DE369124C

DE369124C - Verfahren zur Umformung der einem Hochspannungsgleichstromnetz entnommenen Energie in sinusfoermigen Wechselstrom

Info

Publication number: DE369124C
Application number: DEP40138D
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Bergter
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1920-06-29
Filing date: 1920-06-29
Publication date: 1923-02-15

Description

Verfahren zur Umformung der einem Hochspannungsgleichstromnetz entnommenen Energie in sinusförmigen Wechselstrom. Zur Umformung von Gleichstromenergie, die bei hoher Spannung .durch eine Fernleitung übertragen- wird; in Wechselstrom; kann man hochevakuierte Entladungsgefäße mit Glüh-, kath'oden in Verbindung mit einem Transformator anwenden. Den Gittern dieser Entladungsgefäße werden schwankende Spannungen derart,äufgedrückt, ,daß die .dem Gleichstromnetz - durch .das Entladungsgefäß entnommene Energie als pulsierender Gleichstrom dem Transformator zugeführt und diesem als Wechselstrom entnommen wird. Bei Anordnungen dieser Art treten große Energieverluste entweder im Entlädungsgefäß oder im Transformator auf.- Entnimmt man nämlich dem Netz den Gleihstrom in sinusförmigen Schwankungen, `die ja für den Wirkungsgrad des Transformators die günstigsten sind, so verbraucht' das Entladungsgefäß allein mindestens, die Hälfte der gelieferten Energie. .
Dieser Verlust im Entladungsgefäß läßt sich auf einen sehr geringen- Betrag herabsetzen, wenn. man. von der sinusförmi.gen Form der Entladung abgeht und dieselbe so gestaltet, daß entweder der Strom oder die Spannung im Entladungsgefäß während -des größten Teiles jeder Periode dem Nullwert sehr nahe liegen. Diese Maßnahme ist in der drahtlosen Telegraphie bekannt, versagt aber im vorliegenden Falle, da die .geänderte Kurvenform wiederum sehr ;große Verluste im Transformator mit sich bringt.
Die Erfindung ermöglicht es nun, den Energieverlüst sowohl in den Entladungsgefäßen als auch im Transformator äußerst klein zu gestalten und so einen Wirkungsgrad von über 9o Prozent zu erzielen. Dies wird erreicht, indem mehrere Teilströme von einer für den Verlust in den Entladungsgefäßen günstigen Form durch. mehrere Gefäße hergestellt und im Transformator so vereinigt werden, daß aus ihrer Überlagerung die für denselben vorteilhafte Sinusform entsteht.
Dazu ist erforderlich, daß den Gittern der Gefäße veränderliche Spannungen aufgedrückt werden, die von besonderen Spannungsquellen (Taktgebern) erzeugt werden. Die Spannungsänderungen müssen periodisch und mit derselben Frequenz wie der zu erzeugende Wechselstrom erfolgen; Verlauf und Phase müssen für die einzelnen Gefäße voneinander verschieden sein.
Abb. i gibt eine der bei Anwendung von drei Entladungsgefäßen in Betracht kommenden Schaltungen wieder. Jedes der Entladungsgefäße R:, R2 und R3 liegt in Reihe mit einer der Transformatorspulen T, TZ und T3. Die Gleichstromleitungen G -i- und G - sind durch sie auf drei getrennten Wegen miteinander eerbunden. Die drei Spulen sind voneinander isoliert auf dem Kern eines für alle drei gemeinsamen Transformators angeordnet, von dem duzch eine vierte Spule T, der dem Netz W zu liefernde sinusförmige Wechselstrom entnommen wird. Besondere Spannungsquellen S, S2 und S3 liefern ,die voneinander verschiedenen Gitterspannungen, deren zeitlicher Verlauf imVerein mit der induktiven Rückwirkung des Transformators die Form der Anodenströme und -spannungen bedingt.
Eine zweckmäßige Gestaltung der Kurven für den beschriebenen Fall von drei Gefäßen ist in Abb. 2a bis 2d dargestellt. In särütlichen Abbildungen bezeichnet E die Spannung, I die Stromstärke, W die Leistung. Abb. 2a gilt für .das erste Gefäß. Man sieht, daß bei hohen Werten des Stromes die Spannung nahe gleich Null ist, bei hohen Werten der Spannungen dagegen der Strom verschwindet. Daher ist das Produkt beider, nämlich der Energieverlust in dein Gefäße, während- des größten Teiles der Periode sehr klein, wie die beigefügte Kurve es angibt. Die für die zweite und dritte Röhre zweckmäßige Form isf in Abb. 2b und 2c dargestellt. In Abb. 2d ist die Überlagerung und die Kurve der Summe der dreiTeilströme wiedergegeben. Letztere zeigt vollständig sinusartigen Verlauf, also die in bezug auf den Verlust im Transformator günstigste Form.
Durch die beschriebene Anordnung wird also erreicht, daß man die vom Gleichstromnetz gelieferte Energie .mit einem guten Wirkungsgrad in sinusförmigen Wechselstrom umformen kann. Dem Netze wird dabei der Strom als pulsierender Gleichstrom entnommen, der zwischen einem Höchstwert und einem Mindestwert nahe gleich Null schwankt. Soll die Entnahme möglichst gleichförmig erfolgen, so lassen sich mehrere derartige Anordnungen so miteinander verbinden, daß die Summe der pulsierenden Ströme in j edeni Augenblick praktisch konstant ist. Die einzelnen Röhrengruppen können dabei auf getrennte Transformatoren arbeiten, es läßt sich aber auch einrichten, daß. nur ein Transformator vorhanden ist. Zum Beispiel kann man mit dreimal drei Röhren und einem -dreiteiligen Transformator Drehstrom erzeugen.

Claims

P.ATENT-ANSPRLCHE: i. Verfahren zur Umformung der einem Hochspannungsgleichstromnetz entnommenen Energie in sinusförmigen Wechselstrom unter Anwendung eines Transformators, und mehrerer Entladungsgefäße mit Glühkathode, dadurch gekennr zeichnet, daß .die Taktgeber den Gittern ,der einzelnen parallel geschalteten Entladungsgefäße derartig gewählte phasenverschobene Spannungen aufdrücken, daß einerseits: vermöge der Kurvenform der Entladungsströme oder -spannungen der Energieverbrauch der Entladungsgefäße klein wird, .anderseits die Anodenströme in einem Transformator zu einem resultierenden Sinusstrom sich ergänzen.
2. Einrichtung zur Ausführung,des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenstromkreise der parallel geschalteten Entladungsröhren (R, R2, R3) je mit getrennten Primärwicklungen (T, TZ,. T3) .eines gemeinsamen Transformators in Reihe geschaltet sind, dessen Sekundärspule (T4) den Wechselstrom liefert.