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Mechanischer Wechsehichter in Parallelanordnung Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf mechanische Wechselrichter in Parallelanordnung.
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Bei den gebräuchlichen mechanischen Wechselrichtern dient als schwingendes,
kontaktgebendes Organ gewöhnlich ein Pendel mit einem damit verbundenen Dauermagneten.
-Die Schwingung des Pendels wird durch zwei abwechselnd von Strom durchflossene,
symmetrisch zur Ruhelage des Pendels angeordnete Arbeitswicklungen aufrechterhalten.
Die Inbetriebsetzung derartiger Wechselrichter ist jedoch mit gewissen Schwierigkeiten
verbunden, da beim Einschalten des Stromes die beiden Arbeitswicklungen gleichmäßig
erregt werden und das schwingende Organ daher nicht von selbst anläuft, sondern
in seiner neutralen Stellung so lange verharrt, bis durch einen mehr oder weniger
zufälligen Impuls, beispielsweise eine Erschütterung, das Einsetzen der Schwingung
ermöglicht wird. Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich auch beim Anlassen von Wechselrichtern
in Parallelanordnung, die mit Dampf- oder Gasentladungsgefäßen betrieben werden.
Diese Schwierigkeiten kann man auf verschiedene Weise beheben. Beispielsweise erreicht
man den Selbstanlauf dadurch, daß man den Steuerkreis als Schwingungskreis ausbildet,
dem außer der Lieferung des den Beginn der Wechselrichtung einleitenden Spannungsimpulses
im folgenden auch die betriebsmäßige Bereitstellung der Steuerspannung obliegt.
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Mechanische Wechselrichter arbeiten mit einem schwingenden System,
dessen Frequenz wesentlich durch mechanische Größen, beispielsweise Kontaktabstand
und Elastizitätseigenschaften des schwingenden Organs; bestimmt ist. Demgemäß ist
die Frequenz eines vorgegebenen mechanischen Wechselrichters nur innerhalb eines
gewissen, durch die mechanischen Eigenschaften bedingten Bereiches
veränderbar.
Würde nun ein zweiter elektrischer Schwingungskreis zum Anlassen und Steuern herangezogen,
wie dies vom Wechselrichterbetrieb mittels Entladungsgefäße her bekannt ist, so
ergäbe sich die Notwendigkeit, das mechanische und das elektrische Schwingsystem
miteinander stets in Resonanz zu halten, eine Aufgabe, die in der Praxis mit Schwierigkeiten
verbunden wäre.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf hin, den Beginn der Pendelschwingungen
bei mechanischen Wechselrichtern durch Einbau eines nur zu diesem Zwecke in Tätigkeit
tretenden Anlaßstromkreises herbeizuführen.
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Erfindungsgemäß dient als Anlaßstromkreis für das schwingende Organ
eine Reihenschaltung eines Kondensators und eines hohen Widerstandes, die dauernd
an die Gleichstromspeisequelle angeschlossen ist, und der Kondensator dieser Reihenschaltung
wird im Falle des Einlegens des Hauptschalters über eine den Anker des schwingenden
Organs in einer bestimmten Richtung beeinflussende Erregerwicklung entladen. Es
sei zunächst, ehe auf die besondere Wirkungsweise des Anlaßstromkreises eingegangen
wird, diejenige der ganzen Anordnung an Hand der Zeichnung erläutert.
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In der Zeichnung stellt i o ein Gleichstromnetz dar, das über einen
Wechselrichter 12 mit dem Wechselstromnetz i i verbunden ist. Die Wicklung 13 des
Ausgangstransformators 14 ist über die Mittelanzapfung 15 und den Schalter 39 an
den positiven Pol des Gleichstromnetzes angeschlossen. Die äußeren Enden 18, i 9
der Wicklung 13 sind über zwei Trockengleichrichter 16, 17 , die Schwingungsanordnung
2o des Wechselrichters und die Zuleitungen 23, 25 bzw. 24,25 mit dem negativen Pol
des Gleichstromkreises verbunden.
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Das in der Zeichnung dargestellte Schwingungsorgan 31 mit der Zuleitung
25 ist in einem luftleeren Glaskolben 30 eingebaut und trägt einen Dauermagneten
32 sowie ein Paar Kontakte 33, 34. In den Glaskolben sind außerdem die Zuleitungen
23, 24 mit den festen Kontakten 28, 29 eingeführt, die mit den Kontakten 33, 34
zusammenarbeiten. Um den Anker des Wechselrichters fortlaufend zu bewegen, sind
ein Paar Arbeitswicklungen 35, 36 in der Nähe des Ankermagneten 32 angebracht, die
über die entsprechenden festen und beweglichen Kontakte 28, 33 und 29, 34 miteinander
verbunden sind, wenn der Wechselrichter nicht arbeitet. Zum Anlassen des Ankers
31 ist eine stärkere Erregung vorgesehen, die aus einem Kondensator 37, einem hohen
Widerstand 38 und einer Erregerwicklung 4o besteht. Der Kondensator 37 und der Widerstand
38 sind hintereinandergeschaltet und an das Gleichstromnetz 2o angeschlossen. Die
Erregerwicklung 40 ist in der Nähe des Magneten 32 angebracht und einerseits mit
einem Punkt des Gleichstromnetzes auf der Wechselrichterseite des Schalters 39,
andererseits mit dem Punkt 4 i zwischen Kondensator 37 und Widerstand 39 verbunden.
