DE493809C

DE493809C - Circuit for converting direct current into alternating current by means of controlled discharge vessels

Info

Publication number: DE493809C
Application number: DEA42221D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1923-05-11
Filing date: 1924-05-13
Publication date: 1930-03-13

Description

Schaltung zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom mittels gesteuerter Entladungsgefäße Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom und bezieht sich im besonderen auf die Speisung von Wechselstromkreisen, in denen eiere Gegen EMK entwickelt wird. Es ist bekannt, zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom Hochvakuumentladungsapparate zu verwenden, welche mit Einrichtungen versehen sind, die gestatten, die Entladung in beliebiger Weise zu steuern. Solche Einrichtungen lassen sich naturgemäß auch zur Speisung von kommutatorlosen Wechselstrommotoren verwenden. Jedoch steht der Anwendung von solchen Entladungsapparaten die Schwierigkeit entgegen, daß dieselben gewöhnlich einen hohen inneren Widerstand aufweisen und dadurch erhebliche Verluste herbeiführen. Die vorliegende Erfindung sucht diese Schwierigkeiten durch geeignete Schaltung und Betriebsweise der Röhren zu vermeiden und eine geeignete Frequenzregulierung herbeizuführen.Circuit for converting direct current into alternating current by means of controlled Discharge vessels The invention relates to a circuit for converting direct current in alternating current and relates in particular to the supply of alternating current circuits, in which eggs against EMF is developed. It is known to convert direct current to use in alternating current high vacuum dischargers with facilities are provided that allow the discharge to be controlled in any way. Such Naturally, devices can also be used to supply commutatorless AC motors use. However, the use of such discharge apparatus faces the problem contrary to the fact that they usually have a high internal resistance and thereby cause considerable losses. The present invention seeks this Avoid difficulties through suitable switching and operation of the tubes and to bring about suitable frequency regulation.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Bei der gewählten Ausführungsform der Abb. r wird ein zweiphasiger Induktionsmotor aus einem Gleichstromnetz gespeist. Abb. 2 zeigt schematisch die Ströme, die der Gleichstromanordnung unter den obigen Bedingungen entnommen werden.The invention is illustrated in the drawing, for example. In the chosen embodiment of Fig. R, a two-phase induction motor is used fed from a direct current network. Fig. 2 shows schematically the currents that the DC arrangement can be taken under the above conditions.

In Abb. r wird aus dem Gleichstromnetz mit den Leitungen 1,:2 die Energie einem zweiphasigen Induktionsmotor 3 zugeführt, und zwar fließt der Strom aus dem Gleichstromnetz über die Röhren 6 bis 13 zu den Primärwicklungen 4 und 5 zweier Transformatoren, an deren Sekundärwicklungen z.I und 15 die Statorwicklungen des Motors 3 angeschlossen sind. Die Röhren 6 bis 13 sind in der Abbildung als Magnetronröhren dargestellt, die eine Glühkathode und eine sie umgebende Anode besitzen und.- derart eingerichtet sind, daß ein Magnetfeld in dem Zwischenraum der Kathode und Anode erzeugt wird, durch das der durch die Röhren fließende Strom in der gewünschten Art. und Weise unterbrochen werden kann. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht allein auf diese besonderen Röhren, sondern kann auch auf jede andere Art von Entladungsapparaten ausgedehnt werden, deren Entladungsströme sich in irgendeiner Art und Weise unterbrechen lassen.In Fig. R, the direct current network with lines 1,: 2 becomes the Energy supplied to a two-phase induction motor 3, namely the current flows from the direct current network via tubes 6 to 13 to primary windings 4 and 5 two transformers, on whose secondary windings z.I and 15 the stator windings of the motor 3 are connected. The tubes 6 to 13 are shown as magnetron tubes shown, which have a hot cathode and a surrounding anode and.- such are set up that a magnetic field in the space between the cathode and anode is generated by which the current flowing through the tubes in the desired Way can be interrupted. However, the invention is not restricted solely on these special tubes, but can also be applied to any other type of discharge apparatus are expanded, the discharge currents of which interrupt each other in some way permit.

