DE614706C

DE614706C - Verfahren zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder von Wechselstrom in solchen anderer Frequenz mittels eines oder mehrerer Kondensatoren

Info

Publication number: DE614706C
Application number: DEA62077D
Authority: DE
Inventors: Richard Troeger
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-05-28
Filing date: 1931-05-28
Publication date: 1935-06-18

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
18. JUNI 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d ² GRUPPE 14

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Mai 1931 ab

Es sind bereits verschiedene Wechselrichter- und Frequenzwandleranordnungen mit gesteuerten Entladungsstrecken, insbesondere gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen, bekanntgeworden, bei denen ein oder mehrere Kondensatoren im Takt der Frequenz des erzeugten Wechselstromes geladen und entladen werden. In Abb. ι ist ein solcher Wechselrichter dargestellt, für den die Bezeichnung Wechselrichter in Reihenanordnung vorgeschlagen ist und der über einen Transformator T auf das Netz N arbeitet, und zwar erfolgt die Umformung in der Weise, daß' der Kondensator C durch das Entladungsgefäß V₁ geladen und durch das Entladungsgefäß V_% entladen wird. Die Drosselspule D dient zur Erleichterung des Stromüberganges von einem Entladungsgefäß auf das andere und verhindert einen Kurzschluß, der Gleichspannung B über die beiden Entladungsgefäße V₁ und F₂.

Ist die Primärspannung keine Gleichspannung, sondern eine Wechselspannung, so erfolgt die Ladung des Kondensators C über gesteuerte Ventile, die an die einzelnen Phasen des Gleichrichtertransformators angeschlossen sind.

Die vorgeschlagenen Umformungseinrichtungen besitzen den Nachteil, daß, auf gleiche Leistungen bezogen, bei niedrigen Frequenzen ein großer und teurer Kondensator erforderlich ist, da die Kondensatorgröße umgekehrt proportional der Frequenz ist.

Die vorliegende Erfindung löst die gleiche Aufgabe mit wesentlich kleineren Kondensatoren. Erfindungsgemäß wird dies dadurch ermöglicht, daß neben · der Steuerung im Takte der gewünschten. Frequenz (die als Niederfrequenz bezeichnet werden möge) ein zweiter Steuerkreis vorgesehen wird, der mit höherer, konstanter oder veränderlicher Frequenz arbeitet; zu, diesem Zweck wird der vom speisenden Netz zu ladende und über den Verbraucher zu entladende Kondensator in einem Zwischenkreis angeordnet und in einem gegen die Frequenz des zugeführten bzw. des erzeugten Stromes höherfrequenten Taktes geladen und entladen; diese höhere Frequenz des Zwischenkreises wird vor dem Eintritt der Energie in den Verbraucherkreis dadurch in Niederfrequenz umgewandelt, daß die Richtung' der Ströme im Verbraucherkreis bzw. die Richtung der Ladestromstöße des oder der Kondensatoren im Takt der Niederfrequenz umgesteuert wird. Bei Anwendung dieses Verfahrens wird lediglich ein Kondensator benötigt, der im Verhältnis der niederen zu der höheren Frequenz kleiner ist, als wenn er unmittelbar im Takt der Verbraucherfrequenz umgeladen würde.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Richard Tröger in Berlin-Zehlendorf.

Abb. 3 bis 7. stellen Beispiele für die Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltweise dar.

In Abb. 3 bedeutet B wiederum die Gleichstromquelle, deren Mittelpunkt mit dem unteren Belag des Kondensators C₁ verbunden ist. D ist eine Drosselspule mit den gleichen Funktionen, wie sie oben für die bekannte, Schaltung beschrieben wurde. Durch das' periodische Leitendwerden der Gefäße 1 und 2 (während I und II gesperrt sind) bzw. Auf- und Entladen des Kondensators C₁ werden im Transformator T bzw. im Netz N positive Stromstöße hervorgerufen; entsprechend erhält T bzw. das Netz negative Stromstöße, wenn die Entladungsstrecken I und II Strom führen und 1 und 2 gesperrt sind. Die Steuerung der vier Ventile erfolgt nun in der Weise, daß die zusammengehörigen Paare 1 und 2 bzw. I und II einzeln mit hoher Frequenz gesteuert werden, also bei kleinem Kondensator große Strommengen übertragen, daß jedoch die Umschaltung von dem die eine HalbweUe liefernden Paar von Rohren (1 und 2) auf das die andere Halbwelle liefernde Paar von Röhren (I und II) in dem Takte der gewünschten Wechselstromfrequenz vorgenommen wird. Während die bekannte Schaltung nach Abb. 1 Wechselstrom (vereinfacht dargestellt) nach Abb. 2a ergibt, besteht bei der Schaltung nach Abb. 3, z. B. die positive Halbwelle und ebenso die negative Halbwelle aus einer der Hochfrequenz entsprechenden Zahl von Stromstößen a_1} a₂> a_s (in diesem Beispiel ist dreifache Frequenz angenommen), deren Summe zusammen die an das Netz abgegebene Strommenge während einer Halbperiode der Netzfrequenz ausmacht. Die Gitterkreise der Entladungsgefäße erhalten eine S teuer spannung, die sowohl eine höherf requente als auch eine niederfrequente Spannungskomponente enthält.

