DEP0016982DA

DEP0016982DA - Mechanical converter for high amperage.

Info

Publication number: DEP0016982DA
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr.-Ing. Marx
Original assignee: Marx, Erwin, Dr.-Ing., Braunschweig
Publication date: 1950-08-24

Description

Mechanische Stromrichter werden bisher in der Praxis nur für kleine Stromstärken benutzt, weil erstens bei großen Stromstärken die Lichtbogenlöschung Schwierigkeiten bereitet, und weil zweitens bei großen Stromstärken die Kontaktfrage nicht gelöst ist. Als einziger mechanischer Stromrichter, der diese Schwierigkeiten umgeht, ist der Kontaktumformer auszusehen, bei dem durch Drosselspulen jede Lichtbogenbildung vermieden wird. Der Bau solcher Drosselspulen ist jedoch recht schwierig und diese Kontaktumformer sind nur für niedrige Spannungen anwendbar.Mechanical power converters have so far only been used in practice for small currents, because firstly, arc quenching causes difficulties with large currents, and secondly because the contact question is not resolved with large currents. The only mechanical converter that avoids these difficulties is the contact converter, in which the formation of arcing is avoided by means of choke coils. However, the construction of such reactors is quite difficult and these contact converters can only be used for low voltages.

Die Erfindung beseitigt die bestehenden Schwierigkeiten und Mängel. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß bei mechanischen Stromrichtern intermittierend schleifende Elektroden mit Hilfe speziell ausgebildeter Abheb-oder Vorschubeinrichtungen angewendet werden, und daß an sich bekannte zusätzliche Geräte vorgesehen sind, die die normalerweise bei der Stromunterbrechung auftretenden Lichtbögen vermeiden oder sie bei möglichst geringen Verlusten unschädlich machen.The invention overcomes the existing difficulties and deficiencies. It is characterized in that intermittent grinding electrodes are used in mechanical converters with the help of specially designed lifting or advancing devices, and that additional devices known per se are provided which avoid the arcs normally occurring when the power is interrupted or render them harmless with the lowest possible losses .

Will man mit einem mechanischen Stromrichter große Ströme umformen, dann muß man während des Stromübergangs für einen guten Kontakt und niedrigen Übergangswiderstand zwischen den Teilen sorgen, die eine Relativgeschwindigkeit gegeneinander besitzen. Dieser Kontakt kann beispielsweise durch schleifende Kohle- oder Kupferbürsten erzielt werden, wie sie im Elektromaschinenbau üblich sind. Solche Gleichrichter sind in der Weise hergestellt worden, daß die Bürsten wechselweise auf Metall und auf Isolierstoff schleifen. Dabei können die Bürsten von einem normalen Bürstenhalter getragen werden. Bei großen Stromstärken tritt jedoch hierbei der Nachteil auf, daß die bei der Trennung von Metall und Bürste entstehenden Lichtbögen das Isoliermaterial zerstören, daß auf dem Isoliermaterial Kohle- oder Metallablagerungen entstehen und daß dadurch, besonders bei höheren Spannungen, schädliche Entladungen und Überschläge auftreten. Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß das feste Isoliermaterial weggelassen und durch Luft oder ein anderes Gas ersetzt wird. Dabei ist eine Verwendung von normalen Bürstenhaltern nicht möglich, da ja die Bürste während der Zeit, in der sie auf keinem festen Stoff aufliegt, zu weit vorgeschoben und durch das später anlaufende Segment zerstört würde.If you want to convert large currents with a mechanical converter, you have to ensure good contact and low contact resistance between the parts, which have a relative speed to each other, during the current transfer. This contact can be achieved, for example, by dragging carbon or copper brushes, as are common in electrical engineering. Such rectifiers have been manufactured in such a way that the brushes alternately grind on metal and on insulating material. The brushes can be carried by a normal brush holder. In the case of high currents, however, the disadvantage arises that the arcs that occur when the metal and brush are separated destroy the insulating material, that carbon or metal deposits are formed on the insulating material and that, as a result, especially at higher voltages, harmful discharges and flashovers occur. The invention avoids these disadvantages in that the solid insulating material is omitted and replaced by air or another gas. It is not possible to use normal brush holders, since the brush would be pushed forward too far during the period in which it was not resting on any solid material and would be destroyed by the segment that starts up later.

Die Fig. 1 stellt schematisch einen Stromrichter dar, der nach der Erfindung arbeitet. Links ist ein Längsschnitt aufgezeichnet, rechts eine Seitenansicht der Segmentscheibe und der Bürsten. A stellt den synchronen Antriebsmotor dar, B ist eine Isolierwelle, C die umlaufende Scheibe mit den beiden Segmenten D und E. Die Welle F, die die Scheibe trägt, ist in den beiden isoliert aufgestellten Lagern G und H gelagert. Wenigstens eines dieser Lager ist so auszubilden, daß eine Axialverschiebung der Scheibe vermieden wird. J, K und L sind die Kohlebürsten, die bei der Rotation der Segmentscheibe wechselweise auf den Segmenten schleifen. Ferner ist eine Kohlebürste M eingezeichnet, die dauernd Kontakt mit der umlaufenden Scheibe gibt und die dementsprechend in einem normalen Bürstenhalter untergebracht ist.Fig. 1 shows schematically a power converter which operates according to the invention. A longitudinal section is drawn on the left, a side view of the segment disk and the brushes on the right. A represents the synchronous drive motor, B is an insulating shaft, C the rotating disk with the two segments D and E. The shaft F, which carries the disk, is supported in the two isolated bearings G and H. At least one of these bearings must be designed in such a way that axial displacement of the disk is avoided. J, K and L are the carbon brushes that grind alternately on the segments when the segment disk rotates. Furthermore, a carbon brush M is shown, which makes permanent contact with the rotating disk and which is accordingly accommodated in a normal brush holder.

Die elektrische Schaltung zu dieser Einrichtung ist in Fig. 2 für den Fall der Ladung einer Akkumulatorenbatterie aufgezeichnet. Die drei Bürsten J, K und L sind mit den drei Phasen eines Drehstromtransformators, die Bürste M über eine Drosselspule N mit einem Pol einer aufzuladenden Batterie O verbunden. Bei einer Wechselspannung von 50 Hertz muß die Segmentscheibe, wenn zwei Segmente auf ihr aufgesetzt sind, mit 1500 Umdr./min angetrieben werden. In Fig. 3 sind die elektrischen Vorgänge dargestellt. Auf diese Figur wird später eingegangen werden.The electrical circuit for this device is shown in Fig. 2 for the case of charging an accumulator battery. The three brushes J, K and L are connected to the three phases of a three-phase transformer, the brush M via a choke coil N to one pole of a battery O to be charged. With an alternating voltage of 50 Hertz, the segment disc, if two segments are placed on it, must be driven at 1500 rev / min. In Fig. 3, the electrical processes are shown. This figure will be discussed later.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 besteht die besondere Schwierigkeit darin, die Bürsten so zu lagern, daß sie während des Betriebes einen sauberen Kontakt geben und daß der unvermeidliche Verschleiß der Bürsten durch einen Nachschub ausgeglichen wird. Wenn die Bürsten zu weit vorstehen, dann werden sie durch das auflaufende Segment zurückgeschleudert und es entsteht ein "Prellen" mit einer Lichtbogenbildung, durch die sie Segmente und die Bürsten vorzeitig zerstört werden.In the arrangement of FIG. 1, the particular difficulty is to store the brushes so that they give a clean contact during operation and that the inevitable wear of the brushes is compensated for by a replenishment. If the brushes protrude too far, then they are thrown back by the approaching segment and a "bounce" with an arcing occurs, through which the segments and the brushes are prematurely destroyed.

