DE945099C

DE945099C - Arbitrary phase transformer for coupling different frequency networks

Info

Publication number: DE945099C
Application number: DEA12264D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef Erlach; Dr-Ing Otto Mohr; Dipl-Ing Hans-Werner Pieplow
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1938-04-08
Filing date: 1938-04-08
Publication date: 1956-06-28
Also published as: FR852811A

Description

Beliebigphasiger Transformator zur Kupplung von verschiedenfrequenten Netzen Zur Kupplung von Netzen verschiedener Frequenz verwendet man Umrichter. Diese besitzen, in welcher der bekannten Ausführungsformen auch angewendet, sekundärseitige Verzerrungen, insbesondere der Spannung, die man bisher gemäß einer einseitigen Forderung so klein wie irgend möglich zu halten suchte. Keinerlei Rücksicht wurde hierbei auf die Rückwirkung .auf das Primärnetz und die primäre Verzerrungsleistung genommen. Es wurde nun bereits bereits vorgeschlagen, unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Einrichtung sämtliche vorkommenden Kommutierungen als Zwangskommutierung durchzuführen, so daß unter Zuhilfenahme der Steuerung in Verbindung mit der Kommutierungseinrichtung ein optimales Verhältnis zwischen den primären und sekundären Verzerrungsleistungen erreicht wird. Durch diesen Grundgedanken konnte das mehrphasige Primärnetz unabhängig vom sekundären Leistungsfaktor vollkommen symmetrisch belastet werden. Zur Ausführung dieser Optimalbedingung wird bereits angegeben, daß die Brenndauer der einzelnen Entladungsstrecken durch die Schnittpunkte der inversen Spannungshalbwellen der Primärspannung mit der Sekundärspannung gegeben sei.Any-phase transformer for coupling different frequencies Networks Converters are used to couple networks with different frequencies. These have, in which of the known embodiments also applied, secondary-side Distortion, especially the tension, which has hitherto been unilateral Tried to keep the requirement as small as possible. No consideration whatsoever was made here on the reaction. on the primary network and the primary distortion power taken. It has already been proposed, with the aid of a corresponding one Set up all commutations that occur as forced commutation, so that with the help of the control in connection with the commutation device an optimal relationship between the primary and secondary distortion powers is achieved. This basic idea made the multi-phase primary network independent are loaded completely symmetrically by the secondary power factor. For execution This optimal condition is already specified that the burning time of each Discharge paths through the intersections of the inverse voltage half-waves Primary voltage is given with the secondary voltage.

Die soeben angegebene Anordnung bezog sich auf die Kupplung von Wechselstromnetzen gleicher oder verschiedener Phasenzahl und unterschiedlicher Frequenz. Des weiteren wurde nun eine Netzkupplungsanordnung angegeben, die gleichphasige Wechselstromnetze gleicher oder angenähert gleicher Frequenz verbindet. Es wird an dieser Stelle gesagt, daß bei den zu kuppelnden Netzen die Phasenlage von Strom und Spannung nicht übereinzustimmen braucht, wenn gemäß dem Vorschlag die Übersetzung des Kuppeltransformators sinusförmig im Takte der doppelten Netzfrequenz zwischen positiven und negativen Werten schwankt.- Eine derartige Anordnung kann, wie des weiteren auseinandergesetzt wird, einen nacheilenden Leistungsfaktor des Sekundärnetzes in einen voreilenden und umgekehrt umwandeln. Die Kombination eines solchen Transformators mit einem bekannten normalen Transformator mit konstantem Übersetzungsverhältnis kann eine primärseitige Blindlastkompensation bei beliebigem sekundärem Leistungsfaktor ermöglichen.The arrangement just given referred to the coupling of alternating current networks same or different number of phases and different frequency. Further a network coupling arrangement has now been specified, the in-phase alternating current networks same or approximately the same frequency connects. It will be on this Place said that in the networks to be coupled, the phase position of current and voltage does not need to agree if, according to the proposal, the translation of the coupling transformer sinusoidal in the cycle of twice the mains frequency between positive and negative Values fluctuates .-- Such an arrangement can, as further explained turns a lagging power factor of the secondary network into a leading one and vice versa. The combination of such a transformer with one known normal transformer with constant transformation ratio can be a Enable reactive load compensation on the primary side for any secondary power factor.

Ferner hat man noch Anordnungen angegeben, die zur Kompensation von induktiven Blindleistungen in Netzen dienen und bei denen nicht der übliche Weg der Veränderung der Größe eines Speichers oder der an ihn angelegten Spannung eingeschlagen wurde; vielmehr wird in diesem Fall eine Drossel mit Gleichstrommagnetisierung vorgesehen, deren Magnetisierungszustand in erster Annäherung konstant bleibt, die aber in jeder Halbwelle der Wechselspannung zwecks Wechsels des Vorzeichens umgeschaltet wird. Zur besseren Kompensierung des Blindstromes iin Netz kann die Drossel selbst oder der die Wechselspannung zuführende Transformator Anzapfungen, erhalten.Furthermore, arrangements have been made to compensate for Inductive reactive power is used in networks and in which it is not the usual way changes in the size of a memory or the voltage applied to it became; rather, a choke with direct current magnetization is provided in this case, whose state of magnetization remains constant in a first approximation, but that in each Half-wave of the alternating voltage is switched to change the sign. For better compensation of the reactive current in the network, the choke itself or the transformer supplying the alternating voltage is tapped.

Die zuletzt erwähnte Aufgabe - Kompensation eines induktiven Blindstromes - und ihre Lösung benötigt, bei der Anwendung von gesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken im allgemeinen eine zusätzliche Kommutierungseinrichtung, die in Verbindung mit der Steuerung arbeitet. Durch die Schroffheit des Eingreifens der Steuerung (beispielsweise die Spannungssprünge bei einem nacheilend ausgesteuerten Gleichrichter) treten in den Hauptstromkreisen von Stromrichtern Unstetigkeiten mit allen ihren Nachteilen auf. Zur Vermeidung oder Verringerung dieser Unstetigkeiten werden nun hinsichtlich Größe und Phasenlage regelbare Zusatzspannungen vorgesehen, durch deren Einfügung in die Hauptstromkreise der Stromrichter die Ablösung zweier Entladungsstrecken praktisch sprunglos erfolgt. Ein vorgeschlagenes Anwendungsbeispiel geht nun dahin, bei Zweiphasengleichrichtern-zur Erzielung eines sinusförmigen Wechselstromes den Stromrichtertransformator je Phase mit mehreren Anzapfungen zu versehen und den Stromübergang von einer Anzapfung niedrigerer Spannung zu einer Anzapfung höhrer Spannung und umgekehrt innerhalb einer positiven Halbwelle der Phasenspannung vorzunehmen, und zwar mit Hilfe der eingefügten Zusatzspannung.The last mentioned task - compensation of an inductive reactive current - and their solution is required when using controlled vapor or gas discharge paths generally an additional commutation device that is used in conjunction with the controller is working. Due to the harshness of the intervention of the control (for example the voltage jumps in a lagging rectifier) occur Discontinuities in the main circuits of converters, with all their disadvantages on. To avoid or reduce these discontinuities are now with regard to Size and phase position adjustable additional voltages provided by inserting them the replacement of two discharge paths in the main circuits of the converters practically without leaps. A suggested application example now goes as follows: with two-phase rectifiers - to achieve a sinusoidal alternating current To provide converter transformer with several taps per phase and the Current transition from a lower voltage tap to a higher tap Voltage and vice versa within a positive half-wave of the phase voltage, namely with the help of the inserted additional voltage.

