-
Vorrichtung zur Entnahme regelbaren konstanten Gleichstromes aus einem
Wechselstromnetz, besonders für elektromedizinische Zwecke. Für eine möglichst vielseitige
Verwendung der elektrischen Energie ist es von Wichtigkeit, nicht nur Wechselstrom,
sondern auch Gleichstrom zur Verfügung zu haben. Es ist nun bekannt, an einem Transformator
mit zwei Wicklungen zwei Ventilzellen anzuschließen und hieran eine Gleichstromanlage
mit einem Kondensator parallel zu den Gleichstromquellen anzuschließen. Eine solche
Anlage ist nun gut für die Stromentnahme behufs Speisung einer Beleuchtungsanlage,
eignet sich aber keineswegs für den ärztlichen Gebrauch, wo eine Regelung des Gleichstromes
und Wechsel-Stromes notwendig ist. c.
-
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun eine Vorrichtung, die dazu
dient, regelbaren konstanten Gleichstrom einem Wechselstromnetz zu entnehmen, und
sie besteht darin, daß man den Wechselstrom über einen Widerstand mit zwei Abzweigstellen,
deren Abstand fein regelbar ist, schließt und an diesen Abzweigstellen liegen eine
elektrolytische Ventilzelle, z. B. eine Graetz'sche Ventilzelle und ein Kondensator
in Hintereinanderschaltung und die Gleichstromentnahme erfolgt an den Enden des
Kondensators. - Zweckmäßigerweise ist eine Umschaltvorrichtung direkt mit der Vorrichtung
zur Spannungsregelung verbunden, um an denselben Abnahmeklemmen auch Wechselstrom
entnehmen .zu können. Vorliegende Schaltung erlaubt eine sehr vollkommene Gleichrichtung
des Wechselstromes, obschon nur ein einziger Gleichrichter in der einfachen Anordnung
mit zwei Elektroden verwendet wird, indem durch die besondere Verbindung von Abzweigwiderstand,
Gleichrichter und Kondensator die unerwünschte Wirkung der entgegengesetzten Halbwelle
praktisch aufgehoben wird. Man könnte, wenigstens theoretisch, regelbaren konstanten
Gleichstrom, z. B. auch so erzeugen, daß man die Pole des Wechselstromnetzes über
einen gewöhnlichen Regulierwiderstand, über einen elektrolytischen Gleichrichter
und einen Kondensator schließt und den Gleichstrom an den Enden des Kondensators
entnimmt. Die drei Konstruktionselemente sind also hintereinandergeschaltet. Durch
den regelbaren Spannungsabfall im Re- . gulierwiderstand könnte man die Gleichstromspannung
am Kondensator ebenfalls regulieren. Praktisch würde man aber ein weit unvollkommeneres
Arbeiten des Gleichrichters (schlechten Gleichstrom) haben, wobei zudem die Lebensdauer
des Gleichrichters infolge der bedeutend gesteigerten elektrolytischen Abnutzung
wesentlich herabgesetzt würde. Denn der Gleichrichter hätte, unabhängig von der
Einstellung des Regulierwiderstandes, stets die ganze Netzspannung abzudrosseln,
z. B. zoo Volt. Eine solche Spannung drosselt aber eine . einzige
Graetuche
Zelle, welche bekanntlich nur für kleinere Drosselspannungen, z. B. bis
50 Volt, geeignet ist, nur sehr unvollkommen ab. Man müßte also mehrere Zellen
hintereinander schalten. Aber selbst in diesem Falle würde die Einrichtung nicht
sb gut arbeiten, wie im Falle, wo für die abzudrosselnde Halbwelle ein Abzug geschaffen
wird. Es sei hier an die bekannte Graetzsche Brückenschaltung zur Ausnutzung beider
Halbwellen erinnert.
-
Mit vorliegender Erfindung wird nun mit einer. einzigen einfachen
Ventilzelle ein dauerndes und vollkommenes Arbeiten ermöglicht, erstens dadurch,
daß die Ventilzelte stets nur die - Reduktionsspannung am Abzweigwiderstand, also
einen Bruchteil der Netzspannung abzudrosseln hat, zweitens dadurch, daß der Halbwelle,
welche nicht durch die Zelle hindurchgehen soll, ein Weg über den Widerstand zwischen
den Abzweigstellen geboten ist.
-
Die Anordnung hat überdies den Vorteil, daß an den Enden des Kondensators
und somit an den Abnahmeklemmen niemals die volle Netzspannung gegenüber Erde liegt.
Hierdurch wird einesteils ein Kurzschluß mit der Erde vermieden, anderseits eine
bei der elektromedizinischen Anwendung unerwünschte starke Elektrisierung beim Stromeinschalten
oder beim Berühren mit geerdeten Gegenständen vermieden bzw. vermindert. Alle diese
Bedingungen wären bei der obengenannten theoretischen Schaltung ' (Hintereinanderschaltung
der Konstruktionselemente) nicht erfüllt.
-
Bedenkt man, daß die ganze Anordnung bei der praktischen Ausführung
aus einer einfachen Widerstandsspule aus oxydiertem Konstantandraht von nur einigen
Zentimetern Länge mit Gleitkontakt, einer Miniaturvcntilzelle (Reagenzglas mit Fe-
und AI-Draht), ferner einem kleinen Telephonkondensator besteht, so hat man einen
insbesondere für elektromedizinische Verwendung geeigneten Apparat vor sich, welcher
die bisherigen Einrichtungen durch seine Einfachheit, zusammengedrängte Ausführung,
Transportierbarkeit und geringen .Preis weit übertrifft.
-
Der bei den üblichen rotierenden Umformern infolge des Kollektors
auftretende pulsierende Gleichstrom (Leduc-Strom) ist hier vollständig vermieden.
-
Vorliegende äußerst einfache Konstruktion ergibt also in der Vervollkommnung
mit vereinigtem Regulier- und Umschaltemechanismus Wechselstrom und- konstanten
Gleichstrom fein regelbar zwischen Null und dem maximal zulässigen Betrag mittels
eines und desselben Gleitkontaktes.
-
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt.
-
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. z sind die beiden Pole der Lichtleitung
K1, KZ (z. B. roo Volt Wechselstrom) mit den Enden El, E2 einer Widerstandsspule
von passender Größe verbunden. Hiervon läßt sich der Wechselstrom niederer Spannung
in bekannter Weise durch Abzweigung gewinnen. Die Abzweigstellen seien PI, P2, die
damit verbundenen Abnahmeklemmen Al, A3. Diese im Prinzip bekannte- Einrichtung
ist nun zur gleichzeitigen Gewinnung von Gleichstrom in der gezeichneten Weise mit
einem Gleichrichter, z. B. einer Graetzschen Ventilzelle Z und mit einem Kondensator
C verbunden. Durch -die Ventilzelle geht nur die eine Halbwelle des niedergespannten
Wechselstroms hindurch und läd den Kondensator C. Letzterer behält infolge der Ventilwirkung
des Gleichrichters Z seine Ladung, so daß man an den Abnahmeklemmen Al, A2 eine
konstante Spannungsdifferenz zur Verfügung hat. Auch wenn an Al, A2 Gleichstrom
innerhalb mäßiger Grenzen entnommen wird, behält die Klemmenspannung an Al, A2 infolge
des ständigen Nachschubes von Elektrizität durch die Ventilzelle ihren konstanten
Charakter.
-
Die Spannung (sowohl Wechsel- als Gleichspannung) wird dadurch reguliert,
daß man einen der Kontakte PI, P2 oder beide verschiebbar macht.
-
Man kann die Anordnung im einzelnen so ausführen, daß man für den
Wechsel- und Gleichstrom zusammen nur zwei Anschlußklemmen braucht, ein Umwechseln
der Anschlußklemmen A2 und A3 nicht nötig ist. Es muß dann eine Umschaltevorrichtung
angebracht werden, die sich aber leicht mit .der Reguliervorrichtung, d. h. dem
Gleitkontakt, verbinden läßt. Eine besonders einfache Lösung ist die in Pig. 2.
dargestellte. Es wird P1 fest mit der Mitte des Widerstandes El, E2 verbunden. P2
ist verschiebbar und kann unter P1 weggleiten, befindet sich also bald links, bald
rechts von diesem. Man kann es nun durch Anbringen zweier unterhalb P2 befindlicher
Kontaktschienen-S, und S2 so einrichten, daß P2, solange es sich links befindet,
mit Z, d. h. der Gleichstromvorrichtung, Kontakt macht, und wenn P2 rechts von P1
gleitet, direkt mit der Klemme A2 verbunden ist. Inr diesem Fall hat man dann Wechselstrom.
-
Als Spannungsreduktor kann man statt einen Abzweigwiderstand, wie
in Fig. _, auch einen Transformator (Klingeltransformator) benutzen. Der Widerstand
El, E2 fällt dann weg. Dafür ist K1, K2 mit der Primärspule des Transformators und
PI, P2 mit der Sekundärspule verbunden. Diese Einrichtung ist namentlich dann, wenn
die Spannung am Transformatcr auch fein regulierbar sein soll; etwas kostspieliger.
Eine Verbilligung -ist zwar .zu erzielen, wenn der nicht regelbare Transformator
zwischeu
Lichtleitung und einer Widerstandsspule mit verstellbaren
Abzweigstellen gemäß Fig: r eingeschaltet wird.. Die Einrichtung hat aber ihre Vorzüge:
z. kann der Transformator dauernd an Ki, KZ angeschlossen bleiben, da er beim Leerlauf
praktisch keine Energie verbraucht, a. kann man an P1, P2 beträchtliche Ströme abnehmen
und 3. ist die Anordnung völlig erdschlußfrei. Jedoch -fällt der Vorzug des Transformators,
große Ströme herzugeben, bis zu einem gewissen Grade außer Betracht, da die Gleichrichtereinrichtung,
je nach der Kapazität des Kondensators C, nur für Ströme unterhalb einer gewissen
Grenze wirksam ist. Man wird daher, je nach der Verwendungsart, bald die Abzweigmethode,
bald den Transformator benutzen.
-
Die Anordnung ist in erster Linie für elektromedizinische Anwendung
geeignet: Durch vorliegende einfache Einrichtung läßt sich aus einer Lichtleitung
ohne weiteres regulierbarer Strom sowohl für sinussoidale Faradisation als auch
für Galvanisation entnehmen. Entweder wird der Apparat für sich zum Elektrisieren
benutzt. oder in Verbindung mit anderen Apparaten und Einrichtungen (Bäder, Massageelektroden
usw.), wobei man nach Wahl Wechselstrom oder Gleichstrom, welch letzterer dann auch
elektrö= lytische Wirkung hat, verwenden kann.
-
Aber auch in der Schwachstromtechnik kann der Apparat Anwendung finden.
Er bietet vielfach einen Ersatz für galvanische Elemente, kann also in Betracht
kommen als Stromquelle bei Klingel- und Telephonanlagen.