Bei dem Betrieb solcher Röhren ist darauf zu achten, daß der Strom nur dann fließt, wenn die Anodenspannung verhältnismäßig klein ist, falls nicht unnötig hohe Verluste infolge des hohen Spannungsabfalles eintreten sollen. Dies wird dadurch erreicht, daß man den Strom nur dann durch die Röhren fließen läJ3t, wenn die von dein Motor und den Transformatoren erzeugte Gegen-EMK der Spannung der Gleichstromquelle gerade das Gleichgewicht hält. Dies wird erfindungsgemäß durch folgende Anordnungen erreicht: Die einzelnen Magnetrone der Wicklung 18 werden von der Gleichstromquelle 17 gespeist und von dem Kommutator 16 geschaltet. Der Kommutator 16 enthält einen Ring ig, der mit dem einen Pol der Stromquelle 17 durch die Bürste 2o verbunden ist, und einen zweiten Ring 2i, der aus einem leitenden Segment und einem isolierenden Segment 22 besteht. Die Bürsten 23, 2q., 25 und 26, die über die Magnetwicklungen i8 der Röhre mit dem andern Pol der Stromquelle 17 verbunden sind, schleifen auf dem Ring 2i. Dieser Kommutator wird über eine für verschiedene Ge- schwindigkeiten einstellbare Kupplung 27 von der Welle des Motors 3 angetrieben. Wenn eine der Bürsten 23, 2q., 25 oder 26 auf das isolierende Segment 22 des Ringes 21 kommt, so wird der Magnetisierungsstrom der Wicklung i8 der entsprechenden Röhre unterbrochen und von da ab ein Stromfluß durch diese Röhren ermöglicht. In der in der Abb. i dargestellten Bürstenstellung liegt die Bürste 2-. auf dem isolierenden Segment 22, so daß die beiden Röhren io und ix stromleitend sind und ein Strom von dem positiven Pol i der Gleichstromquelle durch die Röhre io der Primärwicklung 5 des einen Transformators zufließen und durch die Röhre i i nach dem negativen Pole der Gleichstromquelle zurückfließen kann. Nehmen wir an, daß sich der Kommutator entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne dreht, so wird die Bürste 2.:1. das isolierende Segment 22 einen Augenblick später verlassen, als die Bürste 23 das isolierende Segment 22 erreicht. Alsdann wird der Strom anstatt durch die Röhren io und i i nunmehr durch die Röhren 8 und 9 fließen, wobei der Strom von der positiven Leitung i der Gleichstromquelle über die Röhre 9 durch die Primärwicklung q. des anderen Transformators und die Röhre 8 nach der negativen Leitung 2 der Gleichstromquelle fließt. Im gleichen Takt, wie sich der Kommutator dreht, fließt der Strom nacheinander durch die Röhren 12, 13, 6 und 7.When operating such tubes, care must be taken to ensure that the current only flows when the anode voltage is relatively low, if unnecessarily high losses are not to occur as a result of the high voltage drop. This is achieved by letting the current flow through the tubes only when the back EMF of the voltage of the direct current source is just in equilibrium. This is achieved according to the invention by the following arrangements: The individual magnetrons of the winding 18 are fed by the direct current source 17 and switched by the commutator 16. The commutator 16 contains a ring ig, which is connected to one pole of the current source 17 through the brush 2o, and a second ring 2i, which consists of a conductive segment and an insulating segment 22. The brushes 23, 2q., 25 and 26, which are connected to the other pole of the power source 17 via the magnetic windings i8 of the tube, slide on the ring 2i. This is driven by a commutator speeds for different overall adjustable coupling 27 of the shaft of the motor. 3 When one of the brushes 23, 2q., 25 or 26 comes onto the insulating segment 22 of the ring 21, the magnetizing current of the winding i8 of the corresponding tube is interrupted and from then on a current flow through these tubes is made possible. Brush 2- is in the brush position shown in Fig. I. on the insulating segment 22, so that the two tubes io and ix are conductive and a current can flow from the positive pole i of the direct current source through the tube io of the primary winding 5 of one transformer and flow back through the tube ii to the negative pole of the direct current source . If we assume that the commutator rotates counterclockwise, the brush becomes 2.:1. leave the insulating segment 22 a moment later when the brush 23 reaches the insulating segment 22. The current will then flow through the tubes 8 and 9 instead of through the tubes io and ii, the current flowing from the positive line i of the direct current source via the tube 9 through the primary winding q. of the other transformer and the tube 8 flows to the negative line 2 of the direct current source. At the same rate as the commutator rotates, the current flows through tubes 12, 13, 6 and 7 one after the other.

Wenn das isolierende Segment 22 ein Viertel des Umfanges des Ringes 2i ausmacht, so ist ersichtlich, daß der Strom unabhängig von der Breite der Bürste im gleichen Augenblick von der Gleichstromquelle nur über ein Röhrenpaar fließen kann. Es ist jedoch praktisch erwünscht, die Länge des isolierenden Segmentes etwas größer als ein Viertel des Ringes 21 zu machen, so daß der Strom in einem Röhrenpaar bereits zu fließen beginnt, bevor er in dem vorhergehenden Paar unterbrochen wird.When the insulating segment 22 is a quarter of the circumference of the ring 2i, it can be seen that the current is independent of the width of the brush at the same moment from the direct current source only flow through a pair of tubes can. However, it is practically desirable to increase the length of the insulating segment somewhat make larger than a quarter of the ring 21, so that the flow in a pair of tubes already begins to flow before breaking in the previous pair.

Die Induktivitäten 28 und 29 halten die Summe der Ströme von zwei Röhrensätzen während des Augenblicks, in dem sich die Ströme überlappen, konstant und unterstützen so den Stromübergang von einem Röhrenpaar zum andern, ohne daß Störungen bei der Stromübertragung eintreten.The inductors 28 and 29 hold the sum of the currents of two Sets of tubes constant during the instant the currents overlap and thus support the current transfer from one pair of tubes to the other without Disturbances occur in the power transmission.

In Abb. 2 stellen die dünnen Linien A und B die von den beiden Phasen des Motors 3 entwickelten Gegen-EMKe dar, die dicken Linien dieser Abbildung entsprechen der Periode, während der die verschiedenen Röhrenpaare leitend sind. Das Anlassen. des Motors 3 geschieht nun dadurch, daß der Kommutator 16 unabhängig von dem Motor in Drehung versetzt wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß eine besondere, in der Abbildung nicht gezeichnete Anlaßvorrichtung oder eine Anlaßmaschine vorgesehen wird, die den Kommutator abwirft. Der Kommutator muß dann mit der Kupplung 27 über ein Klinkenradgetriebe derart verbunden sein, daß er zwar schneller aber nicht langsamer laufen kann als der Motor. Durch Änderung der Drehzahl des Kommutators, die z. B. mittels der veränderbaren Kupplung 27 erfolgen kann, kann alsdann jedes beliebige Verhältnis der Frequenz des dem Motor zugeführten Stromes und der Geschwindigkeit des Motors erreicht werden. Entsprechend dem erforderlichen Schlupfe des Motors ist hierbei das Übersetzungsverhältnis der Kupplung 27 so einzustellen, daß der Kommutator reit einer etwas höheren Geschwindigkeit als der Motor läuft. Durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses läßt sich das Drehzahlverhältnis und dadurch die Geschwindigkeit des Motors beliebig regulieren.In Fig. 2 the thin lines A and B represent those of the two phases of the motor 3 developed back EMFs, which correspond to thick lines in this figure the period during which the various pairs of tubes are conductive. The starting. of the motor 3 now takes place in that the commutator 16 is independent of the motor is set in rotation. This can happen, for example, that a special, Not shown in the figure starting device or a starting machine is provided which drops the commutator. The commutator must then with the coupling 27 over a ratchet gear be connected in such a way that it is faster but not slower can run as the engine. By changing the speed of the commutator, the z. B. can take place by means of the variable coupling 27, can then any Ratio of the frequency of the current supplied to the motor and the speed of the motor can be achieved. According to the required slip of the motor is here to set the gear ratio of the clutch 27 so that the Commutator is traveling at a slightly higher speed than the motor is running. Through change the gear ratio can be the speed ratio and thereby the speed regulate the motor as required.

Die beschriebene Anordnung kann für die Erzeugung von Wechselstrom beliebiger Spannung aus einer 'Gleichstromquelle von ebenfalls beliebiger Spannung benutzt werden, da die Ausgangswechselspannung einem Transformator von entsprechendem Übersetzungsverhältnis entnommen wird. Sie kann also auch für den Betrieb irgendeiner anderen elektrischen Anordnung verwandt werden, sofern in derselben eine Gegen-EMK entwickelt wird. Ebenso kann der Kommutator 16 auch durch irgendeine andere passende Stromquelle angetrieben werden. Es kann also die Frequenz des erzeugten Wechselstromes und dementsprechend die Drehzahl irgendeines rotierenden Apparates, der mit diesem Wechselstrom gespeist wird; auf einfache Art und Weise durch Änderung der Drehzahl des Kommutators geregelt werden.The arrangement described can be used for the generation of alternating current any voltage from a 'direct current source of any voltage be used as the output AC voltage is a transformer of appropriate Gear ratio is taken. So it can also be used for the operation of any Another electrical arrangement can be used, provided that there is a back EMF in the same is being developed. Likewise, the commutator 16 can also be any other suitable Power source are driven. So it can be the frequency of the alternating current generated and, accordingly, the speed of rotation of any rotating apparatus associated with it Alternating current is fed; in a simple way through change the speed of the commutator can be controlled.

Gemäß der Abb. i sind an die Sekundärwicklungen 14 und 15 der beiden Transformatoren die Kondensatoren 30 angeschlossen, die den von dem Motor verbrauchten Blindstrom kompensieren und gleichzeitig die Kommutierung verbessern, da hierdurch die Ströme durch die Röhren und die an ihnen liegenden Spannungen praktisch in Phasengleichheit gebracht werden. According to Fig. I, the capacitors 30 are connected to the secondary windings 14 and 15 of the two transformers, which compensate for the reactive current consumed by the motor and at the same time improve the commutation, as this means that the currents through the tubes and the voltages applied to them are practically in phase to be brought.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Circuit for converting direct current into alternating current by means of controlled discharge vessels for supplying such alternating current circuits, in which a back EMF is developed, characterized in that the discharge vessels only then are conductive. if that of the AC consumer to be fed : generated back emf of the voltage of the direct current source approximately that equilibrium holds.

2. The circuit of claim i, wherein the alternating current power the individual Phases of the AC consumer, in particular an induction motor, via single-phase transformers flows in, characterized in that the beginning and end of the transformer primary windings via each a pair of oppositely connected, controlled discharge devices connected to the direct current network.

3. Circuit according to claim i and 2, characterized characterized in that a commutator which controls the grid in a manner known per se the two discharge devices in series of the next primary winding switches on shortly before the previous primary winding is switched off. ..

Arrangement according to claim i to 3, characterized in that the commutator by a variable ratio clutch with the motor to be controlled connected is.

5. Arrangement according to claim i and following, characterized in that that the reactive current required for the alternating current consumer through capacities is compensated.