Erfindungsgemäß kann diese Schwierigkeit dadurch behoben werden, daß die Bürsten durch eine mechanische Steuerung, die synchron mit den umlaufenden Segmenten arbeitet, zurückgezogen und wieder vorgeschoben werden. Das Vorschieben muß so geschehen, daß die Bürste gerade beim Ankommen eines neuen Segmentes auf dieses aufsetzt und beim Ablaufen des Segmentes wieder von ihm abgehoben wird.According to the invention, this difficulty can be eliminated in that the brushes are withdrawn and advanced again by a mechanical control which works synchronously with the rotating segments. The advance must be done in such a way that the brush touches the new segment when it arrives and is lifted off it again when the segment runs off.

Der Antrieb der Bürsten kann durch eine kontinuierlich wirkende Vorschubeinrichtung, die von der Hauptwelle aus oder mit einem sonstigen Antrieb betätigt wird, vorgenommen werden. Wie Versuche ergeben haben, ist der Abrieb von Kohlebürsten stark von der Betriebsstromstärke abhängig, wobei jedoch auch die Polarität eine große Rolle spielt. Der Vorschub kann deshalb so vorgenommen werden, daß sich seine Geschwindigkeit unter Berücksichtigung der Polarität nach der Betriebsstromstärke richtet.The brushes can be driven by a continuously acting feed device which is actuated from the main shaft or with another drive. As tests have shown, the abrasion of carbon brushes is strongly dependent on the operating current, although the polarity also plays a major role. The advance can therefore be made so that its speed depends on the operating current, taking into account the polarity.

Eine andere Möglichkeit, einen Bürstenvorschub zu ermöglichen, ist folgende: Die Bürste wird durch eine Klammer festgehalten, deren Auflagedruck gerade so groß ist, daß während des Stillstandes des Segmentrades keine Bürstenbewegung stattfinden kann, daß aber während der Segmentbewegung bei der ja, normalerweise in der Sekunde 50-mal, ein Anstoß der Bürste durch das Segment erfolgt, ein Vorrutschen der Bürste durch eine hinter der Bürste sitzende Feder ermöglicht wird. Die Reibung der Bürste während der Bewegung des Segments ist ja wesentlich geringer als die Reibung während der Ruhe.Another possibility to enable a brush feed is as follows: The brush is held in place by a clamp, the contact pressure of which is just so great that no brush movement can take place when the segment wheel is stationary, but that during the segment movement in the yes, normally in the Second 50 times, the brush is pushed by the segment, and the brush is made possible by a spring located behind the brush. The friction of the brush during the movement of the segment is much less than the friction during rest.

Eine weitere sehr wichtige Möglichkeit, einen geregelten Bürstenvorschub zu erzielen, ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Die Bürste A wird durch eine Halteeinrichtung B getragen. Eine Klammer C, die im Normalzustand durch Federn auf die Kohle A aufgedrückt wird, wird dann angehoben, wenn die Spule D von einem elektrischen Strom durchflossen wird. Bei einer Lüftung der Klammer C wird die Kohle durch die Feder E, deren Spannung mit der Scheibe F verändert werden kann, nach links hin gegen das umlaufende Segment gedrückt. Eine solche Lüftung der Klammer C wird von Zeit zu Zeit automatisch in einem Zeitraum vorgenommen, in dem die Bürste gerade auf einem der Segment aufliegt. In einem solchen Augenblick wird also der normale Auflagedruck der Bürste wieder hergestellt und die Bürste kann dann wieder einige Zeit arbeiten. Eine solche Einrichtung, durch die in einem bestimmten kurzen Zeitraum ein Anheben der Klammer und ein Vorschieben der Bürste vorgenommen wird, muß sorgfältig konstruiert und gebaut werden. Da die Bürste jedoch jedesmal nur um Bruchteile eines hundertstel Millimeter vorgeschoben zu werden braucht, bietet eine solche Einrichtung keine grundsätzlichen Schwierigkeiten. Das Bild zeigt die Anordnung schematisch. Bei der praktischen Ausführung legt man die Spulen D längs neben die Kohle, damit die Anordnung wenig Platz beansprucht.Another very important possibility of achieving a regulated brush feed is shown schematically in FIG. The brush A is carried by a holder B. A clamp C, which is normally pressed onto the carbon A by springs, is lifted when an electric current flows through the coil D. When the clamp C is released, the carbon is pressed to the left against the rotating segment by the spring E, the tension of which can be changed with the disk F. Such a ventilation of the clamp C is carried out automatically from time to time in a period in which the brush is currently resting on one of the segments. At such a moment, the normal contact pressure of the brush becomes restored and the brush can then work again for some time. Such a device, by which the clamp is raised and the brush advanced in a certain short period of time, must be carefully designed and built. However, since the brush only needs to be advanced by a fraction of a hundredth of a millimeter each time, such a device does not present any fundamental difficulties. The picture shows the arrangement schematically. In the practical version, the coils D are placed lengthways next to the coal so that the arrangement takes up little space.

Anstelle einer Klammer können auch zwei Klammern vorgesehen werden, die durch zwei verschiedene Spulen betätigt werden. Man öffnet diese Klammern kurzzeitig so, daß das Schließen der ersten Klammer annähernd mit dem Öffnen der zweiten Klammer zusammenfällt. Auf diesem Wege kann man den Zeitpunkt für das Freigeben der Kohle besonders genau einregeln.Instead of one clamp, two clamps can be provided, which are operated by two different coils. These clamps are opened briefly so that the closing of the first clamp approximately coincides with the opening of the second clamp. In this way you can regulate the time for releasing the coal particularly precisely.

Bei Stromrichtereinrichtungen der hier beschriebenen Art werden meist zur Beherrschung größerer Stromstärken mehrere Bürsten in Parallelschaltung auf jedem Segment angeordnet werden. Zwei gleichartige Bürsten werden dann normalerweise gleiche Stromstärken führen. Wenn eine von den Bürsten infolge eines Abriebes weniger gut aufliegt, wird der durch sie fließende Strom kleiner werden. Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung vorgesehen, die jeweils diejenige Bürste, die den kleineren elektrischen Strom führt, langsam vorwärts bewegt, bis die Gleichheit der Ströme wieder annähernd hergestellt ist.In the case of converter devices of the type described here, several brushes are usually arranged in parallel on each segment in order to control larger currents. Two brushes of the same type will then normally carry the same currents. If one of the brushes rests less well as a result of abrasion, the current flowing through it will decrease. According to the invention, a device is provided which in each case moves the brush that carries the smaller electrical current slowly forward until the currents are approximately equal again.

Die Anordnung mehrerer Bürsten auf einem Segment kann auch dazu verwendet werden, das Prellen der Bürsten beim Auflaufen auf das Segment unschädlich zu machen. Dieses Prellen von Bürsten wird dadurch zum Nachteil, daß der Strom von der Bürste zum Segment sich beim Abheben der Bürste in Form eines Lichtbogens fortpflanzt, der Bürste und Segment mit der Zeit beschädigt. Sind mehrere Bürsten vorhanden, die gestaffelt angeordnet sind, so wird beim Abheben einer dieser Bürsten vom Segment ein Lichtbogen nicht auftreten, da dieser durch die anderen Bürsten kurzgeschlossen sein würde.The arrangement of several brushes on a segment can also be used to make the bouncing of the brushes harmless when they hit the segment. This bouncing of brushes becomes a disadvantage because the current from the brush to the segment is propagated in the form of an arc when the brush is lifted, which over time damages the brush and segment. If there are several brushes that are staggered, an arc will not occur when one of these brushes is lifted from the segment, since this would be short-circuited by the other brushes.

