DE698326C

DE698326C - tension shocks with an approximate rectangular shape

Info

Publication number: DE698326C
Application number: DE1937A0083848
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Bernhard Kalkner
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-08-05
Filing date: 1937-08-05
Publication date: 1940-11-07

Description

Anordnung zur Erzeugung kurzzeitiger Strom- bzw. Spannungsstöße mit angenäherter Rechteckform Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung von Strom- bz'w. Spannungsstößen, bei denen die im @elnzeln@e@n Impuls kurzzeitig umgesetzte Leistung verhältnismäßig hoch ist. Soll für eine sclche Anordnung gleichwohl ein Netz verhältnismäßig kleiner Leistungsfähiglkeit herangezogen werden können, ohne daß seine Spannung zeitweilig sehr stark herabgesetzt wird, so kann man bekanntlich zur kurzz.eitige@i Lieferung größerer Energien eine Speichereinrichtung vorsehen, beispielsweise Kondensatoren, die aus dem Netz dauernd mit verhältnis: mäßig geringem. Strom aufgeladen werden und kurzzeitig einen vielfach größeren Entladestromabzugeben imstande sind.Arrangement for generating short-term current or voltage surges with approximate rectangular shape The invention relates to an arrangement for generating of electricity or. Voltage surges in which the im @ elnzeln @ e @ n impulse briefly implemented performance is relatively high. Should for such an arrangement nevertheless a network of relatively low capacity can be used, As is well known, one can do so without its tension being reduced very much at times Provide a storage facility for the Kurzz.seite@i delivery of larger energies, For example, capacitors that are permanently from the network with a ratio: moderately low. Electricity are charged and briefly emit a discharge current that is many times greater are able to.

Solche bekannten Kondensatoreinrichtungein haben jedoch die Eigenschaft, daß die Spannung des Speicherkondensators während der Impulsdauer mehr oder weniger stark absinkt. Daher sind solche Einrichtungen zunächst nicht brauchbar, wenn die in der Praxis häufig gestellte Aufgabe vorliegt, daß die gelieferten Stromstöße hoher Leistung für die Dauer des Impulses auch eine möglichst konstante Amplitude aufweisten, also möglichst ,genaue Rechteckform besitzen sollen.However, such known capacitor devices have the property that the voltage of the storage capacitor during the pulse duration is more or less drops sharply. Therefore, such facilities are initially not useful if the In practice, the task that is frequently asked is that the current surges supplied high power for the duration of the pulse also an amplitude that is as constant as possible show, so should have as precise a rectangular shape as possible.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Erzeugung kurzzeitiger Strom- bzw. Spannungsstöße mit Rechteckform, mit .deren Hilfe einem insbesondere aus einem Netz geringer Leistung geladenen Speicherkondensator leistungsstarke Impulse entnommen- werden können, deren Höhe für die Dauer des Impulses ganz oder angenähert gleichbeleibt. Gemäß der Erfindung ist dem Speicherkondensator, der zwischen. das möglichst gleichmäßig zu belastende Netz und die stoßweise auftretende Belastung geschaltet ist, ein Widerstand vorgeschaltet. Parallel zu diesem Widerstand ist ein Nebenschlußkreis vorgesehen, der während der Impulsdauer erfindungsgemäß .einen allmählich wachsenden Stromanteil übernimmt bzw. durch den Widerstand einen Strom entgegen dem Strom des Belastungskreises treibt, so daß der gesamte Verlustwiderstand, der in Reihe zum Speicherkondensator liegt, während der Impulsdauer allmählich verschwindet. Zu diesem Zwecke enthält der Nebenschlußkreis eine Induktivität und eine gesteuerte Entladungsstrecke, vorzugsweise eine gittergesteuerte Dampf-oder Gasentladungsstrecke, die erst bei Impulsbeginn für den Stromdurchgang freigegeben_ wird. Zweckmäßig ist ferner - im Nebenschlußkreis noch eine zusätzliche Spannungsquelle, vorzüglich eine Wechselspannungsquelle, vorgesehen, für die die Entladungsstrecke als Gleichrichterstrecke dient. Der Erfindungsgedanke sei an Hand des hi Abb. i dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Der Belastungswiderstand i, der über eine Schalteinrichtung 2 kurzzeitig einschaltbar ist, wird aus einem. Wechselstromnetz q, über den Transformatox 5 und eine oder mehrere Gleichrichterentladun,gsstrecken 6 unter Zwischenschaltung des Speicherkondensators 3 ,gespeist.The invention relates to an arrangement for generating short-term Current or voltage surges with a rectangular shape, with the help of which one in particular high-performance impulses from a low-power network can be taken, the height of which for the duration of the pulse completely or approximated same. According to the invention, the storage capacitor that is between. the as evenly as possible to load network and the intermittent Load is connected, a resistor is connected upstream. In parallel with this resistance a shunt circuit is provided which according to the invention during the pulse duration .takes over a gradually growing share of the current or one through the resistance Current drives against the current of the load circuit, so that the entire loss resistance, which is in series with the storage capacitor, gradually disappears during the pulse duration. For this purpose, the shunt circuit contains an inductance and a controlled one Discharge path, preferably a grid-controlled vapor or gas discharge path, which is only released for the passage of current at the start of the pulse. Is expedient furthermore - an additional voltage source in the shunt circuit, especially one AC voltage source, provided for the discharge path as a rectifier path serves. The idea of the invention is based on the embodiment shown in Fig. I described in more detail. The load resistance i, which is generated via a switching device 2 can be switched on for a short time, becomes a. AC mains q, via the Transformatox 5 and one or more rectifier discharge lines 6 with the interposition of the storage capacitor 3, fed.

