Verfahren und Einrichtung zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder von Wechselstrom in solchen anderer Frequenz mittelst gesteuerter Entladungsstrecken. Es sind bereits verschiedene Wechsel richter- und Frequenzwandleranordnungen mit gesteuerten Entladungsstrecken, ins besondere gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefässen, vorgeschlagen wor den, bei denen ein oder mehrere Konden satoren im Takt der Frequenz des erzeugten Wechselstromes geladen und entladen wer den.
In Fig. 1 ist ein solcher Wechselrichter dargestellt, für den die BezeichnungWechsel- richter in Reihenanordnung vorgeschlagen ist, und zwar erfolgt die Umformung in der Weise, dass der Kondensator C durch das Entladungsgefäss V, geladen und durch das Entladungsgefäss V@ entladen wird. Die Drosselspule D dient zur Erleichterung des Stromüberganges von einem Entladungs gefäss auf das andere und verhindert einen.
Kurzschluss der Gleichspannung B über die beiden Entladungsgefässe V, und T'2. Ist die Primärspannung keine Gleich spannung, sondern eine Wechselspannung, so erfolgt die Ladung des Kondensators C über gesteuerte Ventile, die an die einzelnen Phasen des Gleichrichtertransformators an geschlossen sind.
Die vorgeschlagenen Umformungseinrich tungen besitzen den Nachteil, dass, auf gleiche Leistungen bezogen, bei niedrigen Frequenzen ein grosser und teurer Konden sator erforderlich ist, da die Kondensator grösse umgekehrt proportional der Frequenz ist.
Die vorliegende Erfindung löst die glei che Aufgabe mit wesentlich kleinerer- Kon densatoren. Erfindungsgemäss werden die Kondensatoren in einem gegen die Frequenz des erzeugten Wechselstromes höherfrequen- ten Takt geladen und entladen, und die Richtung der Ströme im Verbraucherkreis wird im Takt der Niederfrequenz um gesteuert. Vorteilhaft werden der oder die Kondensatoren im Takt der Niederfrequenz abwechselnd positiv und negativ geladen. Ferner ist es zweckmässig, dass die Gitter kreise sowohl von einer hochfrequenten, als auch von einer niederfrequenten Steuer spannung beeinflusst werden.
Bei Anwen dung des Verfahrens gemäss der Erfindung tritt eine Verkleinerung des oder der Kon densatoren im Verhältnis Niederfrequenz Hochfrequenz ein.
Fig. 3 bis 7 stellen Beispiele von Schal tungen für die Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dar, die im einzelnen nachstehend beschrieben sind. Bei Fig. 3, d und 6 wird der Kondensator im Takt der Niederfrequenz abwechselnd positiv und negativ geladen, während bei Fig.5 und 7 der Kondensator nur mit einem bestimmten Vorzeichen im Takt der Hochfrequenz ge laden und entladen wird.
Bezüglich der Steuerung der einzelnen Entladungsstrecken ergibt sich, dass im allgemeinen die Gitter kreise sowohl von einer hochfrequenten, als auch von einer niederfrequenten Steuerspan nung beeinflusst werden; dies ist jedoch nicht erforderlich bei den Entladungsstrecken, die in Fig. 5 und 7 .die Energie dem Konden sator zuführen.
In Fig. 3 bedeutet B wiederum die Gleichstromquelle, deren Mittelpunkt mit dem untern Belag des Kondensators Cl ver bunden ist. D ist eine Drosselspule mit den gleichen Funktionen, wie sie oben für die bekannte Schaltung beschrieben wurde.
Durch das periodische abwechselnde Leitend werden der Gefässe 1 und 2 (während I und II gesperrt sind) bezw. Auf- und Entladen des Kondensators Cl werden im Transfor mator bezw. im Netz positive Stromstösse hervorgerufen; entsprechend erhält T bezw. das Netz negative Stromstösse, wenn die Entladungsstrecken I und II Strom führen und 1 und 2 gesperrt sind.
Die Steuerung der vier Ventile erfolgt nun in der Weise, dass die zusammengehörigen Paare 1 und 2 bezw. I und II einzeln mit hoher Frequenz gesteuert werden, also bei kleinem Konden sator grosse Strommengen übertragen, dass je doch die Umschaltung von dem die eine Halbwelle liefernden Paar von Röhren (1 und 2) auf das die andere Halbwelle lie fernde Paar von Röhren (I und II) in dem Takte der gewünschten Wechselstromfre- quenz vorgenommen wird.