Das Prellen der Bürsten beim Auflaufen auf die Segmente tritt vor allem dann ein, wenn Bürsten und Segmente durch den Stoß beim Auftreffen des Segments auf die Bürste zu Schwingungen angeregt werden. Diese Schwingungen lassen sich verhindern oder wenigsten abschwächen durch Befestigung der Kohlen und, wenn möglich, auch der Segmente an einem Werkstoff mit möglichst großer innerer Dämpfung. Solche Werkstoffe sind beispielsweise viele Isolierstoffe und Gußeisen. Es ist ferner günstig, wenn die Bürsten durch das ankommende Segment nicht zu stark zurückgeschoben werden, sondern wenn der Werkstoff des Segments eine geringe elastische Verformung durchmacht, um die Bürste zu einem glatten Auflaufen zu bringen. Es ist hierfür günstig, wenn die Bürsten mit einer nicht zu kleinen Masse versehen werden, um die Zurückschlagen zu verhindern oder abzuschwächen.The brushes bouncing when they hit the segments occurs primarily when the brushes and segments are excited to vibrate by the impact when the segment hits the brush. These vibrations can be prevented or at least weakened by attaching the carbon and, if possible, the segments to a material with the greatest possible internal damping. Such materials are, for example, many insulating materials and cast iron. It is also advantageous if the brushes are not pushed back too much by the incoming segment, but rather if the material of the segment undergoes a slight elastic deformation in order to bring the brush to a smooth contact. It is advantageous for the brushes to have a mass that is not too small in order to prevent or weaken the kickback.

Bei wichtigen Anlagen mit mehreren Bürsten in Parallelschaltung ist es zweckmäßig, durch Signale über das Arbeiten der Bürsten unterrichtet zu werden. Wenn der Strom in einem Bürstenzweig zu klein wird, kann dies durch ein Signal kenntlich gemacht werden. Wenn andererseits eine Bürste zu weit vorgeschoben ist und dadurch zu starke Bewegungen in ihrer Längsrichtung auftreten, dann kann durch diese pulsierenden Bewegungen ein anderes Signal oder Anzeigegerät zur Auslösung gebracht werden. Schließlich wird ein drittes Signal das Aufbrauchen einer Bürste kenntlich machen können. Es muß dann eine neue Bürste an dieser Stelle eingesetzt werden. Auch dies kann, wenn nötig, während des Betriebes automatisch vorgenommen werden. Die richtige Stellung der Bürsten während des Betriebes kann auch dadurch kontrolliert werden, daß die Bürsten mit einer Bohrung versehen werden, durch die Preßluft in Richtung auf das Segment zugeführt wird. Diese Preßluft wird dann, wenn die Bürste zu weit vom Segment zurücksteht, eine Luftströmung zwischen Bürste und Segment hervorrufen, die meßtechnisch während des Betriebes erfaßt werden kann. Man kann entweder den Mittelwert der Preßluftströmung durch die Bürste hindurch während der gesamten Betriebszeit zur Messung heranziehen oder die Messung auf die Zeiten beschränken, in denen ein Segment vor der Bürste liegt. Diese Luftströmung durch eine Bohrung in den Bürsten kann auch durch Absaugen in der Richtung vom Segment hinweg hervorgerufen werden. Die Bürstenlage kann dann, wenn dies nötig ist, über ein Isoliergestänge während des Betriebes verändert werden. Auch die Federkraft, mit der eine Bürste gegen das Segment aufgedrückt wird, kann, wenn nötig, während des Betriebes veränderlich gemacht werden.In the case of important systems with several brushes connected in parallel, it is advisable to be informed about the work of the brushes by means of signals. If the current in a brush branch becomes too small, this can be indicated by a signal. If, on the other hand, a brush is advanced too far and excessive movements occur in its longitudinal direction, then these pulsating movements can trigger another signal or display device. Finally, a third signal will be able to indicate that a brush has been used up. A new brush must then be used at this point. If necessary, this can also be done automatically during operation. The correct position of the brushes during operation can also be checked in that the brushes are provided with a bore through which compressed air is fed in the direction of the segment. If the brush is too far back from the segment, this compressed air will cause an air flow between the brush and the segment, which can be measured during operation. Either the mean value of the compressed air flow through the brush during the entire operating time can be used for the measurement or the measurement can be limited to the times in which a segment is in front of the brush. This air flow through a hole in the brushes can also be caused by suction in the direction away from the segment. The brush layer can then, if necessary, over an insulating rod can be changed during operation. The spring force with which a brush is pressed against the segment can, if necessary, be made variable during operation.

Die Aufladung einer Akkumulatorenbatterie kann, wie bereits erwähnt wurde, mit Hilfe eines mechanischen Gleichrichters der beschriebenen Art aus einem Wechselstromnetz vorgenommen werden. Die Vorteile einer solchen Einrichtung sind ein sehr hoher Wirkungsgrad und niedrige Anschaffungskosten. Ferner kann die gleiche Einrichtung für ganz verschiedene Spannungshöhen benutzt werden. Die Spannungs- und Stromvorgänge, die sich bei der Schaltung nach Fig. 2 abspielen, sind in Fig. 3 angedeutet. Die Segmente seien so eingestellt, daß sie jeweils im Zeitpunkt 1 Kontakt mit einer der Bürsten J, K oder L geben. Die Differenzspannung zwischen Wechselspannung u(sub)(proportional) und Gleichspannung U(sub)= ist in Fig. 3 durch Schraffierung kenntlich gemacht. Diese Differenzspannung erzeugt, so lange sie positiv ist, einen ansteigenden Strom i durch die Drosselspule N. Wenn die Differenzspannung negativ wird, wird der Strom kleiner und der wird, wenn die ohmschen Widerstände vernachlässigbar sind, dann gleich Null, wenn die beiden schraffierten Flächenstücke über und unter dem Gleichspannungsbetrage gleich groß sind. Wenn das Segment so bemessen ist, daß es gerade dann die zugehörige Bürste wieder frei gibt, wenn der Strom gleich Null geworden ist, dann tritt kein Funke oder Lichtbogen zwischen Segment oder Bürste auf. Ein solcher Punkt läßt sich stets durch Verdrehung der Phasenlage der Segmente einstellen. Bei niedrigen Werten der Gleichspannung muß die Segmentberührung in einem späteren Zeitpunkt stattfinden. Wenn die Gleichspannung bei der Aufladung der Batterie allmählich immer größer wird, muß das Segment immer weiter in seiner Phasenlage nach vorn geschoben werden. Dieses Vorschieben der Segmentlage kann auch automatisch erfolgen. Wenn nämlich das Segment etwas länger Kontakt gibt als es dem Nullwerden des Stromes entspricht, dann zeigt sich ein kleiner negativer Strombetrag, der in Fig. 3 an der Stelle 2 angedeutet ist. Diese negative Stromspitze kann mit Hilfe von elektrischen Ventilen und einer Steuereinrichtung dazu verwandt werden, um die Phasenlage desAs already mentioned, an accumulator battery can be charged with the aid of a mechanical rectifier of the type described from an alternating current network. The advantages of such a device are a very high level of efficiency and low acquisition costs. Furthermore, the same device can be used for completely different voltage levels. The voltage and current processes which take place in the circuit according to FIG. 2 are indicated in FIG. 3. Let the segments be set in such a way that they make contact with one of the brushes J, K or L at time 1. The difference voltage between alternating voltage u (sub) (proportional) and direct voltage U (sub) = is indicated in FIG. 3 by hatching. As long as it is positive, this differential voltage generates an increasing current i through the choke coil N. If the differential voltage becomes negative, the current becomes smaller and, if the ohmic resistances are negligible, it becomes zero when the two hatched areas are over and are equal below the DC voltage amount. If the segment is dimensioned in such a way that the associated brush is released again just when the current has become zero, then no spark or arc occurs between the segment or the brush. Such a point can always be set by rotating the phase position of the segments. If the DC voltage is low, the segment contact must take place at a later point in time. If the DC voltage gradually increases as the battery is charged, the phase position of the segment must be pushed further and further forward. This advancement of the segment position can also take place automatically. If the segment is in contact for a little longer than it corresponds to when the current becomes zero, then a small negative amount of current appears, which is indicated in FIG. 3 at point 2. This negative current peak can be used with the help of electrical valves and a control device to determine the phase position of the

Antriebsmotors oder eine Verstellkupplung soweit zu verändern, bis diese negative Stromzacke verschwunden ist.To change the drive motor or an adjustment clutch until this negative current spike has disappeared.

Bei einer Batterie-Ladeeinrichtung nach Fig. 2 muß dafür gesorgt werden, daß Ladeeinrichtung und Batterie die gleiche Polarität besitzen. Bei Verwendung von Synchronmotoren mit Selbstanlauf ist ein Wechsel der Polarität des Gleichrichters möglich, da der Synchronmotor in verschiedener Phasenlage in den Synchronismus übergehen kann. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, kann mit Hilfe eines polarisierten Relais und zweiter Schaltschützen nach dem Anlassen des Synchronmotors eine richtige Auswahl der Polarität getroffen werden.In the case of a battery charging device according to FIG. 2, it must be ensured that the charging device and battery have the same polarity. When using synchronous motors with self-starting it is possible to change the polarity of the rectifier, since the synchronous motor can switch to synchronism in different phases. To avoid short circuits, a polarized relay and second contactors can be used to select the correct polarity after starting the synchronous motor.

Die von dem Anmelder entwickelten Hochdruck-Lichtbogenventile, in denen mit ruhenden Elektroden und mit starken Druckluftströmungen gearbeitet wird, haben die Nachteile, daß durch den Lichtbogenspannungsabfall und durch den Preßluftbedarf nicht unerhebliche Verluste auftreten, und daß besonders bei starken Betriebsströmen der Abbrand an den Elektroden, an denen der Lichtbogen während der gesamten Brenndauer steht, viel Materialverbrauch bedingt. Diese Nachteile können erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß periodisch bewegte Metall- und Isolierteile in diese Hochdruck-Lichtbogenventile eingebaut werden. Diese mechanisch bewegten Teile können so gebaut werden, daß sie während eines möglichst großen Teiles der Strom-Durchlaßzeit einen Kurzschluß zwischen den Elektroden des Hochdruck-Lichtbogenventils herbeiführen. Gegen Ende der Durchlaßzeit müssen die Metallteile jedoch erfindungsgemäß aus dem Bereiche der feststehenden Elektroden entfernt werden, so daß beim Auftreten der Sperrspannung zwischen diesen Elektroden das elektrische Feld nicht durch die bewegten Teile gestört wird. Beim Aufheben des Kurzschlusses zwischen den feststehenden Elektroden wird ein Lichtbogen gebildet. Während der Zeit, in der sich dieser Lichtbogen in die Löschstellung (Mittelachse der feststehenden Elektroden) bewegt, entfernt sich das bewegte Metallstück aus dem Bereiche der feststehenden Elektroden. In dieser Stellung des Lichtbogens in der Mittelachse der feststehenden Elektroden erfolgt die Lichtbogenlöschung. Sehr kurze Zeit nach dieser Lichtbogenlöschung tritt die Sperrspannung zwischen den Elektroden auf.The high pressure arc valves developed by the applicant, which work with static electrodes and with strong compressed air flows, have the disadvantages that considerable losses occur due to the arc voltage drop and the need for compressed air, and that, especially in the case of strong operating currents, the erosion on the electrodes, where the arc remains during the entire burning time, requires a lot of material. According to the invention, these disadvantages can be avoided by installing periodically moving metal and insulating parts in these high-pressure arc valves. These mechanically moving parts can be constructed in such a way that they cause a short circuit between the electrodes of the high-pressure arc valve during the largest possible part of the current passage time. Towards the end of the transmission time, however, according to the invention, the metal parts must be removed from the area of the stationary electrodes, so that when the reverse voltage occurs between these electrodes, the electric field is not disturbed by the moving parts. When the short circuit between the stationary electrodes is removed, an arc is formed. During the time in which this arc moves into the extinguishing position (central axis of the fixed electrodes), the moving piece of metal moves away from the area of the fixed electrodes. In this position of the arc in the central axis of the stationary electrodes, the arc is extinguished. The reverse voltage occurs between the electrodes very shortly after this arc extinction.

Die Sperrfähigkeit darf durch die bewegten Teile nicht herabgesetzt werden.The blocking ability must not be reduced by the moving parts.

Fig. 5 stellt die Elektroden eines Hochdruck-Lichtbogenventils zusammen mit einer periodisch bewegten Kurzschlußeinrichtung dar. Diese Kurzschlußeinrichtung besteht hier aus einer Scheibe, deren Rotationsachse zur Mittelachse der Löschelektroden parallel liegt. Auf dieser Scheibe sind Segmente angebracht, von denen eines in Fig. 5 eingezeichnet ist (A). Das Segment bewegt sich nach oben. Das Ende des Segmentes hat sich gerade von den Bürsten B getrennt, so daß zwischen den Bürsten und dem Segmentende Lichtbögen entstanden sind. Zwischen den Hauptelektroden C und den Schirmelektroden D hindurch wird in der bei Hochdruck-Lichtbogenventilen bekannten Weise eine Luftströmung erzeugt, durch die die Lichtbögen vereinigt und zu der Mittelachse der Löschanordnung hingetrieben werden. Es ist besonders wichtig, daß diese Lichtbogenbewegung schnell und ohne zu starke Vergrößerung der Lichtbogenspannung vor sich geht. Zur Unterstützung der Ablösung der Lichtbögen vom Segment können die zusätzlichen Luftströmungen E benutzt werden. Die Gestaltung des Segmentes an seinem Ende, d.h. dort, wo die Lichtbögen gebildet werden, ist ebenfalls besonders wichtig. In Fig. 5 ist dieses Segmentende mit seitlichen Scheiben F versehen (siehe den oben dargestellten Schnitt durch das Segmentende), so daß die Lichtbögen nicht seitlich ausweichen können. Diese Teile am Ende des Segmentes können teils aus Isolierstoff, teils aus Metall hergestellt werden.5 shows the electrodes of a high-pressure arc valve together with a periodically moving short-circuit device. This short-circuit device here consists of a disk whose axis of rotation is parallel to the central axis of the quenching electrodes. Segments are attached to this disk, one of which is shown in FIG. 5 (A). The segment moves up. The end of the segment has just separated from the brushes B, so that arcs have arisen between the brushes and the end of the segment. An air flow is generated between the main electrodes C and the shield electrodes D in the manner known from high-pressure arc valves, by means of which the arcs are united and driven towards the central axis of the extinguishing arrangement. It is particularly important that this arc movement be rapid and without unduly increasing the arc voltage. The additional air currents E can be used to support the separation of the arcs from the segment. The design of the segment at its end, i.e. where the arcs are formed, is also particularly important. In FIG. 5, this segment end is provided with lateral disks F (see the section through the segment end shown above) so that the arcs cannot escape laterally. These parts at the end of the segment can be made partly from insulating material and partly from metal.

In Fig. 5 ist zugleich eine Vorschubeinrichtung für die Bürsten angedeutet. Durch Drehen des Teiles G wird mit Hilfe eines Gewindes die rechts liegende Bürste B vorgeschoben, so daß auch beim Vorliegen eines Abriebes ein guter Kontakt zwischen A und B gewährleistet ist.In Fig. 5, a feed device for the brushes is indicated at the same time. By turning part G, the brush B on the right is advanced with the help of a thread, so that good contact between A and B is guaranteed even if there is abrasion.

Durch die Segmentbewegung wird zugleich die Zündung der Ventile bewirkt, so daß eine besondere Zündeinrichtung nicht erforderlich ist. Bei hohen Spannungen ist es jedoch zweckmäßig, besondere Zündstifte seitlich von den Bürsten so anzuordnen, daß zunächst beim Herankommen des Segments ein Überschlag zwischen diesen Zündstiften und den Segmenten eintritt. Es bildet sich dadurch ein kurzer Lichtbogen, der von der kurze Zeit später auf das Segment auflaufenden Bürste überbrückt wird.The segment movement also causes the valves to ignite, so that a special ignition device is not required. In the case of high voltages, however, it is advisable to arrange special ignition pins to the side of the brushes in such a way that a flashover occurs between these ignition pins and the segments when the segment approaches. This creates a short arc that is bridged by the brush that hits the segment a short time later.