Der Kondensator 3 - wird vom Transformator 5 über den Gleichrichter 6 dauernd aufgeladen unter Zwischenschaltung des Widerstandes 7. Parallel zu diesem Widerstand ist ein veränderlicher Nebenschlußkreis vorgesehen, beispielsweise eine Drossel io mit in Reihe ,geschalteter, gesteuerter Entladungsstreck e 8, vorzugsweise unter Einschlußeiner zusätzlichen Spannungsquelle, etwa einer dritten Wicklung 9 des Transformators 5, die den Widerstand 7 über die Gleichrichterentlädungsstrecke8 und die Induktivitätio speist. Die Stromdurchlaßrichtung der Entladungsstrecke 8 ist derart, daß nur in der Pfeilrichtung Strom fließen kann.The capacitor 3 - is supplied by the transformer 5 via the rectifier 6 continuously charged with the interposition of the resistor 7. In parallel with this Resistance, a variable shunt circuit is provided, for example one Choke io with series-connected, controlled discharge path e 8, preferably including an additional voltage source, such as a third winding 9 of the transformer 5, which connects the resistor 7 via the rectifier discharge path 8 and feeds the inductivity. The current flow direction of the discharge gap 8 is such that current can only flow in the direction of the arrow.

Die Einrichtung .arbeitet folgendermaßen: Solange der Belastungskreis (Schalter 2) noch geöffnet ist, bleibt auch die Entladungsstrecke 8 ,gesperrt. Im Augenblick der Schalterschließung wird der -Stromdurchgang durch das- Rohr 8 freigegeben, jedoch verhindert die Indüktivität i o ein plötzliches Auftreten eines Stromes im Nebenschlußkreis. An dem Widerstand 7 tritt daher im ersten Augenblick der volle Spannungsabfall der ersten Entladestromspitze des Kondensators 3 auf. Dieser wird -durch entsprechende Bemessung des -Widerstandes 7 mindestens so groß gemacht wie der Spannungsbetrag, um den unter den jeweils gegebenen Belastungsverhältnissen die Spannung des Kondensators 3 während der Impulsdauer absinkt. Am Belastungswiderstand i tritt daher zu Anfang der Impulsdauer nicht die volle Kondensatorspanmuigauf; sondern höchstens eine Spannung von dem Wert, den sie am Ende der Impulsdauer auch bei der reinen, bekannten Speicherkondensatorschaltung aufweisen würde.The facility works as follows: As long as the load circuit (Switch 2) is still open, the discharge path 8 remains blocked. in the The moment the switch is closed, the passage of current through the pipe 8 is enabled, however, the inductance i o prevents a sudden occurrence of a current im Shunt. At the first moment, therefore, the full resistance occurs at the resistor 7 Voltage drop of the first discharge current peak of the capacitor 3. This one will -by appropriate dimensioning of the resistance 7 made at least as large as the amount of stress by the given load conditions the voltage of the capacitor 3 drops during the pulse duration. At the load resistance Therefore, the full capacitor voltage does not occur at the beginning of the pulse duration; but at most a voltage of the same value as it was at the end of the pulse duration would have in the pure, known storage capacitor circuit.

