DE546269C - Einrichtung zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom mittels gleichstromvormagnetisierter Drosselspulen - Google Patents
Einrichtung zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom mittels gleichstromvormagnetisierter DrosselspulenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom.
Es ist bekannt, mittels einer gleichstrommagnetisierten Drossel die Kurvenform eines Wechselstromes in hohem Maße zu verzerren.
Um jedoch einen Gleichstromeffekt zu erhalten, ist es erforderlich, eine Entladungsstrecke
ohne Gleichrichterwicklung in den Stromkreis, zu schalten, die derartig beschaffen
ist, daß sie erst von einem bestimmten Momentanwert der Spannung an den Strom leitet.
Eine solche Einrichtung ist nur bei verhältnismäßig hohen Spannungen möglich und
nur für verhältnismäßig geringe Ströme.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Umwandlung von ein- oder mehrphasigem
Wechselstrom in Gleichstrom Selbstinduktionsspulen mit polarisiertem Eisenkern zu
verwenden. Dabei sollte die verschiedene magnetische Durchlässigkeit für die beiden
Stromwechsel allein schon eine Gleichrichtung, d. h. Drosselung, der einen Stromrichtung
und ungehinderten Durchgang der anderen Stromrichtung bewirken. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Einrichtung
praktisch nicht durchführbar ist, da lediglich eine Stromverzerrung, aber keine Gleichrichtung
eintritt.
Gemäß der Erfindung wird die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom mittels
in den Wechselstrom eingeschalteter gleichstrommagnetisierter Drosselspule dadurch
erreicht, daß mit der Drosselspule ein für beide Wellenhälften des Wechselstromes
dauernd leitender, aber mit der Stärke des hindurchfließenden Stromes bzw. der angelegten
Spannung in seiner Leitfähigkeit gleichsinnig sich ändernder Leiter in Reihe geschaltet
ist.
Die Erfindung ist an Hand der beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht; es stellt
dar:
Fig. ι die sinusförmige Stromkurve eines gewöhnlichen Wechselstromes (Spannungskurve
oder die davon abhängige Stromstärkenkurve),
Fig. 2 eine verzerrte Spannungs- oder Stromstärkenkurve des Wechselstromes nach
Fig. i,
Fig. 3 eine Charakteristik eines Widerstandes, der sich mit der angelegten Spannung
oder dem ihn durchfließenden Strom ändert,
Fig. 4 eine verzerrte Spannungs- oder Stromstärkenkurve ähnlich wie Fig. 2, aber
mit stark überwiegendem Teil in einer Richtung,
Fig. S eine Magnetisierungskurve für einen Weicheisenkern,
Fig. 6 eine Charakteristik einer Entladung des elektrischen Stromes in verdünnten Gasen,
Fig. 7 eine Charakteristik der Entladung des elektrischen Stromes unter Atmosphärendruck
und hoher Spannung.
Für Fig. i, 2 und 4 Abszissen: Zeit t,
Ordinaten: Spannung £ oder Stromstärke/; für Fig. 3 Abszisse: Spannung E oder
Stromstärke/, Ordinate: WiderstandR;
für Fig. 5 Abszisse: Magnetisieren de Kraft AW'cm, Ordinate: KraftlinienfLuß M;
· für Fig. 6 Abszisse: Stromstärke I1 Ordinate: Spannung B;
für Fig. 7 Abszisse: Spannung E1 Ordinate:
Stromstärke /.
Fig. 8 ist ein Schaltungsschema zur Um-Wandlung von Wechselstrom in Gleichstrom
nach der Erfindung.
Fig. 9 ein Schaltungsschema nach der Erfindung in etwas anderer Ausführungsform
(beide Halbwellen ausgenutzt) zum Laden so einer Batterie verwendet,
Fig. 10 ein Schaltungsschema nach der Erfindung für den gleichen Zweck wie der
- - Gegenstand der Fig. 9 in etwas anderer Ausführung
(Graetzschaltung), Fig. 11 ein Schaltungsschema zur Umformung
von Drehstrom in Gleichstrom,
Fig. 12 ein Schaltungsschema nach der Erfindung für eine Vorrichtung zur Staubreinigung,
Fig. 13 ein Schaltungsschema nach der Erfindung, wobei eine Erregung durch permanenten
Magneten vorgesehen ist.
