DE656435C - Einrichtung zur abwechselnden Energieaufladung und -entladung von induktiven Verbrauchern - Google Patents

Description

Es sind bereits Anordnungen bekanntgeworden, die dazu dienen, einen zur Speicherung elektrischer Energie fähigen Verbraucher aus einem Wechselstromnetz mit Hilfe gittergesteuerter Entladungsstrecken als Schaltorgane abwechselnd mit Energie aufzuladen und darauf wieder zu entladen. Bei den bekannten Anordnungen wird die Speicherfähigkeit des \"erbrauchers dadurch hergestellt, daß mit ihm ein Kondensator in Reihe geschaltet wird. Während einer gewissen Zeit wird dieser Kondensator dann über als Gleichrichter wirkende Entladungsstrecken aus dem Wechselstromnetz aufge- laden. In einem darauf folgenden Zeitabschnitt entlädt er sich wieder über eine andere Gruppe von Entladungsstrecken in das Wechselstromnetz und wird schließlich von diesen Entladungsstrecken mit umgekehrtem Vorzeieben wieder aufgeladen. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Energie, die in dem Verbraucher aufgespeichert war, bei der Entladung nicht wieder an das Wechselstromnetz zurückzuführen, sondern über eine besondere Entladungsstreckenanordnung die Entladung in einem in sich geschlossenen Kreise vorzunehmen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur abwechselnden Energieaufladung und -entladung, die gegenüber den bekannten Anordnungen den. Vorteil hat, daß sie mit einer wesentlich geringeren Zahl von Entladungsstrecken auskommt. Gemäß der Erfindung wird ein induktiver Verbraucher verwendet, und sämtliche mit gleicher Durchlaßrichtung in bezug auf diesen Verbraucher zwischen ihn und das speisende Netz geschalteten Entladungsstrecken werden derart gesteuert, daß sie während eines bestimmten Zeitabschnittes Energie aus dem Netz an den Verbraucher überführen, während eines weiteren bestimmten Zeitabschnittes Energie \-on dem Verbraucher an das Netz zurückführen. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die gleichen Entladungsstrecken, die den Ladestrom für den Verbraucher führen, auch wieder zu seiner Entladung benutzt werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Bei der An-Ordnung nach Fig. 1 sind zwei gittergesteuerte Entladungsgefäße 21 und 23 an die Sekundärwicklung 9 eines Transformators 5 angeschlossen, dessen Primärwicklung am Wechselstromnetz ι liegt. Zwischen dem Verbindungspunkt 29 der Kathode der beiden Entladungsgefäße und der Mittelanzapfung 15 des Transformators 5 liegt der über die Entladungsgefäße zu speisende bzw. zu entladende induktive Stromverbraucher 31, der im vorliegenden Fall eine Reihenschaltung aus Induktivität und Ohmschem Widerstand dar-

stellt. Diesem Verbraucher soll beispielsweise eine Wechselspannung zugeführt werden, deren Frequenz kleiner ist als die Frequenz des den Transformator 5 speisenden Wechselstromnetzes 1.

In der Zeichnung ist angenommen, daß die ■Entladungsgefäße 21 mit Glühkathoden ausgerüstet sind; für die gleiche Schaltung können jedoch auch andere an sich bekannte Entladungsstrecken, beispielsweise Ouecksilberdampfentladungsgefäße, angewendet werden. Wesentlich für die Erfindung ist nur die Steuerung der Gitter dieser Entladungsstrekken bzw., allgemeiner ausgedrückt, die Steuerung des Stromdurchgangs der beiden Entladungsstrecken in ihrem Verhältnis zu der von dem Wechselstromnetz 1 gelieferten Frequenz.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung werden die Gitterspannungen der Entladungsgefäße 21 und 23 durch umlaufende Kontaktapparate 33 und 35 gesteuert, welche durch einen Synchronmotor 37 angetrieben sind. Die beiden Kontaktapparate sind über Schleifringe 39 bzw. 41 und Kontaktbürsten 57 bzw. 59 an eine negative Gitterspannungsquelle 61 angeschlossen, welche mit der Kathode der beiden Entladungsgefäße verbunden ist. Die Schleifringe sind mit Kontaktscheiben 43 bzw. 45 verbunden, an deren äußerem Umfange in bestimmtem gegenseitigem Abstand mehrere Einsatzstücke aus Isoliermaterial angebracht sind, so daß die Kontaktbürsten 63 und 65, welche an die Steuergitter der beiden Entladungsgefäße angeschlossen sind, die Verbindung zwischen den Steuergittern und der negativen Gitterspannungsquelle 61 abwechselnd ein- und ausschalten. Solange die Steuergitter mit der Gitterspannungsquelle 61 verbunden sind, sind die Entladungsgefäße nicht leitend; ist diese Verbindung dagegen ausgeschaltet, so sind die Gitter der Entladungsgefäße über Widerstände 75 bzw. jy an die Anoden angeschlossen, und die Entladungsgefäße sind stromleitend.

