DE652949C - Anordnung zur Erzeugung von Einphasenstrom beliebiger Frequenz unter Verwendung eines Kondensators - Google Patents

Description

Bekanntlich kann man Gleichstrom in Wechselstrom fester oder regelbarer Frequenz mittels gittergesteuerter Entladungsgefäße umformen, indem man einen mit dem Verbraucher in Reihe geschalteten Kondensator taktmäßig durch ein Entladungsgefäß ladet und durch ein anderes Entladungsgefäß entladet. Abb. ι der Zeichnung zeigt beispielsweise eine derartige Schaltung in vereinfachter Darstellung. 1 und 7 sind die beiden Röhren, die über die Induktivität 8 in Reihe geschaltet sind. 9 ist ein Kondensator und 10 der Belastungstransformator, dessen Sekundärwicklung der Wechselstrom entnommen wird. Die besondere Art der Gittersteuerung ist, als für das Verständnis unwesentlich, nicht gezeichnet. Die Umformung erfolgt in folgender Weise: Wenn Röhre 1 leitend und gleichzeitig Röhre 7 durch das Gitter gesperrt ist, so fließt vom Pluspol der Gleichstromquelle über die linke Hälfte der Drosselspule 8, den Kondensator 9 und den Transformator 10 Strom zum Minuspol, bis der Kondensator ganz oder auf einen bestimmten Mindestbetrag geladen ist. Wird hierauf Röhre 7 leitend gemacht, so entlädt sich der Kondensator über die rechte Hälfte der Induktivität 8, Röhre 7 und Transformator 10, indem gleichzeitig der Strom durch Röhre 1 unterbrochen wird, falls er nicht so schon infolge vollständiger Ladung des Kondensators ' zu Null geworden war. Die Periodenzahl des erzeugten Wechselstromes kann dabei bis zu einem Höchstwert beliebig geregelt werden.

Es ist auch weiterhin bekannt, Wechselstrom in Wechselstrom umzuformen. Dies kann man entweder in der Weise durchführen, daß zunächst der Wechselstrom in Gleichstrom und alsdann der Gleichstrom in Wechselstrom der gewünschten Frequenz umgeformt wird, d. h. die Umformung stufenweise vorgenommen wird, oder man formt unmittelbar Wechselstrom in Wechselstrom um.

Gegenstand der Erfindung ist eine neuartige unmittelbare Frequenzumformung, bei der die Umformung in von der Gleichstrom-Wechselstrom-Umformung her bekannten Weise bewirkt wird. Dabei wird ein Kondensator verwendet, der in Reihe mit dem Verbraucher über die eine Hälfte einer Drossel taktmäßig geladen und in dem gleichen Takt über die andere Hälfte der Drossel und über ein gesteuertes Entladungsgefäß in Gleichrichterschaltung wieder entladen wird. Er-

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

Max Stöhr in Berlin-Tegel,

findungsgemäß wird der Ladestrom für den Kondensator einer Gruppe von gittergesteuerten Entladungsstrecken in Gleichrichterschaltung entnommen, die von einem Wechsel-,, stromnetz gespeist wird. ίγ_:ί|

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung-!ra| in Abb. 2 dargestellt. 11 bedeutet die Primär-' wicklung eines Drehstromtransformators, 12 ist die Sekundärwicklung in Doppelsternschaltung. 1 bis 6 sind die an den Drehstromtransformator angeschlossenen Entladungsgefäße. Ihre Schaltung ist grundsätzlich dieselbe wie bei Sechsphasengleichrichtern. Die Kathoden aller sechs Röhren sind miteinander und mit dem einen Ende der Kommutierungsdrosselspule 8 verbunden. Das andere Ende der Drossel ist über die Röhre 7 zum Nullpunkt der Sekundärwicklung 12 geführt. Die Mitte der Kommutierungsdrossel 8 ist über den Kondensator 9 und die Primärwicklung des Transformators 10 mit dem Sternpunkt von 12 verbunden.

Die Phasenspannungen der Sekundärwicklung 12 sind in Abb. 3 in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Diese Spannungen treten zwischen den einzelnen Anoden der Gefäße 1 bis 6 und dem Nullpunkt von 12 auf. Das Potential der Kathode ist im wesentlichen gleich dem Anodenpotential der gerade leitenden Röhre, da der Spannungsabfall innerhalb der Röhre im allgemeinen klein gegenüber der Betriebsspannung ist. Solange die Röhre, deren Anode das höchste Potential besitzt, leitend ist, ergibt sich als Kathodenpotential sämtlicher Röhren der in Abb. 3 stark ausgezogene Kurvenzug. Je größer die Phasenzahl ist, um so mehr nähert sich diese Kurve bekanntlich einer horizontalen Geraden, d. h. um so mehr ist die erzeugte Spannung eine wirkliche Gleichspannung.

Mit Hilfe dieser angenäherten Gleichspannung kann nun der Kondensator 9 in Abb. 2 während einer bestimmten Zeit geladen werden. Während der folgenden Halbwelle des erzeugten Wechselstromes wird er dann wieder über Röhre 7 entladen. In Abb. 3 sei beispielsweise 13 die Anodenspannung der Röhre 3. Die'Röhre 3 werde im Punkt 14 leitend. Der Kondensator, der zu diesem Zeitpunkt ganz oder nahezu entladen sein mag, wird-während des Zeitabschnittes 14 bis 15 aufgeladen. Im Zeitpunkt 15 wird Röhre 7 leitend gemacht, während der Strom in Röhre 3 unterbrochen wird. Ein nochmaliges Zünden von Röhre 3 kann durch das Gitter verhindert werden. Dem Kondensator steht zur Entladung der Zeitabschnitt 15 bis 16 zur Verfügung. Zur Zeit 16 wird Röhre 3 nochmais leitend und ladet während des Zeitabschnittes 16 bis 17 den Kondensator wieder auf. Zur Zeit 17 wird 7 durch Neuzünden wieder leitend. Nachdem im Zeitpunkt 18 der Kondensator 9 wieder weit genug entladen ist, wird wieder eine der Röhren 1 bis 6 leitend -gemacht, und zwar diejenige, deren Anodenfj'-stiannung im nunmehr folgenden Zeitabschnitt •^die größte Spannung besitzt.

Es ist nicht nötig, daß, wie in Abb. 3 gezeichnet, die Neuzündung der folgenden Röhre 1 bis 6 immer im Schnittpunkt zweier Phasenspannungen (14 bzw. 18) erfolgt; es muß nur dafür gesorgt werden, daß immer die Röhre mit dem jeweils höchsten Anodenpotential leitend gemacht wird, sobald der Kondensator entladen ist. Es ist also" eine stetige Frequenzregelung des erzeugten Wechselstromes unabhängig von der Frequenz des zur Verfugung stehenden Wechsel- bzw. Drehstromes möglich. Die höchstmögliche Frequenz ist von den Konstanten der Stromkreise abhängig. Die Frequenzumformung ist demnach nicht auf eine Frequehzerhöhung beschränkt, wenn auch eine solche beispielsweise für Induktionsöfen in erster Linie in Frage kommt.

Infolge der Welligkeit der Gleichspannung wird der Kondensatorstrom im allgemeinen nicht vollkommen zu Null werden, wie dies bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom gewöhnlich der Fall ist. Es ist dies aber auch nicht nötig, da Elektronenröhren durch die Gittersteuerung allein stromundurchlässig gemacht werden können und bei Verwendung von gittergesteuerten Entladungsstrecken mit lichtbogenförmiger Entladung mittels der Wirkung der Drosselspule 8 der Strom durch Röhre 1 bzw. 1 bis 6 gelöscht werden kann. Wie man ohne weiteres einsieht, ist dieser Kondensatorreststrom um so kleiner, je größer die Phasenzahl des umzuformenden Drehstromes ist. Die Welligkeit kann in bekannter Weise noch dadurch vermindert werden, daß man dafür sorgt, daß bereits die primäre Wechselspannung höhere Harmonische in bestimmter Phasenlage zur Grundwelle besitzt.

Desgleichen ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, daß der erzeugte Wechselstrom nur einphasig ist, sondern es .kann die Schaltung nach Abb. 2 auch zur Erzeugung von Mehrphasenstrom verwendet werden, indem z. B. mehrere der Zahl der Phasen des erzeugten Mehrphasenstromes entsprechende Anordnungen gemäß Abb. 2 mit entsprechender Phasenverschiebung gesteuert werden.

Um bis zu möglichst hohen Frequenzen bequem regeln zu können, ist es zweckmäßig, gleichzeitig die Konstanten der Stromkreise zu ändern. Im wesentlichen kommt' es hierbei auf das Produkt R-C an, wo R der Belastungswiderstand und C die Kapazität des

Kondensators 9 ist. Soll die Frequenz erhöht werden, so ist es am zweckmäßigsten, die Kapazität des Kondensators zu verringern; eine Änderung der Induktivität ist hingegen wenig wirksam. Da es, wie eben gezeigt wurde, nicht nur auf die Kapazität, sondern auf das Produkt R · C ankommt, wird man zweckmäßig C auch in Abhängigkeit von der Belastung R ändern.

In den Zeichnungen ist der Vereinfachung wegen von einer Darstellung der Gittersteuerung abgesehen worden. Sie geschieht in an sich bekannter Weise.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Erzeugung von Einphasenstrom beliebiger Frequenz unter Verwendung eines Kondensators, der in Reihe mit dem Verbraucher über die eine Hälfte einer Drossel taktmäßig geladen und in dem gleichen Takt über die andere Hälfte der Drossel und über ein gesteuertes Entladungsgefäß wieder entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestrom für den Kondensator einer Gruppe von gittergesteuerten Entladungsstrecken ■ in Gleichrichterschaltung entnommen wird, die von einem Mehrphasennetz gespeist wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Gittersteuerung, daß der Kondensator stets nur durch das Entladungsgefäß mit der jeweils größten Anodenspannung geladen wird.
3. 3. Anordnung zur Erzeugung von Mehrphasenstrom, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Phase des erzeugten Mehrphasenstromes je eine Einrichtung gemäß An-Spruch ι oder 2 zugeordnet ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Frequenzänderungen die Größe des Kondensators (9) geändert wird, und zwar derart, daß bei Frequenzerhöhung die Kapazität verringert wird.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Änderung des Belastungswiderstandes R die Größe C des Kondensators willkürlich oder selbsttätig geändert wird, und zwar vorzugsweise derart, daß bei konstant gehaltener Frequenz das Produkt R-C für den Belastungsbereich im wesentlichen konstant bleibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen