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Anordnun' zur Umformung von Gleichstrom in solchen niedrigerer Spannung
Zur Umformung eines Gleichstromes in solchen anderer Spannung hat man vorgeschla-'
gen, einen Energiespeicher mit Hilfe gittergesteuerter Hochvakuumröhren abwechselnd
zu laden und zu entladen, und zwar in der Weise, daß man den zwischen eine Gleichstromquelle
und eine gittergesteuerte Hochvakuumröhre geschalteten Energiespeicher, z. B. eine
Drosselspule, bei Freigabe des Stromflusses in diesem Kreise durch die Hochvakuumröhre
auflud, sodann den Stromdurchgang durch die Röhre unterbrach und den Energiespeicher
sich über einen Verbraucher entladen ließ. Diese Anordnung weist jedoch in mannigfacher
Hinsicht Nachteile auf, die ihre praktische Verwendung kaum möglich erscheinen lassen.
Einerseits vermag eine Hochvakuumröhre ohne Anwendung anormaler Dimensionen nur
einen verhältnismäßig kleinen Strom hindurchzulassen, und andererseits treten, wenn
der übergang von Stromsperrung auf Stromdurchlaß bzw. umgekehrt nicht plötzlich
vorgenommen wird, verhältnismäßig große Verluste auf, die durch den hohen Widerstand
des Entladungsgefäßes im Stromkreis verursacht werden. Ferner ist bei der bekannten
Schaltung nur ein Stromfluß im Verbraucher während der Entladezeit des Energiespeichers
möglich. Außer der hierdurch bedingten schlechten Ausnutzung der Anordnung wird
ferner der Gleichstromverbraucher mit stark welligem Gleichstrom gespeist, der für
manche Gleichstromverbraucher äußerst nachteilig bzw. gar nicht zu verwenden ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile nun dadurch
vermieden, daß bei einer Anordnung zur Umformung voll Gleichstrom in solchen niedrigerer
Spannung durch abwechselnde Ladung und Entladung eines in Reihe mit dem Verbraucher
liegenden Energiespeichers mit Hilfe einer gesteuerten Entladungsstrecke ein einseitig
durchlässiger Strompfad vorgesehen ist, der einen Fluß des Entladungsstromes des
Energiespeichers über den Gleichstromverbraucher gestattet, und daß die Dauer der
Lade- und Entladeperiode des Energiespeichers und damit die Größe der dem Verbraucher
zugeführten Spannung durch gesteuerte Gas- oder Dampfentladungsstrecken regelbar
ist.
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Gemäß der Erfindung sind also 'Mittel vorgesehen, die einen Stromfluß
im Gleichstromverbraucher sowohl während der Ladeperiode
als auch
während der Entladeperiode des Energiespeichers aufrechterhalten, wobei die - Dauer:
der Lade- und Entladeperiode des Energiespeichers durch gesteuerte Gas- oder Dämpfentladungsstrecken
geregelt wird.
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Als Energiespeicher können vorteilhaft Drosselspulen verwendet und
zwischen der Entladungsstrecke und dem Gleichstromverbraucher angeordnet werden.
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Fließt bei einer solchen Anordnung aus der höhengespannten Gleichstromquelle
Energie über die Entladungsstrecke dem Energiespeicher zu, so erhält der Gleichstromverbraucher
bereits während dieser Ladeperiode des Energiespeichers Energie. Wird nun der Stromdurchgang
durch die Gasentladungsstrecke gesperrt, so entlädt sich der Energiespeicher wiederum
über den Gleichstromverbraucher, und zwar in der gleichen Richtung.
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Die Welligkeit des dem Gleichstromverbraucher zugeführten Stromes
kann gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch bedeutend herabgemindert
werden, daß mehrere der geschilderten Anordnungen zueinander parallel geschaltet
werden, wobei alle Anordnungen aus der gleichen Gleichstromquelle gespeist werden.
Die Lade- und Entladeperiode der einzelnen Energiespeicher wird hierbei vorteilhaft
gegeneinander verschoben.
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Die dem Gleichstromverbraucher zufließende Spannung läßt sich in ihrer
Höhe dadurch regeln, däß die einzelnen Entladungsstrecken früher oder später gezündet
werden. Wird nämlich eine Ufttladungsstrecke gesperrt, bevor der Energiespeicher
voll gesättigt ist, so kann der Energiespeicher auch nur eine kleinere Spannung
dem Verbraucher zuleiten. Zum Zwecke der Regelung der Dauer der Lade- und Entladeperiode
bzw. der Regelung der dem Gleichstromverbraucher zugeführten Spannung können die
Entladungsstrecken (außer mit einem Zündpunktssteuergitter noch mit einem Löschpunktssteuergitter
versehen werden. Andererseits ist es möglich, zwischen die Kathoden der einzelnen
Entladungsgefäße Kondensatoren zu schalten, die im Augenblick des Zündens einer
Entladungsstrecke . eine Löschung der jeweils vorher brennenden Entladungsstrecke
herbeiführen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, an dein noch weitere Verbesserungen
der Anordnung gezeigt sind, ist in der Fig. i wiedergegeben. In dieser Figur werden
die gesteuerten Gasentladungsstrecken i und 2 aus einer Gleichstromquelle 3 gespeist.
An die Kathoden 4 und 5 der beiden Entladungsstrecken i und 2 sind die Energiespeicher
6 und 7 in Gestalt von Drosselspülen angeschlossen, welche einem: Gleichstromverbraucher
8 Energie zuführen. Jeder der beiden Energiespeicher 6 und 7 liegt also bei diesem
Ausführungsbeispiel zwischen der ihm zugeordneten Entladungsstrecke i bzw. und dem
Gleichstromverbraucher 8, «-as namentlich bei der dargestellten Verwendung zweier-
einander" parallel geschalteter Umformungsanordnungen vorteilhaft ist.
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Ferner ist erfindungsgemäß für jeden der beiden Energiespeicher 6
und ,- in Verbindung mit dem gemeinsamen Gleichstrom-, erbräucher $ ein einseitig
durchlässiger Strompfad vorgesehen, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel von
je einer gas- oder dampfgefüllten, ungesteuerten EntFadungsstrecke9 bzw. io gebildet
wird. Diese beiden Strompfade bzw. Endladungsstrecken 9 und io sind so angeordnet,
daß sie einen Fluß des Entladestromes des 'Energiespeichers über den Gleichstromverbraucher
gestatten.
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Die Hauptentladungsstrecken i und 2 besitzen die Steuergitter i i
und 12, die von einer Steuerspännungsquelle, z. B. einer Wechselspannungsquelle
13, mit Steuerspannungen versorgt werden. Zwischen die Kathodenleitungen
4 und 5 kann noch ein Kondensator 14 eingeschaltet werden, der im Augenblick des
Zündens einer Entladungsstrecke eine Löchung der jeweils vorher brennenden Entladungsstrecke
herbeiführt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Wird durch Aufdrücken
einer Zü@dspannung auf das- Steuergitter ii die Strecke i stromdurchlässig, so fließt
Gleichstromenergie von der Quelle 3 über die Strecke i und die Drosselspüle 6 zu
dem Gleichstromverbraucher B. Infolge der Induktivität 6 steigt dieser Gleichstrom
allmählieh an; ehe er seinen Endwert erreicht hat, soll die Strecke i gelöscht werden.
Die in der Induktivität 6 aufgespeicherte Energie gleicht sich alsdann auf dem Wege
über den Gleichstromverbraucher und die Hilfsentladungsstrecke 9 aus. Es fließt
also auch nach dem Löschen der Streckei noch ein Gleichstrom in der anfänglichen
Richtung weiter durch den Gleichstromverbraucher, bis sich die Induktivität 6 entladen
hat. Gleichzeitig mit dem Löschen der Strecke i, niög-'licherweise aber auch erst
in einem gewissen 'zeitlichen Abstande später, wird die Entladungsstrecke 2 gezündet.
Da die: DrosselsPule7 nicht geladen ist, fließt jetzt über die Entladungsstrecke
2 und die Drosselspule 7 dein Gleichstromverbraucher 8 aus der Gleichstromquelle
3 ein zeitlich ansteigender Strom zu, der -wieder vor Erreichung seines Endwertes
durch Löschen der Entladungsstrecke 2: unterbrochen wird, wobei der Strom über den
Verbraucher seinen Weg über die zum Ausgleich der magnetischen Energie der Drosselspule
7 angeordnete Hilfsentladungsstrecke to
nimmt. Darauf wiederholt
sich das Spiel von neuem.
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Die Regelung des durch den Gleichstromverbraucher fließenden Gleichstromes
bzw. der an diesem liegenden Gleichspannung erfolgt durch Änderung der Zeitdauer,
während welcher die Entladungsstrecken i und 2 stromdurchlässig sind, also am einfachsten
durch Änderung des Arbeitstaktes des Steuer-' kreises 13. Dabei ist die Gleichspannung
gegeben durch das Verhältnis einer Periodendauer des Steuerkreises 13 zu der Zeitkonstante
aus der Induktivität 6 und dem Gleichstromverbraucher 8 bzw. aus der Induktivität
7' und dem Gleichstromverbraucher B. Die gelieferte Gleichspannung ist also bei
konstantem Arbeitstakt des Steuerkreises 13 abhängig von der Höhe des Olimschen
Widerstandes in dem Gleichstromverbraucher 8, so claß zur Konstanthaltung der Gleichspannung
bei schwankendem Verbrauch in dem Verbraucher 7 eine z. B. selbsttätig auszuführende
Beeinflussung des Arbeitstaktes des Steuerkreises 13 bzw. eine Regelung der Induktivitäten
6 und 7 nötig ist.
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In Fig. 2 ist die Wirkungsweise der Anordnung im Diagramm wiedergegeben.
In dem Augenblick tl wird die Entladungsstrecke i stromdurchlässig, und der Energiespeicher
6 lädt sich nach der Kurve il auf. In dein Augenblick t@ erfolgt die Löschung der
Strecke i, und der Energiespeicher entlädt sich nach der Kurve ii . In dem Augenblickt.
ist aber nun ebenfalls die Strecke 2 gezündet worden, die nun gemäßder Kurve i2
die Induktivität 7 auflädt, und zwar erfolgt diese Aufladung bis zu dem Punkte t3,
in dem die Strecke 2 gelöscht wird und wiederum die Strecke i beginnt, die Induktivität
6 aufzuladen. Es ist leicht ersichtlich, daß durch eine Vervielfachung der einzelnen
StromNvege eine weitere Vergleichmäßigung des dem Verbraucher zufließenden Stromes
erzielt werden kann. Notwendigenfalls kann in Reihe mit dein Verbraucher 8 noch
eine Drosselspule vorgesehen werden, die eine weitere Vergleichmaßigung des dem
Verbraucher zufließenden Stromes herbeiführt.
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Schließlich sei erwähnt, daß die Anord-nung auch zur Erzeugung
von einzelnen Gleichstromimpulsen dienen kann, deren Größe und Zeitdauer beliebig
einstellbar ist, wenn zwischen den einzelnen Ladeperioden der Induktivitäten eine
mehr oder weniger große Pause eingeschaltet wird.