DE2010731A1 - - Google Patents

Description

PATENTANWALT!

DR. MOLLER-BORE · DR. MANITZ · DR. DEUFEL DIPL-INQ. FINSTERWALD ■ DIPL-ING. GRÄMKOW - 8 MÖNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STa 1 TELEFON 225110

6. März 1970 Hl/Sv - O 2155

COMPAGNIE GENERALE D^f ELBCTRICIiPE 54·, rue La Boetie, Paris 8, Frankreich

Vorrichtung zur Erzeugung einer elektrischen Entladung in

einem flüssigen Leitungsmedium ·

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Erzeugung von elektrischen Impulsen starker Energie in einer Last mit schwacher Impedanz.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf den Fall, wo die Last mit schwacher Impedanz durch Elektroden, gebildet ist, die in ein elektrisches Leitungsmedium* wie beispieleweise Meerwasser, getaucht sind·

Gemäß einem anderen Aspekt bezieht sich die Erfindung auf Vorrichtungen zum tischen im Meerwasser mittels Elektronarkose der Fische mit Hilfe von elektrischen. Impulsen, die zwischen den in das Wasser getauchten Elektroden angelegt werden.

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Die Erfindung bezieht sich ebenso auf Vorrichtungen zur Erzeugung vcn akustischen Wellen oder Lichtwellen in einem flüssigen Leitungsmedium, wobei die akustischen Wellen oder Lichtwellen, die ozeanographiechen oder seismischen Untersuchungen dienen, durch daa Überspringen eines elektrischen Bogens zwischen zwei Elektroden erzeugt v/erden, die id daa flüssige Leitungsnediua getaucht Bind.

Die Erzeugung elektrischer Entladungen über eine überschlagslaat, deren Anfangεimpedanz hoch ist, ist bisher durch 3ntladung von Kondensatorgruppen verwirklicht worden.

Die Verwendung von .Kordensatorgruppen hat sich als eine Lösung erwiesen, die zahlreiche Nachteile bietet: große Gewichte, gz-oßer Ueunbedarf, geringe Zuverlässigkeit, empfindliches Kon strak.ti Glasmaterial, das Erfordernis häufigen Austausche der kostspieligen Teile, etc..

Ein Impuls-Wechselstrom-Erzeuger, der ineoesondere »it einer Gleichrichter- und Steuerschaltung verbunden ist, ist in der französischen Patentschrift 1 538 346 beschrieben* Diese Vorrichtung eignet eich, sur Versorgung bestimmter Oberschlagelasten mit Impulsen, wie beispielsweise Entladungsrohre des Blitzlichttype. Unter Überschlags-Laet bzw. Durchbruchs-Laet versteht man eine Last, die eine sehr hohe Anfengsimpedanx aufweist , die plötzlich auf einen geringen? jedoch konstanten Wert abfällt entweder unter der Eia*firkur.sj; einer

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geeigneten Steuereinrichtung (wie Funkenstreckea-Zündungseinrichtungen mit dielektrischem Medium) oder unter der Einwirkung der angewendeten Spannung selbst« vena diese einen bestimmten Schwellwert überschreitet·

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung, die elektrische Entladungen sehr hoher Energie in einer Last erzeugen kann, die eine sehr geringe Normalimpedanz haben kann.

Ebenso ist Ziel der /Erfindung eine Elektroanlage als Ausrüstung eines Schiffes, di-e dazu bestimmt ist_s elektrische Eritladungen sehr hoher Energie in einer Last .zu eraeugen, die durch Elektroden gebildet ist, die in mechanischer und elektrischer Weise mit dem Schiff verbunden und.in,.das das Schiff tragende flüssige Medium getaucht sind.

Weiterhin ist Ziel der Erfindung eine Vorrichtung für das Fangen von Fischen in Heerwasser·

Die Einrichtung zur Erzeugung von elektrischen Impulsen gemäß der Erfindung bietet zahlreiche Vorteile«. Diese i Einrichtung gestattet es, elektrisch« Eatledungea zwischen zwei Elektroden zu erhalten, die in ein elektrisches Leitungsmedium getaucht sind, wobei diese Entladungen entweder durch das plötzliche Anlegen einer sehr starken Spannung zwischen die Elektroden oder durch den plötzlichen Durchgang eines elektrischen Bogens in diesem Medium Ergebnisse zur Folge haben, die nicht mit dem gleichen Wirkungsgrad durch bekannte Vorrichtungen erreicht werden können. Sie Einrichtung gemäß der Erfindung umfaßt nur bekannte Bauteile, die zuverlässig, wenig kostspielig, relativ leicht und wenig raumbeanspruchend sind; diese

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ELnrichtung iet in der Lage, mit sehr großer Frequenz Energieirap'dlse sehr kurzer Dauer zu liefern und sie bittet den großen Vorteil, daß sie mit Energie direkt durch die kinetische Energie einer rotierenden Elektromaschine (Wechßelstromerzeuger) versorgt wird, der durch den Antriebsmotor des Fahrzeuges oder dee Schiffes angetrieben wird, auf dem sie aufgebaut ist ohne Irgendeine Zwischenspeicherung- oder Energieunwandlungaeinrichtung, die die Verminderung des Gesamtwirkungegradee und Vergrößerung des Gewichtes und der Einbauabmesarungen zur Folge haben würden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in diese** zeigt·.

