CH410167A - Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer mit regulierbarer Frequenz und Verwendung desselben zur Speisung eines Synchron- oder Asynchronmotors - Google Patents

Description

      Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer        mit        regulierbarer    Frequenz  und Verwendung desselben zur Speisung eines Synchron  oder     Asynchronmotors       Die Erfindung betrifft einen     Gleichstrom-Wechsel-          strom-Umformer    mit regulierbarer Frequenz.

   Dieser  Umformer zeichnet sich erfindungsgemäss aus durch  mehrere     Thyratrons,    von denen jedes über die Pri  märwicklung eines induktiven Übertragers im Strom  kreis einer Gleichstromquelle liegt, durch einen Im  pulsgeber, der den Gittern des     Thyratrons    gegenein  ander versetzte, periodische Zündimpulse regulier  barer Frequenz zuführt, und durch Koppelkondensato  ren, welche die Anoden aufeinander folgender     Thyra-          trons    miteinander verbinden, wobei der Verbraucher  an die Sekundärwicklungen der induktiven     übertra-          ger    anzuschliessen ist.  



  Die Erfindung betrifft ferner auch die Verwendung  dieses     Gleichstrom-Wechselstrom-Umformers    zur Spei  sung eines Motors, z. B. eines Synchron- oder     Asyn-          chronmotors.    Bei dieser Verwendung ergibt sich der  grosse Vorteil, dass man die Geschwindigkeit des Mo  tors durch Regulierung der     Impulsfrequenz    vorzugs  weise stufenlos ändern kann, was bei geeigneter Aus  bildung des Umformers in einem weiten Geschwindig  keitsbereich einen hohen Wirkungsgrad des Motors  ermöglicht.  



  In der einzigen Figur der Zeichnung ist als Aus  führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ein Um  former dargestellt, mit dem aus einem als Gleichstrom  quelle dienenden Kondensator 1 ein     Drehstrommotor    2  gespeist wird. Der Kondensator 1 wird dabei seinerseits  über drei Gleichrichter 3 von den an ein Drehstrom  netz angeschlossenen Klemmen R, S, T aus geladen.  



  Der Umformer weist drei induktive Übertrager 4  auf, die je einen lamellierten Eisenkern 5, eine Pri  märwicklung 6 und eine Sekundärwicklung 7 auf  weisen. Jede der drei Sekundärwicklungen 7 speist  eine der drei     Statorwicklungen    8 des Drehstrommo-         tors    2, dessen nicht dargestellter Rotor z. B. mit     einer     Kurzschlusswicklung oder mit einem Permanent- oder  Elektromagneten versehen sein kann. Der Motor 2  kann somit ein Asynchron- oder ein Synchronmotor  sein; derselbe wird deshalb nicht direkt aus dem  Drehstromnetz R, S, T gespeist, sondern von der  Gleichstromquelle 1, weil seine Geschwindigkeit durch  Veränderung der Frequenz des ihm mittels des Um  formers zugeführten Drehstromes     geändert    werden soll.  



  Die Primärwicklungen 6 sind einerseits an die po  sitive Klemme der Gleichstromquelle 1 und anderseits  je an die Anode 9 eines diesen Wicklungen zugeordne  ten     Thyratrons    10 angeschlossen. Jede der drei Ano  den 9 ist über einen Kondensator 11 mit jeder der  beiden anderen Anoden 9 gekoppelt. Die Kathoden  12 der drei     Thyratrons    10 sind gemeinsam mit der  geerdeten negativen Klemme der Gleichstromquelle 1  verbunden. Die Gitter 13 des     Thyratrons    10 sind je  über einen Widerstand 14, dem eine     Vorspannungs-          quelle    15 parallel geschaltet ist, mit einem     Impulsgeber     16 verbunden.

   Letztere ist über eine Leitung 17 geer  det und enthält eine eigene, nicht dargestellte Span  nunsquelle,     z.B.    eine Batterie. Der     Impulsgeber    16  kann z. B. aus einem     Multivibrator    von regulierbarer  Frequenz bestehen; er kann aber auch auf irgend  eine andere bekannte Weise ausgebildet sein, wobei es  lediglich darauf ankommt, dass er den Gittern 13 des       Thyratrons    10 über die Widerstände 14 periodisch  positive     Impulse    18 zuführt, deren Frequenz z. B.  mittels eines einstellbaren Kondensators oder Wider  standes stufenlos regulierbar ist, wobei diese Im  pulse an den drei Gittern um 120  gegeneinander ver  setzt auftreten.  



  In dem Augenblick, in dem der betreffende     Impuls     18 das Gitter 13 der ersten Röhre 10, z. B. der in der      Zeichnung links befindlichen Röhre erreicht, zündet  diese Röhre, so- dass ein Strom in der Primärwicklung  6 des ersten induktiven Übertragers fliesst. Die erste  Röhre 10 erlischt in dem Augenblick, in dem die  zweite Röhre 10 durch den ihrem Gitter 13 zugeführ  ten Impuls 18 gezündet wird, und zwar, weil infolge  des die Anoden 9 dieser beiden Röhren 10 koppelnden  Kondensators 11 das Potential der Anode 9 der ersten  Röhre 10, an dessen Gitter 13 nun die negative Vor  spannung der     Vorspannungsquelle    15 wirksam ist,  beim Zünden der zweiten Röhre 10 plötzlich sinkt.

         In    gleicher Weise erlischt die     zweite    Röhre beim Zün  den der dritten Röhre, die dritte Röhre beim Zünden  der ersten Röhre usw.  