Bei der Einrichtung nach der Erfindung wird durch irgendein Mittel zunächst in bekannter
Weise die Strom- oder Spannungskurve des Wechselstromes verzerrt. Fig. 1
zeigt die reine sinusförmige Wechselstromkurve, Fig. 2 die Strom- oder Spannungskurve nach der Verzerrung gemäß der Erfindung.
Die Kurve zeigt, daß hier noch kein Gleichstrom, sondern noch vollständiger Wechselstrom vorliegt. Dargestellt wird
dies dadurch, daß die Fläche A der einen Halbwelle W1 gleich der Flache B der anderen
Halbwelle w„ ist. Es fließt also dieselbe Elektrizitätsmenge in der Zeiteinheit zurück,
die im vorhergehenden Intervall hingeflossen ist. Die Verzerrung der Kurve kann nun
verschieden erfolgen. In bekannter Weise kann hierfür eine Drosselspule benutzt werden,
die durch Gleichstrom vormagnetisiert ist. Dieser Gleichstrom kann seinerseits von
dem erzeugten Gleichstrom abgezweigt wer-'den oder aus einer besonderen Gleichstromquelle
stammen. Zur Verzerrung der Stromkurve können auch in bekannter Weise zwei gekuppelte Dynamomaschinen verwendet werden,
von denen die eine die doppelte Periodenzahl der anderen hat. Erfindungsgemäß wird nun ein derart verzerrter Strom durch
einen mit der Stärke des hindurchfließenden Stromes bzw. der angelegten Spannung in
seiner Leitfähigkeit gleichsinnig sich ändernden Leiter geschickt. In diesem Fall wird
der Widerstand des Leiters im Mittel während des ersten Zeitabschnittes t1 (erste Halbperiode,
Welle ZW3) geringer sein als während
des Zeitabschnittes i„ (zweite Halbperiode, Welle W4), mithin " Fläche OD. Es
wird also in der Zeit ix mehr Strom fließen
als in der Zeit t„ (vgl. Fig. 4), d. h. es entstehen
einzelne Gleichstromstöße. Dabei ist zu berücksichtigen, daß durch das Auftreten
einer großen Gleichstromspitze in der Stromkurve ws der Widerstand bei Stromverlauf in
der Richtung des entstehenden Gleichstromes noch weiter herabgedrückt wird, so daß durch
-diese unterstützende Wirkung sich wiederum ein noch größerer Gleichstrom ausbilden kann.
Den noch verbleibenden Rest an Wechselstrom kann man durch Drosselspulen und
Kondensatoren und extreme Wahl der Leiter sehr stark unterdrücken. Für die beschriebene
Einrichtung eignen sich Leiter, welche nicht dem Ohmschen Gesetz folgen. Hierzu gehören z. B. spannungsempfindliche Leiter in
Form von Mischungen aus leitendem Material (Metalle, Kohle, Siliciumcarbid) und aus
Nichtleitern (z. 1$. keramische Massen, Glas,
Oxyde von Metallen, gummiartige Massen), go deren Charakteristik in Fig. 3 beispielsweise
nach Kurve K verläuft. Als spannungsempfindliche Leiter kommen ferner Gasstrecken
in Frage, bei welchen durch dauernde Ionisierung evtl. Fremdionisierung ein in jeder
Stromrichtung durchlässiger Leiter geschaffen ist.
Fig. 6 zeigt z. B. die Charakteristik einer Gasentladung. Steigt die Spannung bis höchstens
zum Punkt b, so tritt eine lichtlose, stille Entladung ein, wobei ganz wenig Strom
fließt. Wird der Punkt b von der Spannung überschritten, was für beide Richtungen erfindungsgemäß
Bedingung ist, so tritt bis zum Punkt c Glimmentladung ein. Es fließt ein
erheblicher Strom, obwohl die Spannung gleichzeitig absinkt. Ist die Stromquelle ergiebig
genug, so geht die Entladung von c bis d schließlich in einen Lichtbogen über.