Läßt man zunächst die zusätzliche Spannungsquelle 9 außer acht, so stellt der Nebenschlußkreis, in der der Strom nach Maßgabe der eingeschalteten Induktivität io langsam ansteigt; einen langsam kleiner werdenden Widerstand dar, so daß der Spannungsabfall am Widerstand 7 ,allmählich sinkt. Der Gesamtstrom im Belastungskreis würde also ansteigen, falls der Kondensator 3 seine An-. fangsspannun,g beibehielte. Da diese Spannung jedoch tatsächlich sinkt, kann durch ;gegenseitigen Abgleich der beiden Änderungen erreicht werden, daß der Belastungsstrom, bzw. die am Belastungswiderstand i auftretende Spannung konstant oder angenähert konstant bleibt.If you first ignore the additional voltage source 9, so represents the shunt circuit in which the current depends on the switched-on inductance io increases slowly; a slowly decreasing resistance, so that the Voltage drop across resistor 7, gradually decreases. The total current in the load circuit would therefore rise if the capacitor 3 was at its on. catch voltage, g would be maintained. However, since this voltage actually sinks, a mutual adjustment of the two changes can be achieved that the load current, or the load resistance i occurring voltage remains constant or approximately constant.

Der Grundgedanke der Erfindung ist also der, mit abnehmender Spannung des Kondensators 3 den Gesamtwiderstand im Belastungskreis bei konstantem Belastungswiderstand selbsttätig zu verkleinern, so daß die an der Belastung verfügbare Spannurig nicht beeinträchtigt wird: Soll der auf den Widerstand 7 entfallende Verlustspannungsabfall möglichst klein gehalten werden, so muß angestrebt werden, daß der Gesamtwiderstand zwischen den -Klem-men B-C des Widerstandes 7 .am Ende der Impulsdauer möglichst ldeüi wird oder ganz verschwindet. Dies wird erfindung sgemäß dadurch: erreicht, daß der Nebenschlußkreis noch eine zusätzliche Spannungsquelle enthält. Diese wird zweckmäßig so bemessen, daß gegen Ende der Impulsdauer der von der Spannungsquelle 9 in Pfeilrichtung durch den Widerstand 7 getriebene Strom etwa den durch den Widerstand 7 fließenden Belastungsteilstrom aufhebt, d. h. den Spannungsverlust zwischen den Klemmen B-C völlig zum Verschwinden bringt. Da gleich= zeitig die Kondensatorspannung auf den Betrag ,abgesunken ist, der am Impulsbeginn der Belastung ,als Spannungsdifferenz zugeführt -wurde, bleibt damit tatsächlich die Spannungsamplitude über die ganze Impulsdauer angenähert konstant.The basic idea of the invention is therefore to automatically reduce the total resistance in the load circuit with a constant load resistance as the voltage of the capacitor 3 decreases, so that the voltage available at the load is not impaired: If the loss of voltage drop across the resistor 7 is to be kept as small as possible, it must be desirable that the total resistance between the -Klem- men BC of the resistor 7 .At the end of the pulse duration is ldeüi possible or completely disappears. According to the invention, this is achieved in that the shunt circuit also contains an additional voltage source. This is expediently dimensioned so that towards the end of the pulse duration the current driven by the voltage source 9 in the direction of the arrow through the resistor 7 cancels out the partial load current flowing through the resistor 7, ie completely eliminates the voltage loss between the terminals BC. Since at the same time the capacitor voltage has dropped to the amount that was supplied to the load as a voltage difference at the beginning of the pulse, the voltage amplitude actually remains approximately constant over the entire pulse duration.