Figur 1 das Schema der in der französischen Patentschrift 1 558 346 beschriebenen Vorrichtung,

Figur 2 ein Schema einer Ausführungefora gemäß der Erfindung,

Figuren 3a, 3b und 3c Kurven, di· die for» der elektrischen Snergl«impulse »eigen, di· durch die Torrichtung gemäß der Erfindung geliefert werden,

Fig. 4a,4b, 4c und 4d Kurren, die die Fuaktioneveif· der in der Vorrichtung gem$ß Fig. 2 verwendetem Gleichrichterbrücken darstellen, und

Figur 5 schematisch die vollständige Einrichtung auf einem Fischereischiff angebracht.

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3s, "3

In Fig. 1 ist die Schaltung eines Impuls-Wechselstromgenerators gemäß der französischen Patentschrift 1 538 gezeigt, der zur Versorgung von Burchbruchs- bzw· t3berschlagbelastungen dient vjie elektronischen Vakuumröhren, elektronischen Gasrohren, Blitzlichtlampen? Gasentladungslampen oder auch Elektroden-Punkenstrecken, die in einem festen oder flüssigen dielektrischen Medium angeordnet sind.

Die Schaltung nach Fig. 1 umfaßt einen Motor H₁ der einen Wechselstromgenerator 1 antreibt, der in eine Gleiehrichterbrücke 2 speist. Eine von einem Elektronenblits 5 gebildete übersehlagsbelastung ist an die Ausgangsklemmen der Glsichrichterbrücke 2 angeschlossen.-Der Wechselstromgenerator umfaßt eine Erregerwicklung 5, &ie mit einem Zündkreis ausgestattet ist, der einen Kondensator 10, einen Schalter 11 und ©inen Gleichrichter 12 umfaSt, die in Reihe zwischen den Slemasn der Erreg©rwieklrai5 5 verbunden sind. Der Wechselstromgenerator umfaßt ©ims Selbsterregerschaltung, wobei die Erregerwicklung 5 mit, Gleichstrom über einen Gleichrichter mit gesteuerter Stromführung 4 von der ©leichri®&terbrück©' 2 versorgt wird. Eine Reihenschaltung b®at©hand aus einem Kondensator 10* und einem Gleichrichter 12' mit gesteuerter Stromführung ist parallel zu dem Gleichrichter 4- geschaltet; diese Schaltimg ist geeignet, den Gleicteiehter 4 in Gegenrichtung au polarisieren, mxü. gestattet es so erforderlichenfalls die S&tregung d®8 Wechsalstroagenerators au erhalten, Eine epezmusgsmeßs^haltmsg 6 verbindet die Auegangsklenmen der Gleichrickterbrüeke Sj die Schaltung 6 kann einen Steuerimpuls an den Auslöfces· eines

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31"3uergl<³.ir.-hj:-ich-fcfirs ? liefern, der in Heihe mit der Bolastui-'pj 3 geschaltet ist. Eine Verzogerungseinrichtung 8 n.bertrafst ei äsen Impuls su dem Auslöser eines weiteren a; e st en Riten. Gleichrichters 9, der parallel luit der Belastung J geschalt it lot»

"Die Betriebsweise der Gchaltur£ nach Fig. 1 ist die ίοIy code:

Die ,VLo.du:/:.~ c - '.·/>' *e- \at.rongeri**rator3 wird bei dem Schließen de:; Schalters 11 dec wit der Wicklung 5 verbnndeaea Zarsdkreisec erhalten durch Entladung des vorher ;v.L"U.den·:;:;. I^rondeD.Hatoi ü 10, Tie gleichgerichtete c:_-Er>.:iur.rr am -^i:sga^^:s ^ci-- GIa: chrichterbrücke 2 nimmt zu '.'.ud erz engt dia Reitst zu ^idurr- des WechBeletromgenerators iib--ir- d^n Gleicbxr.chts.: ^ 4«r bei Schließen des 3chai->-»-rs or-· ε Züiulkr \ ρ^Ä; λ ': 3itfnd geworden ist.

Die ^;>. snii'ar.i;" -■*"). -^n ■ ■-.- ,:ci:s;:>xldafflen der Gleichrichterbrvoke ra\x-\v '·λχ ar.-£ -reicht den Schwellenwert des Kreises 6j der u&vr. elr.. Freigabesignal zu dem gesteuerten Gleichrichter 7 liefert, was die Zündung des Blitzes nach sich zieht-

Daa Ausgangssignal des Kreises £ steuert ebenso di· Freigabe des Gleicnrichtars 9 über die Verzögerungseirj?icbti:u;g β, wodurch las Kux*sr-schließen der Last 3 bewirke und somit uie Dauer dea Mtladungβimpulsee, der 5 durchquert, bestimmt %^:i^1.

ijL'2 el-··, η bs^ynx¹! :Λ\·.·:ίί «·>;τχΰ1:Λΐ_:·]α gestattet es nicht, in Ke-iigretiic Wei"c beetimrotf» P···.^I;lerne ?u Ig"-α, &>c

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bei der Verwendung von Elektroden gestellt sinä, die in einem flüssigen Leitungsmedium, wie Meerwasser, angeordnet sind»

Es ist erforderlich» um die Selbstzündung des Wechselst rofflgenerators zu erhalten, daß die Impedanz der Belastung, gesehen von der Induktionswicklung, erhöht ist. In dem Fall der Schaltung zur Versorgung einer Durehschlags-Last (charge disruptive) nach Fig. 1 wird eise nicht 3teuerbare Gleichrichterbrücke verwendet; diese bietet keinen Kachteil, denn solange der Blitz nicht gezündet ist, ist seine Impedanz gesehen von dem Wechseletromgenerator über diese Brücke \mendlieh, und der Wechselstromgenerator kann sich selbes sündsn. In dem Fall von Elektroden, die in lelte&dem Maeeer, beispielsweise im Meerwasser, angeordnet SlM₁₁₁ hat die Latet gesehen über diese Brücke eine a«te geringe konstante Impedanz, was die S@lbetsündung verhindert.

In der in Pig. 1 dargestellten Sehalttnag hat <ä@r thyristor 7 ,.der in die Schal trag stroaabwls^t® &®r richterbrücke 2 geschaltet ist_s mw di® Bedaatusg einer Sicherheitseinrichtung, um die vorseitigo Zündung des Blitzes zu verhindern, dessen Ion!sationszustand unsicher sein kann, vor allem wenn es erforderlich ist, mit relativ hohen Takten zu arbeiten. In dem Fall von Elektroden, die in einen flüssigen Leiter getaucht sind, wird d@r Thyristor 7 ein notwendiges Element und ist nicht mehr ein nebensächliches Element·, er gestattet es jedoch nicht, die durch die Leitfähigkeit des Hediums gegebenen !fachteile vollständig zu beseitigen, linien die Elektroden angeordnet sind. Tatsächlich vermindert sich nach dem

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Kurzschließen der Last die Spannung an den Klemmen des Thyristors ? nicht genügend, us. ©ine sichere Batregung bei jedem Zyklus zu erhalten, vor allem wenn ee erforderlich ist, die Vorrichtung mit hoher Taktfolge arbeiten zu lassen.

Die Schaltung gemäß der Erfindung unterscheidet eich im wesentlichen von der bekannten Schaltung durch die Tatsache, daß sie einen Dreiphasen-Iapulagenerator umfaßt, dessen Induktionswicklungen im Stern biew. im Dreieck an zwei steuerbare Gleichrichterbrücken angeschloaeen sind, die in Parallelschaltung mit der Last verbunden sind, die außerdem in Parallelschaltung einen Kurzechluß-Steuergleichrichter umfaßt.

Gemäß einem anderen Merkmal der Schaltung gemäß der Erfindung iat die Erregerwicklung des Wechfieletrongeneratore nicht an den Ausgang der Gleichrichtörblocka, sondern an den Ausgang der Induktionswicklungen des Wechselstromgenerator über eine Gleichrichter-Tranefonaator-Oruppe angeschlossen, die in leihe mit eiiae» Thyristor verbunden ist.

" Die Schaltung gemäß der Erfindung umfaßt gemäß einem weiteren Merkmal eine Einrichtung eur Spannungsmessung, die an die Klemmen des Laufers des Wacbustletroagentratore angeschlossen ist und einem Komparator zugeordnet iat, der ein Steuersignal zur Freigabe der Gleichrichterbrücken liefert, wenn die Spannung stromaufwärts der Brücken einen vorbestimmten Besugswert überschreitet.

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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt die Schaltung schließlich Einrichtungen, die mit einer vorbestimmten Verzögerung das Steuersignal des Komparators an einen elektronischen Schalter übertragen können, der· den Erregerkreis des Wechselstromgenerator steuert.

In Fig. 2 ist ein Schaltungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt:

Die Schaltung umfaßt einen schematises durch den Block 1 dargestellten Wechselstromgenerator, der im Stern geschaltete Induktionswickl-ungen 18, im Dreieck geschaltete Induktionswicklungen 19 und eine Erregerwicklung 5 aufweist.

Der Ausgang der Sternschaltung 18 ist über »ine Gleichrichterbrücke 16, die Gleichrichter mit gesteuerter Stromführung umfaßt, mit einer Last verbunden, die schematisch durch die Elektroden 15 und 14 dargestellt ist. In gleicher Weise ist der Ausgang der Dreieckschaltung über eine Gleichrichterbrücke 17» die Gleichrichter mit gesteuerter Stromführung umfaSt, mit del» Last 13 -1* verbunden. Ein Gleichrichter mit gesteuerter Stromführung 15 ist in Parallelschaltung mit der Laat verbunden«

Eine über die leitungen 2fc, 25 und 26 mit dem Amsgpng einer der Induktionsschaltungen (beispielsweise Sei Sternschaltung 18) verbunden® Spannungsmeß-Seaaltung „umfaßt ©ine Meß-§leiehrichterbrücke 27, teren an eine Last 28 angeschlossen ist, die einen hohen Widerstand aufweist und daak ©ines Abgriffes .29 als iSpannuagsteiler wirkt. Dieser Abgriff

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U υ

ist mit ainan der Eingänge des Komparators 31 verbunden, dessen anderer Singang mit einer Bezugsspannungsquelle 30 · m Verbindung steht« Der Komparator 31 ist ftiae Schaltung, die einen Spannungsimpuls von geeigneter Dauer liefern kann, wenn die ar. den Kleinen des Täufers des Wechselstromgenera tor genessine Spannung einer, voreingestellten Wert überschreitet.