Die am Umfange der Kontaktscheiben 43 und 45 angeordneten Isolierstücke 47, 49, 51, 53, 55 haben gegeneinander einen solchen Abstand, daß für die Steuerung der beiden Entladungsgefäße 21 und 23 die nachfolgend aufgeführten Bedingungen eingehalten werden:

1. Die Entladungsgefäße 21 und 23 werden abwechselnd etwa am Anfang mehrerer aufeinanderfolgender Halbwellen der speisenden Wechselspannung gezündet. Der Strom in dem Verbraucher steigt wegen dessen Induktivität allmählich an.

2. Sobald der Verbraucherstrom eine gewisse Amplitude erreicht hat, wird die Steuerung geändert, und zwar in folgender Weise:

Nach Ablauf der positiven i\nodenspannungshalbwelle des gerade brennenden Gefäßes (b.e'i- ^: spielsweise Gefäß 23) wird das andere Gefäß (Gefäß 21) nicht, wie bisher, freigegeben, sondem sein Gitter bleibt auf negativem Potential. Dadurch wird der Strom unter dem Einfluß der in der Induktivität durch das Zusammenbrechen des magnetischen Feldes induzierten Spannung entgegen der Spannung des Wechselstromnetzes auch noch während der negativen Halbwelle durch das zuletzt gezündete Gefäß 23 fließen. Die Induktivität beginnt somit, sich in das Wechselstromnetz zu entladen, und der Verbraucherstrom beginnt zu sinken.

3. Kurze Zeit bevor nun das stromführende Gefäß 23 von dem Wechselstromnetz her eine positive Anodenspannung erhält, wird das andere Gefäß 21 gezündet. Da die zu diesem Gefäß gehörige Anodenspannung im Augenblick der Zündung noch positiv ist, fließt unter dem Einfluß der Wechselspannung ein Strom in den Verbraucher, so daß dieser wieder etwas aufgeladen wird und sein Strom wiederum zu steigen beginnt.

4. In der nun folgenden Halbwelle bleibt das soeben gezündete Gefäß 21 geöffnet, während das andere Gefäß gesperrt bleibt. Da die Anodenspannung des soeben gezündeten Gefäßes in dieser Halbperiode aber negativ ist, so ist der Strom gezwungen, sich über dieses Gefäß wiederum entgegen der Spannung des Wechselstromnetzes zu entladen. Dieses Spiel wiederholt sich so lange, bis schließlich der Strom in dem Verbraucherstromkreis bis auf Null abgebaut ist, d. h. wenn sich die Induktivität vollständig in das Wechselstromnetz entladen hat.

5. In diesem Zeitpunkt oder um einen bestimmten Zeitraum später wird wieder eins der Entladungsgefäße zu Beginn der positiven Halbwelle gezündet, und der soeben beschriebene Vorgang wiederholt sich von neuem.

Aus der vorstehend aufgeführten Aufzählung der einzelnen Stromphasen des Belastungsstromkreises 31 geht hervor, daß diesem Stromkreis zunächst unter der Einwirkung einer positiven elektromotorischen Kraft Energie aus dem Netz zugeführt wird, die zum Teil in dem Verbraucherstromkreis aufgespeichert wird, und daß dann die aufgespeicherte Energie entgegen einer negativ gerichteten elektromotorischen Kraft des Netzes wieder an dieses zurückgeliefert wird. Der Strom in dem Verbraucher steigt also abwechselnd bis auf einen gewissen Wert an und sinkt wieder auf Null herab. Er fließt aber ständig in ein und derselben Richtung, wenn nicht besondere Mittel vorgesehen werden, die nach jeder Stromwelle die Entladungsstrek-

kenanordnung in bezug auf den Verbraucherstromkreis umpolen, so daß nunmehr auch Strom in negativer Richtung durch den Verbraucher fließen kann. Die beschriebene Einrichtung ist besonders geeignet für die Erregung schwingender Arbeitsmaschinen, beispielsweise von Schüttelsieben oder Elektrohämmern, oder sie kann ganz allgemein als Frequenzumformer zur Speisung von induktiven Stromverbrauchern angewendet werden.

Die Wirkungsweise der Umformeranordnung nach Fig. ι sei im einzelnen noch näher an Hand des Diagramms nach Fig. 2 erläutert:

Es wurde bereits erwähnt, daß in dem äußeren Umfang der zu den Kontaktapparaten 33 und 35 gehörigen Kontaktscheiben 43 und 45 Isolierstücke 47, 49 bzw. 51, 53, 55 angeordnet sind. Der räumliche Abstand zwischen diesen Isolierstücken, welche für die Einleitung der Zündung der beiden Entladungsgefäße maßgebend sind, hängt von der Periodendauer des Wechselstromnetzes 1 ab. Bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung der beiden Kontaktscheiben steht die Bürste 65 auf dem Isolierstück 51, das Steuergitter, des Entladungsgefäßes 23 ist daher mit der Anode verbunden, und dieses Entladungsgefäß führt während der positiven Halbwelle der vom Transformator 5 gelieferten Wechselspannung Strom. In dem Diagramm der Fig. 2 ist die Wechselspannung des Transformators, 5 in üblicher Weise als Sinuslinie 79 dargestellt, und zwar gilt diese Linie für das Entladungsgefäß 23. Die Spannung des Entladungsgefäßes 21 ist gegenüber der Welle 79 um i.So⁰ in der Phase verschoben. Wie sich aus der Abwicklung der Kontaktscheibe 45 in Fig. 2 ergibt, wird das Entladungsgefäß 23 zu Beginn der positiven Halbwelle 81 gezündet, und es fließt Strom entsprechend dem schraffierten Flächenteil 95 aus dem Transformator 5 über das Entladungsgefäß 23 in den Stromverbraucher 31. Am Ende der ersten Halbwelle bzw. zu Beginn der nächsten für das Entladungsgefäß 21 positiven Halbwelle 87 tritt die diesem Entladungsgefäß zugeordnete Kontaktbürste 63 auf das Isolierstück 47 und zündet das Entladungsgefäß 21. Aus dem Transformator 5 wird während dieser Halbwelle weiterhin Strom in den Stromverbraucher 31 geliefert. Zu Beginn der nächstfolgenden positiven Halbwelle 83 wird wieder das Entladungsgefäß 23 gezündet, weil die diesem Gefäß zugeordnete Bürste 65 auf das Isolierstück 53 aufläuft und dadurch die Verbindung zwischen der negativen Gitterspannungsquelle 61 und dem Steuergitter des Entladungsgefäßes unterbricht. Es fließt jetzt Strom entsprechend der. schraf fierten Fläche 97 in den Stromverbraucher 31.

Am Ende der für das Gefäß 23 positiven Halbwelle 83 wird die Steuerung geändert, und zwar wird jetzt nicht wie bei der Halbwelle 87 das Entladungsgefäß 21 gezündet. Infolgedessen behält das Gefäß 23 die Stromführung, wobei zwar die Richtung des Stromes konstant bleibt, die Richtung der Energie - sich dagegen umkehrt, weil die elektromotorische Kraft des Transformators 5 die Richtung geändert hat. Daraus folgt, daß die in dem Verbraucher 31 aufgespeicherte Energie sich zu entladen beginnt. Der Strom fließt aus dem Verbraucher 31 über das Entladungsgefäß 23 in den Transformator und damit in das Wechselstromnetz 1 zurück. Die entsprechende Stromfläche ist schraffiert und mit 99 bezeichnet.