  Die einseitig gerichteten Stromimpulse in den Pri  märwicklungen 6 der Übertrager 4 erzeugen in den  Sekundärwicklungen 7     Wechselstromimpulse,    die bei  geeigneter Dimensionierung der     Induktivitäten    der  Wicklungen 6 und 7, sowie der Koppelkondensatoren  11, einen praktisch     sinusförmigen    Verlauf haben.  



  Bei einem ausgeführten, zur Speisung eines 1     PS-          Asynchronmotors    dienenden Umformers hatten z. B.  die Primärwicklungen 6 eine     Induktivität    von ca. 10       Henry    (bei offener Sekundärwicklung 7), die Sekun  därwicklungen 7 eine     Induktivität    von ca. 5     Henry     (bei offener Primärwicklung 6) und die Koppelkon  densatoren eine Kapazität von ca. 50 Mikrofarad.

   Bei  nicht angeschlossenem Motor 2 weicht die Form der  vom Umformer gelieferten Spannung, also der Leer  laufspannung, merklich von der     Sinusform    ab; im  Betrieb haben dagegen die Ausgangsspannung des Um  formers und der Ausgangsstrom eine der     Sinusform     sehr nahe kommende Form, was bekanntlich für den  Wirkungsgrad des Motors 2 günstig ist. Der Motor 2  hatte bei dem oben erwähnten Zahlenbeispiel in einem  Frequenzbereich von 50-3000 Hz einen sehr guten  Wirkungsgrad, wobei seine der Frequenz entsprechen  de Geschwindigkeit kontinuierlich am Impulsgeber 16  eingestellt werden konnte. Als besonders günstig wer  den grosse     Induktivitäten    der Primärwicklungen 6 be  trachtet, z.

   B. im Bereich von 5-20     Henry,    relativ  grosse Koppelkondensatoren, z. B. 20-100 Mikrofarad,  und Sekundärwicklungen 7, deren     Induktivität    nur et  wa     0,2-0,6-mal    so gross ist, wie diejenige der Primär  wicklung 6. Wenn die     Induktivität    der Primärwick  lung 6 zu klein ist, werden die Primärimpulse zu kurz  um sekundärseitig einen     sinusförmigen    Strom zu er  geben. Grosse Koppelkondensatoren ermöglichen Pri  märimpulse, die sich über erheblich mehr als 120   erstrecken, denn wenn z.

   B. das eine     Thyratron    ge  löscht ist, kann immer noch Strom in der ersten Pri  märwicklung den Koppelkondensator zum zweiten       Thyratron    und dieses zweite     Thyratron    fliessen.  



  Es ist klar, dass man anstelle von drei     Thyratrons     auch zwei oder mehr als drei     Thyratrons    verwenden  kann, zur Erzeugung von Wechselströmen anderer  Phasenzahl. Obwohl die dargestellten Übertrager 4  getrennte Kerne besetzen, was sich als besonders vor  teilhaft herausgestellt hat, ist es prinzipiell nicht aus  geschlossen, dass auch ein gemeinsamer mehfschenk-    Tiger Kern für alle Übertrager benützt werden könnte.  Obwohl der     Geschwindigkeits-Umformer    haupt  sächlich für die Speisung von Motoren vorgesehen  worden ist, ist zu erwarten, dass er auch für andere  Verbraucher, z. B. für Schweissapparate mit Vorteil  verwendet werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer mit regu lierbarer Frequenz, gekennzeichnet, durch mehrere Thyratrons, von denen jedes über die Primärwicklung eines induktiven Übertragers im Stromkreis einer Gleichstromquelle liegt, durch einen Impulsgeber, der den Gittern des Thyratrons gegeneinander versetzte, periodisch Zündimpulse regulierbarer Frequenz zu führt, und durch Koppelkondensatoren, welche die Anoden aufeinander folgender Thyratrons miteinander verbinden, wobei der Verbraucher an die Sekundär wicklung der induktiven Übertrager anzuschliessen ist.

   II. Verwendung des Gleichstrom-Wechselstrom- Umformers nach Patentanspruch I zur Speisung eines Motors. UNTERANSPRÜCHE 1. Umformer nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Impulsgeber (16) eine stufen lose Änderung der Frequenz der Impulse (18) ge stattet. 2. Umformer nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Impulsgeber (16) ein Multivi- brator mit einer zwecks Änderung der Frequenz stu fenlos einstellbaren Impedanz ist. 3. Umformer nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die induktiven Übertrager (4) Pri märwicklungen mit einer Induktivität von 5-20 Henry besitzen. 4.

   Umformer nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kapazität der Koppelkondensa toren (11) 20-100 Mikrofarad beträgt. 5. Umformer nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Induktivität der Sekundärwick lungen (7) der induktiven Übertrager (4) nur 0,2-0,6- mal so gross ist wie diejenige der Primärwicklungen (6). 6. Umformer nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass das Gitter (13) jedes Thyratrons (10) über einen Widerstand (14) an den Impulsgeber (16) angeschlossen ist, wobei diesen Widerständen (14) je eine Vorspannungsquelle (15) parallele geschaltet ist, deren negativer Pol am Gitter liegt. 7.

   Umformer nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass jeder induktive Übertrager (4) einen von den anderen Kernen getrennten ferromagnetischen Kern (5) besitzt. B. Verwendung nach Patentanspruch 1I zur Spei sung eines Synchronmotors. 9. Verwendung nach Patentanspruch 1I zur Spei sung eines Asynchronmotors.