Der ^usgäTig -j.ee Koy:;ca;;etox3 $Λ ist mit dem Freigabeeingang eines /.U3lcses..:^iii.^orze-us5iiⁱr-7er3tärkeie£ür die gesteuerten Gleichrichter dor Brücken 16 und 1? angeschlos sen. Diese Eignale sind synchronisiert mit der Phasenspannimg an den Indalrtionswiek.ltmgan äea Wechselstromge^evatcrs über eins beirannte Synchronisationaacnaltung, die mit don Phasen über die leitungen wie beispielsweise 24-, r'5, 26, Jk, J^ Uno ■>:;. u-f.rtv:adei.· ist. Andererseits ist dar Ausgang aea Fcizpaie. cers ?1 .'ber eiue variable Verzögerung β se ha It-. mg 38 Kit ;·,τ ^xsang eines lapulsformungsv-ere^ärkerc 33 verb lJ'..··.· , de^aen Auegang mit dem Auslöser des TayritiDora 15 I^ ^ ,"biridung ßtöht, der zu der Belastung 13-I^ parallelgeschaltet ißt.

Per Ausgang dar Yerzcgerungssclmltung 38 iet über eine andere Ver^Dserungeacha3tung A-O siit dein Gitter eines Thyratrons 41 verbund se _f des in rlie Eatregungssteueracheltung dsr l/ickluzig 5 einges'i^at: ist, Diese Wicklung wird isa Selbsterrejn2iigs?ustand durch ©ine Gleicnrichter-TranBforaiator-Gruppi-2*5 versorgt» deren Eingang an die KleEit3.ee der St src- -cnö. Steuera^iaH'uug 17 und 18 angescaloaaen 1st,

BAD OR.'3/NAL

Die Versorgung der Wicklung 5 erfolgt über eine». 21, der in Reihe mit einer Drossel geschaltet ist Thyristor kann dtiCTh eis St euer signal föeigegebe» dae cuf seinen Auslöser iron «inesi Slgn&lgenerator (Zeit basis 20) geliefert wird, und gesperrt werden von eine» inversen Stromimpuls, der von einem Kondensator G2 geliefert wird, dessen Entladung durch das Thyratron gesteuert wird.

Die Wicklung 5 ist darüberhinaus mit einer schaltung ausgestattet, die in Reihe geschaltet umfaßt ein durch den oben erwähnten Signalganerator 20 gesteuertes Thyratron, eine Mod® und eines SoMeasator 01, der durch eine Gleichspannungscpell© g®lat®a werden kann,} die an die Anode des Thyratrons 4-1 sagesetiXossea let·

Die Schaltung xtaeh Hg α i agfe^lfest ia äef felg®M®a Weises'

Die Schaltung der SEeitbsai© 2
to, Fig. 3c), der dea.te d©s

Reihenthyristor 21 vnä eia Si^ateea 22 fffee'feo Bas tron 22 bewirkt die S&tle&mag
Srregerschaltung lind aehsfft ©© di« fofsüa&mg des Veohseletroagenersttora entspreeinsaa Am feil Qk der Xurve la Pig· 5a, die die laderaum d®^ gl,®iel3ge!!>l@M«tem Epn^mmg an dem Ausgang des tfechs^istroisgeaerfttors darstellt. Di» Spannung der K»schins wichet an umä der tor wird selbstgeiBündet (Teil .AB d©r 31g. 3b) über Gleichrichter- übertrager 23-, der in die Err<sg*£vicklung speist; die !leitungen 24, 25 τίΜ 26 üb®rtreig#iE!i die Naschinenspannung zum MeSgleiclarlehter 27« dessen Ausgang mit dem Widerstand 28 verbunden 1st» Die an den

RAD

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Punkt 29 abgegriffene Spannung wird mit einer Bezugsepannung, die von einer Gleichspannungsquelle 30 geliefert wird, mit Hilfe des !Comparators 31 verglichen, der einen Impuls liefert, welcher den Betrieb eines Impulsgenerators 32 auslöst (Zeit t^ in Fig. 3c). Der Impulsgenerator 32 liefert über die Leitungen 33 und Zündimpulse für die Thyristoren der Brücken 16 und 17· Die Zündimpulse sind mit der Spannung synchronisiert, die von dem Läufer über die Leitungen 24, 25"» 26, 34, und 36 geliefert wird, welche mit der Kommotlerungs-Synchronisaticns-Schaltung 37 verbunden sind.

Ι/εηη die Gleichriehterbrücken so freigegeben sind, werden dia Elektroden 13 und 14- mit einer geeigneten Spannung versorgt.

Am Ende einer bestimmten Zeit (tg in Fig. 3c), die durch die variable Verzögerungeeinrichtung 38 beetimnt ist, wird der von dem Komparator 31 gelieferte Impuls ü"ber den Verstärker 39 an den Zünder des Thyristors 15 geliefert, der die Elektroden kurzschließt.

Der gleiche von dem Komparator 31 gelieferte Impuls wird danach über die variable Verzögerungseinrichtung 40 (Zeit *3? Fig· 3c) auf die Steuerelektrode des Schalters 41 geliefert, der beispielsweise von einem Thyristor oder einem Thyratron gebildet ist. Das Schließen dieses Schalters 41 ruft die Entladung des Kondensators C2 hervor, der den Thyristor 21 sperrt und so den Erregungekreis abschaltet. In diesem Augenblick ist der Zyklus beendet und ein durch die Zeltbasisschaltung 20 gelieferter neuer Impuls beärkt daraufhin die Wiederholung.

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- 13 Die Schaltung nach Pig. 2 bietet zahlreiche Vorteile.

Die Anwendung einer gesteuerten Gleichrichterbrücke gestattet die Beseitigung der Nachteile im Zusammenhang mit dem Unsicherheit sch ar akt er der Löschung, des !Thyristors, der in Reihe mit der Last geschaltet ist und mit Gleichstrom arbeitet.

In jedem der Brückenarme geht die Spannung periodisch durch Null und löscht so die Thyristoren sehr sicher, denn die Periode zwischen zwei Nulldurchgängen des Wechselstromes liegt sehr deutlich unter der Zeit, die zwischen zwei Arbeitsperioden des die Last kurzschließenden Steuergleichrichters 15 vergeht. In der Schaltung nach I⁷Ig. 1 wird die Messung der Spannung, die zur Bestimmung des Momentes dient, wo der Thyristor 7 freigegeben werden soll, durch einen Spannungsteiler 6 verwirklicht, der zwischen der immer im Leitungszustand befindlichen Gleichrichterbrücke 2 und dem Thyristor ? gelegen ist; dieser zwischen den Ausgangsklemmen der GIeichrichterbrücke 2 gelegene Spannungsteiler 6 iet somit immer mit Spannung versorgt und der elektronische Steuerkreis hat immer eine Energiequelle, um einen Impuls zur Freigabe des l'hyristors 7 zu liefern.

In dem Fs.ll der Schaltung gemäß Fig. 2, die an eine Last angepaßt ist, die von Elektroden gebildet wird, die in einem leitenden Medium angeordnet sind, gibt es, da die Gleichrichterbrücke 16-17 steuerbar und nach dtr

Zündung des Kurzschluß-Thyristors gesperrt ist, stromabwärts von der Brücke keine Spannung mehr; das Signal zur Steuerung der Freigabe der Brück· für die folgende Entladung wird folglich stromaufwärts der Gleichrich-

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terbrücke an den Klemmen der im Stern und im Dreieck geschalteten Induktionswicklungen abgegriffen.

Wenn es sich darum handelt, eine durch zwei in gesalzenem oder licht gesalzenem Wasser angeordnete Elektroden gebildete Last zu versorgen, erfordert die Erreichung der Elektronarkose der Fische die Erzeugung von Impulsen, die einerseits sehr steile Anstiege- und Abfallfronten und andererseits einen wenig modulierten kontinuierlichen !Teil aufweisen. Die Verminderung der Modulation dieser Impulse kann durch Drosseln (raunbeanspruchende und kostspielige Elemente) erreicht werden., die Wellungen bestehen lassen. Gemäß der Erfindung werden diese Wellungen stark vermindert durch die Anwendung von Bwei Gleichrichterbrücken, die mit identischen Spannungen, die eine durch eine im Dreieck geschaltete Quelle und die andere durch eine im Stern geschaltete Quelle, versorgt werden.

In Pig. 4a sind die Kurven der drei Spannungen dargestellt, die an dem Ausgang der Dreieckanordnung erhalten werden. Nach der Gleichrichtung erhält man ein Signal, in dem jede Periode sechs Wellungen umfaßt, die um 60° verschoben sind (Fig. 4b). Das Ausgangssignal einer im Stern geschalteten Gleichrichterbrücke weist selber pro Periode sechs um 60 phasenverschoben Wellungen iuf, jedoch diese sechs Wellungen (Pig. 4c) sind um 30° phasenverschoben in bezug auf die sechs Wellungen, die an dem Ausgang der im Dreieck verbundenen Gleichrichterbrücke erhalten werden. Indem man die zwei Gleichrichterbrücken parallel schaltet, erhält man somit gemäß der Erfindung ein Signal, das vollständig mit den zur Erreichung der Elektronarkose verbundenen Erfordernissen überanstimmt, d.h. ein Signal,

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das eine Modulation von einem Dutzend Oszillationen während der Periode aufweist (S¹Ig. 4d).

Die Anwendung von zwei in Parallelschaltung verbundenen Gleichrichterbrücken, so v/ie sie oben beschrieben sind, bietet darüberninaus den Vorteil, daß die Zahl der verwendeten Gleichrichter gesteigert und somit die Belastung für jeden der Gleichrichter vermindert werden kann.

Durch die Verwendung von Gleichrichtern, die für eine schwächere Nennleistung vorgesehen sind und mit Wechselstrom arbeiten, wird der Herstellungspreis vermindert und-eine sehr sichere und sehr schnelle "Umschaltung gestattet.

