Einrichtung zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom mittelst gittergesteuerter Entladungsgefässe. Die Anwendung gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsgefässe für Umformungen von Gleichstrom in Wechselstrom empfiehlt sich, weil sie während der Zeit der Strom führung einen verhältnismässig kleinen Span nungsabfall besitzen und daher auch verhält nismässig niedrige Gleichspannungen, zum Beispiel 220 Volt, wirtschaftlich umgeformt werden können.
Voraussetzung für einen sicheren Betrieb ist dabei, dass die Ent- ionisierung jeder Entladungsbahn nach einem Stromdurchgang schnell genug vor sich geht, das heisst das Gitter seine Sperrwirkung wie der erlangt. Nur wenn dies erfüllt ist, kann das Einsetzen jeder einzelnen Entladung mit- telst der Gittersteuerung betriebssicher be herrscht werden. Da die Entionisierungszeit in der Grössenordnung von etwa r/iooo Se kunde liegt, war es bisher nicht möglich, Wechselströme höherer Frequenz, also etwa 500 Hz und höher, zu erzeugen.
Durch die vorliegende Erfindung wird es nun bei Wechselrichtern in Reihenanordnung, die Gegenstand des Hauptpatentes sind, er möglicht, Wechselströme höherer Frequenz zu erzeugen, als es bisher mit Rücksicht auf die Entionisierungszeit möglich erschien. Er findungsgemäss sind mehrere, vorzugsweise eine ungerade Zahl, von phasenverschoben ge steuerten Wechselrichtern in Reihenanord nung vorgesehen, die auf einen und denselben Verbraucher arbeiten. Die Steuerung der ein zelnen Entladungsgefässe erfolgt dabei in der Weise, dass aufeinander folgende Halbwellen des erzeugten Wechselstromes von verschie denen Wechselrichtern geliefert werden.
Je des einzelne der Entladungsgefässe wird dem nach mit einer Frequenz gesteuert, die ein Bruchteil der Frequenz des erzeugten Wechsel stromes ist. Durch die vorliegende Erfindung wird es somit ermöglicht, dass für jedes Ent ladungsgefäss zwar die erforderliche Entioni- sierungszeit zur Verfügung steht, aber den noch ein Wechselstrom genügend hoher Fre quenz erzeugt wird.
Im einfachsten Falle wird man drei Wechselrichter in Reihenanordnung<I>A, B</I> und C (vergleiche Fig. 1 der Zeichnung) vor sehen, die mit einer Frequenz gesteuert wer den, die gleich einem Drittel der Frequenz des erzeugten Wechselstromes ist. In bezug auf die Steuerfrequenz arbeiten die Wechsel richter mit einer Phasenverschiebung von 120'. Fig. 2 der Zeichnung dient zur Er läuterung der Wirkungsweise dieses Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung.
In Fig. 1 der Zeichnung ist mit 10 ein Gleichstromnetz bezeichnet, aus welchem ein an die Leitungen 11 angeschlossener Wechsel stromverbraucher über den Transformator 16 gespeist werden soll. Mit<I>A, B, C</I> sind drei unter sich gleiche. Wechselrichter bezeichnet, deren jeder dem Hauptpatent Nr. 150453 ent spricht. Der Weehselrichter A besitzt zwei Entladungsgefässe 13 und 17, von denen das erstere mit seiner Anode am positiven Pol, das letztere mit seiner Kathode am negativen Pol des Gleichstromnetzes 10 liegt.
In der Verbindungsleitung zwischen der Kathode des ersteren und der Anode des letzteren Ge fässes liegt eine Drosselspule 14, an deren Mittelpunkt ein Kondensator 12 angeschlos sen ist. Die Gitter der beiden Entladungs gefässe liegen über die Gittervorspannungs- quellen 42 und 43 an zwei getrennten Se kundärwicklungen 36 und 37 eines Gitter transformators 33, welcher im Gebiete hoher Sättigung arbeitet.
Die Spannung für den Transformator 33 wird von der Sekundär wicklung 28 eines Zwischentransformators 27 geliefert, welcher von einer @echse@span- nungsquelle 26 gespeist wird. Der mit der einen Klemme an die Drosselspule 14 ange schlossene Kondensator 12 liegt mit der an dern Klemme an der Primärwicklung 15 des Arbeitstransformators 16. Die Schaltung der beiden andern Wechselrichter B und C stimmt mit derjenigen des Wechselrichters A in allen Einzelheiten überein. Ein Unter- schied besteht lediglich in dein Anschluss für die Primärwicklung der Gittertransformato ren 34 und 35.
Diese sind an je eine aus den Widerständen 29 bezw. 31 und den Kon densatoren 30 bezw. 32 bestehende Span- nungsteilerschaltung angeschlossen, die der art bemessen ist, dass die Transformatoren 33 bis 35 Spannungen erhalten. die gegenein ander um 120 elektrische Grade, gemessen an der Frequenz der Wechselstromquelle 26, phasenverschoben sind.