In Abb.2 sind die Spannungsverhältnisse näher dargestellt für den Fall, daß die Spannung am Widerstand 7 am Impulsende völlig versc$windet. Solange der Schalter 2 noch offen ist, liegt an den Klemmen A, C die Kondensatorspannung U,. Im Augenblick der Schalterschließung tritt die Entladestromspitze auf, die am Widerstand 7 den Spannungsabfall U7 erzeugt, so daß am Belastungswiderstand i die Spannung Ul-Ul-U7 liegt. Die Spanntangen und Widerstände sind so bemessen, daß die Spannung U1- im Au,#genblick t" gleich der Spannung U, im Augenblick t, ist und daß die Spannung U7 im Laufe der Impulsdauer völlig verschwindet. Die schraffierte Fläche stellt dann den zu erzeugenden Spannungsstoß dar, dessen Amplitude, wie ,gefordert, über die ganze .Im- -pulsdauer angenähert konstant ist. Wird die Zeitkonstante des Stromanstiegs im- Nebenschlußkreis sowie diejenige der Entladung -des Kondensators j groß bemessen gegen die Impulsdauer, so läßt sich praktisch sogar genaue Rechteckform der Kurve erreichen. Nach, der Abschaltung der Belastung im Augenblickt t, setzt in bekannter Weise die Aufladung des Kondensators nach der Kurve U, ein. ' Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die - Hilfsentladungsstrecke 8 erst zu Beginn des. Impulses leitend werden darf, .also auch nach Beendigung des Impulses wieder stromlos wer den muß. Zu diesem Zwecke wird die Steuerung dieser Entladestrecke vorteilhaft von der Betätgung des Schalters 2 unmittelbar öder mittelbar ,abhängig gemacht, beispielsweise durch mechanische Kupplung des Schalters 2 mit der Schaltanordnung für die Gitterspannungen oder durch Vorsehung von Schaltelementen (Transformatoren @o. dgl.), mittels deren die Stromänderung im Bielasttingskreis bei Impulsbeginn und -ende im Gitterkreis -einsentsprechende Steuergpannungsänderung hervorruft. Für die Sperrung der Entladungsstrecke 8 ist @es u. U. nicht .ausreichend, nach Beendigung des Impulses eine sperrende Gitterspannung vorsorglich a das Steuergitter zu legen. Gegebenenfalls ist es notwendig, den in der Entladungsstrecke 8 fließenden Strom zwangsläufig zum Verschwinden zu bringen. Dies kann mit bekannten Mitteln .geschehen, z. B. durch Ein-Fügung einer weiteren Hilfsentladungsstrecke, die in Reihe mit einem Kondensator- parallel zur Entladungsstrecke 8 mitsamt den in Reihe liegenden Scheinwiderständen 7, 1o geschaltet ist und bei Beendigung des Impulses freigegeben wird. Durch die Zündung dieser Entladungsstrecke wird die Entladungsstrecke 8 gelöscht. Die Hilfsentladungsstrecke selbst kann nur so lange Strom führen, bis der Hilfskondensator aufgeladen ist, und dieser selbst kann :sich- in der folgenden Zeit, d. h. wenn beide Hilfsentladungsstrecken keinen Strom mehr führen, übereins Ableitung entladen. Um überspannungen an der Drossel io=zu vermeiden, ist gegebenenfalls ein Kurzschlußkreis vorzusehen, über den sich die magnetische Energie. der Drossel ausgleichen kann und der z. B. übereins. gittergesteuerte Entladungsstrecke am Impulsende @einschaltbar ist. Die Einrichtungen zur Steuerung der Hilfsentladungsstrecke 8 sind in der Zeichnung nicht näher dargestellt, da sie für die Wirkungsweise der Erfindung weniger .von Bedeutung sind und an sich in beliebiger Weise ausgeführt werden können.In Fig. 2, the voltage relationships are shown in more detail for the Case that the voltage at resistor 7 at the end of the pulse winds completely. So long If switch 2 is still open, the capacitor voltage is applied to terminals A, C. U ,. At the moment the switch is closed, the discharge current peak occurs on, which generates the voltage drop U7 across the resistor 7, so that the load resistance i the voltage Ul-Ul-U7 is. The tension rods and resistors are dimensioned in such a way that that the voltage U1- at the moment t "equals the voltage U, at the moment t, is and that the voltage U7 disappears completely in the course of the pulse duration. The hatched The area then represents the voltage surge to be generated, the amplitude of which, as required, is approximately constant over the entire .Im- pulse duration. If the time constant of the Current rise in the shunt circuit as well as that of the discharge of the capacitor j large compared to the pulse duration, so it can practically even be an exact rectangular shape reach the curve. After that, the shutdown of the load in the instant t resumes in a known manner the charging of the capacitor according to the curve U, a. ' From the The above shows that the - auxiliary discharge path 8 only at the beginning of the. Impulse may become conductive, i.e. also de-energized after the impulse has ended must become. For this purpose, the control of this unloading section is advantageous made dependent on the actuation of switch 2 directly or indirectly, for example, by mechanical coupling of the switch 2 with the switching arrangement for the grid voltages or by providing switching elements (transformers @O. Like.), by means of which the current change in the Bielasttingskreis at the beginning of the pulse and -end in the grid circle causes a corresponding change in control voltage. To block the discharge path 8, @es may not be sufficient, after Termination of the pulse a blocking grid voltage as a precaution a the control grid to lay. It may be necessary to reduce the amount flowing in the discharge path 8 Inevitably to make electricity disappear. This can be done by known means .done, e.g. B. by inserting a further auxiliary discharge path, which in Series with a capacitor parallel to the discharge path 8 together with those in series lying apparent resistors 7, 1o is switched and at the end of the pulse is released. The ignition of this discharge path creates the discharge path 8 deleted. The auxiliary discharge path itself can only carry current until the auxiliary capacitor is charged, and this itself can: itself- in the following Time, d. H. if both auxiliary discharge paths no longer carry current, over one Discharge discharge. In order to avoid overvoltages at the choke io =, if necessary Provide a short circuit through which the magnetic energy. the throttle can compensate and the z. B. About one. Grid-controlled discharge path at the end of the pulse @ can be switched on. The devices for controlling the auxiliary discharge path 8 are not shown in the drawing, as they are responsible for the operation of the Invention less. Are of importance and carried out in any way can be.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for generating short-term electricity or Voltage surges with an approximate rectangular shape, in particular such current or voltage surges high power from low power networks using storage capacitors, characterized in that a ballast resistor in series with the storage capacitor is provided in the load circuit at which the full voltage drop at the beginning of the pulse of the load current. occurs; and that parallel to this resistance on, off an inductance and a controlled discharge path existing, if necessary still: arranged a shunt circuit containing an additional voltage source, is, by means of which the total resistance <nd, which is in series with the storage capacitor is switched, automatically reduced during the pulse duration and; if necessary is made to disappear completely.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that that a grid-controlled vapor or gas discharge path with a clear current flow direction is arranged in the shunt circuit that pin part of the load current through this shunt can flow.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that that the control of the discharge path with the actuation of the switching device the load circuit is coupled directly or indirectly in such a way that the passage of current is released by the discharge path at the beginning of the pulse and after the end of the pulse as a precaution there is a blocking grid voltage on the control grid. q .. arrangement according to Claim i, characterized by such a measurement of the series resistor, that the voltage drop across the resistor at the moment of: the start of the pulse is approximately the same the difference between the voltage of the storage capacitor at the beginning and at the end of the Impulse is. -5. Arrangement according to Claims i to q., Characterized by one of these Rating the inductance provided in the shunt circuit and Voltage source, that of the voltage source against the direction of the load current at the end of the impulse, the current driven by the bias resistor is passed through the Series resistor flowing part of the load current wholly or approximately cancels. 6. Arrangement according to claim i to, characterized in that the time constant of the current rise in. Shunt is sized large against the pulse duration. . 7. Arrangement according to claim i and following, characterized in that devices for the artificial extinction of the discharge paths arranged in the shunt circuit are provided. B. Arrangement according to claim 7, characterized in that parallel A controlled auxiliary discharge path to the voltage source of the bypass circuit is provided with a series-connected blocking capacitor, whose current passage is released at the moment of the end of the pulse. 9. Arrangement according to claim 8, characterized characterized in that a discharge line is connected in parallel with the blocking capacitor. io: arrangement according to claim 7 to 9, characterized in that devices for example; controlled discharge paths are provided, by means of which a Circuit for balancing the magnetic energy of those in the shunt circuit Throttle is closable.