So wie eben genau ausg®führt könnea ssahlreiche Varianten gemäß der Erfindung ^erwirklicäS werden; insbesondere ist es .möglich, die Meßgleiahsii^ssbsüek© 27 an öle im Dreieck verbundene anstatt die im Sä-asm verbundene Schaltung anzuschließen. Andererseits ist es in dea Fall der Verwendung von "SPABKERS", die dasu bestimmt sind, nicht einen einfachen Feldimpuls, sondern einen elektrischen Bogen in einem leitenden Medium zu erzeugen, erforderlich, eine merklich höhere Spannung zur Verfügung zu stellen. In diesem Fall kann es nützlich sein, Spannungserhöhungeeinrichtungen zu verwenden, die stromaufwärts von den Gleichrichterbrücken angeschlossen sind. In diesem letzteren Fall müssen die Charakteristika der Spannung nicht genau die gleichen sein wie für das Elektrofischen, jedoch kann die Schaltung wie oben beschrieben Gegenstand verschiedener Modifikationen und Einstellungen unter Berücksichtigung

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der für den elektrischen Bogen zu erhaltenden Charakteristika sein, der Charakteristika der verwendeten Elektroden, der Charekter.lstikäa des Leitungs-Flüssigkeits-Mediums, wobei diese Einstellungen und Modifikationon der Charakteristika nicht mir möglich, sondern auch leicht auszuführen sind daak der Vi-rv/endung eines Impulsgenerator in Form einer drehenden Maschine.

Die oben be ac lud. ebene Gesamtheit bietet zahlreiche Vorteile aufgrund der großen Zuverlässigkeit der verwendeten Komponenten und. einer großen Einfachheit der Schaltung, die einen verringerten Platzbedarf und ein verringertes Volumsn sowie ein© große Einstellungß-Anpassungsfähigkeit bietet.

Ss ist von Bedeutung, um ein* starke mittlere Ausgangsleistung zu erhalten, daß der verwendete Impuls-Wechselüüromgenerator eine sehr groiie 'Jrägheit besitzt. Außerdem ist f»a erforderlich, daß seine Zeitkonetent« genügend kleie ist» um viereckige Impulce ευ erhalten, selbst wenn ihr· Dauer kurz, ist. Um hohe Scheitelleietungen zu erhalten, ißt es ebenso von Bedeutung, daß der Wechselstromgenerator sehr geringe magnetische Verlust®, «ine sear gering· Ankerrückwirkung und eine β ehr geringe Reaktanz aufweist.

Die Vorrichtung-gemäß der Erfindung gestattet es, an den Klemmen der Elektroden eine einstellbare Spannung ia den Bereich von 300 bis '+OO V und einen Strom zu erhalten, der 5400 bis 4600 Ampere mit einer Impulsdauer der Größenordnung 1 bis 2 ms mit einer Wiederbolungsfrequenz von 10 bis 20 Hz liefert. Diese Wiederholungsfrequenz kann gleich 50 Hz für eine Impulsdauer von 1 ms mit einer Anstiegszeit von 0,2 ms sein.

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Ausgehend von diesen Gegebenheiten ist somit die maximale Nutzleistung gleich 4-00 χ 4-600 χ 10~³ χ 50 « 92 000 W oder 92 kW«

Die Drehzahl soll die höchstmögliche sein, sie muß jedoch verträglich mit den Zentrifugalkräften bleiben; die Wahl einer sehr hohen Drehgeschwindigkeit für den Wechselstromgenerator kann die Anwendung eines mechanischen Yervielfachers nach sich ziehen, der zwischen den Wechselstromgenerator und den Antriebsmotor eingesetzt ist. Die Drehzahl darf indessen nicht zu hoch sein, da es den Herstellungspreis der Gesamtheit steigern und bestimmte Vorteile der Vorrichtung aufheben würde. Unter Berücksichtigung dieser verschiedenen Elemente wurde eine Drehzahl von 3000 U/iaiii für den V/echselstromgenerator gewählt.

Ein Trägheit8—Schwungrad des Typs des vorhandenen WechselstroüiReneratora besitzt bei 3000 U/min eine kinetische .Energie der Größenordnung 700 kJ. In dem ungünstigsten Fall, angonoitmen fünf Impulse von 1 ms pro Sekunde, beträgt das Absinken der Energie des Hotors 92 kJ, was einen Schlupf von:

Δ η 1 Aw 1 92 π _nt-c η W

oder 6,6 % Schlupf im Mittel nach sich zieht, was leicht " mit dem Antriebsmotor übereinstimmen soll.

Die Wahl einer erhöhten Anzahl von Polen gestattet es zusätzlich, den Wechselstromgenerator zu entlasten, die Zeitkonstanten zu verringern und zu erreichen, daß die Amperewindungen der Ankerrückwirkung ungefähr gleich den

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magnetischen Amperewindungen sind, so daß die Ankerrückwirkung reduziert wird· Die Polzahl kann beispielsweise gleich 24· sein, was eine Frequenz von 600 Hz bei 300(XJ/min ergibt.

Die Höhe der Polmassen ist, um die Induktorstreuungen auf den maximal möglichen Wert zu beschränken, auf den minimal möglichen, mit der Beseitigung der Verluste verträglichen Wert reduziert. Das Polrad zeigt folglich das Aussehen eines Ringkranzes mit leicht vorspringenden Polen. Beispielsweise kann man einen Rotor realisieren, der eine Höhe der Polkerne gleich 15 mm und eine Höhe der Polschuhe von 5 ßia für einen Läuferdurchmesser von 373 hui auf^

Gleichfalls ist die Tiefe der Ständernuten gering und trägt 13

13

Die weiteren elektrischen Charakteristika des Wechseljtromgenerators gemäß der Erfindung können beispielsweise betragen:

- innerer Scheinwiderstand pro Phase des Wechselstromgenerator bei 600 Hz: Z » 0,02 ü,

- Widerstand pro Phase? Hj—i. ·· Ο_}ΟΟ1Λ ,

- ω Ereisfrequenz » 2 TT f * 27f χ 600 ■ 3750,

Gesamtwiderstand zurückgeführt pro Phase in den Wechsel stromgenerator ϊ

wobei R_ext = 0,088 Sl ist, also

BADORtC.

