DE875080C

DE875080C - Arrangement for generating alternating current with unequal half-waves

Info

Publication number: DE875080C
Application number: DES24118A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl-Ing Kafka; Ernst Schroeder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-07-26
Filing date: 1951-07-26
Publication date: 1953-04-30

Description

Anordnung zur Erzeugung von Wechselstrom mit ungleichen Halbwellen Bei der Scheidung von Metallen mittels Elektrolyse ist festgestellt worden, daß eine größere Lockerung von sich bildenden Sperrschichten auf den Elektroden erzielt wird, wenn statt eines pulsierenden Gleichstromes mit Augenblickswerten nur einer Richtung ein Strom verwendet wird, der auch ent-Cregengesetzte Augenblickswerte aufweist.Arrangement for generating alternating current with unequal half-waves In the case of the separation of metals by means of electrolysis, it has been found that a greater loosening of the barrier layers that form on the electrodes is achieved if instead of a pulsating direct current with instantaneous values only one Direction a current is used, which also de-Cregenetzt instantaneous values having.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung derartiger Wechselströme mit ungleichen Halbwellen in einem Verbraucher, insbesondere in elektrolytischen Bädern, und besteht darin, daß der Verbraucher über eine Ventilanordnung unter Zuordnung eines wirkleistungsverlustvermeidenden wechselstromdurchlässigen Nebenschlusses derart an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist, daß in der Sperrphase der Ventilanordnung über den Nebenschluß ein Rückstrom durch den Verbraucher fließt, Für die Ausführung der Einrichtung nach der Erfindung gibt es verschiedene Möglichkeiten. In ti el den Figuren der Zeichnung sind hierfür einige Beispiele dargestellt.The invention relates to a device for generating such alternating currents with unequal half-waves in a consumer, especially in electrolytic Baths, and consists in the fact that the consumer has a valve assembly under assignment an AC-permeable shunt that prevents active power loss is connected to an alternating current source in such a way that in the blocking phase of the valve arrangement A reverse current flows through the consumer via the shunt, for the execution the device according to the invention there are various possibilities. In part Some examples of this are shown in the figures of the drawing.

Fig. i zeigt eine Schaltung, bei der als Nebenschluß zu dem Ventil i ein Gleichstrommotor 2 mit einer Fremderregerwicklung 3 vorgesehen ist. Der Verbraucher 4 fürden halbwellenungleichen Wechselstrom ist ein elektrolytisches Bad. Der Transformator 5 dient gleichzeitig zur Lieferung des Wechselstromes wie auch zur Lieferung des überlagernden Gleichstromanteils. An dem Motor:2 liegt eine Spannung, die sich aus der Sperrspannung des Ventils i als eine Halbwelle und dem Spanhungsfall in,der Durchlaßphase als andere Halbwelle zusammensetzt. je nach Leistung und Trägheitsmoment des Gleichstrommotors 2 ergibt sich ein bestimmter Halbwellenstrom. (Rückstroni) durch das Bad in denjenigen Halbwellen, in denen das Ventil i sperrt. Durch die Fremderregerwicklung 3 kann die Leistungsabgabe des Gleichstrommotors 2 und damit der Rückstrom durch das Bad eingestellt werden. Die von dem Gleichstrommotor:2 in der Sperrphase des Ventils i aufgenommene Leistung wird bei der entgegengesetzt gerichteten Stromphase an das Bad wieder abgegeben, da der Motor dann infolge der gespeicherten Bewegungsenergie als Generator arbeitet und so praktisch keine Wirklei stung verbraucht.Fig. I shows a circuit in which a direct current motor 2 with an external excitation winding 3 is provided as a shunt to the valve i. The load 4 for the half-wave unequal alternating current is an electrolytic bath. The transformer 5 serves at the same time to supply the alternating current as well as to supply the superimposed direct current component. At the motor: 2 there is a voltage which is composed of the reverse voltage of the valve i as a half-wave and the voltage drop in the forward phase as the other half-wave. Depending on the power and moment of inertia of the direct current motor 2, a certain half-wave current results. (Rückstroni) through the bath in those half-waves in which the valve i blocks. The power output of the direct current motor 2 and thus the reverse current through the bath can be adjusted by the external excitation winding 3. The power absorbed by the direct current motor: 2 in the blocking phase of valve i is given back to the bathroom in the opposite current phase, since the motor then works as a generator due to the stored kinetic energy and thus consumes practically no real power.

In Fig. 2 ist parallel zu dem Ventil i eine Drosselspule 6 vorgesehen, die als wechselstromdurchlässiger Nebenschluß (ähnlich wirkt wie der Gleichstrommotor:2 in Fig. i. Während der Sperrphase des Ventils i speichert die Drosselspule 6 elektrische Energie, die sie dann in der Durchlaßphase an den Verbraucher4 abgibt. Der Transformator ist wieder mit 5 bezeichnet. Zur Regelung des Rückstromes durch den Verbraucher4 in. der Sperrphase des Ventils i kann die Drosselspule in ihrem Widerstand veränderbar sein, was z. B. vorteilhaft durch eine regelbare Vormagnetisierung erreicht werden kann,. Anstelle der Drosselspule kann ein Kondensator als Nebenschluß vorgesehen sein. Auch ein Kondensator speichert in der Sperrphase des Ventils elektrische Energie und gibt sie in der t' el Durchlaßphase an den Verbraucher ab. Abgesehen von unvermeidbaren 'Eigenverlusten treten Wir ' kleistungsve,rIuste sowohl bei Verwendung einer Drosselspule wie bei Verwendung eines Kondensators als Nebenschluß nicht auf.In FIG. 2 is provided in parallel to the valve i a choke coil 6, which (similar to acts as AC-permeable shunt such as the DC motor. 2 in Fig i During the blocking phase of the valve i stores the choke coil 6 electrical energy, which it then in the. The transformer is again denoted by 5. In order to regulate the reverse current through the consumer 4 in the blocking phase of the valve i, the resistance of the choke coil can be changed, which can be advantageously achieved, for example, by a controllable premagnetization can. Instead of the inductor, a capacitor may be provided as a shunt. also a capacitor stores in the blocking phase of the valve electrical energy and releases it at t 'el release phase to consumers on. Apart from unavoidable' own losses occur we kleistungsve 'rIuste both when using a choke coil as when using a capacitor as a shunt, this is not possible f.

In Fig. 3 ist eine Schaltung dargestellt, bei -der die Wirkleistungsverluste völlig vermieden sind. Es wird mit einer Doppelschaltung gearbeitet mit zwei Ventilen- i und i` sowie mit zwei Verbrauchern 4 und 4!, die zur Erzielung des RfickstTomes gegenseitig als Nebenschluß dienen, wenn das den Gleichstromanteil des Verbrauchers erzeugende Ventil sperrt. Die Sekundärwicklung des Transformators 7 ist über die beiden Verbraucher 4 und 4 geschlossen, denen je ein Ventil i und i' zugeordnet ist. Die Ventile liegen einerseits gleichpolig an verschiedenen außermitt-igen Anzapfungen 9 und g' des Transformators 7. Die beiden anderen gleichpoligen Anschlüsse der Ventile sind an die Verbindungsleitung des Verbrauchers 4 mit dem Verbraucher 4 angeschlossen-. Zur Veränderung des Verhältnisses der positiven zu den negativen Halbwellen der Verbraucherftrüme sind mehrere außermittige Transforma.toranschlüsse vorgesehen, die durch Regelschalter 8 bzw. 8' wahlweise anschaltbar sind. Eine voneinander unabhängige Regelung in den beiden Verbrauchern kann vorteilhaft sein.In Fig. 3 a circuit is shown - in which the real power losses are completely avoided. A double circuit is used with two valves - i and i` as well as two consumers 4 and 4 !, which serve as a shunt to achieve the RfickstTome when the valve that generates the direct current component of the consumer blocks. The secondary winding of the transformer 7 is closed via the two consumers 4 and 4 , each of which is assigned a valve i and i '. The valves are on the one hand homopolar at different eccentric taps 9 and g 'of the transformer 7. The two other homopolar connections of the valves are connected to the connecting line of the consumer 4 with the consumer 4. In order to change the ratio of the positive to the negative half-waves of the consumer towers, several eccentric transformer gate connections are provided, which can be optionally switched on by control switches 8 or 8 '. Independent regulation in the two consumers can be advantageous.

In Fig. 4 ist als Ventilanordnung i i kein einf aches Ventil wie in den Figuren, i bis 3, sondern eine Graetzschaltung mit vier Ventilen vorgesehen. Die übrigen Teile mit ihren Biezugszeichen entsprechen denen der Fig. i. Eine Besonderheit der Einrichtung nach Fig. 4 stellt die zusätzliche Gleichstromspeisung über den Transformator 12 und die Gleichrichteranordnung ri dar. Hierdurch wird ein fremder Zusatzgleichstrom in den mit Wechselstrom von, dem Transformator 5 gespeisten Verbraucherkreis eingeführt. Durch die zusätzliche Gleichstromspeisung wird jedoch noch eine weitere Besonderheit erreicht, die in der Erzeugung eines Wechselstromes mit ungleich langen. Halbwellen besteht und im folgenden noch näher erläutert ist.In Fig. 4 no simple valve as in Figures 1 to 3, but a Graetz circuit with four valves is provided as the valve arrangement ii. The remaining parts with their flexural symbols correspond to those in FIG. A special feature of the device according to Fig. 4, the additional DC power supply via the transformer 12 and the rectifier arrangement ri represents. A result, a foreign additional direct current is introduced into the alternating current of, the transformer 5 is fed consumer circuit. The additional direct current feed, however, achieves another special feature, namely the generation of an alternating current of unequal length. Half-waves exists and is explained in more detail below.

In den Fig. 5 und 6 ist der Verlauf von Gleichstrom überlagerten Wechselströmen dargestellt, die durch verschieden ausgebildet-, Einrichtungen nach der Erfindung erzielbar sind. 5 and 6 the course of direct current superimposed alternating currents is shown, which can be achieved by differently designed, devices according to the invention.

Die verschieden gerichteten Augenblickswerte der ungleichen Halbwellen der Ströme sind durch die Pfeile entgegengesetzter Richtung dargestellt; und zwar entspricht das Strombild nach Fig. 5 den Ausführungsbeispielen der neuen Einrichtung nach den Fig. i bis 3 und weist nur hinsichtlich des Mittelwertes verschiedene Halbwellen auf, während das Strombild nach Fig. 6 einem Wechselstrom entspricht, der mit der Einrichtung nach Fig, 4 erzielbar ist. Diese Halbwellen sind nicht nur hinsichtlich ihres Mittelwertes verschieden-, sondern auch hinsichtlich ihrer Dauer.The differently directed instantaneous values of the unequal half-waves of the currents are shown by the arrows in the opposite direction; namely, the current image corresponds to Fig. 5 the embodiments of the new device according to Figs. I to 3 and has only in terms of the mean value different half-wave, while the current image of FIG. 6 corresponds to an alternating current with the device of Fig, 4 is achievable. These half-waves are not only different with regard to their mean value, but also with regard to their duration.

Soll mit einer neuen Einrichtung, die an sich nur Wechselströme mit Halbwellen, gleicher Dauer erzeugt, beispielsweise mit der Einrichtung gemäß Fig. i, Wechselstrom mit ungleich langen Halbwellen erzeugt werden, so kann erfindungsgemäß eine Drosselspule in den Verbraucherkreis eingeschaltet werden. Die Fig. 7 und 8 zeigen hierfür Beispiele. Die Drosselspulen sind jeweils mit 13 bzw. 13' bezeichnet. Ein auf diese Weise verzerrtes Strombild zeigt Fig. g.If a new device that only generates alternating currents with half waves of the same duration, for example with the device according to FIG. 7 and 8 show examples of this. The choke coils are each denoted by 13 and 13 '. A current image distorted in this way is shown in FIG.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt sowie nicht auf elektrolytische Räder als Verbraucher. Es sind auch andere Schaltungen als die dargestellten einbegriffen, sofern sie den erfindungsgemäßen Merkmalen entsprechen. Eine solche andere Schaltung Z, zeigt z. B. Fig. io. Hier liegt der durch die Drosselspule gebildete, Nebenschluß parallel zu dem wieder mit 4 bezeichneten Verbraucher 6. The invention is not limited to the exemplary embodiments shown, nor is it limited to electrolytic wheels as consumers. Circuits other than those shown are also included, provided they correspond to the features according to the invention. Such another circuit Z, shows z. B. Fig. Io. Here, the shunt formed by the choke coil lies parallel to the consumer 6, again denoted by 4.

Die Einrichtung nach der Erfindung kann anstatt für einphasigen auch für mehrphasigen Betrieb ausgebildet sein, und anstatt der dargestellten Ventilanord,nung können auch solche in anderen Gleichrichterschaltungen verwendet sein. Ebenso können alle Arten von Gleichrichtern Anwendung finden.The device according to the invention can also be used instead of single-phase be designed for multi-phase operation, and instead of the valve arrangement shown, voltage can also be used in other rectifier circuits. Likewise can all types of rectifiers are used.

Claims

PATENT APPEAL- i. Device for generating alternating current with unequal half-waves in a consumer, especially in electrolytic baths, characterized in that the consumer is connected to an alternating current source via a valve arrangement with the assignment of an ac-permeable shunt that avoids active power loss in such a way that in the blocking phase of the valve arrangement via the shunt a reverse current flows through the consumer. : 2. Device according to Claim i, characterized in that the shunt is an electrical or a mechanical-electrical storage device which generates the reverse current in the blocking phase. 3.- Device according to claim i or: 2, characterized in that a direct current motor with preferably controllable external excitation is provided as a shunt. 4. A device according to claim 2, characterized denotes Ge, that is provided as a shunt inductor is. 5. Device according to claim 4, characterized in that the reactance of the choke coil can be regulated, preferably by DC magnetization. 6. Device according to claim: 2, characterized in that a capacitor is provided as the N shunt. ki 7. Device according to claim i or one of the following claims, characterized in that the valve arrangement is designed in Graetz circuit. 8. Device according to claim 7, characterized in that the valve arrangement has a special alternating current supply. G. Device according to claim i or one of the following claims, characterized in that a throttle coil is connected upstream of the valve arrangement. ok Device according to Claim 1, 3 or one of the following claims, characterized by a double circuit with two valve arrangements and two consumers, in which the consumers mutually serve as a shunt (Fig. 3, 7). ii * Device according to claim io, characterized by a supply transformer with secondary taps such that the ratio of the differently directed half-wave currents in the two consumer circuits can preferably be changed independently of one another.