Bei großen Betriebsstromstärken werden zweckmäßig viele Bürsten benutzt, um einen sauberen Betrieb zu gewährleisten. Die Berührungsdauer zwischen Segment und Bürsten wird erfindungsgemäß der Belastung des Stromrichters angepaßt. Bei einem Drehstromgleichrichter beträgt beispielsweise bei geringer Belastung die Stromdurchlaßzeit etwa 120 elektrische Grade, während bei voller Belastung infolge der dann wachsenden Überlappungszeit die Stromdurchlaßzeit bis zu etwa 150 elektrischen Graden betragen kann. Da die Lichtbögen jeweils nur möglichst kurze Zeit brennen sollen, um die dadurch bedingten Verluste kleinzuhalten, wird also die Berührungsdauer zweckmäßigerweise der Belastung anzupassen sein. Um eine solche Regelung durchzuführen, werden erfindungsgemäß besondere Zündbürsten benutzt. Für den Stromdurchgang während des Hauptteiles der Durchlaßzeit werden "Hauptbürsten" vorgesehen, auf deren Lage zu den Abströmöffnungen es nicht ankommt. Die Bildung der Lichtbögen erfolgt schließlich an "Abreißbürsten", die in der Nähe der Abströmöffnungen stehen müssen. Der Zündzeitpunkt, der beim Stromrichterbetrieb zum Zwecke der Spannungs- und Leistungsregelung geregelt werden kann, kann mit Hilfe eines Induktionsreglers beeinflußt werden, der vor den synchronen Antriebsmotor geschaltet wird. Es ist ferner möglich, diesen Antriebsmotor mit einem drehbaren Stator auszurüsten. Und schließlich kann man zwischen Antriebsmotor und synchron bewegtem Überbrückungsteil eine während des Betriebes verstellbare Kupplung benutzen, um den Zündzeitpunkt zu beeinflussen.When the operating currents are high, many brushes are expediently used in order to ensure clean operation. According to the invention, the duration of contact between the segment and the brushes is adapted to the load on the converter. In the case of a three-phase rectifier, for example, the current passage time is about 120 electrical degrees at low load, while the current passage time can be up to about 150 electrical degrees at full load due to the increasing overlap time. Since the arcs should only burn for as short a time as possible in order to keep the losses caused thereby small, the duration of contact should expediently be adapted to the load. In order to carry out such a regulation, special ignition brushes are used according to the invention. For the passage of current during the main part of the passage time, "main brushes" are provided, the position of which in relation to the discharge openings is irrelevant. The arcs are finally formed on "tear-off brushes" which must be located near the discharge openings. The ignition point, which can be regulated for the purpose of voltage and power regulation during converter operation, can be influenced with the aid of an induction regulator, which is connected upstream of the synchronous drive motor. It is also possible to equip this drive motor with a rotatable stator. And finally, a clutch that can be adjusted during operation can be used between the drive motor and the synchronously moving bridging part in order to influence the ignition timing.

Zur Veränderung der Berührungsdauer der Segmente mit den Bürsten können ebenfalls verschiedene Wege gegangen werden. Eine Möglichkeit ist aus Fig. 6 ersichtlich. Es sind darin schematisch zwei Segmente A aufgezeichnet, die um die Welle B umlaufen. Die Lage einer Bürste ist mit C bezeichnet. Beim Gleichrichterbetrieb läuft diese Segmentanordnung entgegen dem Uhrzeigersinn. Wenn der Abstand zwischen B und C vergrößert wird, dann wächst, wie man aus der skizzenhaften Darstellung leicht ersehen kann, die Berührungsdauer zwischen A und C. Der Zündzeitpunkt bleibt dabei erhalten. Beim Wechselrichterbetrieb muß dagegen bei veränderter Last der Zündzeitpunkt verändert werden und der Löschzeitpunkt muß eine etwa konstante Lage besitzen. Dies kann man dadurch erreichen, daß die Segmentscheibe beim Wechselrichterbetrieb im Sinne des Uhrzeigers bewegt wird.There are also various ways of changing the length of time the segments are in contact with the brushes. One possibility is shown in FIG. 6. It shows two segments A, which revolve around shaft B, schematically. The position of a brush is denoted by C. During rectifier operation, this segment arrangement runs counterclockwise. If the distance between B and C is increased, then, as one can easily see from the sketchy representation, the contact time between A and C. The ignition point is retained. In the case of inverter operation, on the other hand, when the load changes, the ignition time must be changed and the extinction time must have an approximately constant position. One can do this achieve that the segment disc is moved clockwise when the inverter is in operation.

Eine andere Möglichkeit, die Kontaktdauer zu ändern, ist die, die Lage der Zündstifte und der Zündbürsten während des Betriebes zu verändern. Zur Verlängerung der Kontaktdauer werden diese Zündeinrichtungen entgegen der Drehrichtung der Segmente verschoben und umgekehrt. Das Verschieben kann auf kreisförmiger oder auf geradliniger Bahn erfolgen. Anstelle einer solchen Verschiebung der Zündeinrichtungen können auch verschiedene Zündbürsten- und Zündstiftsätze benutzt werden, die nach Bedarf zu- und abgeschaltet werden. Schließlich sei als weitere Möglichkeit die Regelung der Kontaktdauer die folgende angegeben: Es können zwei getrennte synchron bewegte Einrichtungen vorgesehen werden, von denen die eine die Zündung, die andere die Unterbrechung des Stromdurchgangs einleitet. Es lassen sich dann Zündzeitpunkt und Zeitpunkt der Kontakttrennung getrennt voneinander beliebig regeln. Sie kann deshalb auch außerhalb der eigentlichen Ventile liegen.Another possibility to change the contact duration is to change the position of the ignition pins and the ignition brushes during operation. To extend the contact time, these ignition devices are shifted against the direction of rotation of the segments and vice versa. Moving can be done in a circular or in a straight line. Instead of such a displacement of the ignition devices, different ignition brush and ignition pin sets can be used, which can be switched on and off as required. Finally, as a further possibility, the regulation of the contact duration should be given as follows: Two separate synchronously moving devices can be provided, one of which initiates the ignition, the other the interruption of the current passage. The ignition point and point in time of contact separation can then be regulated separately from one another as required. It can therefore also lie outside the actual valves.

Zur Verringerung des Preßluftbedarfes kann erfindungsgemäß eine periodische Absperrung des Luftstromes vorgenommen werden. Fig. 7 stellt eine solche Preßluftabsperrung dar. Diese muß so nahe wie möglich an die Durchströmöffnungen der Schirmelektroden A herangelegt werden. Die Absperrung erfolgt mit Hilfe der Scheiben B, die mit den Wellen C synchron angetrieben werden. Diese Wellen sind in den Kugellagern D gelagert. Die Scheiben B sind so mit Öffnungen versehen, daß im Gebiet der Lichtbogenbewegung und der Lichtbogenlöschung die Abströmkanäle E völlig geöffnet sind. Die Bürsten F sind in Fig. 7 parallel zur Mittelachse der Abströmöffnungen angeordnet. Auch diese Möglichkeit kommt in Frage. Bei der in der Anordnung nach Fig. 5 gewählten Schräglage der Bürsten können diese allerdings leichter nahe an die Abströmöffnungen herangebracht werden. Außerdem wirken die Bürsten nach Fig. 5 ähnlich wie die aus dem Elektromaschinenbau her bekannten "Reaktionsbürsten". Die Bürsten können auch n die Schirmelektroden zurückgeschoben werden, so daß sie das elektrische Feld der feststehenden Elektroden nicht stören. Die umlaufenden Segmente müssen dann entsprechend gestaltet werden.In order to reduce the compressed air requirement, according to the invention, the air flow can be periodically shut off. Fig. 7 shows such a compressed air barrier. This must be placed as close as possible to the flow openings of the shield electrodes A. The shut-off takes place with the help of the discs B, which are driven synchronously with the shafts C. These shafts are supported by ball bearings D. The disks B are provided with openings in such a way that the outflow channels E are completely open in the area of arc movement and arc extinction. The brushes F are arranged in Fig. 7 parallel to the central axis of the outflow openings. This possibility is also possible. With the inclined position of the brushes selected in the arrangement according to FIG. 5, however, they can more easily be brought close to the outflow openings. In addition, the brushes according to FIG. 5 act similarly to the "reaction brushes" known from electrical engineering. The brushes can also be pushed back n the shield electrodes so that they do not disturb the electric field of the fixed electrodes. The surrounding segments must then be designed accordingly.