Wählt man nun die Werte der Kennlinie in Fig. 2 derart, daß im Kurventeil W2 nur eine
Glimmentladung eintritt, die entsprechend Fig. 6 bis zum Punkte c der Charakteristik
stattfinden könnte, dagegen im Kurventeil W1
eine Lichtbogenentladung, die das Kurvenstück C1 d der Fig. 6 durchlaufen würde, so
tritt eine weitgehende Gleichrichtung ein, weil die Lichtbogenentladung einen weit
stärkeren Strom in der einen Richtung zur Folge hat als die schwache Glimmentladung
in der anderen Richtung.
Man kann auch andere veränderliche
Widerstände als hierfür geeignete Leiter verwenden. Z. B. ist der Übergangswiderstand
unter Kohlebürsten mit dem übergehenden Strom veränderlich, solange der Kollektor
sich bewegt. Also könnte man eine Einrichtung dieser Art zu Hilfe nehmen. Die Veränderlichkeit
des Leiters beruht hierbei nach einer bekannten Theorie auf der Temperaturempfindlichkeit
der Übergangsschicht.
ίο Die wichtigste Anwendung dürften jedoch
die Kombinationen von Drosseln und Leitern ergeben, bei denen keine Hilfsmittel weiter
nötig sind. Da gewissermaßen der verzerrte Strom als Steuerung dient und der Leiter
dann als Ventil, werden möglichst extreme Verhältnisse gewählt, um eine möglichst vollkommene
Gleichrichtung zu erzielen. Die Drossel muß dazu aus einem Blech hergestellt sein, dessen Magnetisierungskurve einen
möglichst scharfen Knick aufweist, z. B. Knick α der Kurve m in Fig. 5. Solche Materialien
sind bekannt. Man könnte jedoch auch durch Anheizen des Bleches künstlich die Magnetisierungskurve in dieser Weise nach
bekannten Verfahren verändern. Man erzielt so eine Spitze der Kurve W1 gegen Kurve ws
(Fig. 2). (Großer Amplitudenunterschied.) Der Leiter muß sodann so gewählt werden,
daß er in sehr weitem Maße von der Spannung abhängt.
In Fig. 7 ist in Kurve 0 der Verlauf einer Glimmentladung bei Atmosphärendruck gezeigt.
Richtet man nun die Apparatur so ein, daß die Höchstwerte der Kurve w„ (Fig. 2)
noch unter dem sogenannten kritischen Punkt p (Fig. 7) bleiben, die Werte der
Kurve W1 (Fig. 2) diesen jedoch erheblich überschreiten, so kann man erreichen, daß im
Entladungsraum fast nur Gleichstrom in Richtung der «^-Kurve fließt.
An Schaltungszusammenstellungen: kommen die verschiedensten für Gleichrichter bekannt
gewordenen Schaltungen in Betracht.
Fig. 8 zeigt eine beispielsweise Schaltung zur Ausnutzung einer Halbwelle des Wechselstromes.
Mit i, 2 ist die gleichstromvormagnetisierte Drossel bezeichnet, mit 3 einer
der vorerwähnten Leiter.
Die Schaltungen werden zweckmäßig so gewählt, daß beide Wechselstromwellenhälften
ausgenutzt werden können bzw. mit Drehstrom oder Mehrphasenstrom gearbeitet werden
kann. Hierbei ergibt sich dann, daß die Pause zwischen den Wellenhälften W3 (Fig. 4)
durch die gleichgerichtete zweite Hälfte des Wechselstromes ausgenutzt wird, wodurch
auch der kleine Rückstrom ή/4 (Fig. 4) unterdrückt
wird. Bei Mehrphasenstrom überschneiden sich die einzelnen Spitzen der WeI-len
W3. Hierdurch wird bekanntlich der Wirkungsgrad
sehr gesteigert.
Bei der Schaltung nach Fig. 9 werden ähnliche Teile wie beim Gegenstand der Fig. 8
verwendet, um eine Batterie 7 aufzuladen. Hier ist die Erregung aber nicht wie bei
Fig. 4 eine Fremderregung, sondern die Erregerwicklungen sind von dem Gleichstromnetz
bei 8 und 9 abgezweigt, und es werden beide Halbwellen des Wechselstromes ausgenutzt
(sogenannteTransformatorenschaltung).