Um einen gleichmäßigen Stromfluß im Netz zu erhalten, kann man die für normale Gleichrichter und andere Zwecke benutzten bekannten Glättungseinrichtungen verwenden. Zum Teil wird dies bereits durch einen zum Ausgangstransformator parallel geschalteten Kondensator (C₂ in Abb. 3) erreicht. Jedoch ist dieser Kondensator nicht erforderlich bei Verbrauchern, bei denen es auf die Kurvenform der Spannung nicht ankommt. Werden die Ventile 1 bzw. I leitend, bevor der Strom bzw. die Spannung des Netzes auf Null zurückgegangen ist, so bleibt in C₂ eine gewisse Energiemenge aufgestapelt, die nach Unterbrechung der Netzspeisung durch Ci den Stromfluß in gleicher Richtung fortsetzt, mithin die Lücken zwischen zwei Stromstößen (Abb. 2b) bis zu einem gewissen Grade ausfüllt. Der Kondensator C₂ erfüllt außerdem den Zweck, daß er beim Zünden der Gefäße 2 bzw. II auch dann einen plötzlichen kräftigen Stromstoß zwischen C₁ und dem Transformator hervorruft, wenn das Netz schwach belastet ist oder gar der Transformator teer läuft. Da die in der Drosselspule D hervorgerufene EMK dem Differentialquotienten -7-

proportional ist und die EMK der Drossel, wie im vorstehenden angegeben, u. U. die Löschung von 1 bzw. I zur Verhinderung eines Kurzschlusses bewirken muß, so wird die Sicherheit des rechtzeitigen Löschens durch C₂ wirksam unterstützt.

Da die Frequenz des Lade- und Entladestrotnes der Kondensatoren wesentlich größer ist als die Frequenz des Netzes N, braucht als Stromquelle nicht unbedingt eine Gleichstromquelle Verwendung zu finden, vielmehr kann auch eine Wechselstromquelle benutzt werden, deren Frequenz niedriger als die zum Laden und Entladen verwendete höhere Frequenz ist. Man ist dann in der Lage, Wechselstrom einer Frequenz unmittelbar in Wechselstrom anderer Frequenz zu verwandeln, ohne den Umweg über Gleichstrom gehen zu müssen.

Abb. 4 zeigt eine Schaltanordnung gemäß der Erfindung mit einer Gleichstromquelle ohne Mittenanzapfung,: Hierbei werden für jede Netzhalbwelle - drei Ventile benötigt, insgesamt also sechs. Die eine HalbweUe liefert die Gefäße 1,2, 3 und die andere die Gefäße I, II, III. Bei- der Umsteuerung und der höheren Frequenz werden die Gefäße 1, 2 bzw. 1,11 gleichzeitig leitend, während Gefäß 3 bzw. Gefäß III mit i8o° Phasenverschiebung folgen.- Die Niederfrequenzumsteuerung erfolgt jeweils für die Rohren 1, 2, 3 und I, II_r III zusammen und gleichzeitig.

Abb. 5, 6 und 7 stellen weitere Anordnungen dar, die sich u.a. durch die Zähl der verwendeten Entladungsstrecken unterscheid den. Ferner sei erwähnt, daß bei Schaltungen nach Abb. S und 7 das Ventil i/I nur einfach gesteuert zu werden braucht, nämlich lediglich mit der höheren Frequenz. Die Wirkungsweise stimmt im-übrigen mit der in Abb. 3 dargestellten Anordnung überein.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder von Wechselstrom in solchen anderer, vorzugsweise niedrigerer Frequenz, mittels eines oder mehrerer Kondensatoren, welche über gesteuerte Entladungsstrecken, insbesondere gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken, taktmäßig vom

speisenden Netz aufgeladen und auf den Verbraucher entladen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (C₁, C/) in einem Zwischenkreis liegen und in einem gegen die Frequenz des zugeführten und (oder) des erzeugten Stromes höherfrequenten Takt geladen und entladen werden, während vor dem Eintritt der Energie in den Verbraucherkreis die höhere Frequenz des Zwischenkreises in Niederfrequenz umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung und bzw. oder Entladung des oder der Kondensatoren (C₁, C/) innerhalb jeder Halbwelle der Niederfrequenz mehrmalig, und zwar abwechselnd in aufeinanderfolgenden Halbwellen in positiver bzw. negativer Richtung, erfolgt.
3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gitterkreise der verschiedenen Entladungsstrecken sowohl von einer hochfrequenten als auch von einer niederfrequenten Steuerspannungskomponente beeinflußt werden.
4. Einrichtung zur Ausübung des Ver-* fahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Stromfluß vergleichmäßigende Glättungsvorrichtungen im Verbraucherkreis vorgesehen sind.
5. Einrichtung nach. Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen zu dem Ausganigstransformator parallel geschalteten Kondensator (C₂).
6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lade- und Entladestromkreis durch eine Drosselspule (D₁D₁, D₁) mit zum Kondensator (C₁, C/) führender Mittelanzapfung miteinander verkettet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen