DE886175C

DE886175C - Umwandler fuer Gleichspannung und Umformer von Gleichstrom in Wechselstrom

Info

Publication number: DE886175C
Application number: DEB4757D
Authority: DE
Inventors: Ernst Wilckens
Original assignee: Julius Pintsch AG
Current assignee: Julius Pintsch AG
Priority date: 1941-04-23
Filing date: 1941-04-23
Publication date: 1953-08-13

Description

Umwandler für Gleichspannung und Umformer von Gleichstrom in Wechselstrom An dem Problem, Gleichstrom niedriger Spannung in Gleichstrom hoher Spannung oder in Wechselstrom zu verwandeln, wird schon sehr lange gearbeitet. Dementsprechend liegen auch schon die verschiedensten Lösungen hierfür vor (rotierende Umformer, Pendelumformer). Der Nachteil aller bisherigenAnordnungen liegt darin, daB dieLebensdauer zu kurz, die Gleichförmigkeit zu gering, eine zu häufige Wartung der Apparaturen notwendig und das Inbetriebsetzen nicht sicher genug sind, so daß bei unbewachten Stationen oder in Sicherungsanlagen derartige Einrichtungen nur bedingt zulässig sind. Die Erfindung schlägt eine Einrichtung vor, die die vorgenannten Mängel nicht hat; und die insbesondere immer nach der Einschaltung sicher betriebsbereit ist und sofort die volle Energie abgibt. Die erfindungsgemäße Apparatur besteht aus einem. oder zwei Magneten, deren Wicklungen mit Kondensatoren zusammengeschaltet sind. Auf Grund dieser Zusammenschaltung haben die Magnetschalter verzögerten Anzug und Abfall.- Die Magnetfelder werden also durch den. jeweils zugeschalteten Kondensator und durch Eigenkontakte gesteuert. Die am Anker des Magnetschalters angebrachten Eigenkontakte unterbrechen bei der Ankerbewegung ein- oder mehrfach einen Gleichstromkreis, der über eine Primärwicklung eines Transformators verläuft. Der Anker des Magneten ist nicht reibend gelagert und betätigt auch ohne Reibung .die Eigenkontakte. Vorzugsweise haf der Anker an dem Joch des Magneten eine Blattfederlagerung, und die Eigenkontakte befinden sich, in einer Quecksilberschaltröhre, die ebenfalls an einer Blattfeder angebracht ist. Die Blattfeder wird von dem Anker des Magneten aus mittels einer Stoßstange od. dgl. ausgelenkt oder durchgebogen, bei welcher Gelegenheit der Quecksilbertropfen in der Schaltröhre seine bisherige Lage verläßt und mit einem anderen Kontaktpaar in Verbindung tritt.
Der Transformator, dessen Primärwicklung in dem zu unterbrechenden Gleichstromkreis liegt, besitzt eine Sekundärwicklung mit höherer Windungszahl als die Primärwicklung, so daß, sekundärseits beim Ein- und Abschalten des Primärkreises eine höhere Spannung als primärseits eiltsteht. Die Entladung des sekundären Wechselstroms wird, solange der Widerstand des elektrischen Kreises groß ist, in Form einer reinen Stoßentladung erfolgen und dementsprechend allein durch die Ein- und Abschaltmöglichkeit innerhalb einer Sekunde gegeben sein. Um diese Abschaltmöglichkeit hochzutreiben, schaltet man in den Weg -des Quecksilbertropfens in der Schaltröhre mehrere Unterbrecherstellen hintereinander, mindestens also zwei. Hat man es dagegen mit Schaltungen zu tun, bei welchen der Widerstand im elektrischen Kreis des Transformators klein ist, so tritt eine oszillatorische Entladung auf, und die Frequenz ist im wesentlichen. durch die elektrischen Daten des Kondensators und der Selbstinduktion bestimmt.
An Stelle der mehrfachen Unterbrechungsstellen, die für die reine Stoßerregung sich für notwendig erweisen, können auch ruhende Frequenzwandler zur Erhöhung der Frequenz Anwendung finden. Gegebenenfalls können beide Maßnahmen nebeneinander verwendet werden.
Bei angeschaltetem Entladungskreis mit. oszillatorischer Entladung kann gegebenenfalls auch die Kapazität durch die Spuleneigenkapazität ersetzt werden, so daß die Spulenselbstinduktion frequenzbestimmend wird. Bei richtiger Bemessung ist es dann möglich, sehr hohe Spannungen zu erreichen.
Zweckmäßig macht man die Schaltung so; daß Ladung und Entladung des Kondensators über die Primärspule des Transformators erfolgen., so daß auf diese Weisse eine Hin- und Rückschwingung entsteht. Zur Beeinflussung der Entladekurve, beider ein möglichst sinus.förmiger Verlauf angestrebt wird, werden Widerstände benutzt, welche die Form der Lade- und Entladekurve des Kondensators verändern. Es ist möglich, hierzu die Wicklung selbst zu benutzen, falls ihr Widerstand hierzu passend ist, was sich wohl erreilchen läßt.
Die Erfindung wird durch die Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele darstellen, erläutert. In Abb. i ist ein Magnetschalter 3 gezeigt, der mit einem Kondensator 4 zusammengeschaltet ist. Der Magnetschalter besitzt ein Joch 6, an welchem mittels einer Blattfeder 9 ein Anker 5 angebracht ist. Der Magnetschalter liegt über einen Eigenkontakt 2 (Selbstunterbrecherkontakt) und einen Handschalter i am einen Pol der Spannung, -der andere Pol wird über einen Widerstand 7 angeschlossen.
Die Eigenkontakte 12, 13 des Magnetschalters 3 befinden sich in einer Quecksilberschaltröhre i i. Der Quecksilbertropfen 14 schließt gerade den: Kontakt 12. Die Röhre iii hängt an einer Blattfeder io, die bei Bewegung des Ankers 5 mittels der Stoßstange 8 so -durchgebogen wird, draß die Quecksilberröhre umkippt. .
Die Unterbrecherkontakte 12, 13 liegen im Stromkreis einer Gleichstromquelle 15. Ebenfalls -in diesem Kreis befindet sich die Primärwicklung 16 eines Transformators, gegebenenfalls nebengeschlossen durch einen Kondensator 17. Die in der Wicklung 16 auftretenden unterbrochenen Gleichströme iibertragen sich als Spannungsspitzen entgegengesetzter Polarität, also als Wechselstrom auf die Sekundärwicklung 18.
Ist der Widerstand im Entladestromkreis des Transformators groß, dann erfolgt eine Entladung in Form einer reinen Stoßentladung. Um die Frequenz hier hochzutreiben, bedarf es vieler Unterbrechungsstellen in der Quecksilberschaltröhre. Die Abb. i besitzt bereits zwei verschiedene Unterbrechungsstellen, in Abb. 4 ist ein Quecksilberschaltrghr mit im ganzen fünf Unterbrechungsstellen gezeigt. Während einer Hinun.dherbewegung der Röhre Ir finden also im Gleichstromkreis fünf Stromschließungen und Stromunterbrechungen statt, was sich auf die Primärseite als im ganzen zehn Spannungsspitzen überträgt. An Stelle der vielen Unterbrechungen rein mechanischer Art kann eine Frequenzvervielfachung durch ruhende Frequenzwandler erfolgen. Auf die Kombination beider Maßnahmen ist bereits hingewiesen worden.
Die Anordnung der Abb.2 soll eine Apparatur darstellen, bei welcher der Widerstand im Entladungskreis des Transformators klein ist (R=' G # ). In. diesem Fall schwingt nach Jedem Anstoß der Kreis mit seiner Eigenfrequenz aus. Es ist darauf zu achten, daß ein neuer Anstoß erfolgt, bevor die Amplitude über ein gewisses Maß abgesunken ist. Ein Beispiel für die beabsichtigte Kurvenform zeigt die Abb. 3.
Eine besonders günstige Ausnutzung gibt die Anordnung nach Abb. 5. Der Kondensator 17 wird hier in der einen Relaisstellung über die Primärwicklung 16 aufgeladen und in der anderen Stellung über die Wicklung 16 entladen. Zur Verbesserung der Sinusförmigkeit der Entladekurve sieht das Ausführungsbeispiel der Abb. 6 eine Schaltung vor, bei welcher Widerstände 24 und 25 im Entlade- und Ladekreis des Kondensators 17 liegen. Die ausgezeichnete Stellung des Schalters, in welcher die Kontaktarme 30 und 31 die Kontakte 27 und 29 schließen, ist die Ladestellung für den Kondensator 17 über den Widerstand 25. Bei geschlossenen Kontakten 26 und 28 wird der Kondensator über den Widerstand 24 entladen,

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Umwandler von -Gleichstrom in Wechselstrom beliebiger Spannung oder in Gleichstrom höherer Spannung, dadurch gekennzeichnet; daß Gleichstrom von einem oder mehreren Relaiskontakten- unterbrochenwird; wobei das Magnetfelg des Relais durch Kondensatoren in Verbindung mit Eigenkontakten gesteuert wird.
2. Umwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker des Magneten. ohne Reibung gelagert ist und auch ohne Reibung die Eigenkontakte betätigt.
3. Umwandler nach den Ansprüchen i und 2. dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltkontakte Quecksilberkontakte Verwendung finden.
4. Umwandler nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Quecksilberkontakte mit mehreren Unterbrechungsstellen vorgesehen sind.
5. Umwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle mehrerer Unterbrecherkontäkte zur Erhöhung der Frequenz Frequenzwandler treten.
6. Umwandler nach den Ansprüchen 4 und 5, gekennzeichnet durch eine Kombination .der Maßnahmen nach den Ansprüchen 4 und 5.
7. Umwandler nach den Ansprüchen r bis 3, dadurch -gekennzeichnet, däß zur _ Erzeugung hoher Frequenzen. ein Kondensator durch je einen Relaiskontakt auf Ladung und Entladung über einen Eigenschwingungskreis umgeschaltet wird. B. Umwandler nach den Ansprüchen i bis 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Er-- zeugting besonders hoher Frequenzen. und Spannungen die Sekundärspule eines Transformators durch Stoßerregung in Eigenschwingung versetzt wird. -9. Umwandler nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daB die Kapazität des Entla.dekreises durch die Spuleneigenkapazität ersetzt wird. io. Umwandler nach den Ansprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung eines möglichst sinusförmigen Wechselstroms Kombinationen von Kondensatoren und Widerständen primär oder sekundär zum Transformatorkreis geschaltet werden.