DE668536C - Periodische Gleichstromschaltanordnung, insbesondere Zerhacker, zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom - Google Patents

Description

• Periodische Gleichstromschaltanordnung, insbesondere Zerhacker, zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom Zur Vermeidung des Offnungsfunkens bei der Unterbrechung eines Gleichstromkreises ist es bereits bekannt; parallel zum Schalter oder zum Verbraucher einen Kondensator oder eine Reihenschaltung eines Kondensators und eines Ohmschen Widerstandes zu legen. Der Kondensator läßt bei Parallelschaltung zum Verbraucher die Spannung am Verbraucher nur langsam absinken, so daß während des Öffnungsaugenblickes keine große Spannung am Schalter und damit kein merklicher Funken entstehen kann. Um diese Wirkung möglichst vollkommen zu erzielen, wäre es zweckmäßig, den Kondensator groß und andererseits den, Widerstand so klein wie möglich zu machen. Dies hat aber wiederum den Nachteil, daß ein starker Schließfunken entsteht, da in dem Augenblick, in dem der Schalter wieder geschlossen wird, ein Rufladestrom in den Kondensator fließt, der bei kleinem Widerstand im ersten Augenblick sehr groß ist. Man muß daher, um weder Öffnungsnoch Schließungsfunken zu groß werden zu lassen, einen mittleren Wert für den Widerstand wählen.
• Die durch die Funkenbildung bedingten Schwierigkeiten, sind besonders groß bei Pendelwechselrichtern (Zerhackern), bei denen die Spannung einer Gleichspannungsquelle zerhackt bzw. periodisch umgepolt und auf den Verbraucher gegeben wird. Die Abschwächung der Schaltfunken bei derartigen Pendelwechselrichtern ist mit der geschilderten bekannten Anordnung insbesondere dann wenig wirkungsvoll, wenn die Belastung des Wechselrichters schwankt.
• Erfindungsgemäß wird zwecks Verringerung der Schaltfunken ein elektrischer Kippschwinggenerator vorgesehen, der auf die Schaltfrequenz synchronisiert ist und die im Abschaltaugenblick frei werdende elektrische Energie so auf den an die Gleichspannungsquelle angeschlossenen Verbraucher- gibt, daß die beim Abschältvorgang auftretenden Strom- o ,_ Spannungsstöße kompensiert werden.
• Insbesondere soll parallel zum Verbrauc einerseits eine Reihenschaltung eines @hmsch' Widerstandes und eines Kondensators und andererseits ein. Autotransformator liegen, dessen Anzapfung mit dem Verbindungspunkt von Widerstand und Kondensator durch eine Glimmlampe verbunden ist.
• Der Vorteil einer solchen Anordnung gegenüber den bekannten liegt darin, daß die Ausgleichsenergie, die z. B. im Abschaltaugenblick ein zu schnelles Abfallen der Verbraucherspannung kompensiert, durch den Kippvorgang hinreichend schnell abgegeben werden kann, während die Aufspeicherung der Energie so langsam erfolgen kann, daß kein merklicher Schaltfunke beim Schließen; entstehen kann.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. i bei einem Pendelwechselrichter.
• Die Spannung der Gleichspannungsquelle E wird über den doppelpoligen Umschalter U, der etwa durch eine schwingende Feder derart betätigt wird, daß jeweils ein Paar .einander gegenüberliegender Kontakte geschlossen und das andere Paar geöffnet ist, mit wechselnder Polarität auf die Leitung zu den Ausgangsklemmen A, B gegeben, zwischen denen der nicht gezeichnete Verbraucher liegt. Zwischen den Klemmen A und B; also parallel zum Verbraucher, liegt einerseits eine Reihenschaltung, die aus dem Widerstand R und dem Kondensator C besteht, sowie eine mit Mittelanzapfung versehene Drosselspule L, die als Autotransformator wirkt. Der 'Verbindungspunkt von Widerstand und Kondensator ist mit dem Mittelabgriff der Spule durch eine Glimmlampe G verbunden. Diese wirkt zusammen mit der Gleichspannungsquelle E, dem Widerstand R und dem Kondensator C als Kippschwinggenerator. Die Eigenfrequenz der Kippschaltung wird vorteilhaft etwas kleiner als die doppelte Frequenz des Pendelwechsel richters gewählt. Bei der vorliegenden An.ordnung wird die "Kippschwingung zwangsläufig durch die Zerhackerfrequenz synchronisiert, wie sich aus folgendem ergibt: Während der Schließungszeit, d. h. solange zwischen A und B die Spannung der Quelle E von z. B. ioo Volt liegt, wird der Kondensator C über den 'Widerstand Rauf einen großen Bruchteil dieser Spannung, also etwa 95 Volt aufgeladen, so daß nahezu die Zündspannung der Glimmlampe G, die etwa 50 Volt betragen möge, erreicht wird; da der Mittelabgriff des Transformators L auf 5o Volt liegt. Bei nun folgendem Ausschalten beginnt die Spannung zwischen 'A und B durch - Wirkung der Selbstinduktion L und des Verbrauchers sofort zusammenzubrechen. Sobald sie aber im vorliegenden Falle auf o Volt gefallen ist, wird, da die Spannung ;.s Itelabgriffes auf 45 Volt gefallen und die M . nnung des Kondensators auf 95 Volt geben ist, die Zündspannung der Glimmlampe reicht. Der Kondensator C schickt nun über die Glimmlampe einen Strom in die untere Teilwicklung der Spule L, der schnell auf einen Höchstwert ansteigt und dann langsam fällt. Die Folge ist zunächst die, daß die Spannung am Mittelabgriff nicht nur nicht weiter fällt, sondern zumindest auf ihrem Wert festgehalten wird oder, da die Brennspannung etwas kleiner ist als die Zündspannung, im ersten Augenblick sogar wieder etwas ansteigt. Der Stromstoß in der unteren Teilwicklung des Autotransformators L erzeugt nun aber durch Induktion auch an den Klemmen A und B eine zusätzliche Spannung, die den Spannungsabfall ausgleicht und dadurch den Ausschaltfunken löscht. Die induzierte Spannung wird erst dann gleich Null, wenn der Strom seinen Höchstwert erreicht hat; sie kehrt ihren Sinn um, wenn der Strom fällt. Die Spannung zwischen den Klemmen A und B ändert auf diese Art und Weise allmählich ihre Richtung. Entsprechend fallen auch die Spannungen am Kondensator und am Mittelabgriff allmählich ab, bis die Glimmlampe erlischt. Beim Wiederanschalten der Spannung der Quelle E im umgekehrten Sinne an den Verbraucher kann es auch dann, wenn die Spannung der Leitung A, B durch die Wirkung des Kippschwinggenerators nicht genau den. Wert erreicht hat, den die Quelle E hat, keinen. merklichen Stromstoß geben, da der Konensatorentladekreis inzwischen unterbrochen ist und die Aufladüng des Kondensators C über den Widerstand R erfolgen muß.
• Gegebenenfalls empfiehlt es sich, in Reihe mit der Glimmlampe einen passend bemessenen Widerstand zu legen, um die Größe des im Zündaugenblick der Glimmlampe fließenden Kondensatorentladestromes und seine Änderungsgeschwindigkeit in passender Weise festzulegen.
• Der Abgriff an der Spule braucht nicht genau in der Mitte der Wicklung zu liegen; sondern wird vorteilhaft so eingestellt, daß ein möglichst wirkungsvoller Ausgleich des Spannungssprunges beim Ausschalten, erfolgt.
• Die Drosselspule L kann die Primärwicklung eines zur Übertragung der Wechselspannung dienenden Transformators sein.