Kurz vor dem Ende der Halbwelle 89 wird durch das Isolierstück 49 der Kontaktscheibe 43 das Entladungsgefäß 21 gezündet. Der Stromfluß in dem Entladungsgefäß 23 hört dadurch auf. In dem Entladungsgefäß 21 fließt bis zum Ende der Halbwelle 89 kurze Zeit Strom in positiver Richtung, d. h. von dem Transformator in den Stromverbraucher 31, weil das Potential der Anode des Entladungsgefäßes 21 während dieser Zeit noch positiv ist. Zu Beginn der nächsten Halbwelle 85 nimmt dann der Gesamtstrom wieder ab, weil die Richtung des Stromes in dem Verbraucher 31 wegen der Umkehrung der Richtung des Anodenpotentials des Entladungsgefäßes 21 geändert wird. Aus der Stromlinie 93 ist der Verlauf der Stromänderung ersichtlich. Am Ende der Halbwelle 85 wird durch das Isolierstück 55 der Kontaktscheibe 45, ähnlich wie am Ende der Halbwelle 89, die Stromführung von dem einen Entladungsgefäß auf das andere überführt, und auch hier nimmt der Strom zunächst während einer kurzen Zeit zu, um dann entsprechend der Stromfläche 101 bis auf Null zu sinken. Am Ende der Halbwelle 91 wird wiederum durch das Isolierstück 51 das Entladungsgefäß 23 gezündet, und der Stromverlauf des Diagramms der Fig. 2 beginnt von neuem.

Die Frequenz des in dem Belastungsstromkreis fließenden Wechselstromes hängt davon ab, wie lange jeweils zu Beginn der positiven Halbwellen der beiden Entladungsstrecken die Zündung erfolgt bzw. wann zu Beginn einer positiven Halbwelle bei der zur Zeit nicht stromführenden Entladungsstrecke die Zündung unterbleibt. Die Frequenz kann naturgemäß auch dadurch geändert werden, daß zwischen der Halbwelle 91 des Diagramms der Fig. 2 und der Halbwelle 81 ,ein größerer Zwischenraum gelassen wird, so daß während dieser Zeit kein Strom in dem Stromverbraucher 31 fließt.

Es sei noch erwähnt, daß durch mehrere Umformeranordnungen nach Art der in

Fig. ι dargestellten Schaltung auch Mehrphasenwechselströme bzw. Wechselspannungen nach dem gleichen Steuerverfahren erzeugt werden können. Ebenso können auch abwechselnd positive und negative Halbwellen des sekundären Stromes verminderter Frequenz erreicht werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausfüh-" rungsbeispiel der Erfindung sind Entladungsgefäße 103 und 105 verwendet, welche mit der sog. Initialzündung arbeiten, bei denen also die Emissionsfähigkeit der Kathode jeweils in dem Augenblick erzeugt wird, in dem der Lichtbogen zwischen Anode und Kathode einsetzen soll. Die in Fig. 3 dargestellten Entladungsgefäße sind nach dem Ignitron-Prinzip gebaut. In die Ouecksilberflüssigkeit der Kathoden tauchen Zündelektroden 119 und 121 ein, welche aus Borcarbid, Siliciumcarbid, Bor, Silicium, Ferrosilicium, Bleiglanz oder aus ähnlichen Materialien hergestellt sind. Im übrigen ist die Schaltung nach Fig. 3 ähnlich derjenigen nach Fig. 1, und gleiche Schaltungsbestandteile sind daher mit gleichen Ziffern bezeichnet. Zur Zündung der beiden Entladungsgefäße 103 und 105 dienen ebenfalls Kontaktapparate 115 und 117, welche durch einen Synchronmotor 37 angetrieben werden. Die Zündung beruht darauf, daß die Anoden 107 bzw. 109 über die beiden Kontaktapparate unter Vorschaltung von Widerständen 137 und 139 mit den Hilfselektroden 119 bzw. 121 verbunden werden. Die Kontaktscheiben 123 und 125 bestehen dementsprechend aus Isoliermaterial, und an ihrem Umfang sind Kontaktstücke 131, 133, 135 bzw. 129, 127 eingesetzt, welche mit den Schleifringen 39 und 41 leitend verbunden sind. Die Bürsten 63 und 65 sind an die Hilfselektroden, die Bürsten 57 und 59 an die Anoden der beiden Entladungsgefäße angeschlossen. Die am Umfang der Isolierscheiben angebrachten Kontaktstücke spielen eine ähnliche Rolle wie bei der Anordnung nach Fig. ι die am Umfang der Kontaktscheiben 43 und 45 angeordneten I soli er stücke.

Der Strom verlauf in dem Stromverbraucher 31 ergibt sich ebenso, wie dies an Hand der Fig. 2 für die Umformeranordnungen nach Fig. 1 ausführlich erläutert worden ist. Zu der für die Zündung der beiden Entladungsstrecken 103 und 105 gewählten Steuerschaltung der Fig. 3 sei noch erwähnt, daß diese den Vorteil hat, daß im Stromkreis der Zündelektroden nur ein verhältnismäßig kleiner¹ Strom unterbrochen zu werden braucht. Im Augenblick der Zündung fließt beispielsweise bei dem Entladungsgefäß 105 Strom von dem Anzapfpunkt 13 des Transformators S über die Kontaktbürste 59, das Kontaktstück 131, die Bürste 65, den Widerstand 139 und die Hilfselektrode 121 zur Kathode "i31. Sobald durch den dabei entstehenden Hilfslichtbogen die Hauptentladung zwischen der Anode 109 und der Kathode 113 gezündet ist, nimmt naturgemäß der in dem Hilfsstromkreis fließende Strom erheblich ab, und durch den Kontaktapparat braucht nur noch beim Abschalten des Hilfsstromkreises ein kleiner Strom unterbrochen zu werden.

Eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 3 ist in dem Schaltungsschema nach Fig. 4 dargestellt. Auch hier sind diejenigen Teile, welche in gleicher Anordnung bereits in der Schaltung nach Fig. 3 bzw. derjenigen nach Fig. 1 enthalten sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das Unterschiedliche besteht bei der Anordnung nach Fig. 4 darin, daß die Hilfselektroden 119 und 121 nicht unmittelbar über die Kontaktapparate 33 und 35 mit den zugehörigen Anoden verbunden werden, sondern daß zum Schalten gittergesteuerte Entladungsstrecken 147 und 149 irgendwelcher Art, beispielsweise gas- oder dampfgefüllte Glühkathodenrohre, verwendet werden. Die Kontaktapparate werden dadurch naturgemäß wesentlich entlastet, weil nur noch sehr kleine Ströme zu steuern sind.

Die in den Fig. 5 und 10 dargestellten Schaltungen beziehen sich auf Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen die gittergesteuerten Entladungsstrecken unter Vermittlung von Wechselspannungen im Gitterkreis gesteuert werden. Bei der Anordnung nach Fig. S wird dabei noch ein umlaufender Kontaktapparat verwendet, um den Zündpunkt jeweils entweder an den Anfang oder an das Ende einer Halbwelle der Spannung des speisenden Wechselstromnetzes zu legen, während die Anordnung nach Fig. 10 rein elek- χ trisch ohne Verwendung umlaufender Teile arbeitet.

In Fig. 5 sind die Entladungsgefäße 157 und 159 ebenso wie bei den Schaltungen nach Fig. i, 3 und 4 über einen Transformator 5 an das Wechselstromnetz 1 angeschlossen und dienen zum Speisen eines Stromverbrauchers 31. Die Gitterspannungen der beiden Entladungsgefäße werden in an sich bekannter Weise Brückenschaltungen 173 und 175 ent- no nommen, bei denen je ein induktiver und ein Ohmscher Widerstand an eine gegebene Wechselspannung angeschlossen sind.

Zum Zwecke der Verschiebung des Zündzeitpunktes der beiden Entladungsstrecken ist in den Gitterkreis je eine Hälfte eines Widerstandes 201 geschaltet, welcher über den Kontaktapparat 207 an die Sekundärwicklung 205 des Transformators § angeschlossen ist. Der Kontaktapparat 207 besteht aus einer metallischen Scheibe 211, an deren Umfang ein Isolierstück 209 angeordnet ist. Solange durch

den Kontaktapparat 207 der Stromkreis der Transformätorwicklung 205 offen gehalten wird, gilt für die Gitterspannungen der beiden Entladungsstrecken das Vektordiagramm der Fig. 6. Die Gitterspannungen 217 bzw. 219 sind gegenüber den Anodenspannungen 213 bzw. 215 um einen Winkel von fast i8o° verschoben, und die Entladungsstrecken werden dementsprechend jeweils kurz vor dem Ende einer positiven Halbwelle der Anodenspannung gezündet. In Fig. 7 sind die Anodenspannungen 221 und die Gitterspannungen 225 für diesen Fall eingezeichnet, wobei angenommen ist, daß die Zündkennlinie den Verlauf der Kurve 223 hat.