Die Zeitpunkte für die Öffnungen und Absperrungen der Luftströmung müssen sich selbsttätig den Zeitpunkten für die Stromunterbrechung anpassen.The times for opening and blocking the air flow must automatically adapt to the times for the power interruption.

Die umlaufenden Segmente werden durch eine Spannungsteilerschaltung auf dem Mittelpotential zwischen den feststehenden Elektroden gehalten, damit das elektrische Feld beim Weglaufen der Segmente möglichst wenig gestört wird.The rotating segments are kept at the mean potential between the stationary electrodes by a voltage divider circuit so that the electrical field is disturbed as little as possible when the segments move away.

Je nach der Höhe der abzusperrenden Spannung und der Betriebsstromstärke kann der mechanische Gleichrichter ganz verschiedenartig ausgeführt werden. Im einfachsten Falle wird man die umlaufende Scheibe als Stromführung benutzen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Bei höheren Spannungen verwendet man zwei Bürsten auf beiden Seiten der Segmentscheibe. Bei weiterer Vergrößerung von Spannung und Stromstärke ordnet man die in Fig. 5 dargestellten Durchströmöffnungen an. Zunächst können hierbei mehrere Bürstenpaare und Durchströmöffnungen so angeordnet werden, daß sie von denselben Segmenten periodisch überbrückt werden. Will man einen Druckbehälter vermeiden, dann kann die Luftströmung durch Absaugen erzeugt werden. Bei sehr hohen Spannungen und Leistungen empfiehlt sich die Unterbringung der einzelnen Phasen in getrennten Druckbehältern, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Das Segment A läuft um die Welle B um. Bei 50 Hertz ist hier eine Drehzahl von 3000 Umdr./min erforderlich, da nur ein Segment vorhanden ist. Ein Gegengewicht C gleicht die einseitige Belastung der Welle aus. Zwischen den zueinandergehörigen Kupplungen D liegen Isolierwellen E. Die Schirmelektroden F und die Hauptelektroden G sind wiederum nur schematisch angedeutet. Mit Hilfe der Zahnradsätze H werden die Druckluftabsperrungen betätigt. Die Druckluftzu- und -abführungen können an den mit einem Pfeil bezeichneten Stellen vorgesehen werden. Ventilstrecken, wie sie in Fig. 8 dargestellt sind, lassen sich ohne weiteres in Reihe schalten. Mit einer einzigen Strecke läßt sich eine Sperrfähigkeit von etwa 100 kV erzielen. Bei höheren Spannungen sind Reihenschaltungen zu verwendet. Die Wellen zum Antrieb der Segmente können durch Reihenschaltungen hindurchgeführt werden, so daß für alle Strecken der gleiche Motor benutzt werden kann.Depending on the level of the voltage to be cut off and the operating current strength, the mechanical rectifier can be designed in very different ways. In the simplest case, the rotating disk will be used as a power supply, as shown in FIG. At higher voltages, two brushes are used on both sides of the segment disc. If the voltage and current intensity are increased further, the flow-through openings shown in FIG. 5 are arranged. First of all, several pairs of brushes and throughflow openings can be arranged in such a way that they are periodically bridged by the same segments. If you want to avoid a pressure vessel, the air flow can be generated by suction. In the case of very high voltages and powers, it is advisable to accommodate the individual phases in separate pressure vessels, as shown in FIG. 8. Segment A revolves around shaft B. At 50 Hertz, a speed of 3000 rev / min is required because there is only one segment. A counterweight C compensates for the one-sided load on the shaft. Insulating shafts E lie between the clutches D belonging to one another. The shielding electrodes F and the main electrodes G are again only indicated schematically. The compressed air shut-offs are operated with the aid of the gear sets H. The compressed air inlets and outlets can be provided at the points indicated by an arrow. Valve sections, as shown in FIG. 8, can easily be connected in series. A blocking capacity of about 100 kV can be achieved with a single section. Series connections are used for higher voltages. The shafts for driving the segments can be passed through series connections so that the same motor can be used for all routes.

Anstelle der bisher geschilderten umlaufenden Segmente können auch hin- und hergehende Bauteile zur Erzielung des Kurzschlusses während der Durchlaßzeit benutzt werden. Die Fig. 9 und 10 stellen einen solchen Weg dar. Der Kurzschlußzylinder A wird über die Stangen B und über den Kreuzkopf C von der Kurbelwelle D aus synchron angetrieben. Der Hub und die Lage des Zylinders sind so gewählt, daß der Zylinder zur Zündung der Lichtbögen und Einleitung des Stromdurchganges in die Nähe der oberen Schirmelektrode E kommt. Der Zündlichtbogen wird kurze Zeit später durch die Bürsten oder Schleifkontakte F kurzgeschlossen. Für diese Kontakte gilt das bereits früher Ausgeführte. Wenn der Zylinder sich auf seiner Abwärtsbewegung wieder von den Schirmelektroden und Bürsten entfernt, entsteht ein Lichtbogen, der durch die bekannte Druckluftströmung schnell zu den Abströmöffnungen hin bewegt wird. Zur Veränderung der Kontaktdauer kann die Eintauchtiefe des Überbrückungszylinders verändert werden. Auch hier ist eine Reihenschaltung mehrerer Ventile ohne weiteres möglich. Derselbe Kurbeltrieb kann nach der anderen Seite hin ebenfalls einen Zylinder bewegen. Dadurch wird zugleich ein günstiger Massenausgleich geschaffen.Instead of the circumferential segments described so far, reciprocating components can also be used to achieve the short circuit during the passage time. FIGS. 9 and 10 illustrate such a route. The short-circuit cylinder A is driven synchronously by the crankshaft D via the rods B and via the cross head C. The stroke and the position of the cylinder are selected so that the cylinder comes close to the upper shield electrode E to ignite the arcs and initiate the passage of current. The ignition arc is short-circuited a short time later by the brushes or sliding contacts F. What has already been said earlier applies to these contacts. When the cylinder moves away from the screen electrodes and brushes again on its downward movement, an arc is created which is quickly moved towards the discharge openings by the known flow of compressed air. To change the contact duration, the depth of immersion of the bridging cylinder can be changed. A series connection of several valves is also easily possible here. The same crank mechanism can also move a cylinder to the other side. In this way, a favorable mass balance is created at the same time.

Bei all diesen Konstruktionen muß darauf geachtet werden, daß der durch den Bürstenabrieb entstehende Kohlen- oder Metallstaub sich nicht auf Isolierstrecken ablagern kann, die elektrisch beansprucht sind. Da hier bei größeren Leistungen mit Luftströmungen gearbeitet wird, die die Lichtbogenwärme absaugen oder abblasen, kann verhältnismäßig leicht auch dafür gesorgt werden, daß der Kohlen- oder Metallstaub mit abgeführt wird. Gegebenenfalls müssen besondere Absaug-oder Abströmöffnungen hierfür vorgesehen werden.In all of these constructions, care must be taken to ensure that the carbon or metal dust produced by the brush abrasion cannot be deposited on insulating sections that are electrically stressed. Since air currents that suck or blow off the arc heat are used here at higher powers, it is relatively easy to ensure that the coal or metal dust is also removed. If necessary, special suction or discharge openings must be provided for this.