Claims (7)

1. PATrNTANSPRIJCHE i. Periodische Gleichstromschaltanordnung, insbesondere Zerhacker, zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Verringerung der Schaltfunken ein. elektrischer Kippschwinggenerator vorgesehen ist, der durch die. Schaltimpulse auf die Schaltfrequenz synchronisiert wird und die im Abschaltaugenblick frei werdende elek-. trische Energie des Kippschwinggenerators= so auf den an die Gleichspannungsquelle angeschlossenen Verbraucher gibt, daß die beim Abschaltvorgang auftretenden Strom-und Spannungsstöße ausgeglichen werden.
2. 2. Gleichstromschaltanordnung nach Anspruch s, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kippschwinggenerator aus einer Glimmlampe und einem Kondensator besteht, der durch die geschaltete Gleichspannungsquelle über den Schaltkontakt und einen Ohmschen Widerstand aufgeladen wird.
3. 3. Gleichstromschaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des aus Ohmschen Widerstand und Kondensator bestehenden Kreises so groß gewählt ist, daß keine wesentliche Erhöhung des Zündfunkens durch Rufladung des Kondensators entstehen kann. q..
4. Zerhacker nach den Ansprüchen x bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Kippschwinggenerators etwas kleiner als das Doppelte der Pendelfrequenz ist.
5. 5. Gleichstromschaltanordnung nach den Ansprüchen x und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der Kipp-.° 'Schwingung durch den Ausschaltvorgang dadurch bewirkt wird, daß an die Glimm-,lampe die Differenz zwischen der Kondensatorspannung und einem festen. Bruchteil der am Verbraucher liegenden Spannung derart gelegt ist, daß beim Absinken der am Verbraucher liegenden Spannung die Glimmlampe zündet.
6. 6. Gleichstromschaltanordnung nach Ansprüchen, r bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der Kippschwingung transformatorisch auf den Verbraucher übertragen wird.
7. 7. Gleichstromschaltanordnung nach den Ansprüchen, z bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Verbraucher einerseits eine Reihenschaltung aus einem Ohmschen Widerstand und einem Kondensator und andererseits ein Autotransformator liegt, dessen. Anzapfung mit dem Verbindungspunkt von Widerstand und Kondensator über eine Glimmlampe verbunden ist. B. Zerhacker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Autotransformator die angezapfte Primärwicklung eines zur Übertragung der Ausgangsspannung des Zerhackers auf den Verbraucher dienenden Transformators verwendet wird.