Sobald durch den Kontaktapparat 207 der Stromkreis der Transformatorwicklung 205 geschlossen wird, entsteht im Gitterkreis der beiden Entladungsstrecken eine Zusatzspannung, und es ergibt sich resultierend das in Fig. 8 dargestellte Vektordiagramm. Die Zusatzspannungen sind mit 227 bzw. 229 bezeichnet, und die Vektoren 231 und 233 geben die resultierende Gitterspannung an, welche jetzt um einen wesentlich kleineren Winkel gegenüber den Anodenspannungen verschoben sind. Das Diagramm der Fig. 9 ist für diesen Fall gezeichnet.

Bei der Schaltanordnung nach Fig. 10 sind die Entladungsgefäße 157 und 159 wiederum über einen Transformator 5 an das Wechselstromnetz ι angeschlossen. Die Gitterspannungen werden einer Brückenschaltung 237 entnommen, und solange durch die später noch zu erläuternde Zeitschaltanordnung 236 zwischen den Punkten 29 und 247, d. h. im Gitterkreis der Entladungsgefäße 157 und 159, keine Zusatzspannung erzeugt wird, gilt für diese Entladungsgefäße das Vektordiagramm der Fig. 11. Ähnlich dem Diagramm der Fig. 6 sind die Gitterspannungen 323 und 325 gegenüber ihren Anodenspannungen 319 und 321 je um einen Winkel von fast i8o° verschoben. Dem Diagramm entspricht somit der -Kurvenverlauf, wie er in Fig. 7 dargestellt ist. Die Zeitschalteinrichtung 236 ist über die Leitungen 245 mit dem Gitterkreis der Entladungsgefäße 157 und 159 verbunden. Wesentlicher Bestandteil der Zeitschalteinrichtung ist eine Schaltanordnung" mit zwei gittergesteuerten Entladungsstrecken 249 und 251, beispielsweise Hochvakuumelektronenrohren. Es können an dieser Stelle aber auch Gasentladungsstrecken oder Entladungsstrecken anderer an sich bekannter Bauart verwendet werden. Die Entladungsgefäße 249 und 251 sind über einen Transformator 263 an das Wechselstromnetz 1 angeschlossen und speisen einen Widerstand 275. Der in diesem Widerstand fließende Strom bestimmt daher die Spannung, welche über eine verschiebbare Anzapfung 277 und die Leitungen 245 dem Gitterkreis der Hauptentladungsgefäße 157 und 159 zugeführt wird. Eine weitere Anzapfung 2S7 des Widerstandes 275 ist über Widerstände 293 und 295 an Kondensatoren 283 und 285 angeschlossen, ferner über eine Anzapfung 299 an einen Potentiometerwiderstand, der mit der Mittelanzapfung 305 des Gittertransformators 309 für die Entladungsgefäße 249 und 251 verbunden ist.

Die Wirkungsweise der Zeitschaltanordnung 236 ist folgende: Unter der Annahme, daß die Kondensatoren 283 bzw. 285 nicht geladen sind, wird den Entladungsgefäßen 249 und 251 eine solche Gitterspannung zugeführt, daß das eine oder das andere der beiden Entladungsgefäße leitend ist. Nimmt man weiter an, daß das Anodenpotential des Entladungsgefäßes 251 positiv ist, so fließt Strom von dem Transformator 263 durch dieses Entladungsgefäß in den Widerstand 275. Dadurch entsteht eine Potentialdifferenz, die über die Leitungen 245 auf den Gitterkreis der Hauptentladungsgefäße 157 und 159 übertragen wird. Geht der Strom von dem Entladungsgefäß 251 auf das Entladungsgefäß 249 über, so behalten der Strom in dem Widerstand 275 und entsprechend auch die Spannung im Gitterkreis der Hauptentladungsgefäße ihre Richtung bei.

Wegen des im Widerstand 275 fließenden Stromes entsteht auch ein Spannungsabfall zwischen den Punkten 271 und 287 dieses Widerstandes, und die Kondensatoren 283 und 285 werden dadurch allmählich aufgeladen, und zwar derart, daß die oberen Belegungen negatives und die unteren Belegungen positives Potential annehmen. Der Kondensator 283 wird dabei auf ein größeres Potential aufgeladen als der Kondensator 285, da dem Kondensator 285 ein größerer Widerstand vorgeschaltet ist. Im Gitterkreis der Entladungsgefäße 249 und 251 entsteht dadurch eine allmählich zunehmende negative Vorspannung, und wenn diese Vorspannung einen bestimmten Wert erreicht hat, erlöschen die Entladungsgefäße, und es fließt kein Strom mehr in den Widerstand 275. Da in diesem Augenblick der Ladestrom der Kondensatoren 283, 285 aufhört zu fließen, entladen sich die Kondensatoren über die Widerstände 293 und 295 sowie einen Teil des Widerstandes 275. Dementsprechend nimmt die negative Gittervorspannung der Entladungsgefäße 249 und 251 wieder ab, bis die positive Spannung für die Zündung ausreichend ist. Von diesem Augenblick an beginnt der vorstehend beschriebene Verlauf sich zu wiederholen.

In Fig. 12 ist ein Diagramm dargestellt, in dem die wichtigsten Spannungen der Zeitschalteinrichtung 236 eingetragen sind, und

zwar für den Fall, daß die beiden Entladungsgefäße 249 und 251 leitend sind, daß also in dem Gitterkreis der Hauptentladungsgefäße 157 und 159 eine Zusatzspannung erzeugt wird. Dieser Schaltzustand des Diagramms der Fig. 10 entspricht dem in Fig. 9 dargestellten Diagramm, welches für die Schaltung nach Fig. 5 gilt, wenn durch die Transformatorwicklung 205 im Gitterkreis der Entladungsgefäße 157 und 159 eine Zusatzspannung erzeugt wird.

Die Halbwellen 333 in dem Diagramm der Fig. 12 entsprechen den Spannungen, die im Widerstand 275 wirksam sind. 329 ist eine Sinuslinie, welche der Gitterspannung der Hauptentladungsgefäße 157 und 159 entspricht, und zwar für den Fall, daß durch die Leitungen 245 keine Zusatzspannung erzeugt wird. Wenn die am Widerstand 275 über die verschiebbare Anzapfung 277 entnommene Zusatzspannung wirksam ist, so entsteht die resultierende Gitterspannung der Hauptentladungsstrecken dadurch, daß die Spannungskurven 333 und 329 im Diagramm der Fig. 12 summiert werden, was zu der resultierenden Kurve 335 führt. Diese Kurve schneidet die Nullinie 331 der Anodenspannung 327 jeweils zu einem Zeitpunkt, der in der Nähe des Anfanges der positiven Halbwellen liegt. In diesem Zeitpunkt werden also die Entladungsgefäße 157 und 159 gezündet wie bei dem Diagramm der Fig. 9.

Es sei noch bemerkt, daß die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen nur als Ausführungsbeispiele anzusehen sind, für die mancherlei Abwandlungsmöglichkeiten bestehen. So gibt es beispielsweise für die Kontaktapparate der Fig. 1, 3, 4 und 5 noch andere Konstruktionen, mit denen das gleiche Ziel der Steuerung der Entladungsstrecken erreicht wird. Entscheidend für die Erfindung ist stets die zeitliche Reihenfolge der einzelnen Steuerimpulse im Verhältnis zu der Frequenz des gegebenen Wechselstromnetzes, wie dies an Hand der Fig. 2 ausführlich erläutert worden ist. Die Erfindung ist auch nicht an die Verwendung einer besonderen Bauart von Entladungsstrecken gebunden; es können alle Entladungsstrecken verwendet werden, bei denen die Möglichkeit besteht, durch Steuerungsmaßnahmen den Entladungszustand zu steuern, d. h. den Stromweg in der Ventilrichtung zu öffnen oder zu sperren.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, in dem Belastungsstromkreis einen pulsierenden Strom zu erzeugen, daß die Anordnung vielmehr allgemein als Frequenzumformer zur Erzeugung einer Frequenz verwendet werden kann, die kleiner ist als die Frequenz des speisenden Wechselstromnetzes. In diesem Falle werden zwei Systeme angewendet, die den an Hand der Zeichnung erläuterten Systemen entsprechen. Die Belastungsstromkreise 31 der beiden Systeme werden durch die Primärwicklung eines Transformators gebildet, denen eine gemeinsame Sekundärwicklung zugeordnet ist. Wenn die Polarität der beiden Systeme entgegengesetzt gewählt \vird, so entsteht in der Sekundärwicklung dieses Transformators eine Wechselspannung der gewünschten Frequenz. Die Kontaktapparate 33 und 35 der Fig. 1 und 4 bzw. die Kontaktapparate 115 und 117 der Fig. 3 oder die Zeitschalteinrichtung 236 der Fig. 10 sind dabei so auszubilden, daß sich die beiden Systeme in der Stromführung abwechseln. Aus mehreren derartigen Transformatoren kann ein Mehrphasensystem, beispielsweise ein Drehstromsysteni, zusammengesetzt werden.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur abwechselnden Energieaufladung und -entladung von zur Energiespeicherung fähigen Verbrauchern mit beliebiger Frequenz aus einem Wechselstromnetz ebenfalls beliebiger Frequenz unter Verwendung von Entladungsstrekken, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher induktiv ist und daß alle mit gleicher Durchlaßrichtung in bezug auf den Verbraucher zwischen diesen und das speisende Netz geschalteten Entladungsstrecken derart -gesteuert werden, daß sie während eines bestimmten Zeitabschnittes Energie aus dem Netz an den Verbraucher überführen und während eines bestimmten weiteren Zeitabschnittes Energie von dem Verbraucher an das Netz zurückführen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecken während eines bestimmten Zeitabschnittes zu Beginn der positiven HaIbwellen der speisenden Wechselspannung und darauf in einem weiteren Zeitabschnitt am Ende der speisenden Wechselspannung gezündet werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, insbesondere zum Antrieb von Arbeits- no maschinen mit hin und her gehenden Teilen, wie Schüttelsieben, Elektrohämmern und ähnlichen induktiven Verbrauchern, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Entladungsstrecken anodenseitig an einen Transformator angeschlossen sind, und daß der Belastungsstromkreis zwischen die Kathoden der Entladungsstrecken und eine Mittelanzapfung des Transformators geschaltet ist.

4,- Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch in die Steuer-

kreise der Entladungsstrecken geschaltete, synchron angetriebene Kontaktvorrichtungen.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3 unter Verwendung von mit Initialzündung

arbeitenden Entladungsstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zündung steuernden Schaltvorrichtungen, beispielsweise Kontaktapparate gemäß Anspruch 4, ίο zwischen die Anoden der Entladungsstrecken und die zur Zündung dienenden Hilfselektroden geschaltet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis der Hilfselektroden Hilfsentladungsstrecken geschaltet sind, welche derart gesteuert werden, daß der Stromkreis der Hilfselektroden periodisch geöffnet und geschlossen wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 2 für Entladungsgefäße, deren Zündung durch eine Wechselspannung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gitterkreis Hilfsspannungen geschaltet sind, die den Zündzeitpunkt abwechselnd an den Anfang oder an das Ende der positiven Halbwellen der speisenden Wechselspannung verlegen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem Widerstand im Gitterkreis der Entladungsstrecke eine Wechselspannungsquelle, bei spielsweise die Sekundärwicklung eines Transformators, parallel geschaltet ist, die periodisch ein- und ausgeschaltet wird und so bemessen ist, daß bei eingeschalteter Wechselspannung die Phase der Gitterspannung von dem Ende der Halbwelle der Anodenspannung an den Anfang der Halbwelle verschoben wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gitterkreis ein Widerstand bzw. ein Teil eines Widerstandes geschaltet ist, der über abwechselnd gezündete und gesperrte Entladungsstrecken mit pulsierendem Gleichstrom (Zweiweg-Gleichrichterschaltung) gespeist wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecken zwei Primärwicklungen eines Transformators speisen, und daß die Polarität der speisenden Ströme bzw. Spannungen derart gewählt ist, daß an einer gemeinsamen Sekundärwicklung dieses Transformators eine Wechselspannung mit der umgeformten Frequenz entsteht.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einphasensysteme zum Zwecke der Erzeugung eines Mehrphasenwechselstromes bzw. einer Mehrphasenwechselspannung zusammengesetzt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen