
Abb. r zeigt ein Beispiel -für einen geschichteten Gleichrichter nach Art eines
Gliinmerkondensators -und die Abb. 2 bis 5 zeigen Ausführungen von gewickelten Gleichrichtern.
Dabei ist jeweils an der linken Seite durch ein Schaltzeichen die Schaltung des
Gleichrichtrers angedeutet.
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In Abb. i sind die beiden Elektroden (Belegungen) des Gleichrichters
mit i und 2 und' die Gleichrichterschicht, z. 13. eine Selenschicht, mit G bezeichnet.
Die Spannungszuführungen erfolgen zweckmäßig an den Stirnseiten der Schichtung so,
z. B. durch Verlöten der Stirnseiten, daß man die geringsten Zuleitungswiderstände
erhält.
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In AN>. 2 ist außerdem eine Isolierschicht J dargestellt, wie sie
bei Wickelkondensatoren erforderlich ist, damit die Elektroden i und 2 beim Aufwickeln
nicht kurzgeschlossen werden. Diese Isolierschicht muß genügend dick sein, damit
die schädliche Kapazität, die den Gleichrichter unwirksam macht, nicht zu groß wird.
Diese würde nämlich wegen der Lade- und Erstladeströme wiederum eine Funkenbildung
v":rursaclren.
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Man kann die erwäliiitc Isolierschicht J vermeiden, indem man nach
-#l>b. 3 zwei parallel geschaltete Gleichrichter mit umgekehrter Polurig aufeinanderlegt
und zu einem Wickel aufwickelt. Dann liegen nach dem Aufwickeln immer nur die gleichnamigen
Elektroden i aufeinander. Falls man die Gleichricliterschdcht G zu leiden Seiten
der Elektroden 2 aufbringen kann, läßt sich eine der beidien in Abb. 3 dargestellten
Elektroden i entbehren.
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Wenn für die Verwendung bei höheren Spannungen mehrere (ilfiichrichter
hintereinandiergeschaltet werden müssen, so kann dies dadurch erfolgen, daß der
Glieichriclitei-w ickel aus mehreren aufeinanderliegenden und zusammengewickelten
Lagen besteht. Dabei werden dann nach Abb. I nur die äußeren Belegungen 1 und 2
herausgeführt. Eine der beiden inneren Belegungen ist unter Umständen entbehrlich.
Beim Aufwickeln muß entweder wie in Abb. 2 eine Isolierschicht J zwischengelegt
werden oder wie in Abb. 3 dieselbe Anordnung in umgekehrter Polurig zwischengelegt
werden.
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Weiterhin wird vorgeschlag-n, den Funkenlösc`hkondensator und den
vorgeschalteten Gleichrichter nach Abb. 5 als ein gemeinsames Element, aufzulauen
(zu
schichten oder zu -,vickeln), so daß die mittlere t3elegung 2, die nicht herausgeführt
wird, gleichzeitig die eine Gleichrichter- und die eine Kondensatorbelegung bildet.
plan erhält damit also ein kombiniertes I3au,lem:°nt, Gleichrichter und Kondensator
für I' unkenlöschz@eecke. Der Aufbau kann wieder zur Vermeidung eines Kurzschlusses
nach dein Prinzip der _11)1r. 2 oder 3 erfolgen.