Die genannten Beispiele, wie Umrichter mit optimaler Verzerrungsleistung mittels entsprechender, angenähert mittensymmetrischer Belastung der einzelnen Phasen; Transformator zur Kupplung von gleichfrequenten Netzen verschiedener Strom- und Spannungsphasenlagen mittels. doppelnetzfrequenten Übersetzungsverhältnisses; Blind-Lastkompensation durch Umschaltung einer vormagnetisierten Drossel- und Gleichrichter mit während einer Halbperiode durchlaufenden Anzapfwerten, scheinen zunächst in keinerlei Zusammenhang zu stehen.The examples mentioned, such as converters with optimal distortion performance by means of a corresponding, approximately symmetrical loading of the individual phases; Transformer for coupling networks of the same frequency with different currents and Voltage phasing by means of. double line frequency transmission ratio; Reactive load compensation by switching a pre-magnetized choke and rectifier with during tapped values running through a half-period seem at first to have no connection whatsoever to stand.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es jedoch gerade, ein Kupplungs- und Übertragungsglied zu schaffen, das sowohl zur Kupplung verschiedenstfrequenter, beliebigphasiger Netze dienen als auch zur beliebigen Scheinleistungsregelung bzw. -kompensation herangezogen werden kann. Diese Erfindung gestattet es somit, nicht nur sämtliche Aufgaben der genannten Beispiele einem gemeinsameti Gesichtspunkt unterzuordnen, sondern löst, wie noch gezeigt werden wird, eine Anzahl weiterer Aufgaben der Elektrotechnik. Die Erfindung besteht darin, daß als Kupplungsglied ein beliebigphasiger Transformator mit periodisch veränderbarem Übersetzungsverhältnis dient. Die Auswahl der Übersetzungsfunktionen selbst sowie ihrer Frequenz und Phasenlage richtet sich nach den Anforderungen, die an das Kopplungsglied gestellt werden, und wird aus dem Quotienten der Augenblickswerte der zu koppelnden Spannungen bzw. Ströme bestimmt. Das kann derart geschehen, daß immer in mindestens einem Netz ein reiner bzw. beliebig genau angenäherter sinusförmiger Strom und eine sinusförmige Spannung aufrechterhalten werden, ohne daß dies erst durch besondere Glättungsmittel erreicht wird. Wie sich weiter unten erweisen wird, kann in vielen Fällen auf die Anwendung von Energiespeichern verzichtet werden; die Strom- bzw. Energierichtung ist, sofern die zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses erforderlichen Mittel (Gleitkontakt im Gegensatz zu Entladungsstrecken mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung) es zulassen, beliebig. Es wird sich ferner zeigen, daß die obengenannten Beispiele einzelne eng begrenzte Sonderfälle des Hauptgedankens _ vorliegender Erfindung sind. Diese schon vorgeschlagenen Beispiele sind jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Der gemäß der Erfindung verwendete Transformator besitzt den Charakter sogenannter Stromrichter (Gleich-, Wechsel- oder Umrichter).The subject of the present invention is, however, just to provide a coupling and to create a transmission element that can be used both for the coupling of various frequencies, any-phase networks are used as well as for any apparent power control or compensation can be used. This invention thus does not permit only all tasks of the examples mentioned have a common point of view subordinate, but, as will be shown, triggers a number of others Tasks of electrical engineering. The invention consists in that as a coupling member a single-phase transformer with a periodically variable transformation ratio serves. The selection of the translation functions themselves as well as their frequency and phase position is based on the requirements that are placed on the coupling link, and is derived from the quotient of the instantaneous values of the voltages to be coupled or Currents determined. This can be done in such a way that there is always one in at least one network pure sinusoidal current and a sinusoidal current approximated with any precision Tension can be maintained without this having to be done by special smoothing agents is achieved. As will be seen below, in many cases the Use of energy storage devices can be dispensed with; the current or energy direction is provided that the means required to change the gear ratio are available (Sliding contact in contrast to discharge paths with a clear current flow direction) allow it, at will. It will also be found that the above examples Individual, narrowly defined special cases of the main idea of the present invention are. However, these examples, which have already been proposed, are not the subject of the present invention Invention. The transformer used according to the invention has the character So-called power converter (rectifier, inverter or converter).

Um das Wesen der Erfindung klar zum Ausdruck kommen zu lassen, sollen im folgenden, systematisch unterteilt, die einzelnen Ausführungsformen und Anwendungsgebiete gekennzeichnet werden. .In order to allow the essence of the invention to be clearly expressed, should in the following, systematically subdivided, the individual embodiments and areas of application be marked. .

Die Kupplung von Wechselstrom- mit Gleichstromnetzen soll vorgenommen werden. Der Verbraucher- oder Speisekreis führt also reinen oder welligen Gleichstrom.The coupling of alternating current and direct current networks is to be carried out will. The consumer or supply circuit therefore carries pure or wavy direct current.

I. Ändert man nun das Übersetzungsverhältnis nach einer reinen oder stark angenäherten Sinusform - zunächst bei einphasigen Verhältnissen betrachtet -, so wird der reine oder wellige Gleichstrom in einen sinusförmigen oder angenähert sinusförmigen Wechselstrom beliebiger Phasenlage transformiert. Oder umgekehrt ausgedrückt bedeutet das, daß eine Wechselspannung zcl in eine wellige Gleichspannung ac2 übersetzt wird. Es entsteht unter Zuhilfenahme einer Drossel ein reiner Gleichstrom i2, der einen rein sinusförmigen Wechselstrom il im Wechselstromnetz hervorruft. Mit einer Anordnung, wie sie Fig. i a zeigt, bei der ein Transformator mit Primärwicklung i und Sekundärwicklung 2 durch einen Gleitkontakt 3 im Übersetzungsverhältnis periodisch geändert wird, kann man die bereits oben geschilderten Verhältnisse, so wie das in Fig. i b dargestellt wurde, herbeiführen. Die Gleichspannung i2 entsteht also durch Multiplikation der Wechselspannung lt, mit dem Übersetzungsverhältnis W1, w2 = Windungszahlen; ü=sinwt; 2e2=ul#ü=Aosinrut.sincot=Aosin2t)t; 21 = 22 ' " ); (il = i2 sin o) t) ; Ao = Amplitude der Wechselspannung.I. If you now change the transmission ratio according to a pure or closely approximated sinusoidal shape - initially considered with single-phase conditions - the pure or wavy direct current is transformed into a sinusoidal or approximately sinusoidal alternating current of any phase position. Or, to put it the other way round, this means that an alternating voltage zcl is translated into a wavy direct voltage ac2. With the aid of a choke, a pure direct current i2 is created, which produces a purely sinusoidal alternating current il in the alternating current network. With an arrangement as shown in Fig. Ia, in which a transformer with primary winding i and secondary winding 2 is periodically changed by a sliding contact 3 in the transformation ratio, one can bring about the ratios already described above, as shown in Fig. 1b . The DC voltage i2 is thus created by multiplying the AC voltage lt, with the transformation ratio W1, w2 = number of turns; ü = sinwt; 2e2 = ul # ü = Aosinrut.sincot = Aosin2t) t; 21 = 22 '"); (il = i2 sin o) t); Ao = amplitude of the alternating voltage.

