Elektriseber Umformer. Neben den bekannten elektrischen Umfor- inern, bei denen die Ventilwirkung eines Queeksilber-Vakuumliehtbogens zusammen mit einer Gittersteuerung ausgenützt wird, sind in neuerer Zeit auch sog. Kontaktumformer gebaut worden. Bei diesen wird mit Hilfe einer gesättigten Drossel aus Eisen mit hoher Anlangspermeabilität eine stromschwaehe Stufe erzeugt. Als Schaltorgan werden mecha nisch von einem Synchronmotor angetriebene metallische Kontakte verwendet, deren Schliess moment durch mechanische oder elektrische Hilfsmittel verstellt werden kann.
Die Fun- kenlösehung erfolgt mit Hilfe sog. Parallel pfade. Der Nachteil der Kontaktumformer in ihrer bisherigen Ausführungsform besteht darin, dass der Synehronismus zwischen Stromnulldurehgang und Kontakttrennung insbesondere bei schnellen Belastungsänderun gen nicht immer gewährleistet ist, da die Be wegung im wesentlichen von der Spannung, die zeitliche Lage der Stufe jedoch von der Stromstärke abhängt. Um Rückzündungen zu verhüten, benötigt man eine Stufendauer bis zu<B>1</B> Millisekunde und mehr und zudem noch besondere Regeleinrichtungen. Beide Massnah men verteuern derartige Gleiehrichter in ho hem Masse.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein elektrischer Umformer, bei dem die Stromumformung mittels magnetischer Schal ter unter Verwendung von mindestens einer Schaltdrossel und einem Ventil bewirkt wird. Erfindungsgemäss sind in Reihe mit der Sehaltdrossel und parallel zum Ventil ein oder mehrere magnetisch betätigte Schalter angeordnet, wobei die Einschaltung kurz nach Einsetzen des Vorwärtsstromes in dem par allelliegenden Ventilkreis, die Aussehaltung hingegen innerhalb der durch die Schalt drossel erzeugten stromschwaehen Stufe er folgt. Zweckmässig beträgt die Sehaltzeit der Schalter höchstens 10-4S.
Dadurch wird es möglich, die Schaltdrosseln für eine Stufen dauer, die in gleicher Grössenordnung wie die Schaltdauer liegt, vorzusehen.
In der bisher beschriebenen Anordnung er folgt die Einsehaltung praktisch in dem Augenblick, in dem die Spannung der zuzu- schaltenden Phase gleich der Spannung an der Belastung ist. Das System arbeitet dann als Gleichrichter mit der Aussteuerung null.
Eine derartige Anordnung kann auch für regelbare Gleichrichter durch Teilaussteue rung und als Wechsel- und Umriehter be nützt werden, indem in Reihe mit den Venti len eine regelbare Spannungsquelle einge schaltet wird, deren innerer Widerstand höch stens von der Grössenordnung des Ventil widerstandes in Vorwärtsrichtung ist. Wirkt diese Spannung der treibenden Spannung ent gegen, so verspätet sich die Einsehaltung; die Anordnung arbeitet als Gleiehriehter mit klei nerer mittlerer Gleichspannung.
Wirkt jedoch diese Spannung in gleichem Sinne wie die treibende Spannung, so erfolgt die Einsehal- tung verfrüht; das System kann in dieser An ordnung, insbesondere bei mehrphasiger Aus- führung, als netzgesteuerter Wechselrichter betrieben werden.
Eine andere Steuer-Luigsmöglichkeit erhält man dadurch, dass die magnetischen Schalter mit einer zusätzlichen Einschaltspule versehen werden, welche von Stromimpulsen gespeist wird, die aber vor Einsetzen der stromschwa- ehen Stufe wieder abgeklungen sein müssen.
Wirken diese Stromimpulse der magnetisie renden Wirkung, hervorgerufen durch den Vorwärtsstrom der Ventile, entgegen, so ver spätet sieh die Einschaltung; im umgekehrten Fall gleichheit tritt sie ein, vor so dem dass Moment die Anordnung der Spannungs- ebenfalls wieder als Wechselrichter verwendet werden kann.
