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Anordnung zur Frequenzstabilisierung für mechanische Stromrichter
Es sind als Wechselrichter arbeitende mechanische Stromrichter bekannt, bei denen
die Kontaktgabe und Stromunterbrechung durch einen in einem evakuierten oder Schutzgas
enthaltenden Gefäß rotierenden Flüssigkeitsstrahl erfolgt. Die Förderung der Flüssigkeit
erfolgt dabei durch eine von einem Gleichstrommotor angetriebene Zentrifuge. Auch
bei höheren vom Stromrichter umgesetzten Leistungen kommt man mit einem verhältnismäßig
kleinen Gleichstrommotor aus. Das hat jedoch den Nachteil, daß die Frequenz gewissen
Schwankungen unterworfen ist. Solche Schwankungen wirken sich besonders dann störend
aus, wenn der Wechselrichter zur Speisung einer Leuchtstofflampenanlage aus einer
Batterie verwendet wird. Auch bei hohen Frequenzen kann durch solche Frequenzschwankungen
ein unangenehmes Flackern auftreten. Außerdem tritt schnellere Alterung der Leuchtstoffröhren
eü@n, da die Wirkung der Strombegrenzungsdrosseln freqenzabhängig ist und infolgedessen
Stromstärkeschwankungen auftreten.
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Gemäß der Erfindung wird nun eine Anordnung zur Frequenzstabilisierung
für einen solchen Wechselrichter vorgeschlagen. Danach i'st mindestens ein Resonanzkreis
ausgangsseitig des
Wechselrichters vorgesehen, von dessen Strom
mindestens ein Relais zum Zu- oder Abschalten von Strombegrenzungswiderständen im
Stromkreis des Motors gesteuert wird.
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Im einfachsten Fall genügt ein Resonanzkreis, der über einen Gleichrichter
ein Relais steuert, welches einen Strombegrenzungswiderstand zu-und abschalten kann.
Der Resonanzkreis :Ist dabei auf die Sollfrequenz des Wechselrichters abgestimmt.
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In einem anderen einfachen Fall sind zwei Resonanzkreise mit je einem
Relais vorgesehen, welche auf Frequenzen abgestimmt sind, die um einen geringen
Betrag positiv oder negativ von der Sollfrequenz abweichen. Ein Schaltvorgang wird
in diesem Falle etwa beim Erreichen einer dieser von der Sollfrequenz abweichenden
Frequenz ausgelöst. Ist zu befürchten, daß noch größere Frequenzschwankungen auftreten
können, so können weitere Resonanzkreise vorgesehen sein, deren Resonanzfrequenzen
noch stärker von der Sollfrequenz abweichen, und die entsprechend stärkere Regelvorgänge
einleiten.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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In Fig. i ist i ein Gleichstrom-Nebenschlußmotor zum Antrieb einer
als Wechselrichter arbeitenden Flüssigkeitszentrifuge, die durch 2 angedeutet ist.
3 ist der Ausgangstransformator und q. die speisende Gleichstromquelle, beispielsweise
eine Batterie. Gemäß der Erfindung ist ein Resonanzkreis 5 vorgesehen, der ein Relais
6 mit Arbeitskontakt über einen Gleichrichter 7 speist. 8 ist ein Strombegrenzungswiderstand,
der vom Relais 6 überbrückt werden kann. An Hand der ausgezogenen Kurve in Fig.
2 sei die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. i kurz erläutert. Hat der Motor
die gefordertC Umlauffrequenz, d. h. beträgt die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters
fo, so fließt im Resonanzkreis der Maximalstrom, und das Relais 6 steht unter einer
solchen Spannung, daß es seinen Ruhekontakt angezogen hat. Sinkt die Frequenz unter
ihren Sollwert fo, so wird auch der Strom im Resonanzkreis 5 verkleinert, und die
Zugkraft des Relais 6 reicht nicht mehr aus, um seinen Ruhekontakt offen zu halten,
so daß der Widerstand 8 überbrückt wird und der Motor i damit wieder schneller läuft.
Damit bei einer Überschreitung der- Frequenz nicht ebenfalls eine Überbrückung des
Widerstandes 8 erfolgt, können im Resonanzkreis weitere frequenzabhängige, nicht
lineare Widerstände vorgesehen sein, wie das beispielsweise durch eine Sättigungsdrossel
9 angedeutet ist, so daß bei Überschreitung der Frequenz fo das Relais trotzdem
angezogen bleibt. Eine solche Regeleinrichtung versagt aber für das Ausregeln von
Frequenzüberschreitungen.
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Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier sind
zwei Resonanzkreise 5 i, 52 vorgesehen, die über Gleichrichter 71, 72 die Relais
61, 62 speisen. Wird 61 erregt, so überbrückt sein Arbeitskontakt einen Widerstand
81. Wird 62 erregt, so schaltet dessen Ruhekontakt den Widerstand 82 in den Hauptstromkreis
des Motors i ein. Die übrigen Schaltelemente sind die gleichen wie im t Beispiel
nach Fig. i.
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Wie aus Fig. q. ersichtlich, liegt die Sollfrequenz fo des Wechselrichters
zwischen den beiden Resonanzfrequenzen fi und f2 der Kreise 51 und 52. Sinkt die
Frequenz um einen bestimmten 7 Toleranzbetrag überschreitenden Wert, so wird das
Relais 61 erregt und der Begrenzungswiderstand 81 im Motorkreis überbrückt, damit
die Drehzahl wieder anwächst. Übersteigt die Wechselrichterfrequenz und damit die
Motorumdrehungszahl den 7 obengenannten Frequenzbetrag, so spricht das Relais 62
an und öffnet den Überbrückungsschalter. für den Widerstand 82, so daß der Motor
verlangsamt wird.
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Genügen die beiden im Ausführungsbeispiel vor- 8 gesehenen Resonanzkreise
noch nicht für die erforderliche Regelung, d. h. ist auch nach Ansprechen der Regeleinwirkung
ein weiteres Fallen bzw. Steigen der Umlauffrequenz zu erwarten, so kann man weitere
Resonanzkreise vorsehen, die ent- 8 sprechend weitere, gegebenenfalls auch größere,
Widerstände in dem Motorstromkreis zu- bzw. abschalten.
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Die Erfindung eignet sich im besonderen Maße für mechanische Stromrichter
mit flüssigem Kon- 9 taktmaterial, denn eine stabile Regelung mit einfachen Schaltmitteln
kann deshalb@erreicht werden, da ein gewisser Toleranzbereich durchaus zulässig
ist. Man braucht bei einem solchen Stromrichter nicht zu befürchten, daß durch plötzliche
Beein- 9 flussung bzw. Veränderung der Drehzahl des Antriebsmotors Beschädigungen
durch Unterbrechung größerer Ströme auftreten. Die Regeleinrichtung arbeitet unabhängig
von den zu kommutierenden Strömen, was bei Wechselrichtern mit festen Kon- i( takten
nicht möglich wäre. Das Schlimmste, was auftreten könnte, wäre eine Funkenbildung
innerhalb des Strahles und evtl. eine Verdampfung der Flüssigkeit. Das Gerät würde
aber darunter nicht leiden. i<