Fig. 10 zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung in der bekannten Graetzschaltung,
Fig. 11 die Verwendung von Drehstrom mit den drei Phasen 10, 11, 12. Der erzeugte
Gleichstrom geht in ein Gleichstromnetz 13.· 14·
Die einzelnen Drosseln 5 in diesen Schaltungen lassen sich auch jeweils so kombinieren,
daß sie sich gegenseitig in ihrer Wirkung unterstützend auf einem gemeinsamen Eisengestell untergebracht sind, ähnlich wie.
das für Hochfrequenzsteuerdrosseln, Frequenzverdoppler und ähnliches bekannt geworden
ist.
Fig. 12 zeigt noch eine besondere Ausführungsform der Erfindung. Hierbei ist der zumeist
für einen Gleichrichter benötigte Transformator 2 mit der Drossel gewissermaßen dadurch
verschmolzen, daß direkt auf das Transformatorengestell die Erregerwicklung4 go aufgebracht ist, so daß direkt der vom Transformator
gelieferte Strom verzerrt wird. 17 und 19 bedeuten die Elektroden einer Gasreinigungsvorrichtung,
bei welcher die zwischen den Elektroden befindliche dauernd ionisierte Luft den Leiter darstellt.
Für manche Zwecke wäre eine noch größere Vereinfachung denkbar. Da nämlich der
in der zweiten Wicklung des Transformators 2 (Fig. 12) fließende Strom Gleichstrom
ist (bzw. zum größten Teil), so wirkt dieser seinerseits auf den Eisenkern genau so wie
die Erregerwicklung. Diese könnte also nach Einleitung des Vorganges abgeschaltet werden.
Die Gleichrichterwirkung wird dann allerdings etwas zurückgehen.
An Stelle einer besonderen Erregerwicklung zur Vormagnetisierung könnte man die
Vormagnetisierung auch durch einen permanenten Magneten 21 bewirken, wie Fig. 13
zeigt.
Als Leiter, welcher sich gleichmäßig ändert, kann auch ein elektrisches Ventil mit
richtungsempfindlichem Übergangswiderstand, z. B. ein Metalloxydgleichrichter, dienen.
Claims (3)
- Patentansprüche:i. Einrichtung zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom mittels gleichstromvormagnetisierter Drosselspulen, dadurch gekennzeichnet, daß mit derDrosselspule ein für beide Wellenhälften des Wechselstromes dauernd leitender, aber mit der Stärke des hindurchfließenden Stromes bzw. der angelegten Spannung in seiner Leitfähigkeit gleichsinnig sich ändernder Leiter in Reihe geschaltet ist.
- 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet! daß bei induktiver Kopplung· des den verschieden durchlässigen Leiter und die Drosselvorrichtung enthaltenden Stromkreises mit der Wechselstromquelle alle Wicklungen (Primär- und Sekundärwicklung eines Transformators sowie auch eine Erregerwicklung) auf 1S einem gemeinsamen Eisenkern derart angeordnet sind, daß die Sekundärwicklung des Transformators gleichzeitig als Drosselvorrichtung dient, um mit kurvenverzerrter Spannung zu arbeiten.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ein mit der Stärke des hindurchfließenden Stromes bzw. der angelegten Spannung in seiner Leitfähigkeit gleichsinnig sich ändernder Leiter ein elektrisches Ventil mit richtungsempfindlichem Übergangswiderstand, z. B. ein Metalloxydgleichrichter, dient.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DESCH76289D DE546269C (de) | 1925-12-03 | 1925-12-03 | Einrichtung zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom mittels gleichstromvormagnetisierter Drosselspulen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DESCH76289D DE546269C (de) | 1925-12-03 | 1925-12-03 | Einrichtung zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom mittels gleichstromvormagnetisierter Drosselspulen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE546269C true DE546269C (de) | 1932-03-11 |
Family
ID=7441346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DESCH76289D Expired DE546269C (de) | 1925-12-03 | 1925-12-03 | Einrichtung zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom mittels gleichstromvormagnetisierter Drosselspulen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE546269C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1108803B (de) * | 1957-01-08 | 1961-06-15 | Reich Robert W | Elektronen-Blitzgeraet |
-
1925
- 1925-12-03 DE DESCH76289D patent/DE546269C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1108803B (de) * | 1957-01-08 | 1961-06-15 | Reich Robert W | Elektronen-Blitzgeraet |
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