Es war bereits erwähnt worden, daß bei mehrphasigen Gleich- und Wechselrichtern die gleichen Überbrückungsteile für mehrere Ventilstrecken benutzt werden können. In Fig. 11 ist eine Einrichtung aufgezeichnet, bei der zwei voneinander isolierte Segmentscheiben A und B so angeordnet sind, daß mit 180° Phasenverschiebung die entsprechenden Bürsten R, S und T, die um 120° gegeneinander versetzt sind, berühren. R, S und T sind an die drei Phasen eines Drehstromtransformators anzuschließen. C sind Gegengewichte zumIt has already been mentioned that in polyphase rectifiers and inverters, the same bridging parts can be used for several valve sections. 11 shows a device in which two segment disks A and B isolated from one another are arranged in such a way that with a 180 ° phase shift the corresponding brushes R, S and T, which are offset from one another by 120 °, touch. R, S and T are to be connected to the three phases of a three-phase transformer. C are counterweights to the

Massenausgleich. D sind Isolierscheiben, die mit Hilfe des Zwischenteiles E auf der Welle F befestigt sind. An den mit plus und minus bezeichneten Bürsten kann Gleichspannung abgenommen werden. Diese Einrichtung arbeitet nach Art einer Graetzschaltung, bei der bekanntlich eine besonders günstige Transformatorausnutzung erzielt wird und eine geringe Welligkeit des Gleichstromes vorliegt.Mass balancing. D are insulating washers that are fastened to the shaft F with the aid of the intermediate part E. DC voltage can be drawn from the brushes marked plus and minus. This device works in the manner of a Graetz circuit, in which, as is known, a particularly favorable transformer utilization is achieved and there is little ripple in the direct current.

Der beschriebene mechanische Stromrichter hat, wie bereits erwähnt wurde, den Vorzug eines sehr hohen Wirkungsgrades. Er ist von niedrigen bis zu höchsten Spannungen und bis zu beliebig hohen Stromstärken verwendbar. Bei seiner praktischen Anwendung muß jedoch bedacht werden, daß er nicht trägheitslos gesteuert werden kann. Bei schweren Störungen in den angeschlossenen Netzen ist es deshalb notwendig, eine schnellwirkende Kurzschlußeinrichtung anzubringen, wie sie vom Kontaktumformer her grundsätzlich bekannt ist. Beo hohen Betriebsspannungen wird eine solche Kurzschlußeinrichtung erfindungsgemäß mit Lichtbogenstrecken ausgerüstet, so daß der Kurzschluß in Bruchteilen einer Halbperiode vollzogen werden kann. Die Lichtbogenstrecken werden hierbei ähnlich aufgebaut wie Hochdrucklichtbogenventile mit Lichtbogen-Zündeinrichtungen.The mechanical converter described has, as already mentioned, the advantage of a very high degree of efficiency. It can be used from low to very high voltages and up to any high current intensity. In its practical application, however, it must be borne in mind that it cannot be controlled inertially. In the event of severe malfunctions in the connected networks, it is therefore necessary to install a fast-acting short-circuit device, as is basically known from the contact converter. In the case of high operating voltages, such a short-circuit device is equipped according to the invention with arc gaps so that the short-circuit can be completed in fractions of a half-cycle. The arc paths are constructed in a similar way to high pressure arc valves with arc ignition devices.

Die beschriebenen Maßnahmen zum intermittierenden Kontaktgeben können auch für andere elektrotechnische Einrichtungen mit Erfolg verwendet werden.The measures described for intermittent contact-making can also be used successfully for other electrical equipment.

Anstelle eines vollständigen Kurzschließens des Lichtbogens kann durch bewegte Metallteile auch eine Teilüberbrückung der Lichtbogenstrecke vorgenommen werden. Dadurch bleibt zwar ein geringer Spannungsabfall bestehen, es werden jedoch die Bürsten erspart. Zur Teilüberbrückung können alle bereits geschilderten Maßnahmen und Anordnungen sinngemäß angewandt werden. Besonderer Wert ist wiederum darauf zu legen, daß die Lichtbögen sich gegen Ende der Brenndauer schnell von den bewegten Metallteilen lösen und in die Löschstellung gelangen. Hierzu ist eine stromlinienförmige Ausbildung der bewegten Teile günstig.Instead of a complete short-circuiting of the arc, moving metal parts can also be used to partially bridge the arc path. As a result, there is a slight voltage drop, but the brushes are saved. All of the measures and arrangements already described can be applied accordingly for partial bridging. It is particularly important that the arcs are quickly detached from the moving metal parts towards the end of the burning time and reach the extinguishing position. For this purpose, a streamlined design of the moving parts is beneficial.

Bei nicht vollständiger Überbrückung der Lichtbogenstrecke kommt die Verwendung von bewegten Teilen an jeder der Ab- strömelektroden stark in Frage, weil dadurch die Lichtbogen zwischen zwei mit gleicher Absolut-Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung sich bewegenden Metallteilen brennt.If the arc gap is not completely bridged, moving parts are used at each of the Flow electrodes are in question because they cause the arc to burn between two metal parts moving in opposite directions at the same absolute speed.

Fig. 12 stellt als Beispiel eine solche Anordnung dar. Die beiden Segmente A und B bewegen sich in entgegengesetzten Richtungen. A steht mit der Schirmelektrode C, B mit der Schirmelektrode D in Verbindung. Die Lage der Segmente ist kurz vor der Lichtbogenlöschung dargestellt; die durch die feststehenden Elektroden abströmende Druckluft reißt die Lichtbögen mit sich in die Löschstellung.Fig. 12 shows such an arrangement as an example. The two segments A and B move in opposite directions. A is connected to the shielding electrode C, B to the shielding electrode D. The position of the segments is shown shortly before the arc is extinguished; the compressed air flowing through the fixed electrodes pulls the arcs with it into the extinguishing position.

Die Veränderung der Verkürzungszeit des Lichtbogens kann durch Veränderung der Lage der Abströmelektroden sowie durch Benutzung geteilter Segmente erfolgen. Die Teile der Segmente müssen während des Betriebes so gegeneinander verdreht werden können, daß die Verkürzung des Lichtbogens über eine längere oder kürzere Zeitspanne erfolgt.The change in the shortening time of the arc can be done by changing the position of the discharge electrodes and by using divided segments. The parts of the segments must be able to be rotated against each other during operation so that the shortening of the arc takes place over a longer or shorter period of time.

Bei nicht vollständiger Überbrückung des Elektroden-Zwischenraumes muß insbesondere bei niedrigen Betriebsspannungen eine Einrichtung zur künstlichen Zündung vorgesehen werden.If the gap between the electrodes is not completely bridged, a device for artificial ignition must be provided, especially at low operating voltages.

Claims

1. Mechanical converter for high amperage, characterized in that intermittent grinding electrodes are used with specially designed lifting or advancing devices and that additional devices known per se are provided that avoid the arcs that normally occur when the power is interrupted or with the lowest possible losses render harmless.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that a mechanical control is used by means of which the brushes are gently placed on the rotating segments in motion and later lifted off them again.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the brushes are provided with a continuously acting feed device, and that a control device is provided which changes the feed rate as a function of the operating current.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the brushes are held by clamps which do not allow any advance during the standstill of the rotary device, but which allow brush advance when the segment is moved due to the lower friction when the vibration occurs.

5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the brushes are held in place by clamps, and that these clamps are opened from time to time when the brushes rest on the segments.

6. Arrangement according to claim 1 and 5, characterized in that two brackets are provided on each brush, which are opened shortly after one another, so that the brush can only move in the short period in which both brackets are open.

7. The arrangement according to claim 1, characterized in that two brushes are arranged in parallel, and that a device is provided through which that brush is slowly advanced through which the weaker electrical current flows.

8. The arrangement according to claim 1, characterized in that several brushes are arranged so that they run onto the segment at different times, so that a brief lifting of a brush from the segment does not result in a power interruption.

9. Arrangement according to claim 1, characterized in that the segments and / or the brushes are attached to a material that is as rich in damping as possible.

10. The arrangement according to claim 1, characterized in that the brushes and / or segments are provided with a large additional mass.

11. The arrangement according to claim 1, characterized in that a display device or a signal is installed from which it can be seen when a brush is not carrying current.

12. The arrangement according to claim 1, characterized in that a display device or a signal is installed, from which it can be seen when a brush executes strong axial movements.

13. The arrangement according to claim 1, characterized in that a display device or a signal is installed, from which it can be seen when a brush is applied.

14. Arrangement according to claim 1, characterized in that the brushes are provided with a bore through which compressed air is blown continuously for measuring purposes or from time to time when the segment is in contact.

15. The arrangement according to claim 1, characterized in that a device, for example an insulating rod, is provided through which the brush position can be changed during operation.

16. The arrangement according to claim 1, characterized in that there is a device with which the spring force can be changed during operation with which the brushes are pressed onto the segments.

17. The arrangement according to claim 1, characterized in that a choke coil is switched on for charging accumulators between the rectifier and the battery, and that the charging is carried out with intermittent current.

18. Arrangement according to claim 1 and 17, characterized in that a device is provided through which the phase position of the contact times of brushes and segments can be changed in relation to the applied alternating voltage during operation, and that this phase position with the help of an electric valve it is set so that no arcing occurs during operation.

19. The arrangement according to claim 1 and 17, characterized in that incorrect polarity is avoided with the aid of a polarized relay and two contactors.

20. The arrangement according to claim 1, characterized in that periodically moving metal and insulating parts are built into high-pressure arc valves to improve the efficiency and reduce the electrode burn-off.

21. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that the arc is short-circuited or largely shortened in high-pressure arc valves by mechanically moved metal parts during as large a part of the passage time as possible, and that the dimensioning and arrangement of these metal parts are chosen so that the arcing at the end of the burning period is driven as quickly as possible into the gas outflow openings and thus into the extinguishing position.

22. Arrangement according to claim 1, 20 and 21, characterized in that when the arcs are finally extinguished, the metal parts of the bridging device have moved so far from the blocking path that a reduction in the blocking ability of the valve by these metal parts no longer occurs.

23. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that a disk driven by a synchronous motor, which is provided with one or more metal segments, is arranged so that the segments are between the arc electrodes during the main part of the current passage time of the valve.

24. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that brushes are built into the electrodes of the high-pressure arc valve so that the arc that occurs when segments and brushes are separated is driven into the air outflow openings as quickly as possible and with the lowest possible arc voltage.

25. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that additional air inlets are provided, and that the air jet passing through them prevents the arc root points from being carried along with the segment.

26. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that special air guide parts are provided at the segment end, which prevent lateral evasion and an extension of the arc.

27. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that there are special ignition pins in the vicinity of the fixed electrodes, from which a flashover first occurs towards the segment, so that only a low voltage drop needs to be bridged by the contact of the brushes needs.

28. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that special coals or brushes are provided for the ignition, for the current during the main part of the burning time and for the interruption of contact (ignition brushes, main brushes and tear-off brushes).

29. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that the ignition timing of the valves is changed with the aid of an induction regulator in front of the drive motor or by equipping the drive motor with a rotatable stator or by a clutch that can be adjusted during operation.

30. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that the contact duration is adapted to the load by specially designed segments and by changing the distance between the axis of rotation of the segments and the axis of the stationary electrodes.

31. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that a device is provided with which the position of the ignition pins and the brushes relative to the tear-off brushes can be changed during operation.

32. Arrangement according to claim 1, 20 and 31, characterized in that the ignition pins and brushes can be moved on a circular or straight path during operation.

33. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that there are different ignition brush sets which can be switched on or off to change the ignition angle and / or the contact duration during operation.

34. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that two separate rotation devices are provided, the phase position of which can be regulated separately during operation, and one of which is decisive for the ignition time, the other for the time of contact separation.

35. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that the passage of current is initiated by a device outside the valves.

36. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that a device is installed which effects a periodic closure and opening of the compressed air flow paths in order to save compressed air.

37. Arrangement according to claim 1 and 36, characterized in that the times for the blocking and opening of the flow paths change automatically with the times for the power interruption.

38. Arrangement according to claim 1, characterized in that the component which bridges the blocking path during the conduction time is kept at the mean potential between the resting electrodes by a voltage divider circuit.

39. Arrangement according to claim 1, characterized in that the valves with the built-in synchronously moving parts are built so that they can be built next to one another for the purpose of series connection and that the same drive motors are used for the moving parts of several valves.

40. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that the bridging between the discharge electrodes of a high-pressure arc valve is brought about by a to-and-fro component.

41. Arrangement according to claim 1, 20 and 40, characterized in that a reciprocating, conductive cylinder is built into one electrode of a high-pressure arc valve and dips into the opposite electrode to make contact.

42. Arrangement according to claim 1, 20 and 41, characterized in that brushes are built into the counter electrode into which the conductive cylinder is immersed, for which the same considerations apply as in the case of rotating segments.

43. Arrangement according to claim 1, 20 and 41, characterized in that a device is provided which enables the immersion depth of the rotating cylinder to be changed during operation, so that the contact duration can be adapted to the load.

44. Arrangement according to claim 1, 20 and 40, characterized in that the moving bridging part is arranged symmetrically to the electrode axis and that the interruption point is mounted so that the arcs are blown into the outflow openings as quickly as possible and with a low arc voltage.

45. Arrangement according to claim 1, 20 and 40, characterized in that a crank drive for generating the back and forth movement of components is used simultaneously for several valve sections.

46. Arrangement according to claim 1, characterized in that the arrangement of the coals and the suction opening is chosen so that the coal dust produced during the movement of the bridging parts is also removed through the suction openings.

47. Arrangement according to claim 1, 20 and 40, characterized in that special suction or discharge openings are provided for the coal dust.

48. Arrangement according to claim 1, characterized in that in the case of multi-phase rectifiers or inverters, the same bridging devices are used for several valve sections.

49. Arrangement according to claim 1, characterized in that six valve sections are periodically short-circuited and released with a synchronously moving device.

50. Arrangement according to claim 1, characterized in that a short-circuiting device which works with arcs and is constructed similarly to the high-pressure arc valves is provided which, in the event of a fault, allows the converter system to be short-circuited within a fraction of a half period even at the highest voltages and powers.

51. Arrangement according to claim 1, 20 and 21, characterized in that periodically moving metal parts such as cylinders or segments are used in connection with fixed electrodes of high pressure arc valves, which bridge the gap between these fixed electrodes only partially.

52. Arrangement according to claim 1, 20 and 21, characterized in that the moving metal parts are streamlined are shaped so that the arc root points are moved quickly on them as a result of the air flow.

53. Arrangement according to claim 1, 20 and 21, characterized in that a moving metal part is arranged in connection with each of the electrodes, and that the arc is located between these moving metal parts.

54. Arrangement according to claim 1, 20 and 21, characterized in that two different rotating segment discs are used, which are driven in opposite directions of rotation, and one of which is at the potential of the adjacent discharge electrode.

55. Arrangement according to claim 1, 20, 21 and 54, characterized in that the time span in which the arc is shortened is brought about by changing the position of the discharge electrodes.

56. Arrangement according to claim 1, 20, 21 and 54, characterized in that divided segments are used which are designed so that they can be lengthened or shortened during operation.

57. Arrangement according to claim 1, 20 and 21, characterized in that each of the two discharge electrodes is provided with a reciprocating cylinder located at the potential of the associated discharge electrode.

58. Arrangement according to claim 1 and 20, characterized in that a device for artificial ignition of the arcs is additionally provided.