Die einfachste Art, die Ausschaltung wäh rend der Dauer der stromschwachen Stufe zu bewirken, besteht darin, dass man auf der Schaltdrossel eine zusätzliche Spule anbringt und diese unmittelbar mit der Aussehaltspule des magfietischen Schalters verbindet. In die ser zusätzlichen Transformatorspule wird vom Augenblick der Ummagnetisierung der Dros sel an eine Spannung erzeLigt, die über die ganze Stufe anhält. Diese Spannung ruft dann in der Ausschaltspule einen Strom hervor, wo durch die Aussehalt-Lmg bewirkt wird.
Selbstverständlich kann man auch diese Spannung auf ein schnelles Relais wirken las sen, durcli das dann eine Hilfsstromquelle an die Aussehaltwicklung gelegt wird.
Es ist auch möglich, ein schnellwirkendes -Nullstromrelais vorzusehen, das bei Ein setzen der Stufe anspricht und dadurch eine Hilfsstromquelle an die Aussehaltspule des magnetischen Schalters legt.
Alle Ausschaltimpulse, die irgendwie vom dem Vorhandensein der stromsehwachen Stufe abgeleitet werden, verschwinden mit Ablauf der Stufe. Damit der Schalter dann nicht vor zeitig einschaltet, ist es zweckmässig, eine zu sätzliche Ausschaltkraft, z. B. in Form einer Feder, vorzusehen. Man wird aber meist diese Kraft gegenüber der magnetischen Zugkraft der Ausschaltspule klein halten, beispielsweise in der Grössenordnung von etwa<B>10</B> 7o, damit die Einschaltung hierdurch nicht nennenswert erschwert wird.
Um die Bildung der stromschwaehen Stufe nicht zu beeinträchtigen, darf die Schalt drossel nur mit. kleinen Leistungen zusätzlich belastet werden. Es empfiehlt sieh daher, durch Wahl möglichst kleiner Luftspalte und Schalt wege des magnetischen Schalters in der Grö ssenordnung von Zehntel bis Hundertstel Millimeter den Ampere-Windungsbedarf für die Ein- und vor allem die Aussehaltung so klein wie möglich zu machen, insbesondere aber kleiner als etwa<B>50-100</B> Ampere-Win- dungen.
Als Ventile können an sich Gleiehrichter beliebiger Art Verwendung finden, z. B. mit besonderem Vorteil Trockengleichrichter we gen ihres kleinen Spannungsabfalles. Für höhere Spannungen kann es zweckmässig sein, Ventile nach Art der sog. Nadelgleichrichter zu benützen.
Um den Stufenstrom im Augenblick der Kontakttrennung möglichst klein zu machen, ist es zweckmässig, die Schaltdrosseln in an sich bekannter Weise mit Gleich- oder Wech selstrom vorzumagnetisieren, und zwar derart, dass im Augenblick der Kontakttrennung der Stufenstroin kleiner als die Minimalstrom stärke, bei der noch ein Lichtbogen entstehen kann, ist.
Diese Minimalstromstärken liegen Tür die übliehen metallischen Kontaktwerli:- stoffe bei etwa<B>0,5-1 A.</B> Da auch bei die ser Stromstärke unter Umständen noch ge ringe Funkenbildung auftreten kann, ist es zweckmässig, parallel zu den Kontakten des magnetischen Schalters an sich bekannte ka- pazitive Parallelpfade vorzusehen.
In der Zeichnung ist eine Ausführungs form der Erfindung in einphasiger Anord nung schematisch dargestellt. Es bedeuten<B>1</B> die We'chselstromquelle, 2 das Magnetsystem der Schaltdrosseln mit der Hauptstroinwick-- lung <B>3,</B> der Vormagnetisier tingswieklung 4 und der zusätzlichen Wicklung<B>5. 6</B> ist eine Stabi lisierungsdrossel für die Vormagnetisierungs- drossel. <B>7</B> stellt die Sehaltbrüeke dar.
Auf sie wirkt die Aussehaltspule <B>8</B> sowie die schwache Ausschaltfeder<B>9,</B> ferner die vom Hauptstrom durehflosseiie Einschaltspule<B>10</B> und die Ein schaltspule<B>11,</B> die lediglich vom Ventilstrom durchflossen wird und deren Induktivität durch einen Kondensator 12 kompensiert ist. <B>13</B> ist das Ventil, 14 eine damit in Reihe lie gende regelbare Spannungsquelle mit im Ver gleich zu den Ventilen höchstens gleichem in nerem Widerstand,<B>15</B> ein aus Kapazität und Widerstand bestehender Parallelpfad und<B>16</B> die Belastung.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun folgende: Von dein Augenblick an, da die Spannung der Stromquelle<B>1</B> grösser wird als die Gegenspannung der Belastung einsehliess- lieh der Spannung, die von der Batterie 14 er zeugt wird, beginnt ein Strom zu fliessen, und zwar von<B>1</B> über die Hauptstromwicklung <B>3</B> der Schaltdrossel;
von hier über die Haupt- stromspule des Magnetsehalters <B>1-0,</B> dann die Spule<B>11,</B> das Ventil<B>13,</B> die eingeschalteten Zellen der Batterie 14, von da zur Belastung <B>16</B> und zurüek zur Stromquelle<B>1.</B> Erreicht die magnetische Zugkraft, hervorgerufen durch die Erregung der Spulen<B>10</B> und<B>11,</B> die Kraft der Feder<B>9,</B> so schliesst sich der Schalter<B>7</B> und bleibt infolge der sich nun verstärkenden Zugkraft, hervorgerufen durch die Erregung der Spule<B>10,</B> geschlossen. Der Spannungs abfall an der Sehaltdrossel ist infolge ihrer Sättigung nur gering.
Im Augenblick, in dem die Ummagnetisierung der Sehaltdrossel ein setzt, was voraussetzungsgemäss erst kurz vor dem Stromnulldureligang beginnt, wird in der Spule<B>5</B> eine Spannung induziert und es fliesst in dem Stromkreis, gebildet aus der Spule<B>5</B> und der Ausschaltspule<B>8,</B> ein Strom. Durch die Erregung der Spule<B>8</B> entsteht eine Ans- schaltkraft. Gleichzeitig ist der Strom in der Spule<B>10</B> infolge des Eintretens der Stufe an nähernd null geworden.
Es überwiegt daher die Aussebaltkraft und der Schalter öffnet sich und bleibt auch nach Ablauf der Stufe infolge der Zugkraft der Feder<B>9</B> geöffnet. Eine Funkenbil.dung wird beim Öffnen einer seits durch das parallelliegende Ventil<B>13</B> zu- gammen mit dem Kondensator 12, anderseits durch den Parallelpfad<B>15</B> vermieden, um so mehr als durch passende Wahl des Stromes in der Vorniaglietisierungswicklung 4 der Schaltdrossel der Augenbliekswert des Stufen stromes im Moment der Kontakttrennung praktisch gleieh Null geniaeht werden kann.
Die Spule<B>11</B> und der Kondensator 12 kön nen auch weggelassen werden. Dies hat den Vorteil wesentlich besserer Funkenlösehung. Es muss dann aber im allgemeinen die Win- dungszahl der Hauptstromspule vergrössert werden, wodurch der Raumbedarf des magne tischen Schalters ebenfalls grösser wird.
Es können auch mehrere Schalter, parallel und!oder in Serie geschaltet., nur einer Schalt drossel zugeordnet sein. Ausserdem ist es mög- lieh, dass mehreren serie- oder parallel geschal teten Schaltern nur ein Ventil parallel ge schaltet ist.
Durch geeignete Kombination derartiger einphasiger Schaltungen können Gleich-, Wechsel- und Umrichtersehaltungen erstellt werden.