Die Wirkungsweise der Einrichtung soll anhand der Fig. 2 erläutert werden. In Fig. <I>2, a, b, c</I> ist durch die punktierten Sinus linien die an den Primärwicklungen der Gittertransformatoren 33 bis 35 liegende Spannung angedeutet. Durch die bereits er wähnte Eisensättigung der Gittertransforma toren wird die sinusförmige Kurve derart verzerrt, dass in der Mitte jeder Halbwelle eine stark ausgeprägte Spannungsspitze ent steht.
Diese wirkt im Zusammenhang mit den Gittervorspannungsquellen 42 bis 47 derart, dass die Entladung in jedem Gefäss jeweils in einem Zeitpunkt einsetzt, der um 30 elek trische Grade vor dem Maximum der betref fenden Gitterspannungsspitze liegt. Zündet beispielsweise - das Entladungsgefäss 13, so kommt ein Aufladestromkreis über dieses Entladungsgefäss und die linke Hälfte der Drosselspule 14 für den Kondensator 12 zu stande, der demgemäss die Spannung der Gleichstromquelle 10 annimmt.
Die Grösse der Induktivität 14 und des Kondensators 12 sind dabei derart bemessen, dass ungefähr innerhalb 60 elektrischer Grade nach dem Zeitpunkt der Zündung der Strom wieder auf den Wert Null abgeklungen ist. Der Ladestrom muss dabei offenbar ein Maximum durchlaufen und besitzt also annähernd die nestalt einer Sinushalbwelle. In Fig. 2 a ist dieser Ladestrom als ausgezogene Kurve eingezeichnet. Die Ioneriraumladung in dem Gefäss 13, die unmittelbar . nach dem -Er löschen der Entladung noch vorhanden ist. kommt nun langsam zum Verschwinden.
Die nächste Halbwelle wird von dem Gefäss- 20 des Wechselrichters B gebildet, und zwar durch Entladung des Kondensators 18 über die rechte Hälfte der Drosselspule 2-1 und das Entladungsgefäss 20. Die Ladung des Kondensators 18 wurde zu einem Zeitpunkt. der<B>180</B> elektrische Grade vor dem Auftreten der Gittespannungsspitze ani Gefäss 20 liegt, gebildet, und zwar durch eine Entladung in dem Gefäss<B>19.</B> Für die Kurvenform dieser nebativen Halbwelle gilt dasselbe wie für den vorher von dem Gefäss 13 gebildeten positi ven Stromstoss (Fig. 2 b, ausgezogene Kurve).
Nach Erlöschen der Entladung in dem Gefäss 20 zündet das Gefäss 23 und der Konden sator 22 wird auf die Spannung der Gleich stromquelle aufgeladen. Auch bezüglich der Kurvenform dieses Ladestromes gilt das bei der Ladung des Kondensators 12 Gesagte (Fig. 2 c, ausgezogene Kurve). Nunmehr hat die an dem Wechselrichter _1 liegende Gitter- spannung ihre Polarität gewechselt und das CTefäss 17 wird gezündet.
Der Kondensator 12, dessen Ladevorgang anfänglich eingehend beschrieben ist. entlädt sich nun über die rechte Hälfte der Drosselspule 14 und dieses Entladungsgefäss. Der Entladungsstromstoss hat dieselbe Kurvenform wie der Ladestrom, aber entgegengesetzte Polarität und ist da her in der Fig. 2 cc nach unten aufgetragen. Es folgt nun ein neuer Ladestromstoss für den Kondensator 18 und ein neuer Entlade stromstoss für den Kondensator 22 usf. Da die Ladeströme sowohl.
wie die Entlade ströme der Kondensatoren 12, 18 und 22 alle über die Primärwicklung 15 des Arbeits transformators 16 fliessen, ergibt sich für den dem Wechselstromverbraiieher zugeführten Strom eine aus den verschiedenen Lade- und Entladeströmen zusammengesetzte Kurve, das heisst angenähert eine Sinuslinie (Fig.2e). Jedes einzelne Entladungsgefäss.
beispiels weise das Gefäss 13, bleibt dabei während je nahezu 360 elektrischer Grade (gemessen an der Frequenz der Techselstroinquelle 26) in Ruhe, seine Ionen-Raumladung kann da her abklingen, während andere Entladungs- gefässe in Betrieb sind.
Mit einer derartigen Einrichtung lässt sich offenbar eine höhere Frequenz erreichen als bei Verwendung 111111 zweier Entladnngsröhreil unter BerÜcksich- tigung der notwendigen<B>Ei</B> ntionisierungszeit. Um eine möglichst günstige Kurvenform auf der Wechselstromseite zu erhalten, ist es zweckmässig. die Frequenz dieses Wechsel stromes, die von der C-rrösse der Induktivitäten 14, 21, 25 und den Kapazitäten 12.
18, 22 der Wechselrichter abhängt, zu einem unge raden ganzen Vielfachen der Frequenz der GitterspannLingsquelle 26 zu wählen.