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Gleichstrom-Gleichstromumformer Gegenstand des Patents 436 825 ist
eine Einrichtung zur Umwandlung von Gleichstrom in solchen anderer Spannung durch
Umformung in Wechselstrom mittels Ventilröhren, auch der Magnetrontype o. dgl. und
durch darauffolgende Transformierung und Gleichrichtung des Wechselstroms, und zwar
sind in üblicher Weise zur Glättung des Gleichstroms im primären und sekundären
Stromkreis in beiden Stromkreisen eingeschaltete Reaktanzen derart miteinander gekoppelt,
daß die die Reaktanzen durchfließenden Gleichströme in ihnen entgegengesetzte, einander
aufhebende Magnetisierungen hervorrufen. Durch diese Anordnungt wird erreicht, daß
die Größe der Reaktanzspulen verringert wird. Im allgemneihen wählt man dabei als
Übersetzungsverhältnis für den von den beiden Reaktanzen gebildeten Transformator
das Übersetzungsverhältnis des Haupttransformators.
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Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausbildung des
im obigen Patent angegebenen Erfindungsgedankens und be@-zweckt eine Verbesserung
der' Kurve der sekundären Spannung.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird zweckmäßig
auf die Arbeitsweise eines Wechselrichters in Parallelanordnung ohne Gegenspannung,
d. h. also mit Kommutierungskondensator, kurz eingegangen. Legt man eine Schaltung
gemäß dem Patent 436 825 zugrunde (vgl. Abb. z der Zeichnung) und bezeichnet UN,
die Größe der primären Gleichspannung, uDi die Größe der Spannung an der Gleichstromdrossel
im Primärkreis, uTi die Größe der Spannung an der einen Hälfte der Primärwicklung
des Leistungstransformators T, so gilt bei Vernachlässigung des Spannungsabfalls
der Entladungsgefäße, eine solche Annahme ist bei gittergesteuerten Dampf- oder
Gasentladungsgefäßen durchaus zulässig, für jeden Augenblick die Spannungsgleichung
UNI -f- ZIDi-26Ti = O.
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Die Gleichung besagt, daß durch sinngemäßes Überlagern der Drosselspannung
über die Wechselspannung eine Gleichspannung resultieren müß.
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Die Form der erzeugten Wechselspannung ist nun von der Größe der Belastung
abhängig. Bei Leerlauf ist die Spannungskurve annähernd dreieckig, bei steigender
Belastung geht sie immer mehr in die Rechteckform über. Die Spannungskurve eines
schwach belasteten Wechselrichters zeigt die nach einem Oszillogramm gezeichnete
Kurve 2tTi (Abb.2b), die dazugehörige Spannung an der Gleichstromdrossel. gibt die
Kurve 26D1
(Abb.2a), die Netzgleichspannung ist uN1 (Abb. 2 b) .
Der Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Wechselspannung, der mit t1 be-' zeichnet ist,
liegt zeitlich hinter dem Kommutierungsaugenblick to. In dem der Streue
to .... t1 entsprechenden Zeitraum ß1 liegt a i dem verlöschten Gefäß
eine negative Spannung. In diesem Zeitabschnitt muß die Entionisierung erfolgen,
damit das Gitter seine Steuereigenschaft wiedergewinnt (vgl. hierzu auch Kurve i@Vl
in Abb. 2 c).
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Betrachten wir nun den Spannungsverlauf auf der Sekundärseite der
Umformungseinrichtung gemäß Abb. i, so ergibt sich, wenn uc, die Größe der gleichgerichteten
Wechselspannung, 2D2 die Größe der durch die ver= kettete Drosselspule übertragenen
Spannung und 2R die Größe der dem Verbraucher zugeführten Spannung bedeuten, daß
in dem mit ß2 bezeichneten Zeitraum die Spannung icG und 2D2 sich zu einer reinen
Gleichspannung. zusammenfügen. Hierbei ist vorausgesetzt, daß Leistungstransformator
und verkettete Drossel das gleiche Windungsverhältnis besitzen. In dem Zeitraum
ß1 hingegen setzen sich die beiden Spannungen im falschen Sinne zusammen. Wie aus
Abb. 2 d ersichtlich ist, müßte das schraffierte Flächenstück AA'B spiegelbildlich
zur Nullinie liegen, um mit der Spannung 2D2 eine konstante Spannung zu ergeben.
Die Verbraucherspannung uR weist also in diesem Zeitraum eine Spitze auf, die bei
schwacher Belastung des Gleichstromtransformators ein Vielfaches des Gleichstrommittelwertes
betragen kann. Die hohe Spannungsspitze kann gegebenenfalls den Verbraucher gefährden.
Mit zunehmender Belastung wird der Zeitraum ß1 kleiner und damit auch die Spannungsspitze,
und zwar sowohl in der Höhe als auch, wie eben erwähnt, in der zeitlichen Dauer.
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Die vorliegende Erfindung gestattet es nun, das Auftreten hoher Spannungsspitzen
auf der Sekundärseite des Gleichstromtransformators zu vermeiden. Erfindungsgemäß
ist in den Gleichstromkreis des Wechselrichters eine zusätzliche Drosselspule mit
lastabhängiger Induktivität eingefügt. Zweckmäßigerweise legt man noch eine weitere
Drosselspule in den sekundären Wechselstromkreis. Die beiden Drosselspulen dürfen
jedoch miteinander nicht verkettet sein. Eine solche Schaltung mit zusätzlichen
Drosselspulen io' und 14 ist in Abb. 3 veranschaulicht.
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Betrachtet man zunächst die Wechselrichterseite der Umformungseinrichtung,
so muß die Induktivität der Zusatzdrossel i o' stark lastabhängig sein. Bei schwacher
Belastung des- Gleichstromtransformators muß die Iriduktivität groß, beispielsweise
etwa gleich der Induktivität der verketteten Drossel 1o, 14 sein. Bei Vollast darf
sie dagegen nur noch einen geringen Bruchteil ihrer Induktivität besitzen. Das Windungsverhältnis
der verketteten Drossel io, 14 ist gleich dem Windungsverhältnis des Leistungstransformators
T; ferner sollen die primären und die sekundären Streuinduktivitäten der Drossel
10, 14 so klein wie möglich sein. Die Wirkung der Zusatzdrossel io' zeigt Abb.4.
Die an der Primärseite der verketteten Drossel 10, 14 auftretende Spannung uDl (vgl.
Abb. 4a) ist im Verhältnis der Induktivitätswerte der. Drösseln iö und io kleiner
geworden. Gleichzeitig ist noch der steile Anstieg der Spannung uDl abgeschliffen.
Die Zusatzdrossel . ändert also das Übersetzungsverhältnis der verketteten Drossel
bei Belastungsänderungen. Bei geringer Belastung ist auf der sekundären Seite der
Umformungseinrichtung auch in dem Zeitraum ß2 die Summe der Spannungen uc, und 2D2
nicht mehr konstant, da 2D2 kleiner als erforderlich ist. Indessen ist die Welligkeit
der Verbraucherspannung, definiert durch das Verhältnis Maximalwert : Mittelwert,
beträchtlich kleiner geworden. Bei wachsender Belastung wird der Induktivitätswert
der Zusatzdrossel iö immer kleiner, die Spannungen icG und uD2 ergänzen sich in
dem Zeitraum ß2 -immer besser zu einer Gleichspannung. Gleichzeitig wird der Zeitraum
ß1 kleiner und damit auch die Gefahr der Erzeugung von Spannungsspitzen in der Verbraucherspannung.
Die Verbesserung der Kurvenform der Spannung am Verbraucher (UR) und ebenso auch
der anderen Kurven kann man deutlich erkennen, wenn man die Abb. 2 und 4 miteinander
vergleicht.
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Durch Einfügung einer weiteren Zusatzdrossel 14', deren Induktivität
für alle Belastungsfälle möglichst konstant sein soll, kann die Welligkeit der Spannung
auf der Sekundärseite noch weiter herabgesetzt werden.
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In besonderen Fällen, wenn beispielsweise die Belastung des Gleichstromtransformators
immer konstant ist, ist es möglich, die beiden Zusatzdrosseln dadurch zu ersetzen,
daß die verkettete Drossel große Streuinduktivitäten erhält, wobei naturgemäß das
Windungsverhältnis der Drossel nicht mehr gleich dem des Leistungstransformators
sein darf. Die mit einer solchen Anordnung gewonnene Gleichspannung ist aber nur
für einen vorbestimmten Belastungsfall günstig, da sich das Übersetzungsverhältnis
der Drossel bei ändernder Belastung in ungünstigem Sinne ändert.