Während die be kannte Schaltung nach Fig. 1 Wechselstrom (vereinfacht dargestellt) nach Fig. 2a ergibt, besteht bei der Schaltung nach Fig.3 zum Beispiel die positive Halbwelle und ebenso die negative Halbwelle aus einer der Hoch frequenz entsprechenden Zahl von Strom stössen a1, a2, a3 (in diesem Beispiel ist drei fache Frequenz angenommen), deren Summe zusammen die an das Netz abgegebene Strommenge während einer Halbperiode der Netzfrequenz ausmacht.
Die Gitterkreise der Entladungsgefässe erhalten eine Steuerspan nung, die sowohl eine hochfrequente Span nung, als auch eine niederfrequente Span nung enthält.
Um einen mehr gleichmässigen Strom fluss im Netz zu erhalten, kann man die für normale Gleichrichter und andere Zwecke benutzten bekannten Glättungseinrichtungen verwenden. Zum Teil wird dies bereits durch einen zum Transformator parallelgeschalte ten Kondensator (C2 in Fig. 3) erreicht. Je doch ist dieser Kondensator nicht erforder lich bei Verbrauchern, zum Beispiel Glüh lampen und Öfen, bei denen es auf die Kurvenform der Spannung nicht ankommt.
Werden die Ventile 1 bezw. I leitend, bevor der Strom bezw. die Spannung des Netzes auf Null zurückgegangen ist, so bleibt in C-- eine gewisse Energiemenge aufgestapelt, die nach Unterbrechung der Netzspeisung durch C, den Stromfluss in gleicher Richtung fort setzt, mithin die Lücken zwischen zwei Stromstössen (Fig. 2b) bis zu einem gewissen Grade ausfüllt.
Der Kondensator C2 erfüllt ausserdem den Zweck, dass er beim Zünden der Gefässe 2 bezw. II auch dann einen plötz lichen kräftigen Stromstoss zwischen Cl und dem Transformator hervorruft, wenn das Netz schwach belastet ist oder gar der Trans- formator leerläuft;
da die in der Drossel spule D hervorgerufene EMK dem Diffe rentialquotienten
EMI0003.0004
proportional ist und die EMK der Drossel, wie angegeben ist, unter Umständen die Löschung von 1 bezw. I zur Verhinderung eines Kurzschlusses bewirken muss, so wird die Sicherheit des rechtzeitigen Löschens durch C:; wirksam unterstützt.
Fig. 4 zeigt eine Schaltanordnung gemäss der Erfindung mit einer Gleichstromquelle ohne Mittenanzapfung. Hierbei werden für jede Netzhalbwelle drei Ventile benötigt, ins gesamt also sechs. Die eine Halbwelle lie fern die Gefässe 1, 2, 3 und die andere die Gefässe I, II, III. Bei der Hochfrequenz umsteuerung werden die Gefässe 1, 2 bezw. I, 1I gleichzeitig leitend, während Gefäss 3 bezw. Gefäss III mit 180 Phasenverschie bung folgen.
Die Niederfrequenzumsteuerung erfolgt jeweils für die Röhren 1, 2, 3 und I, II, III zusammen und gleichzeitig.
Fig. 5, 6 und 7 stellen weitere Anord nungen dar, die sich unter anderem durch. die Zahl der verwendeten Entladungsstrecken unterscheiden. Ferner sei erwähnt, dass bei Schaltungen nach Fig.5 und 7 das Ventil 1/I nur einfach gesteuert zu werden braucht, nämlich lediglich mit Hochfrequenz. Die Wirkungsweise stimmt im übrigen mit der in Abb. 3 dargestellten Anordnung überein.
Man kann an Stelle einer Gleichspannung auch eine Wechselspannung als Primärspan nung verwenden. Dieser Möglichkeit stehen keine Schwierigkeiten entgegen, da die Fre quenz des Lade- und Entladestromes des oder der Kondensatoren wesentlich grösser ist als die Frequenz des Netzes N. Man ist dann in der Lage, Wechselstrom einer Frequenz unmittelbar in Wechselstrom anderer Fre quenz zu verwandeln, ohne den Umweg über Gleichstrom gehen zu müssen.
Beispiels weise kann man das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 in der Weise abändern, indem man die Gleichspannung B und die Ent- ladungsstrecke 1/I durch einen mehrphasigen Gleichrichter nach Fig. 8 ersetzt. Das Wech selstromnetz W bewirkt über den Transfor- mator T', und das sechsanodige Entladungs gefäss G ein Laden des Kondensators Orlr im Takt der Hochfrequenz wie in Fig. 5.
Dabei führt stets die Phase mit dem grössten positiven Augenblickswert den Strom, wie durch die Schraffierung in bezug auf eb und ec in Fig. 9 schematisch dargestellt ist. Auch in diesem Falle sind die Anoden des Entladungsgefässes G im Takt der Hoch frequenz zu steuern.