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R¹ = 0,001 + 0,43 x 0,088 « 0,039 Λ , und

- Zeitkonstente des Phänomen-Aufbaus über der Ausgangs impedanz:

Z 0,02 _n

i 3 750

Wie weiter oben schon erwähnt bezieht eich ein weiteres Merkmal der Erfindung auf eine Vorrichtung für das Elektrofischen, die durch die Kombination auf einem Schiff ein®! Impuls-Vechselstromgenerators, dessen Ausgang mit den im Meer angeordneten Elektroden verbunden ist» und ©inen Pampaggregat besteht, das mit einem Saugrohr ausgestattet ist, welches in das Meer getaucht ist₈ um die Elsen® einzusammeln, deren Fluchtreflexe durch die von den Elektroden erzeugten Elektroimpulse gelähmt worden sind? eine solche Vorrichtung k@&nzeichnet &&£& dadurch, daS der ·» Wechselstromgenerator vnß. das Pia??-paggy©get duyela. ©la einheitliches liotoraggragat ©nget^iefeaäs. werde»„ ä®s τοπ dem AntriebBuiotor des SsMf f es galj Lm$.&%

Bei der erfindungsgemäSen Äusiülssraagöföna assfe, Figo 3 weist der auf einem Boot 30 installiert« Imp^lß-i-feehseistromgenerator die Form eines auf einem Chassis «anbrachten, rotierenden Aggregate $2 auf. Da« Amteiste-Diesel-Aggregat 51 d©s Bootes ist mit einem sticht dargestellten Geschwindigkeitsvervielfacher mit beispielsweise dem Übersetzungsverhältnis 800/3000 U/min und einer dem Impuls-Uechselstromgenerator zugeordnetes, elasti schen Ankupplungsvorrichtung ausgestattet.

Die Energie an Bord des Schiffes wird durch die Dieselmotorwelle geliefert, die von der Schraube abgetrennt

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sein wird. Der Dieselmotor hat eine Leistung· von JOO CV oder 220 kW bei 800 U/min zur Verfügung (während der Fißchperiods ist das Schiff gestoppt, da keine Schwierigkeit besteht, die Schraube vom Motor zu trennen).

Bei den gegebenen Charakteristika des zur Verfugung stehenden Dieselmotors und unter Annahme eines Impule-Generator-Wirkungsgrades von 60 % ist kein Problem vorhanden, Impulse von 3 ms mit der Frequenz von 10 Schlägen pro see in dem ungünstigsten Fall zur Verfugung zu stellen. *

3 χ 10*'⁵ χ 10 je 400 V χ 4600 A χ -^ * 92 kW IiIr verfiigüare 220 kW.

Un die geseilte verfügbare Energie des Motors auszunutzen, ist es möglich, mit'der Frequenz von 50 Schlagen pro see Inpulse von 1,4· ms zu liefern.

Bie direkte Anwendung der in dem Antriebsaggregat des Bootes ,r&speicherten kinetischen Energie für den Antrieb des Impuls-Wechselstrom-Generators stellt ein wesentliches Merkmal dar, das die Vorrichtung gemäß der Erfindung deutlich von jeder anderen Vorrichtung unterscheidet, in

lieber,

der die in koatiauiei/Weise durch den Antriebsmotor gelieferte Frimärenergie in irgendeiner Weise gespeichert wird, um im gegebenen Moment in Form von Impulsen ausgelöst zu werden, wie es beispielsweise der Fall ist bei einem Stromerzeugersatz, der eine Kondensatorengruppe versorgt. In dem letzteren Fall ist es die Kondensatorengruppe, dia den Impuls erzeugt, während gemäß der Erfindung die Frimärenergie direkt in Impulsform geliefert wird, indem die direkte Umwandlung der in Form von kinetischer Hotationsenergie des Aggregats gespeicherte Energie angewendet wird.

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Dieses Merkmal bietet zahlreiche Vorteile, danaes gestattet, jeden anderen Motoi' außer dem Antriebsmotor wegzulassen (Gewichts- und Platzgewinn), jede Zwischenuiawandlung von Energie zu unterlassen (Beseitigung von Verlusten) und vor allem in optimaler Weise die kinetische Energie der Gesamtheit zu verwenden.

Wie .oben genau ausgeführt, ist die Energie der durch den Impuls-Wechselstrom-Generator gelieferten elektrischen Impulse eine Funktion der kinetischen Energie des Rotors,, die aus Gründen des Gewichts, der Materialfestigkeit, etc. nicht erheblich gesteigert werden kann. Im vorliegenden j?all kann anf die. Anwendung eines Trägheits-Schwungrades verzichtet werden, denn das Dieselaggregat und das mechanische übertragungssystem der Antriebseinrichtung des Bootes können, kinetische Energie speichern.

Von einem anderen Gesichtspunkt her kann ein der Antriebsgruppe zugeordnetes Trägheits-Schwungrad Vorteile für den Antrieb selbst mit sich bringen, wenn der Wechselstrom-Generator getrennt ist oder selbst wenn er im Leerlauf arbeitet. Das Elektrofischen wird auegeführt, wenn das Boot gestoppt i3t und umgekehrt, was sonit eine optimale und rationelle Ausnutzung des Antriebsmotoraggregätee bietet.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die oben beschriebene.Gesamtheit mit einem Meerwasser-Pumpenaggregat 53 verbunden. Durch den Antrieb des Pumpenaggregates durch das gleiche Motoraggregat werden die gleichen Vorteile wie oben beschrieben geboten und es ist möglich,. den Energiewirkungsgrad der an Bord des Schiffes angeordneten gesamten Anlage zu steigern.

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Die Verv/endung oines Impuls-VJachselstromgeneratore für des älektrofi sehen bietet somit nicht nur eine Steigerung de« Energisvjirkungagrades, sondern auch, die Möglichkeit mit einer geeigneten elektrischen Schaltung das Problem der Erzeugung elektrischer Impulse, die geeignete Charakteristika aufweisen, welche leicht entsprechend den Erfordernissen modifiziert werden können, zu lösen. Eine solche Gesamtheit von Merkmalen kann weder mit der gleichen Güte (Anstiegsfront, Wiederholungsfrequenz , Intensität, etc.) noch mit dem gleichen Wirkungsgrad durch bekannte Einrichtungen erreicht werden, wie solche, die Kondensatorengruppen oder Verzögerungsleitungen verwenden.

BAD OfVGlNAL - Patentansprüche -

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Claims (4)

- 235 Patentansprüche

1.JVoiiichttmg zur Erzeugung einer kurzen elektrischen Entladuag in einer Last mit schwacher Impedanz, die an die Klemmen der Induktiosswieklung eines dreiphasigen Impuls-Wechseist roinerz enger s über eine Gleichrichterschaltung angeschlossen und zur Erzeugung von Impulsen einem Steuerkreis zugeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Gleichrichterschaltung, die eine erste, thyristorenumfassende G-leichrichterbrücke, die im Stern an eine erste Sei-ie von Induktionsvjicklungen des Wechselstromerz euger& angeschlossen ist, und eine zweite Gleichrich·- terbrücke mit Thyristoren umfaßt, die im Dreieck an eine zweite Serie von Induktionswicklungen des Wechselstromerzeußers angeschlossen ist, wobei die zwei Gleichrichterbrücken parallel zu der Last geschaltet sind , wobei eine Schaltung zur Steuerung der Freigabe der !Thyristoren der Gleichrichterbrücken durch ein®, MeBschaltung gesteuert wird, die direkt mit wenigstens einem Teil d©r Induktionswicklungen des Wechselstromerzeugers verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die dazu bestimmt ist, eine Überycfclagsentladung in der Last zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Last durch Elektroden gebildet iet, die in ein leitendes Medium getaucht sind, wobei ein Spannungserhöhungs-Traneformator zwischen die Induktionswicklungen des Wechselstromerzeugers . und die Gleichrichterbrücksn geschaltet ist.

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3· Vorrichtung nach Anspruch 1_S die dazu bestimmt ist, einen Stromimpuls in der Last zu erzeugen, die durch di· in das leitende Medium getauchten El&ktTO&mx gebildet 1st, dadurch gekennzeichnet, daB der Vechaelstromerzeuger eine Erregerwicklung umfaßt, die in Beine mit einem Gleichrichter an den Eingang wenig«tens einer der Gleichrichterbrücken über einen übertrager -Gleichrichter-Block verbunden ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Keß schaltung eine ließgleichricnterbrücke umfaßt, deren Ausgang mit einem Spannungsteiler verbunden ist, der an einen der Eingänge eines Eomparators angeschlossen ist, dessen anderer Eingang mit einer Bezugspotentialquelle in Verbindung, steht, ■vobei der Komparator Signale zur Freigabe der Schaltung zur Steuerung der Freigabe der Thyristoren der Gleichrichterb rück en liefern kann.

' 5· Verrichtung nach Anspruch 3i dadurch g e k β η η ζ e lehnet, daß der Ausgang des !Comparators außerdem über eine variable Verzögerungsschaltung " mit einem Organ zur Steuerung des Auslösers eines Thyristors verbunden ist, der zu der von den Elektroden gebildeten Last paralleleeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k β η η ζ e i c h η 9 t, daß der Ausgang der variablen Verzögerunrvsschaltung über eine Verzögerungsschaltung mit dem Auslöser eines Gleichrichters mit steuerbarer Stromführung verbunden ist, dessen Anode mit einer Elektrode elr.es Kondensators in Verbindung steht,

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dessen andere Elektrode mit der Anode des in den Kreis der Erregerwicklung geschalteten Thyristors in der. Weise verbunden ist, daß er den letzteren durch Entladung mit Sperrspannung sperrt bei der Freigabe des Gleichrichtere mit steuerbarer Stromführung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g β k e η η ζ e i c hn et, daß sie eine Kondensatorentladungs-Versorgungsschaltung zur Versorgung der Erregerwicklung bei der Vorzündung des Wechselstromerzeugers umfaßt.

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