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Mechanischer Wechselrichter Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf einen mechanischen Wechselrichter mit einer Gleichspannungsbatterie und einem
den erzeugten -Wechselstrom hinauf- oder heruntertransformierenden Transformator.
Bei derartigen Wechselrichtern ist es bereits bekannt, zur Funkenlöschung einen
Kondensator parallel zu dem oder den Kontakten oder, was auf das gleiche herauskommt,
parallel zu der Primärwicklung oder der Sekundärwicklung des Transformators zu schalten.
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Eine derartige bekannte Schaltung zeigt Abb. r an dem Schaltbild eines
Pendelwechselrichters. Bei diesem ist der parallel zur Primärwicklung des Transformators
T gelegte Kondensator C derart bemessen, daß die Zeit zwischen der Öffnung des Kontaktes
K1 und der Schließung des Kontaktes K. gerade gleich einer halben Periode der durch
den Kondensator C und der Primärwicklung des Transformators 7` bestimmten abklingenden
Schwingung ist. In diesem Fall hat sich der Kondensator C in der genannten Zeit
gerade auf fast die entgegengesetzte Spannung, die er irn Augenblicke der Öffnung
des Kontaktes h, hatte, umgeladen, so dalß die Schließung des Kontaktes 1i, praktisch
funkenfrei erfolgen kann.
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Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß sich
die Eigenfrequenz der abklingenden Schwingung ändert und damit die Wirksamkeit der
Funkenlöschung abnimmt, wenn infolge einer Änderung der Spannung der Gleichspannungs-<luelle-(0)
der Leerlaufstrom und damit die Permeabilität des Eisenkernes des Transforniators
T,
d.1i. seine Induktivität, geändert wird. Die Wirksamkeit der Funkenlöschung s
, t -)ll dadurch von -43,pannungsschwankungen Z, unabhängig gernaeht werden,
claß der Eisenkern derart ausgebildet ist, daß innerhalb des Schwankungsbereiches
der Spannung der Otielle (0 die Pernieabilitä t des Kernes praktisch konstant bleibt.
Dies wird dadurch erreicht, däß der Kern des Transformators aus Eisensorten derart
verschiedener Permeabilit@its@urven zusammengesetzt ist, daß die resultierende 1'erineabilität
hoch und firn Schwankungsbereich der Batteriespannung möglichst konstant ist.
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Der Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der t'berlegung, daß zwar
schon Eisensorten bekannt sind, die innerhalb gewisser Bereiche eine ziemlich konstante
Permeabilität besitzeng daß die Perrneabilität dieser Eisensorten jedoch meist ziemlich
klein ist. Die Verwendung eines Kernes sehr geringer Perineabilität ist aber für
die Verwendung in einem mechanischen Wechselrichter ungünstig, da dann der Leerlaufstrom
groß ist und der Wirkungsgrad des Wechselrichters herabgesetzt wird. Durch Verwendung
verschiedener Eisensorten 1ä ßt sich jedoch eine sowohl hohe als auch innerhalb
des Schwankungsbereiches der Batteriespannung angenähert konstante Permeabilität
erzielen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei
Eisensorten derartiger Permeabilität gewählt, daß bei Änderung der mittleren Batteriespannung
die Perineabilität der einen Eisensorte zunimmt und die der anderen Eisensorte abnimmt.
Dies zeigt schematisch die Kurvendarstellung in Abb. z. Bei dieser stellt Kurve
a. die Permeabilit<it ir in @bliiingiglceit von der Induktion 1' des Kernes bei
der -einen Sorte dar. Die Kurve b zeigt die entsprechende Abhängigkeit bei der anderen
Eisensorte. Die gestrichelte Kurve c zeigt die Perineabilitätskurve des Kernes,
wenn dieser aus Blechen beider Eisensorten besteht, die abwechselnd aufeinandergeschichtet
sind.
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Dabei ist angenommen, daß der bei der normalen Batteriespannung auftretende
Induktionswert B" genau zwischen den beiden Induktionswerten liegt, an denen die
Höchstwerte der Kurven a und b auftreten. In einem durch gestrichelte
senkrechte Linien angedeuteten Schwankungsbereich von -I- 30 °/o der Gleichspannung
und damit der Induktion .,indert sich dann die Perineabilität des zusammengesetzteii
Kernes nur.um wenige Prozente. Infolgedessen ist die Funkenlöschung sowohl bei frisch
aufgeladener (und gegebenenfalls gepufferter) Gleichspannungsbatterie O
(a. B. Akkumulator) ebenso wirksam wie bei weit gehend entladener Batterie.
Dies ist insbesondere für tragbare Geräte wichtig, da datiii Akkumulatoren geringerer
Kapazität verwendet werden können, als es bisher möglich war.
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Eine verhältnismäßig konstante und trotzdem ziemlich hohe Permeabilität
läßt sich weiterhin auch dadurch erzielen, daß die eine Eisensorte nach dem Gesichtspunkt
einer möglichst hohen Permeabilität und die andere Eisensorte nach dem Gesichtspunkt
einer möglichst konstanten Pernieabilität ausgewählt ist. Hat z_. B. die eine Eisensorte
des Kernes eine Permeabilitätskurve, wie sie die Kurve d in Abb. 3 darstellt (Dynamoblech
finit höherem Siliciumgehalt), während die andere Eisensorte eine Permeabilitätskurve
der Kurve e besitzt (Dynamoblech finit mittlerem Siliciumgehalt), so läßt es sich
erzielen, daß die resultierende Kurve i des zusammengesetzten Kernes ebenso wie
die Kurve c einen verhältnismäßig flachen Verlauf in der Nähe des Maximums hat,
aber ini ganzen doch ziemlich nahe an die maximalen Permeabilitätswerte der Kurve
(f herankommt. Die genaue Lage der Kurve j hängt natürlich von der Dicke und dem
Schichtungsverhältnis der einzelnen Blechsorten ah und kann durch diese bestimmt
werden.
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Bei der Auswahl der Bleche entsprechend Abb. 3 ist gleichzeitig noch
von dein an Hand von Abb. z erläuterten Prinzip Gebrauch ";-macht worden, nach dem
die Maximalstellen der beiden Kurven gegeniiber dein normalen Arbeitspunkt, der
hier bei .I,3 Isilogatilj liegen soll, gegensinnig versetzt sind. Der praktisch
vorkommende Schwankungsbereich dr Induktion ist wie bei Abb. z durch senkrechte
gestrichelte Linien dargestellt.
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Natürlich können auch Eisensorten finit noch höheren Permeabilitätswerten
insbesondere solche mit Permeabilitä tswerten über 15 00o, verwendet werden. Eine
hohe. Pcrineabilität hat auf jeden Fall den Vorteil, clal., der Leerlaufstroin heruntergesetzt
wird.
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Ferner empfiehlt es sich noch. (las Eisen nach dein Gesichtspunkt
möglichst geringer Eisenverluste auszuwählen. Diese :ollen insbesondere unter o,5
Watt pro Kilogramm liegen. Bei der erfindungsgemäßen @"exwendung verschiedener Eisensorten
wird diesem Bestreben dadurch meist schon Rechnung getragen, daß die Eisensorte
hoher Permeabilität gleichzeitig auch geringe Eisenverluste besitzt, so daß die
resultierenden Eisenverluste i des Kernes ebenfalls verhältnismäßig gering sind.
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