DE650227C

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Info

Publication number: DE650227C
Application number: DENDAT650227D
Authority: DE

Description

KL 21di Gr. 25

Abb.1

Abb. Z

JC

'Ic

Abb. 3

Claims

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 16. SEPTEMBER 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Vr 650227 KLASSE 2Id¹ GRUPPE 25

A 65036 VlIIb/2id^ Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 26. August 1937

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Anordnung zur Umformung von Gleichstrom hoher Spannung in solchen von niedriger Spannung durch Vermittlung von gesteuerten Entladungsstrecken

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Februar 1932 ab

Es sind Anordnungen zur Umformung von Gleichstrom in solchen von anderer Spannung bekannt, welche nach dem Prinzip der Spannungsvervielfachung durch wechselweise Reihen- bzw. Parallelschaltung von Kondensatoren arbeiten. Ferner sind auch Einrichtungen vorgeschlagen worden, bei welchen bestimmte Ladungsmengen periodisch von. einem Kondensator kleiner Kapazität auf

ίο einen Kondensator großer Kapazität umgeladen werden; die Umladung wird dabei durch mechanische Schaltvorrichtungen bewirkt. Diese sämtlichen Anordnungen haben aber den Nachteil, daß das Verhältnis von Primär- und Sekundärgleichspannung ein für allemal durch die Kondensatorbemessungen festgelegt ist und daß die Sekundärspannung stark lastabhängig ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine Anordnung zur Umformung von Gleichstrom hoher Spannung in solchen von niedriger Spannung, bei welcher gesteuerte Entladungsstrecken mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung, insbesondere gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsgefäße, zusammen mit Energiespeichern zur Anwendung gelangen.

Erfindungsgemäß werden die beiden Gleichstromnetze über einen zweckmäßig den negativen Leiter dauernd miteinander verbunden, .während die beiden positiven Pole über gesteuerte Entladungsstrecken sowie über zwei Schwingungskreise untereinander und mit dem gemeinsamen negativen Pol derart in Verbindung stehen, daß die dem Primärnetz ent-. niommene Energie zunächst mittels einer gesteuerten Entladungsstrecke einem als Spannungsresonanzkreis ausgebildeten Schwingungskreis zugeführt wird; die auf dem Kondensator dieses Schwingungskreises sich aufspeichernde Energiemenge wird nach seiner Abschaltung vom Primärnetz mittels einer zweiten gesteuerten Entladungsstrecke auf einen zweiten Schwingungskreis übertragen, welcher die beiden Kapazitäten in Reihe enthält, und schließlich wird die dem Verbraucher zuzuführende Energie an demjenigen Kondensator abgenommen, welcher dem ersten Schwingungskreis nicht angehört; dieser Kondensator kann dagegen unter Mitwirkung der zugehörigen Induktivität und einer den Kondensator des ersten und die Entladungsstrecke des zweiten Schwingungskreises überbrückenden dritten Entladumgsstrecke einen dritten Schwingungskreis bilden.

Eine Energieübertragung findet in der Anordnung nach der Erfindung jeweils nur während der einen Halbwelle der betreflenden Eigenfrequenz in der durch die Entladungsstrecfeen festgelegten Richtung statt. Eine

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

Richard Tröger in Berlin-Zehlendorf.

EnergierücHieferung ist bei der angegebenen Anordnung "unmöglich, und zwar vor allem auch, dadurch, daß die im zweiten Schwingungskreis schwingende Energiemenge an der Umladung des dem Primärnetz zugeordneten Kondensators daran gehindert wird, daß im geeigneten Augenblick die Zündung der dritten Entladungsstrecke die restliche - Energie zwingt, in dem beschriebenen dritten Schwingungskreis zu bleiben.

Zum besseren Verständnis möge der Aufbau und die Wirkungsweise an Hand der in 'den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Abb. 1 gibt ein Ausführungsbeispiel eines Gleichstromtrans'formators, der den Erfindungsgedariken verkörpert, an. Er enthält zwei Kondensatoren C₁ 'und C₂. Im Lade- wie im Entladekreis des Kondensators C₁ sind je so eine gesteuerte Entladungsstrecke S₁ und S₂ und je eine Drosselspule L₁ bzw. L₂ vorgesehen. Im Entladekreis kann der Kondensator C₁ zusammen mit der in Reihe mit ihm liegenden Entladungsstrecke S₂ durch eine 'dritte ungesteuerte Entladungsstrecke S₃ überbrückt werden. Die Stromdurchlaßrichtung der Entladungsstrecke S₃ ist derart, daß die Ausbildung eines Stromes in dem Kreis C₁/ S₂, S₃ unterbunden wird. Für den Auflade-Vorgang des Kondensators C₁ von der Primärspannung CZ₁ her bilden der Kondensator C₁ und die Induktivität L₁ einen Schwingungskreis. Ein zweiter Schwingungskreis, der sich über die Entladungsstnecke S₂ schließt, wird gebildet durch den Kondensat'or C₁, die Induktivität L₂ und den Kondensator C₂. Eine dritte Energieschwingung ist schließlich noch möglich in dem durch den Kondensator C₂ und die Induktivität L₂ allein gebildeten Schwingungskreis, der sich über die Entladungsstrecke S₃ schließt. Die Sekundärspannung wird an den Klemmen des Kondensators C₂ abgenommen.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun die folgende: Durch die Einleitung des Stromdurchganges in ,der. Entladungsstrecke S₁ wird der Kondensator C₁ über die Drosselspule L₁ aus dem Primärnietz aufgeladen. Da der Ladekreis die Eigenschaft eines Schwingungskreises hat, lädt sich dabei der Kondensator C₁ auf den doppelten Wert der angelegten Gleichspannung U₁ auf; 'der Ladestrom /_1C und die Ladespantiung U₁₀ verlaufen dabei, wenn, die Verluste durch Lichtbogenabfall in den Entladungsstrecken ' vernachlässigt werden, nach den Kurven der Abb.
2. Nach der Zeit T₁ wird der · Ladestrom Null, womit die Entladungsstrecke S₁ erlischt. Gibt man nunmehr den Stromdurchgang durch die Entladungsstrecke S₂ frei, so wird die Ladung des Kondensators C₁ in einem Schwingungsvörgäng sich auf den Kondensator C₂ zu übertragen beginnen. Bei Leerlauf, d. h. ohne eine parallel zu dem Kondensator G₂ liegende Ableitung (Verbraucher im sekundären Gleichstromnetz), wird dieser Schwingungsvörgäng als ungedämpfter Schwingungsvorgang (Abb. 3) verlaufen, von dem jedoch tatsächlich nur angenähert eine HaIbwelle in Erscheinung tritt, 'da der Schwingungsvorgang durch die Gleichrichterwirkung der Entladungsstrecke S₂ künstlich unterbrochen wird. Während dieses Schwingungsvorganges klingt einerseits die Spannung von C₁ ab (Kurvea, Abb. 3), andererseits steigt das Potential an den. Klemmen des Kondensators C₂ (Kurve b, Abb. 3) an. In dem Augenblick nun, wo die Spannung von C₁ gleich dem Potential von C₂ wird (T₂ in Abb. 3), würde die Spannung des Kondiensators C₁ bei ungehindertem Ablauf des Schwingungsvorganges in dem Schwingungskreis C₁, S₂, L₂) C₂ unter dem Einfluß der in der Induktivität L₂ aufgespeicherten Energie sich, umzukehren versuchen; -dies wird jedoch -dadurch verhindert, daß in diesem Augenblick die Entladungsstrecke S₃ von selbst zündet; die Energie der Drossel L₂ muß sich daher in dem Kreis L₂, C₂, S₃ ausschwingen und wird damit' die Spannung des Kondensators C₂ noch weiter erhöhen. Der Entladestrom des Kondensators C₁, der bis zum Augenblick T₂ in seinem zeitlichen Verlauf durch den Schwingungskreis L₂, C₂, C₁' bestimmt war und nach der Kurve J₂J₁ der Abb. 3 verlief, klingt somit nach dem Zeitpunkt T₂ mit einer Periodendauer auf Null ab, die nur noch durch L₂ und C₂ bestimmt wird. Während dieser letzten Arbeitsteilperiode kann der Kondensator C₁ bereits wieder über die Entladungsstrecke S₁ und die Induktivität L₁ aufgeladen werden, ohne daß der Ablauf des vorhergehenden Umladevorganges gestört würde. Ist an den Kondensator C₂ eine Belastung angeschlossen, so ändert sich an dieser Arbeitsweise prinzipiell nichts, es wird lediglich der Umladevorgang wähnend der Zeit T₂ nicht mehr Teil eines ungedämpften, sondern, eines gedämpften Schwingungsvorganges sein.

Die obige Beschreibung der Anordnung zeigt bereits die Vorteile gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen zur Gleichstromtransformierung. 'Während diese letzteren allein auf dem Grundsatz der Umladung zwisehen zwei Kondensatoren verschiedener Größe beruhen, das Spannungsverhältnis also lediglich von dem Verhältnis der Kapazitäten abhängt und im übrigen sehr stark belastungsabhängig ist, ist -die Wirkungsweise der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Einrichtung aufs engste mit der Funk-