Man ersieht hieraus, daß gegenüber dem bekannten Ein- bzw. Zweiphasengleichrichter der bisherigen Bauart die gleichgerichtete Spannung 2t2 einen sin2-förmigen Verlauf hat und, wie aus der weiteren Umformung der Gleichung (i) hervorgeht, außer dem Gleichspannungsglied eine überlagerte zweite Harmonische besitzt. Diese Wechselspannungskomponente kann von einer in den Kreis q. eingeschalteten Drossel aufgenommen werden. Das Oszillogramm Fig. i c zeigt, daß die theoretischen Verhältnisse der Fig. i b bereits durch die Annäherung mit drei Anzapfungen je Transformatorseite recht gut dargestellt werden können. Der Wechselstrom il liegt in Phase mit der Wechselspannung ztl, abgesehen von einer geringen, durch den Magnetisierungsstrom i,u des Transformators hervorgerufenen Abweichung. Der Drosselstrom ist praktisch konstant, während die Drosselspannung den auch in Fig. i b vorhandenen sin2-förmigen Verlauf zeigt. Die Kommutierungen wurden mit Hilfe einer eingeprägten Kommutierungsspannung herbeigeführt.It can be seen from this that, compared to the known single-phase or two-phase rectifier of the previous design, the rectified voltage 2t2 has a sin2-shaped curve and, as can be seen from the further transformation of equation (i), except for the DC voltage element has a superimposed second harmonic. This alternating voltage component can be transferred from one to the circle q. switched on throttle can be included. The oscillogram Fig. 1c shows that the theoretical relationships in Fig. 1b can already be represented quite well by approximation with three taps on each side of the transformer. The alternating current il is in phase with the alternating voltage ztl, apart from a slight deviation caused by the magnetizing current i, u of the transformer. The inductor current is practically constant, while the inductor voltage shows the sin2-shaped curve also present in Fig. 1b. The commutations were brought about with the aid of an impressed commutation voltage.

In der gleichen Art und Weise, in der der Transformator mit veränderbarem übersetzungsverhältnis als sogenannter Gleichrichter arbeitet, kann er auch als Wechselrichter dienen. Den Beweis für die praktische Verwertbarkeit bringt wieder das Oszillogramm der Fig. i d, dessen Bezeichnungen dieselben wie in Fig. i c sind; aus Gründen der besseren Annäherung der Stufen an die Sinusform wurde die Maximalstufe länger eingeschaltet gelassen.In the same way that the transformer with changeable ratio works as a so-called rectifier, it can also be used as a Serving inverters. The proof of the practical usability brings again the oscillogram of Fig. i d, the names of which are the same as in Fig. i c; for reasons of better approximation of the steps to the sinusoidal shape, the maximum step was used left on longer.

Stets muß aber dafür Sorge getragen werden, daß zur Herstellung des Energiegleichgewichtes in jedem Zeitpunkt die sich aus dem Produkt des Momentanwertes der Wechselspannung und der Übersetzungsfunktion ergebende Spannung lt. verbraucht bzw. bereitgestellt wird.However, care must always be taken to ensure that for the production of the Energy balance at any point in time resulting from the product of the instantaneous value The voltage resulting from the alternating voltage and the translation function is consumed or is provided.

Der Transformator mit netzfrequent sinusförmig sich änderndem Übersetzungsverhältnis ist aber auch in der Lage, kapazitiv oder induktiv belastete Gleich- und Wechselrichter darzustellen. Wenn in Gleichung (i) das Übersetzungsverhältnis ü angegeben wurde zu ü=sincvt, (i) so war das eigentlich unvollständig, da die Phasenlage der ii-Funktion nicht berücksichtigt bzw. sie als mit der der Wechselspannung übereinstimmend angenommen wurde. Für den obengenannten Fall (Gleich- oder Wechselrichtung bei ohmscher Belastung) heißt die Gleichung also vollständig ü = sin (c) t - a) , wobei a = 0 ist. (ia) Verändert man a beispielsweise zwischen -go und -f- go°, so kann von der Anordnung induktiver oder kapazitiver Blindstrom bezogen werden.The transformer with a transmission ratio that changes sinusoidally with the mains frequency is also able to represent rectifiers and inverters that are loaded capacitively or inductively. If the transformation ratio ü was specified in equation (i) as ü = sincvt, (i) this was actually incomplete, since the phase position of the ii function was not taken into account or it was assumed to correspond to that of the alternating voltage. For the above-mentioned case (direct or alternating direction with ohmic load), the equation is fully called ü = sin (c) t - a) , where a = 0. (ia) If one changes a between -go and -f- go °, for example, then inductive or capacitive reactive current can be drawn from the arrangement.

Die Gleichung des Übersetzungsverhältnisses nimmt dann die Form an ü = sin (oi t ± go ") _ cos to t. Und weiterhin wird u2 = A, sin 0o t # cos o) t , (3) ü = i2 . cos Co' (go° Vor- bzw. Nacheilung). Der so aufgebaute Gleich- bzw. Wechselrichter kann also mit beliebigem Leistungsfaktor betrieben werden, je nachdem, welche Phasenlage das Übersetzungsverhältnis gegenüber einer Bezugsspannung (z. B. lt.) besitzt.The equation of the transmission ratio then takes the form ü = sin (oi t ± go ") _ cos to t. And furthermore u2 = A, sin 0o t # cos o) t, (3) ü = i2 . Cos Co ' (go ° lead or lag). The rectifier or inverter constructed in this way can therefore be operated with any power factor, depending on the phase position of the transformation ratio compared to a reference voltage (e.g. according to).

Im gleichen Maße kann, entsprechend der Gleichung (3), bei einem Winkel a = ± go° der Transformator mit sinusförmig im Takte der Netzspannung veränderlichem Übersetzungsverhültnis als Erzeuger induktiven oder kapazitiven Blindstromes Verwendung finden.To the same extent, according to equation (3), for an angle a = ± go ° the transformer with a sinusoidal variable in the cycle of the mains voltage Translation ratio as a generator of inductive or capacitive reactive current use Find.

Man wird durch den Erfindungsgedanken in die Lage versetzt, den induktiven Blindstrom einer Drossel in einen entsprechend voreilenden kapazitiven Strom zu verändern. Damit ist aber auch gleichzeitig die Möglichkeit gegeben, eine Induktivität regelbar an ein Wechselstromnetz unter Zwischenschaltung eines veränderbaren Transformators anzuschalten. Die von. der Induktivität bezogene oder gelieferte Blindleistung kann durch das sinusförmig veränderbare, in der Phasenlage verschiebbare Übersetzungsverhältnis sämtliche Werte von go° Voreilung bis go° Nacheilung, gegebenenfalls auch gleichzeitig mit einer Wirkleistungsveränderung, durchlaufen. Im Sonderfall erhält man für rein kapazitive Blindlast den über eine Drossel kurzgeschlossenen Gleichrichter mit go° voreilender Aussteuerung, für rein induktive Blindlast den über eine Drossel kurzgeschlossenen Gleichrichter mit um go° nacheilender Aussteuerung. Andererseits aber kann die Verlagerung des Übersetzungsverhältnisses auch dazu dienen, die Anteile der Blindlast im Verhältnis zur Wirklast zu regeln, und zwar verändert man die zur Deckung von Verlusten notwendige Wirklast der Größe nach entweder durch Verschiebung der Phasenlage des Übersetzungsverhältnisses oder durch Einfügung einer regelbaren zusätzlichen EMK in den Gleichstromkreis.The idea of the invention enables you to use the inductive Reactive current of a choke into a correspondingly leading capacitive current change. At the same time, however, there is also the possibility of an inductance controllable to an alternating current network with the interposition of a variable transformer to turn on. The from. the inductance related or supplied reactive power due to the sinusoidal variable, phase shiftable transmission ratio all values from go ° lead to go ° lag, possibly also at the same time with a change in active power. In special cases you get for pure capacitive reactive load the rectifier short-circuited via a choke with go ° leading modulation, for purely inductive reactive load the one short-circuited via a choke Rectifier with modulation lagging by go °. on the other hand but the shift in the gear ratio can also serve to reduce the proportions to regulate the reactive load in relation to the real load, namely one changes to the Coverage of losses necessary effective load according to size either by shifting the phase position of the transmission ratio or by inserting a controllable one additional EMF in the DC circuit.

Die bisher einphasig angestellten Betrachtungen behalten-in demselben Maße auch für mehrphasige Anordnungen ihre Gültigkeit.-Es ergeben sich dabei jedoch auch noch neue Gesichtspunkte. Man stellt sich diese mehrphasige Anordnungen am besten als aus mehreren einphasigen Anordnungen aufgebaut vor. Es können dann die Gleichstromwege in Reihe oder auch unter Anwendung von Saugtransformatorschaltungen parallel geschaltet werden. Fig. 2 a zeigt ein Oszillogramm, bei dem Strom- und Spannungsverläufe eines Modellversuches (zweiphasig, bei dem das übersetzungsverhä-Itnis mechanisch mittels Anzapfungen und eines Kollektors geändert wurde) aufgenommen wurden. Die Spannungen u.' und ui' sind um 9o° gegeneinander verschoben. Das Übersetzungsverhältnis ü' und ii' liegt jeweils in Phase mit den Phasenspannungen. Auf der Sekundärseite entsteht, da der Transformator als Gleichrichter arbeitet, die Spannung u2, eine Gleichspannung, der nur noch die von der Drossel aufzunehmende, geringe Welligkeitsspannung uD,, überlagert ist; die Fig: 2b führt den Fall des Wechselrichters vor Augen. Es sei noch bemerkt, daß die Gleichstromkreise in diesem Fall in Reihe .geschaltet waren.The considerations made in one phase up to now are retained in the same Dimensions are also valid for multi-phase arrangements also new points of view. One imagines these multi-phase arrangements on best as composed of several single-phase arrangements. The Direct current paths in series or using suction transformer circuits can be connected in parallel. Fig. 2 a shows an oscillogram in which the current and Voltage curves of a model test (two-phase, in which the translation ratio changed mechanically by means of taps and a collector) became. The tensions u. ' and ui 'are shifted from one another by 90 °. The gear ratio ü 'and ii' are each in phase with the phase voltages. On the secondary side arises, since the transformer works as a rectifier, the voltage u2, a DC voltage, which is only the low ripple voltage to be absorbed by the choke uD ,, is superimposed; Fig: 2b shows the case of the inverter. It it should also be noted that the DC circuits are connected in series in this case was.

Beim mehrphasigen, weiter oben schon geschilderten Gleichrichter wie auch beim Wechselrichter kann man die Gleichspannung in ihrer Größe dadurch regeln, daß die Phasenlage des Übersetzungsverhältnisses verändert wird; d. h. man ändert ä und ä' in bezug auf die Spannungen u.' und u1" usw.In the case of the multi-phase rectifier already described above, such as The size of the DC voltage can also be regulated in the inverter, that the phase position of the transmission ratio is changed; d. H. one changes ä and ä 'in relation to the tensions u.' and u1 "etc.

Arbeitet - beispielsweise bei einer zweiphasigen Anordnung - das eine System als Gleichrichter (A), das andere als Wechselrichter (B) und macht man die Verschiebungen aA und aB der Übersetzungsverhältnisse gleich groß, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen (A induktive, B kapazitive Verschiebung), so ergibt sich im Endwert ein reiner Wirkstrom. Zur gleichzeitigen Blindleistungsabgabe können aber auch die Verschiebungen aA und aB verschieden groß gehalten werden. Allgemeiner ausgedrückt heißt das, - daß bei derartigen Reihen- oder Parallelschaltungen mehrphasiger Gebilde auch in den einzelnen Phasen Ströme zwar gleichen Effektivwertes, aber beliebiger Phasenverschiebung gegen die zugehörige Phasenspannung geführt werden können. Damit ist die Möglichkeit gegeben, mit Hilfe des Transformators gemäß der Erfindung scheinleistungsmäßig ungleich belastete Netze zu symmetrieren. Aus dem Oszillogramm (Fig.3) werden beispielsweise die Verhältnisse für den Fall ersichtlich, daß die eingestrichene Phase voreilenden, die zweigestrichene um den gleichen Betrag nacheilenden Strom führt. Im Gleichstromkreis tritt dann eine reine Wechselspannung mit der doppelten Frequenz auf, die von der Drossel aufgenommen wird. Man ist an eine derartige Verteilung keineswegs gebunden, vielmehr können alle Lastaufteilungen jederzeit vom Transformator erfüllt werden.Works - for example in a two-phase arrangement - one System as a rectifier (A), the other as an inverter (B) and one does the Shifts aA and aB of the transmission ratios are the same, but opposite The sign (A inductive, B capacitive shift) results in a in the final value pure active current. The shifts aA and aB are kept different sizes. Expressed more generally this means - that with such series or parallel connections of multiphase structures also in the individual phase currents have the same rms value, but any phase shift can be led against the associated phase voltage. So there is the possibility given, with the help of the transformer according to the invention in terms of apparent power unequal to symmetrize loaded networks. For example, from the oscillogram (Fig. 3) the conditions for the case that the streaked phase is leading, the two-line trailing current leads by the same amount. In the DC circuit then a pure alternating voltage occurs with twice the frequency that of the Throttle is added. One is by no means bound to such a distribution, rather, all load distributions can be fulfilled by the transformer at any time.

Zur weiteren Symmetrierung von Netzen kann es erwünscht sein, auch noch die Effektivwerte der einzelnen Phasenströme verschieden groß zu machen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Größe des Übersetzungsverhältnisses der einzelnen Phasen verschieden groß gewählt wird.For further balancing of networks it may be desirable, too nor to make the rms values of the individual phase currents different. These The object is achieved in that the size of the gear ratio of the individual Phases of different sizes is chosen.

Im gleichen Maße wie im einphasigen Fall kann aber auch eine Blindlastlieferung durch eine Veränderung der Phasenlage des Übersetzungsverhältnisses durchgeführt werden, so daß die Wirkleistungsaufnahme, die zur Deckung von Verlusten in den Stromkreisen notwendig ist, in ihrer Größe verändert wird. Dasselbe kann man dadurch erreichen, daß man in den Gleichstromkreis eine regelbare EMK einfügt.To the same extent as in the single-phase case, a reactive load delivery can also be used carried out by changing the phase position of the gear ratio so that the active power consumption, which is necessary to cover losses in the circuits is necessary to be changed in size. The same can be achieved by that one inserts a controllable EMF into the direct current circuit.

Mehrphasige Anordnungen besitzen in gewissen Fällen auch noch den Vorteil, daß die Summe'der Phasenleistungen und damit auch die Gleichstromleistung konstant oder gleich o ist, d. h. daß sich die Wechselstromkomponenten der Leistungen aufheben. Während man also bei einphasigen Anordnungen mit Hilfe eines Speichers (Drossel, eventuell Kondensator) das Energiegleichgewicht aufrechterhält, kann in den eben genannten mehrphasigen Sonderfällen der Energiespeicher entfallen. Man wird wegen der bei der praktischen Ausführung stets vorhandenen endlichen Zahl von Schaltstellen- für das veränderliche Übersetzungsverhältnis immer noch einen wenn auch kleinen Speicher vorsehen.In certain cases, multi-phase arrangements also have the The advantage that the sum of the phase powers and thus also the direct current power is constant or equal to o, d. H. that the alternating current components of the services lift. So while in single-phase arrangements with the help of a memory (Choke, possibly capacitor) maintains the energy balance, can in The aforementioned multi-phase special cases of energy storage are omitted. Man becomes because of the finite number of Switching points for the variable gear ratio still have an if also provide for a small storage tank.

II. Die bisher erwähnten Formen des Erfindungsgedankens wurden mit einem übersetzungsverhältnis betrieben, das sich rein oder angenähert nach einer sin-Funktion änderte. Für den Fall aber; daß der zur Verwendung gelangende Gleichstrom stärker wellig ist, kann man von der sin-Funktion abweichen, und zwar macht man das Übersetzungsverhältnis wenn der Gleichstromwert kleiner als der Mittelwert ist, während ü < sin (co t - a) gemacht wird, wenn der Momentanwert größer als der Mittelwert ist. Durch diese Maßnahme erhält man im Wechselstromnetz wieder einen sinusförmigen Strom. Es treten jedoch auch Fälle auf, bei denen es erwünscht ist, eine Abweichung des erzeugten Wechselstromes von der sin-Form von vornherein vorzusehen, beispielsweise zur Kompensation eines Magnetisierungsstromes od. dgl. Bei einem reinen Gleichstrom auf der Sekundärseite muß dann das Übersetzungsverhältnis einen dem zu erzeugenden Wechselstrom proportionalen Verlauf haben. da i2 = const. Die Kompensation eines Magnetisierungsstromes auf der Wechselstromseite ist nicht der einzige Fall, in dem man von einem rein sinusförmigenübersetzungsverhältnis abweicht, es kann ja auch der Fall eintreten, daß eine bestimmte, von der sin-Form abweichende Kurvenform des Wechselstromes erhalten werden soll. Im allgemeinen wird es sich um Kurvenverläufe des Übersetzungsverhältnisses handeln, die aus grundfrequenten sin-Verläufen mit entsprechend :überlagerten Oberwellen bestehen.II. The previously mentioned forms of the inventive concept were operated with a transmission ratio that changed purely or approximately according to a sin function. Just in case; that the direct current used is more wavy, one can deviate from the sin function, namely one makes the transformation ratio if the direct current value is smaller than the mean value, while making ü < sin (co t - a) if the instantaneous value is larger than the mean value. With this measure, a sinusoidal current is again obtained in the alternating current network. However, there are also cases in which it is desired to provide a deviation of the generated alternating current from the sin form from the start, for example to compensate for a magnetizing current or the like generating alternating current have a proportional course. since i2 = const. The compensation of a magnetizing current on the alternating current side is not the only case in which one deviates from a purely sinusoidal transmission ratio, it can also happen that a certain curve form of the alternating current deviating from the sin form is to be obtained. In general, it will be a question of curve courses of the transmission ratio, which consist of fundamental-frequency sin courses with correspondingly superimposed harmonics.

Das Übersetzungsverhältnis kann aber auch durch die beiden obengenannten Gründe - Welligkeit des Gleichstromes, Lieferung oder Ausgleich nicht sinusförmiger Wechselströme - gemeinsam bestimmt sein.The transmission ratio can, however, also be determined by the two above Reasons - ripple of direct current, delivery or compensation non-sinusoidal Alternating currents - to be determined together.

Aber auch für den Fall, daß man- eine möglichst konstante Gleichspannung im Gleichstromkreis erhalten will, ergibt der Transformator mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis eine Möglichkeit (Fig. q.). Man muß hier ein unstetiges Übersetzungsverhältnis anwenden. Theoretisch muß im Nulldurchgang der Spannung die Übersetzungsfunktion den Wert unendlich annehmen. Im praktischen Fall genügt eine im Verhältnis zum niedrigsten Übersetzungswert an eine hohe Windungszahl gelegte Anzapfung. Ausführungsbeispiele hierfür werden weiter unten besprochen.But even in the event that a constant direct voltage as possible in the direct current circuit is to be obtained, the transformer with a variable transformation ratio provides a possibility (Fig. Q.). You have to have a discontinuous transmission ratio here use. Theoretically, the translation function must assume the value infinite when the voltage crosses zero. In the practical case, a tap connected to a high number of turns in relation to the lowest gear ratio is sufficient. Exemplary embodiments for this are discussed further below.

Alle die vorstehenden Überlegungen bezüglich des nicht sinusförmigen Übersetzungsverhältnisses gelten sowohl für den einphasigen wie auch im gleichen Maße für den mehrphasigen Betrieb.All of the above considerations regarding the non-sinusoidal Transformation ratio apply to both the single-phase and the same Dimensions for multi-phase operation.

B. Bei den bisherigen Überlegungen führte gewissermaßen die eine Transformatorseite Wechselstrom, die andere Gleichstrom. Der Transformator mit periodisch veränderbarem Übersetzungsverhältnis kann aber auch, wie bereits weiter oben angedeutet wurde, Umformungen durchführen, bei denen beide Kreise Wechselströme führen. Dabei kann ein gegebener Spannungsverlauf in einen gewünschten, beliebig gestalteten anderen übergeführt werden.B. In the previous considerations, one side of the transformer led to a certain extent Alternating current, the other direct current. The transformer with periodically changeable However, as already indicated above, the transmission ratio can also Carry out transformations in which both circuits carry alternating currents. Here can a given voltage curve in a desired, arbitrarily designed other be transferred.

Zunächst sei einmal angenommen, das Übersetzungsverhältnis ändere sich rein sinusförmig. Eine Änderung mit Netzfrequenz ist nicht möglich, da dann die eine Seite des Transformators Gleichstrom führen müßte. Unter Zuhilfenahme der doppelten Frequenz für das Übersetzungsverhältnis kann man jedoch gleichfrequente oder annähernd gleichfrequente Netze kuppeln. Die Phasenlagen von Strom und Spannung der beiden Netze brauchen dabei nicht übereinzustimmen; durch Veränderung der Phasenlage der Übersetzungsfunktion hat man es in der Hand, die Verteilung und Größe von Wirk- und Blindlast zu regeln. Dabei ergibt es sich, daß bei dem Transformator mit doppelnetzfrequentem veränderbarem Übersetzungsverhältnis sich das Vorzeichen der sekundären Blindlast auf der Primärseite umkehrt.First of all, let us assume that the gear ratio changes is purely sinusoidal. A change with mains frequency is not possible because then one side of the transformer would have to carry direct current. With the help of double the frequency for the transmission ratio, however, one can use the same frequency or couple networks with approximately the same frequency. The phase positions of current and voltage the two networks do not need to match; by changing the phase position the translation function, you have it in hand, the distribution and size of effective and to regulate reactive load. The result is that the transformer with double network frequency changeable transmission ratio the sign of the secondary reactive load reversed on the primary side.