Ferner ist ein Kommutierungskondensator 26 parallel zur Wicklung 13 des Transformators
14 einge-_ schaltet. In den Gleichstromkreis i o ist außerdem eine Drosselspule
27 eingefügt, um den Gleichstrom möglichst konstant zu halten. Die Schwingungsanordnung
2o, welche die verschiedenen Hälften 21, 22 des Transformators 13 abwechselnd mit
dem Gleichstromnetz io verbindet, kann auch ein anderes geeignetes Schwingungsorgan
enthalten. Es arbeitet so, daß der Kontakt zwischen dem Gleichstromkreis i o und
dem äußeren Ende einer der Wicklungshälften des Transformators 13 nicht unterbrochen
wird, bevor nicht die Verbindung zwischen dem Gleichstromnetz i o und der anderen
Hälfte des Transformators 13 geschlossen ist, so daß während einer bestimmten Zeit
jeder Periode beide Hälften des Transformators 13 in den Stromkreis eingeschaltet
sind. Bei der Arbeit des Wechselrichters wird man gemäß vorliegender Erfindung,
ohne Berücksichtigung der besonderen Art des Wechselrichters, eine symmetrische
Wechselspannung an den Enden 18, 19 des Transformators 13 erhalten, da ja der Transformator
13 mit einer Mittelanzapfung 15 an den einen Pol des Gleichstromkreises io angeschlossen
ist und . der Wechselrichter die beiden Hälften 21, 22 des Transformators 13 abwechselnd
über die Gleichrichter 16 und 17 mit dem anderen Pol verbindet. Der Kommutierungskondensator
26 ist eingebaut, um ein ruhiges Arbeiten der Anlage zu gewährleisten und Übergangsfunken
zu verhindern.
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Liegen in einem bestimmten Augenblick die Verhältnisse so, daß der
Stromkreis zwischen den Leitungen 25 und 23 geschlossen und zwischen 25 und 24 unterbrochen
ist, so fließt ein Strom von der positiven Seite des Gleichstromkreises über die
Mittelanzapfung 15 und die entsprechende Hälfte 21 des Transformators 13 durch den
Gleichrichter 16. Zu gleicher Zeit fließt ein Ladestrom von der Mittel anzapfung
15 über die andere Hälfte 22 in den Kommutierungskondensator 26, der sich dabei
so auflädt, daß der Punkt i g, bezogen auf Punkt 18, positiv aufgeladen wird. Kurze
Zeit später verbindet das Pendel die Leitungen 25 und 24, bevor noch die Verbindung
zwischen den Leitungen 25 und 23 unterbrochen wird. Der Kondensator 26 ist daher,
solange die Zuleitungen 23 und 24 durch die Schwingungsanordnung 2o miteinander
verbunden sind, kurzgeschlossen. Ein Kurz. schlußstrom -des Kondensators 26 wird
jedoch
durch die Gleichrichter verhindert. Dagegen versucht der
Gleichstromkreis io, sollange die Leitung 25 über die Schwingungsanordnung mit den
Leitungen 23 und 24 verbunden ist, einen Strom in die beiden Hälften 2 i und 22
des Transformators zu schicken; aber die Ladung -des Kommutierungskondensators 26
ist so gepolt, daß sie einen beständigen Stromfluß über die Halbwicklung 21 verhindert,
den beginnenden Gleichstromzufluß über die Halbwicklung 22 jedoch unterstützt. Beim
Zusammenarbeiten des Wechselrichters, der Gleichrichter und des Kommutierungskondensators
wird daher der Stromfluß von einer Hälfte übergehen, ohne daß eine plötzliche mechanische
Unterbrechung des hohen Stromes im Wechselrichter notwendig ist.
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Diese oben. beschriebene Wirkungsweise zeigt der Wechselrichter, sobald
er sich, angestoßen, in Betrieb befindet. Soll das schwingende Organ jedoch bei
Inbetriebnahme der Anordnung aus seiner Mittellage selbsttätig herausgebracht werden,
so muß eine zusätzliche Anordnung getroffen werden, da sonst beide Erregerspulen
gleicherweise vom Strom durchflossen werden und sich in ihrer Wirkung auf den Ankermagneten
ausgleichen.
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Erfindungsgemäß geschieht dies durch einen Anlaßstromkreis, der aus
der Anlaßspule q.o, dem Kondensator 37 sowie zusätzlich dem hohen Widerstand 38
besteht. Der Kondensator 37 liegt- über den hohen Widerstand dauernd am Gleichstromkreis
io, ist also im Zeitpunkt, wo der Wechselrichter in Betrieb genommen werden soll,
aufgeladen. Beim Schließen des Schalters 39 entlädt sich der Kondensator stoßartig
über die Anlaßspule q.o, die den Magneten des Pendels anzieht und die Schwingung
desselben einleitet. Nachdem der Wechselrichter in Betrieb gesetzt ist, hat der
Anlaßstromkreis seinen Zweck erfüllt und liegt funktionslos im Nebenschluß zum Schalter
39. Erst wenn dieser geöffnet und die Anordnung damit stillgesetzt ist, kann sich;
der Kondensator 37 wieder aufladen, worauf die Anordnung wieder einschaltbereit
ist.
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Der Widerstand 38 kann beliebig hoch gewählt werden; eine obere Grenze
ist ihm nur gesetzt durch den Reststrom des Kondensators, der in Anbetracht der
Kleinheit der notwendigen Kapazität und der Vollkommenheit der handelsüblichen Kondensatoren
als nicht bestehend zu betrachten ist, sowie durch die Zeit, in welcher der Wechselrichter
nach einer Abschaltung wieder betriebsbereit sein soll. In keinem Fall ergeben sich
jedoch durch die erfindungsgemäße Einrichtung erwähnenswerte Verluste.