DE679577C - Frequenzwandler - Google Patents

Description

• Frequenzwandler Zur Erzeugung einer Spannung der dreifachen Frequenz aus .einem Drehstromnetz ist es bekannt, an das Drehstromnetz drei gesättigte Einphasentransformätoren in " Sternschaltung anzuschließen und die Sekundärwicklungen dieser drei Transformatoren in Reihe zu schalten. Es ist auch bereits bekannt, zur Erzeugung einer Spannung der neunfachen Frequenz aus einem Drehstromnetz drei Sätze von je drei gesättigten, in Zickzack geschalteten Transformatoren vorzusehen, deren Grundwellenflüsse um 20° bzw. q.0° gegeneinander versetzt sind, und an den in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen dieser Transformatoren die Spannung der neunfachen Frequenz abzunehmen. Es ist auch bekannt, aus einem Fünfphasennetz eine Einphasenspannung der fünffachen Frequenz dadurch zu erzeugen, daß man fünf gesättigte Transformatoren vorsieht, deren Primärwicklungen in Stern und deren Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet werden. Bei allen diesen bekannten Anordnungen steht die Zahl der Frequenzvervielfachung stets in einem ganzzahligen Verhältnis zur Zahl der Phasen des Mehrphasennetzes, aus welchen die Spannung der n-fachen Frequenz gewonnen wird.
• Die Erfindung betrifft eine Anordnung, um eine Spannung der n-fachen Frequenz aus einem Drehstromnetz zu erzeugen, wobei die Zahl n ungerade und nicht durch drei teilbar ist. Gemäß der Erfindung werden zur Erzeugung einer Spannung der n-fachen Frequenz n gesättigte Transformatoren vorgesehen, deren Primärwicklungen so geschaltet sind, daß die Grundwellenflüsse in.den Transformatoren um versetzt sind, und daß alle Primärwicklungen einen gemeinsamen Sternpunkt besitzen, von denen nur drei Leitungen zu den Phasen des Drehstromnetzes führen.
• Die Anordnung nach der Erfindung hat gegenüber den eingangs geschilderten bekannten Anordnungen folgende Vorteile: Mit diesen bekannten Anordnungen ist es nur möglich, solche ungeradzahligen Frequenzen zu erzeugen, die in einem ganzzahligen Verhältnis zur Phasenzahl des Mehrphasennetzes stehen, .aus denen die höhere Frequenz gewonnen werden soll. Man kann also mit den bekannten Anordnungen aus einem Drehstromnetz nur Spannungen der dreifachen, neunfachen usw. Frequenz des Drehstromnetzes erzeugen. Um z. B. eine Spannung der fünffachen Frequenz zu erhalten, die auch häufig in der Technik gefordert wird, müßte bei den bekannten Anordnungen ein Fünfphasennetz vorhanden sein. Die Erfindung gibt nun eine einfache Anordnung an, wie man aus einem Drehstromnetz eine Spannung der fünffachen Frequenz erzeugen kann oder ganz allgemein eine Spannung der n-fachen' Frequenz, wobei n ungerade und nicht durch drei teilbar ist.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Erzeugung einer Spannung der fünffachen Frequenz aus einem Drehstromnetz dargestellt. An das Drehstromnetz mit den Phasen U, V und W (Fig. i) sind fünf gesättigte Transformatoren 1.:2, 3, 4 und 5 angeschlossen. Die Primärwicklungen dieser Transformatoren sind in schiefem Zickzack geschaltet, und zwar so, daß die Grundwellen der Flüsse um also um 72° gegeneinander versetzt sind. In Fig. 2 ist das Vektordiagramm der Flüsse in den einzelnen Transformatoren dargestellt, und zwar sind die Flüsse mit denselben Bezugszeichen wie die Transformatoren versehen. In F!-. 2, ist auch gleichzeitig dargestellt, aus welchen Amperewindungen sich die resultierenden Amperewindungen eines Flusses zusammensetzen. Die dazu erforderliche Schaltung der Primärwicklungen zeigt Fig. i. Die Transformatoren 2 bis 5 besitzen je zwei Wicklungen, die mit a und b bezeichnet sind. Der Transformator i besitzt eine Wicklung, die mit a bezeichnet ist. Entsprechend dem Vektordiagramm der Fig.2 liegt die Wicklung des Transformators i zwischen der Phase U und dem Sternpunkt 0. Die Amperewindungen des Transformators 2 setzen sich aus zwei Teilen zusammen, von denn die einen die Richtung - W und die anderen die Richtung haben. In Fig. i ist die Wicklungsschaltung als positiv angenommen worden, wenn die Wicklung von rechts nach links, von einer Phasenleitung ausgehend, zum Sternpunkt durchlaufen wird. Infolgedessen liegt beim Transformator?, die Wicklung b zwischen der Phase V und dem Sternpunkt 0 in positiver, die Wicklung a zwischen der Phase W und dem Sternpunkt in negativer Schaltrichtung. Die Wicklungen des Transformators 3 sind entsprechend dem Vektordiagramm der Fig. 2 so geschaltet, daß die Wicklung b an der Spanung U-0 in negativem Sinn, die Wicklung a an der Spannung V-0 in positivem Sinn angeschlossen ist. Für die Transformatoren 4 und 5 ergeben sich die Schaltungen entsprechend dem Vektordiagramm in ähnlicher Weise. Die Windungsverhältnisziffern der Wicklungen a und b der Zickzackwicklungen ergeben sich auf Grund einfacher Rechnungen. Sie sind in der folgenden Tabelle angegeben:

  Transformator i 2 3

  5 4

  a i o,857 o,677

  b o 0,24 o,469

  Schaltet man die Sekundärwicklungen, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, in Reihe, so erhält man zwischen den Klemmen u und v die Einphasenspannung der gewünschten fünffachen Frequenz. Die Wicklungsschaltung der Sekundärwicklungen ist dabei in 'bekannter Weise so getroffen, daß die maximale Größe der in den Sekundärwicklungen auftretenden Potentiale kleiner oder annähernd gleich der Phasenspannung ist.
• . Fig. 3 zeigt die bei der Anordnung auftretenden Einzelspannungen der Transformatoren, die ungefähr eine Breite von besitzen, und zwar ist die Spannung jedes Transformators mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie der Transformator selbst.
• Die Schaltung der Primärwicklungen kann auch so getroffen werden, daß sich die resultierenden Amperewindungen aus anderen Amperewindungsbeträgen zusammensetzen. Beispielsweise könnte man für den Transformator i die Schaltung so lassen, wie in der Fig. i angegeben, die resultierenden Amperewindungen des Transformators 2 sich dagegen aus -W und -U, die des Transformators 3 aus -U und -W, dip des Transformators 4 aus + W und -U und die des Transformators 5 aus +W und +U zusammensetzen. Die Phase h müßte dann unmittelbar an den gemeinsamen Sternpunkt angeschlossen werden.
• Will man eine andere Frequenz erzeugen, beispielsweise die siebenfache Frequenz, so wird man sieben Transformatoren vorsehen und sie in schiefem Zickzack so schalten, daß die Grundwellen der Flüsse um 25,7° versetzt sind. Auch hier wird die Anordnung wieder so gewählt, daß ein gemeinsamer Sternpunkt vorhanden ist, von dem nur drei Leitungen zu den einzelnen Phasen U, V und W führen.
• Da in den einzelnen Transformatoren Spannungsspitzen entstehen, die entsprechend Fig. i um 72° gegeneinander versetzt sind, kann man die Anordnung auch beispielsweise verwenden für die Gittersteuerung, indem man die Sekundärwicklungen nicht in Reihe schaltet, sondern aus jeder Sekundärwicklung nur eine Spannung entnimmt, die dem betreffenden Gitter zugeführt wird. Man kann aber auch durch Zusammensetzen von zwei oder mehr Transformatorspannungen Gitterspannungen von längerer Breite erzielen.
• Die Anordnung kann auch angewendet werden als Zackengenerator für das Impulsfrequenzverfahren nach der Zackenmethode, wie es im ATM 1936 V 387-a beschrieben ist. Die Anordnung könnte beispielsweise dann dazu verwendet werden, um eine gleichzeitige Übertragung von fünf Meßwerten zu ermöglichen, indem jeder Sekundärwicklung eine einem Fernmeßsender zugeordnete Zerhackerfrequenz entnommen wird. Auf der Empfängerseite wird in entsprechender Weise eine gleiche Anordnung vorgesehen.
• Da die Summe der Grundwellenflüsse in jedem Augenblick Null ist, könnte man auch einen sechsschenkligen Eisenkern vorsehen, von dem fünf Schenkel die Primärwicklungen tragen, die in gleicher Weise geschaltet sind wie in Fig. i, während die Sekundärwicklung, der die Spannung der fünffachen Frequenz entnommen wird, auf dem sechsten Schenkel liegt.
• Die Spannung, die man erhält, ist eine Einphasenspannung. Um eine Drehstromspannung der fünffachen oder einer beliebigen n-fachen Frequenz zu erzeugen, brauchte man drei solche in der Fig. i dargestellten Transformatorensätze, die dann so geschaltet werden, daß die Flüsse der Grundwellen der drei Sätze gegeneinander um versetzt sind, weil dann die entsprechenden Spannungen der n-fachen Frequenz um iao° gegeneinander verschoben sind. Man könnte auch zwei Transformatorensätze Vorsehen, deren Grundwellenflüsse um versetzt sind und aus den so entstehenden Zweiphasensystemen durch Scottsche Schaltung ein Dreiphasensystem bilden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Frequenzwandler zur Erzeugung von annähernd rechteckförmigen Wellen von der Breite wobei w eine nicht durch drei teilbare ungerade Zahl ist, aus einem Drehstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß n gesättigte Transformatoren so geschaltet sind, daß die Grundwellen der Transformatoren um gegeneinander versetzt sind, und daß alle Primärwicklungen einen gemeinsamen Sternpunkt besitzen, von denen nur drei Verbindungen zu den Phasenleitern des Drehstromnetzes führen. a. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der n-fachen Frequenz aus einem Drehstromnetz die Sekundärwicklungen der Transformatoren in Reihe geschaltet sind.