Geht man von der Forderung der reinen Sinusförmigkeit der Übersetzungsfunktion ab, so kann man Wechselstromnetze der verschiedensten Kurvenformen miteinander koppeln bzw. aus einer reinen Sinusspannung Spannungen mit beliebiger Anzahl von Oberwellen (z. B. Spannungen spitzer Wellenform) erzeugen. Man erreicht das entweder dadurch, daß man das Übersetzungsverhältnis zwar mit der doppelten Frequenz gegenüber den zu kuppelnden Netzen, aber unsymmetrisch ändert. Man erteilt dem Übersetzungsverhältnis gewissermaßen eine Gleichstromkomponente (ü = Co * cos a (o t), oder man geht zu Kurvenformen höherer Ordnung (z. B. fi = coS2 a Co t) über. Ein Beispiel hierfür zeigt die Fig. 5, bei der das Gleichstromglied Co gleich der halben Wechselstromamplitude gewählt wurde. Es ergibt sich eine Wechselspannung u2 mit sehr stark ausgeprägter dritter Oberwelle. Die Spannung eignet sich z. B. sehr gut zur Steuerung von mit Gittern versehenen Dampf- oder Gasentladungsstrecken. Werden unsymmetrische oder mit mehr Oberwellen versehene Spannungen aus irgendwelchen Gründen verlangt, so kann entweder die Phasenlage des Übersetzungsverhältnisses oder die Größe des »Gleichstromgliedes« des Übersetzungsverhältnisses oder schließlich seine Kurvenform selbst geändert werden.If one goes away from the requirement of the pure sinusoidal shape of the translation function, then alternating current networks of the most varied of curve shapes can be coupled with one another or voltages with any number of harmonics (e.g. voltages with a sharp waveform) can be generated from a pure sinusoidal voltage. This can be achieved either by changing the transmission ratio with twice the frequency compared to the networks to be coupled, but changing it asymmetrically. The transmission ratio is given a direct current component (ü = Co * cos a (o t), as it were, or one goes to higher-order curve shapes (e.g. fi = coS2 a Co t) . An example of this is shown in FIG which the direct current element Co was chosen equal to half the alternating current amplitude. The result is an alternating voltage u2 with a very pronounced third harmonic. The voltage is, for example, very suitable for controlling vapor or gas discharge paths provided with grids If voltages with harmonics are required for whatever reason, either the phase position of the transmission ratio or the size of the "direct current element" of the transmission ratio or, finally, its curve shape itself can be changed.

Andererseits kann bei gleichbleibender Frequenz auf der Primär- und Sekundärseite die Phasenlage einer Wechselspannung gegenüber dem Zeitvektor einer Bezugswechselspannung verändert werden. Will man z. B. eine gegebene Netzspannung ui = AD @ sin co t durch einen bestimmten Verlauf des Übersetzungsverhältnisses in eine um 9o° phasenverschobene Sekundärspannung u2 = AD . cos rw t verwandeln, so muß das Übersetzungsverhältnis gewählt werden ü-cotgCot; Wird die Sekundärspannung u2 z. B. an eine Drossel gelegt, so nimmt diese immer dann Energie auf, wenn der Wert von u2 sinkt, und gibt Energie ab, wenn u2 steigt. Da durch das nicht sinusförmige Übersetzungsverhältnis die Phasenlagen ui und u2 nicht mehr übereinstimmen, kehren sich die Energieverhältnisse um, und die Primärseite des Transformators nimmt gerade dann 'Energie auf, wenn der Betrag von u1 steigt. Durch die Zwischenschaltung des Transformators mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis ist die Drossel also in der Lage, einen voreilenden Blindstrom aus dem Netz aufzunehmen.On the other hand, the phase position of an alternating voltage with respect to the time vector of a reference alternating voltage can be changed with a constant frequency on the primary and secondary side. Do you want to z. B. a given mains voltage ui = AD @ sin co t by a certain course of the transmission ratio in a 90 ° phase-shifted secondary voltage u2 = AD . transform cos rw t , the transmission ratio must be selected ü-cotgCot; If the secondary voltage u2 z. B. connected to a throttle, it always takes up energy when the value of u2 falls, and gives off energy when u2 rises. Since the phase positions ui and u2 no longer match due to the non-sinusoidal transformation ratio, the energy ratios are reversed, and the primary side of the transformer takes up energy precisely when the magnitude of u1 increases. By interposing the transformer with a variable transformation ratio, the choke is able to absorb a leading reactive current from the network.

Verlangt man eine Kupplung verschiedenfrequenter Netze, so ist die Forderung des sinusförmigen Übersetzungsverhältnisses ebenfalls fallenzulas.sen, Gemäß der oben angeführten Gleichung (i) ist Der Quotienf beider Spannungen wird für jeden Zeitpunkt gebildet und dementsprechend das übersetzungsverhältnis geändert. Man ist hierbei in der Wahl des Übersetzungsverhältnisses und des Frequenzverhältnisses f2 : f1 vollkommen frei; es kann eine beliebige gebrochene oder auch zeitlich veränderliche Größe werden. Für jede Kupplung verschiedenfrequenter Netze läßt sich eine im allgemeinen periodische Übersetzungsfunktion angeben, die sich in eine Reihe von überlagerten sin-Schwingungen, die gewissermaßen nacheinander wirksam werden, auflösen läßt. Für die Leistungsübertragung sind aus der Reihe der sin-Schwingungen nur @ zwei sinusförmige übersetzungsverhältnisse maßgebend, nämlich die. der Frequenz f1 -f- f2 und f1 - f2. Die gleichzeitig mit im Übersetzungsverhältnis enthaltenen übrigen sin-Schwingungen erzeugen primäre und sekundäre Oberwellen, die zur Leistungsübertragung nichts beitragen. Sie können jedoch dann maßgeblich werden, wenn bestimmte Strom- oder Spannungskurven ausgebildet werden sollen.If a coupling of networks of different frequencies is required, the requirement of the sinusoidal transmission ratio must also be dropped, according to the above equation (i) The quotient of the two voltages is formed for each point in time and the transmission ratio is changed accordingly. You are completely free to choose the transmission ratio and the frequency ratio f2 : f1; it can be any fractional or temporally variable variable. For each coupling of networks of different frequencies, a generally periodic translation function can be specified, which can be resolved into a series of superimposed sin-oscillations which, as it were, take effect one after the other. From the series of sin oscillations, only two sinusoidal transmission ratios are decisive for power transmission, namely the. the frequency f1 -f- f2 and f1 - f2. The other sin oscillations contained in the transmission ratio at the same time generate primary and secondary harmonics that do not contribute anything to the power transmission. However, they can become decisive when certain current or voltage curves are to be formed.

Während bei dem bereits beschriebenen Transformator mit doppelnetzfrequentem übersetzungsverhältnis die' Änderung der ohmschen Komponente im wesentlichen nur durch eine Änderung der Phasenlage des Übersetzungsverhältnisses gelang, kann: man bei den hier besprochenen Ausführungsformen mit von der sin-Form abweichenden Übersetzungsverhältnissen die Wirkkomponente, d. h. die ohmsche Last, ohne weiteres von der Sekundärseite des Transformators nach der Primärseite übertragen.While with the transformer already described with double network frequency transmission ratio essentially only changes the ohmic component succeeded by changing the phase position of the transmission ratio, can: one in the embodiments discussed here with gear ratios deviating from the sin form the active component, d. H. the ohmic load, easily from the secondary side of the transformer to the primary side.

Aber auch die oben angegebenen Fälle der Netzsymmetrierung und der Kompensation von nicht sinusförmigen Strömen auf einer der Wechselstromseiten können im vollen Umfange hier angewendet werden.But also the above-mentioned cases of network balancing and Compensation of non-sinusoidal currents on one of the alternating current sides can be applied here to the fullest extent.

Die bisherigen Betrachtungen wurden alle an Hand des Ausführungsmodells der Fig. i a gemacht. Die Ausführungsform des Transformators mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis kann jedoch beliebig sein, wie das die Fig. 6 a bis 8 c zeigen. Diese Anordnungen unterscheiden sich von der Fig. i a dadurch, daß jeweils zwei Abgriffkontakte vorgesehen sind, so daß. im Gegensatz zu Fig. i a die volle Spannung zur Verfügung steht. Die Fig..6 a, 7a, 8a zeigen die Verwendung eines Spartransformators, wobei Fig. 7a das -Übersetzungsverhältnis auf der Primärseite verändert, während die Fig. 6b bis 8b den Doppelabgriff bei normalen Zweiwicklungstransformätoren darstellen. Die Funktion, der das Übersetzungsverhältnis folgen soll, kann auch in mehrere Faktoren, also in mehrere einfachere Funktionen zerlegt werden, die dann je für sich geschaltet werden. Bei einer Aufteilung in zwei Faktoren bzw. Funktionen sind daher zwei Schaltmöglichkeiten vorzusehen, wie dies in Fig. 8 a für einen Spartransformator und in Fig.8b für einen Zweiwicklungstransformator dargestellt ist. Die Umwandlung erfolgt, wie das die Fig. 8 c deutlich zeigt, über einen Zwischenkreis.The previous considerations were all based on the execution model the Fig. i a made. The embodiment of the transformer with variable transformation ratio however, it can be anything, as shown in FIGS. 6 a to 8 c. These arrangements differ from FIG. 1 a in that two tapping contacts are provided in each case are so that. In contrast to Fig. 1a, the full voltage is available. the Fig..6a, 7a, 8a show the use of an autotransformer, Fig. 7a the -Transmission ratio on the primary side changed, while Figs. 6b to 8b represent the double tap in normal two-winding transformers. The function, which the transmission ratio should follow can also be divided into several factors, ie can be broken down into several simpler functions, each of which is then switched on for itself will. In the case of a division into two factors or functions, there are therefore two switching options to be provided, as shown in Fig. 8 a for an autotransformer and in Fig. 8b for a Two winding transformer is shown. The conversion takes place like that Fig. 8c clearly shows via an intermediate circuit.

Die praktische Ausführung eines Transformators mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis wird nun im allgemeinen nicht die mechanische Änderungseinrichtung der Fig. i a und 6 a bis 8 c vorsehen, sondern das sich sinusförmig ändernde Übersetzungsverhältnis durch gröbere Stufen möglichst gut zu erreichen suchen. An diese Stufen, die durch Anzapfungen des Transformators erhalten werden, wird man dann Entladungsstrecken anschließen, die entweder selbständig durch ihre Steuerung zünd- und löschfähig sind, öder solche, die durch eine Steuerung- und Kommutierungseinrichtung zu den entsprechenden Zeitpunkten umgeschaltet werden können. Beispiele hierfür zeigen die Fig.9 bis 2i. Dort sind Entladungsstrecken angegeben, die zu beliebigen Zeitpunkten löschfähig sind, sei es durch ihre Gittersteuerung (Elektronenröhren) oder sei es gemäß anderen bereits vorgeschlagenen Anordnungen: Fig.9 zeigt den Ersatz des Gleitkontaktes der Fig. i a durch Entladungsstrecken. Mit dem Rechteck auf der Gleichstromseite wird der Verbraucher bzw. die Energiequelle, eventuell der Speicher, bezeichnet. In den Fällen, in denen die Summe der Primärleistungen dauernd gleich Null bleibt (s. oben), kann an Stelle des Verbrauchers auch ein Kurzschlußbügel treten. Fig. io zeigt eine Doppelanordnung mit Mittelanzapfung, Fig. i i eine Graetzschaltung. Die Fig. 12 a bis - 17 zeigen zweiphasige, die restlichen dreiphasige Anordnungen. In Fig. 1:2& -und 12 c sind zunächst Prinzipschaltbilder angegeben, die zeigen sollen, wie man die mehrphasigen Anordnungen aufbauen kann. Die Fig. i2 b und i2 d veranschaulichen dann die dazu mögliche technische Ausführungsform. Fig. 13 bringt wieder den Doppelabgriff, der auch bei den mehrphasigen Anordnungen angewendet werden kann. Fig. 1q. zeigt wieder eine Graetzschaltung, Fig. 15 a und 15 b eine Schaltung, durch die es ermöglicht wird, alle Entladungsstrecken auf gleiches Kathodenpotential zu bringen. Erklärungen zu den weiteren Figuren dürften sich erübrigen, da die Einzelheiten aus ihnen selbst ohne weiteres ersichtlich werden. Fig. 16 zeigt eine Dreileiterschaltung. Es sei noch besonders auf die Fig.2i hingewiesen, die eine Möglichkeit zeigt, wie ein mehrphasiger veränderbarer Transformator, der Wechselstrom einer Frequenz in solchen anderer Frequenz überführt, aufgebaut werden kann.The practical implementation of a transformer with a variable transmission ratio will generally not provide the mechanical changing device of FIGS. 1 a and 6 a to 8 c, but rather try to achieve the sinusoidally changing transmission ratio as well as possible through coarser steps. Discharge paths that can either be ignited and extinguished independently by their control, or those that can be switched over at the appropriate times by a control and commutation device will then be connected to these stages, which are obtained by taps in the transformer. Examples of this are shown in FIGS. 9 to 2i. There discharge paths are indicated which can be erased at any point in time, either through their grid control (electron tubes) or according to other arrangements already proposed: FIG. 9 shows the replacement of the sliding contact of FIG. With the rectangle on the direct current side, the consumer or the energy source, possibly the storage, is designated. In those cases in which the sum of the primary powers remains permanently equal to zero (see above), a short-circuit bar can take the place of the consumer. FIG. 10 shows a double arrangement with a center tap, FIG. II shows a Graetz circuit. FIGS. 12 a to - 17 show two-phase, the remaining three-phase arrangements. In Fig. 1: 2 & -and 12c, basic circuit diagrams are first given, which are intended to show how the multi-phase arrangements can be set up. FIGS. I2b and i2d then illustrate the technical embodiment possible for this. 13 again shows the double tap, which can also be used in the case of the multiphase arrangements. Fig. 1q. again shows a Graetz circuit, FIGS. 15 a and 15 b a circuit by means of which it is possible to bring all discharge paths to the same cathode potential. Explanations of the other figures should be superfluous, since the details are readily apparent from them. 16 shows a three-wire circuit. Reference should also be made in particular to FIG. 2i, which shows a possibility of how a polyphase changeable transformer, which converts alternating current of one frequency into such of another frequency, can be constructed.

Schließlich seien noch einige Ausführungsformen und Beispiele für nicht sinusförmige Übersetzungsverhältnisse angeführt. Man benutzt diese dazu, die Blindleistung, die von einem Energiespeicher an ein Wechselstromnetz geliefert wird, in ihrem Vorzeichen umzukehren. Die Verhältnisse für eine Drossel, die kapazitiven Blindstrom aus dem Netz aufnehmen soll, sind in Fig.22 nochmals dargestellt. Die Netzspannung (Primärspannung des Transformators) ist zti=A.sincot; die Spannung des indirekten Speichers beträgt dann u2=B#cosa)t. Das Übersetzungsverhältnis soll dann sein Dieses Übersetzungsverhältnis, das sich also nach einer Funktion, die in Fig. 23 dargestellt ist, verändert, kann in erster Annäherung durch eine Anordnung gemäß Fig.24 erreicht werden. Der Kontaktarm 5 wird mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit co angetrieben. Dann kann vom Netz 6 die gewünschte Blindlast für den Speicher 2 bezogen werden.Finally, some embodiments and examples for non-sinusoidal transmission ratios are given. This is used to reverse the sign of the reactive power that is supplied from an energy store to an alternating current network. The conditions for a choke that is supposed to absorb capacitive reactive current from the network are shown again in Fig. 22. The mains voltage (primary voltage of the transformer) is zti = A.sincot; the voltage of the indirect storage is then u2 = B # cosa) t. The transmission ratio should then be This transmission ratio, which therefore changes according to a function that is shown in FIG. 23, can be achieved in a first approximation by an arrangement according to FIG. 24. The contact arm 5 is driven at a constant angular velocity co. The desired reactive load for the storage tank 2 can then be obtained from the network 6.

Die Anordnungen nach Fig. 6 a bis 8 c, inbesondere Fig. 8 c, können in besonderem Maße zur Herstellung nicht sinusförmiger Übersetzungsverhältnisse dienen. Man erhält dann eine Transformation mit Gleichstromzwischenkreis. Soll z. B. wieder eine cotg- oder tg-Funktion (in Fig.26 ist die Funktion B tg co t gewählt) angenähert erreicht werden, so wird der netzseitige Transformator im Verhältnis der lastseitige im Verhältnis geändert. Im Zwischenkreis fließt dann ein reiner Gleichstrom, wie er in Fig. 26 dargestellt ist und dem Verhältnis entspricht. Unstetigkeiten des Gleichstromes können durch eine kleine Drossel aufgenommen werden. Wählt man für die Transformatoren die in Fig. 26 dargestellten Übersetzungsverhältnisse, beispielsweise unter Zuhilfenahme von Entladungsstrecken, die an Anzapfungen der Transformatoren liegen, dann fließt ein pulsierender Gleichstrom, der ebenfalls mit Hilfe von Entladungsstrecken umgeschaltet werden kann.The arrangements according to FIGS. 6 a to 8 c, in particular FIG. 8 c, can be used to a particular extent to produce non-sinusoidal transmission ratios. A transformation with a direct current intermediate circuit is then obtained. Should z. If, for example, a cotg or tg function (in FIG. 26 the function B tg co t is selected) can be approximated, the network-side transformer is in proportion the load side in relation changed. A pure direct current then flows in the intermediate circuit, as shown in FIG. 26 and the ratio is equivalent to. Discontinuities in the direct current can be absorbed by a small choke. If the transformation ratios shown in FIG. 26 are selected for the transformers, for example with the aid of discharge paths which are located at the taps of the transformers, a pulsating direct current flows which can also be switched with the aid of discharge paths.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Any-phase transformer for coupling different frequency networks of any current and voltage waveform and for supply any direct and alternating current consumer, characterized in that the Transmission ratio periodically according to one of the quotient of the instantaneous values the specific function of the voltages or currents to be coupled is changed. .

2. Method according to Claim i, characterized in that the periodically changeable Transformation ratio in the individual networks any, pre-determinable current and voltage waveforms, preferably those of the pure sinusoidal form, without switching on special smoothing agents are brought about.

3. The method according to claim i for coupling of DC and @, # exchange currents or for feeding corresponding consumers, characterized in that the transmission ratio is changed purely or strongly approximated to si.n, usiform .. q .. method according to claim i and 3, characterized in that the phase position of the gear ratio between the values. 9o = 'lead and 9o ° lag are changed. 5. The method according to claim i and 3, characterized in that the phase position of the transmission ratio is shifted by i8o ° with respect to the mains reference voltage. becomes (inverter). 6. The method according to claim q., Characterized in that the phase shift of the transmission ratio is adjusted according to the apparent power requirement of the individual phases. 7. The method according to claim i, 4 and 6, characterized in that the transformer as optionally via a. Energy storage of short-circuited controllable power converters are operated and an apparent power balancing of networks is effected. B. The method according to claim i for coupling direct and alternating current networks _bzw. for feeding corresponding consumers, characterized in that the transmission ratio is not changed sinusoidally. G. Method according to Claim 8, characterized in that the ripple of the direct current is compensated for by the deviation from the sin shape. ok Method according to Claim 8, characterized in that the deviation from the sin shape causes the delivery or compensation of non-sinusoidal currents. ii. Method according to Claim 8, 9, io, characterized in that the deviation from the sin shape simultaneously compensates for the ripple of the direct current and results in the delivery or compensation of currents that are not sinusoidal. 12. The method according to claim 8, characterized in that a practically constant direct voltage is achieved even with a low number of phases on the alternating current side by the non-sinusoidal gear ratio. 13. Procedure, according to. Claim i for the coupling of alternating current networks or for the supply of corresponding consumers, characterized in that, by a transformer with a transmission ratio deviating from the sin form, which fluctuates at twice the network frequency, networks of the most varied of curves of almost the same frequency are coupled. 14. The method according to claim 13, characterized in that the transmission ratio is changed asymmetrically to the zero line. 15. The method according to claim 13, characterized in that the transmission ratio is changed according to a higher order curve. 16. The method according to claim i for coupling alternating current networks with different frequencies, characterized in that the transmission ratio is changed according to a transmission curve composed of a mixture of sinusoidal functions of different frequencies. 17. The arrangement according to claim i for supplying any Wechsel.tromverblassung, characterized in that the sign reversal of the reactive power between the primary and secondary side is made by a non-sinusoidal, translation ratio such that the amount of the voltage on the memory always increases when the amount the mains voltage drops and vice versa. 18. The method according to claim 17, characterized in that the change in the primary active load is caused by changing the secondary active load. i9. Arrangement for carrying out the method according to claim 1 and the following, characterized in that transformer taps - in any small increments - form the predetermined variable transmission ratio. 2o. Method according to Claims 1 and following, characterized in that the translation function is divided into several factors with corresponding intermediate circles. 21. The method according to claim i and 2o, characterized in that the selected factors of the transmission ratio in the intermediate circuit generate a pure or pulsating direct current. 22. Arrangement for the implementation of the. Method according to claim 1 and the following, characterized in that the transformer taps are connected to the consumer or coupling circuits via discharge paths. 23. Arrangement for performing the method according to claim i and following, characterized in that the direct current paths are connected in series in polyphase arrangements. 24. Arrangement for carrying out the method according to claim i and following, characterized in that, in the case of multiphase arrangements, the direct current paths are connected in parallel with the aid of suction transformers. 25. Arrangement for performing the method according to claim i. and the following, characterized in that two-phase arrangements with two suction transformers are used to feed three-wire systems. Cited publications: Swiss patent specification No. 164 970; German patent specification No. 689 315.