DE660566C

DE660566C - Verfahren und Einrichtung zur Regelung und Umformung von Gleichstroemen

Info

Publication number: DE660566C
Application number: DE1930660566D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-04-17
Filing date: 1930-04-17
Publication date: 1938-05-28

Description

Die Vorzüge der Kraftübertragung mit hochgespanntem Gleichstrom gegenüber der Verwendung von Drehstrom sind bekannt.

Leider bereitet jedoch die Herstellung von Gleichstrom genügend hoher Spannung noch erhebliche Schwierigkeiten, während die direkte Gleichströmtransformation überhaupt nicht möglich ist.

Verwendet man jedoch als Zwischenglied

ίο der Transformation Wechselstrom, und zwar solchen hoher Frequenz (evtl. sind auch noch mittlere Frequenzen vorteilhaft), so lassen sich diese Schwierigkeiten größtenteils umgehen.

Beispielsweise kann die Generatoranlage aus Hochfrequenzmaschinen bestehen. Die Umformung auf hohe Spannung kann dann in Hochfrequenztransformatoren mit und ohne Eisen (Teslatransformatoren) vorge.

nommen werden, bei denen infolge der relativ geringen Windungszahlen die Isolation auch für ganz hohe Spannungen leicht durchgeführt werden kann. Außerdem werden solche Transformatoren unverhältnismäßig leichter und billiger als Transformatoren der technischen Frequenzen, wie sie heute in der Starkstromtechnik üblich sind. Der gewonnene hochgespannte hochfrequente Wechselstrom wird hierauf gleichgerichtet.

Der hierbei entstehende Gleichstrom hat gegenüber dem durch Gleichrichtung von technischem Wechselstrom entstandenen den in vielen Fällen wichtigen Vorteil, keine nennenswerte Wechselstromkomponente zu enthalten, da die angeschlossenen Leitungen durch ihre Eigenkapazität und Selbstinduktion meist schon eine ausreichende Filterung bewirken und in Spezialfällen eine sehr weitgehende Aussiebung der Wechselstromkomponente durch einfache und billige Mittel erreicht werden kann. Wenn die verwendeten Frequenzen über dem Hörbereich liegen, ist schon aus diesem Grunde eine Störung benachbarter Fernsprechleitungen ausgeschlossen.

Als Gleichrichter können Quecksilberdampfgleichrichter, soweit diese bei sehr hohen Spannungen nicht ausreichen, Hochvakuumgleichrichter Verwendung finden.

Zur Transformierung des Gleichstromes, entweder um am Gebrauchsort niedergespannten Strom zu erhalten oder einen niedergespannten Strom auf höhere Spannung zu bringen, kann der Gleichstrom miIte!« trägheitslosen oder annähernd trägheitslosen Relais, z. B. Kathodenrohren, in an sich bekannter Weise in Hochfrequenzstrom verwandelt werden, der transformiert urid gleichgerichtet wird. Zweckmäßig werden hierbei durch einen besonderen, beispielsweise in Rückkopplungsschaltung arbeitenden Generator, der als Taktgeber wirkt, die eigentlichen Arbeitsröhren, z. B. durch Hilfselektroden gesteuerte Quecksilberdampfröhren, gesteuert. '

Der hochgespannte Gleichstrom ist aber außerordentlich schwer regelbar. Gemäß der Erfindung wird der als Zwischenglied der Umformung benutzte Wechselstrom mittlerer oder hoher Frequenzen durch Beeinflussung der Amplitude, Frequenz oder Phase in seiner Leistung geändert. Dadurch, daß erfindungsgemäß die Regelung der Energieübertragung in einem Stadium vorgenommen wird, in wel-

chem die En'ergie als Wechselstromenergie vorhanden ist, werden die ganzen Schwierigkeiten der Beeinflussung des hochgespannten Gleichstromes umgangen.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. ι gezeigt; a-a und b-b sind die Hoch- bzw. Niederspannungsleitungen. In die Ober- oder Unterspannungsseite ist ein kleiner Hochfrequenzgenerator, z. B. ein Röhrengenerator, ίο eingeschaltet, der die Hauptröhren steuert. Diese verwandeln den ihnen zugeführten Gleichstrom in Wechselstrom, der transformiert und wieder gleichgerichtet wird. Sind die Röhren sowohl auf der Ober- wie auf der Unterspannungsseite mit Steuerelektroden versehen, so ist die Transformierung umkehrbar.

Durch Frequenz- oder Amplitudenänderung des Hilfsgeneratorstromes, durch einen Drehkondensator, ein Variometer o. dgl. läßt sich eine sehr einfache Regelung erreichen, wobei man von den bekannten Resonanzerscheinungen Gebrauch machen kann. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn die Transformatorenanlage mit einer Motorenanlage zusammen-λνϊΛεη soll, wie dies beispielsweise im Bahnbetrieb der Fall ist, wo in einer elektrischen Lokomotive, die direkt den hochgespannten Gleichstrom der Fahrleitung entnimmt, dieser für die Speisung ihrer Motoren heruntertransformiert wird. Es ist dann eine annähernd verlustfreie Regelung mit sehr einfachen Mitteln möglich, wie das im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 veranschaulicht ist. Diese Figur entspricht im wesentlichen der Fig. ι, nur enthält der Generator einen veränderlichen Kondensator, mit dessen Hilfe es möglich ist, die Steuerfrequenz zu ändern. Der Hochfrequenztransformator, der die Ober- und Unterspannungsröhre miteinander verbindet, ist als Resonanztransformator ausgebildet. Arbeitet der als Taktgeber wirkende Generator mit der Eigenfrequenz dieses Resonanztransformators, so wird von diesem ein +5 Maximum an Leistung aufgenommen und dem Motor M zugeführt. Wird jedoch die Steuerfrequenz durch Änderung der Kapazität erhöht, so geht die Leistungsaufnahme der Unterspannungsseite zurück. Da die erhöhte Frequenz aber auch in der Eingangsspule des Resonanztransformators einen erhöhten Widerstand findet, so geht auch oberspannungsseitig die Leistungsaufnahme zurück, so daß die Regelung bis zu einem gewissen Grad verlustfrei erfolgt. Ebenso läßt sich mit einfachen Mitteln am Generator oder zwischen Generator und Oberspannungsröhre auch die Amplitude der Steuerschwingung ändern. In diesem Fall ist es zweckmäßig, durch Anwendung einer entsprechenden Vorspannung an den Steuerelektroden der Oberspannungsröhre dafür zu sorgen, daß die Röhre im unerregten Zustand, wenn ihr keine hohe S teuer spannung zugeführt wird, keinen oder doch nur wenig Anodenstrom durchläßt. Ein Verstärken oder Schwächen der Steuerspannung gestattet dann ebenfalls eine in gewissen Grenzen verlustfreie Regelung des Motors M. Auf ähnliche Weise läßt sich natürlich auch eine Spannungsregelung für andere Zwecke durchführen. Auch ist die erfindungsgemäße Art der Transformierung innerhalb einzelner Apparate, wo eine Transformierung von Gleichstrom bzw. eine Erzeugung von hochgespanntem Gleichstrom notwendig ist, anwendbar.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren und Einrichtung zur Regelung und Umformung von Gleichströmen, bei denen zur Umformung gleichrichterartige Entladungsgefäße benutzt werden und bei denen als Zwischenglied der Umformung Wechselstrom hoher Frequenz benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Veränderung der Amplitude, Frequenz oder Phase beim Umformungsprozeß die gewünschte Regelung des gewonnenen Gleichstromes erreicht wird.

2. Verfahren und Einrichtung nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Steuerkreis und wenigstens ein Arbeitsstromkreis aufeinander abstimmbar gemacht werden und durch Veränderung eines der genannten Kreise eine Regelung der Ausgangsleistung bewirkt wird.

3. Verfahren und Einrichtung zur Regelung und Umformung von Gleichströmen unter Benutzung von Wechselströmen too hoher Frequenz als Zwischenglied der Umformung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität der gleichstromseitig angeschlossenen Leitungen als Filterkapazität für die Aussiebung der Wechselstromkomponenten benutzt wird.

4. Verfahren und Einrichtung zur Regelung und Umformung von Gleichströmen unter Benutzung von Wechselströmen hoher Frequenz als Zwischenglied der Umformung, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformierung durch Anordnung von gesteuerten bzw. steuerbaren Entladungsgefäßen auf der Oberspannungsseite sowohl wie auf der Unterspannungsseite umkehrbar gemacht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen