CH299857A - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer dreifachen Frequenz aus einer Grundfrequenz. - Google Patents

Description

      Schaltungsanordnung    zur Erzeugung einer dreifachen     Frequenz    aus einer     Grundfrequenz.       Es sind Schaltungen zur     Frequenzwand-          lung    verschiedener Art bekannt geworden.  Im vorliegenden Falle handelt es sich ins  besondere um eine solche, die es gestattet,  elektrische Glühlampen     aus    einer Strom  quelle niedriger Frequenz, welche flackerndes  Licht ergeben würde, mit der dreifachen  Frequenz, allein oder zusätzlich, zu speisen.  Dadurch würde das Flimmern     des    Lichtes in       @Vegfall    geraten.     Diese    Aufgabe kann z. B.

    im elektrischen Bahnbetrieb auftreten, wenn  die     Bahnfrequenz    16 2/3     IIz    beträgt     und    die  Zugbeleuchtung und die Beleuchtung der  Bahnanlagen und     Signaleinrichtungen    mit  einer höheren Frequenz erfolgen soll. Auch       Asynchronmotoren    werden manchmal, zwecks  Erhöhung der Tourenzahl über Frequenz  wandler mit einer erhöhten Frequenz betrie  ben.  



  Im vorliegenden Falle erfolgt eine     Fre-          quenzv        erdreifachung    unter Verwendung von  eisengesättigten     Drosselspulen.    Es ist an sich  bekannt, z. B. in Brückenschaltungen durch  Verwendung von gesättigten,     eisenhaltigen     Drosselspulen im Zusammenwirken mit unge  sättigten Drosselspulen eine     Frequenzverdrei-          faehung    durchzuführen.

   Diese Schaltungen       sind    im allgemeinen für     Hochfrequenzzwecke          brauehbar.    So ist es bekannt, eine     gesättigte     eisenhaltige Drosselspule in einen Brücken  zweig einer aus Drosselspulen und Kapazi  täten aufgebauten Brücke zu schalten und im  andern Brückenzweig die vervielfachte Fre  quenz     abzunehmen.    Im andern Falle wird    dem einen Brückenzweig einer aus Konden  satoren und einer     gesättigten    sowie einer       ungesättigten,        Induktivütät        ,bestehenden    Brücke  die Grundfrequenz zugeführt,

   während dem  andern Brückenzweig die dreifache Frequenz  entnommen werden kann. Um     insbesondere     für die aufgezeigten niederfrequenten Auf  gaben eine leistungsfähige     Frequenzverdrei-          fachung    durch Zusammenwirken einer Dros  selspule mit gesättigtem Eisenkern und  einer zweiten mit     ungesättigtem        Eisenkern    zu  erzielen, wird gemäss ,der Erfindung eine       Brückenschaltung    in     .äer    Weise aufgebaut,  dass an einen     Spartransformator    und parallel  zu ihm, an die     Reihenschaltung    der gesättig  ten und der ungesättigten     Drosselspule,

      die  Spannung mit der     Grundfrequenz    angelegt  wird und dass an der Verbindungsstelle der  beiden     Drosselspulen    und der entsprechenden       Anzapfung    des     Transformators,    für welche       die    Spannungsdifferenz gegen die Verbin  dungsstelle für die Grundfrequenz ver  schwindet, die Spannung dreifacher Fre  quenz entnommen wird.  



       Falls    die     Induktivitäten    der beiden Dros  selspulen in bezug auf die Grundfrequenz  gleich gross sind, liegt die     Anzapfung        des     Spartransformators in seinem Spannungs  mittelpunkt.  



  Die Schaltung sei an Hand der     Fig.    1  erörtert. In den Punkten A und B wird die  Spannung von     beispielsweise    16 2/3 Perioden  zugeführt. An dieser     .Spannung    liegt der  Transformator T     und    parallel zu ihm die      beiden Drosselspulen     L1    und L2 in Reihe,  von denen     L,    die eisengesättigte Drossel dar  stellt.

   An die     Anzapfstelle        JI    des Transfor  mators und an die Verbindungsstelle V der  beiden     Drosselspulen    ist eine Lichtquelle an  geschlossen, welche im wesentlichen mit 50 Hz  betrieben     wird,    wenn die Grundfrequenz  16 2/3 Perioden     beträgt.    Im gezeichneten  Beispiel ist angenommen, dass die Indukti  v     ität    der beiden     Drosselspulen        L,    und L2 in  bezog auf die Grundfrequenz gleich gross ist.  Dann liegt<B>11</B> im Spannungsmittelpunkt des  Transformators.

   Wird ein anderes Verhältnis  der     Induktivitäten    von     L,    und L2 gewählt,  dann verschiebt sich der     Anzapfpunkt        3I    so,  dass bezüglich der Grundfrequenz zwischen       31        rund    V ,die Spannung 0 herrscht.

   Dadurch  Verschiedenheit der Eisenverluste in     L,    und  L2 der vollkommene     Abgleich    infolge von  Phasenverschiebungen beeinträchtigt sein  kann, wird zweckmässig die Verbindung zwi  schen     L1    und L2 durch einen kleinen     Ohm-          sehen    Widerstand bewerkstelligt, welcher der  Verlustdifferenz zwischen den beiden Induk  tiv     itäten    entspricht. Durch einen Schleifkon  takt kann der Punkt V längs :dieses Wider  standes     solange    verlagert werden, bis der       Abgleich        vollkommen    ist.  



  Zur Erklärung der Wirkungsweise der  Schaltung wird auf die     Fig.    2 verwiesen.  Unter der Voraussetzung, dass die Spannung  der Grundfrequenz     sinusförmigen    Verlauf  hat und dass durch den aus beiden     Induktivi-          täten    in     Fig.    1 gebildeten Zweig ein     sinus-          förmiger        Magnetisierungsstrom    fliesst, muss  an der     Induktivität        L,    mit gesättigtem Eisen  weg die Spannung     1T1    verbraucht werden,  welche eine starke     dritte    Oberwelle enthält.

    An :der     Induktivität    L2 muss dann die     Rest,     Spannung     LT,'    verbraucht werden, in welcher  als Differenz der Spannung LT, gegen die  Netzspannung gleichfalls eine starke drei  fache Oberwelle von entgegengesetzter Pha  senlage enthalten sein muss.     Ui    und     Ui    sind  numerisch addiert gleich der     sinusförmigen     Netzspannung. In bezog auf den Stromkreis  aus T,     L1    und L2 in     Fig.    1 sind diese beiden       Spannungen    dreifacher Frequenz gegen-         phasig,    treten also nicht in Erscheinung.

   In  bezug auf den Punkt V sind sie aber     gleich-          phasig,    wirken also parallel, so dass zwischen  V und     M    die     Drosseln        L,    und L2 wie zwei  parallel geschaltete Generatoren dreifacher  Frequenz wirken. In .der praktischen .Aus  führung werden die     dargestellten        idealen    Ver  hältnisse weitgehend erreicht, so dass ein       flackerfreier    Betrieb von     C1lühlampen    aus  einem Netz von 16     %#    Perioden ermöglicht  ist.  



  Eine vorteilhafte Abänderung kann die  Schaltung erfahren, wenn auch die Grund  welle zur Energieabgabe direkt heran  gezogen wird. Um trotzdem kein Flackern  der Beleuchtung zu haben, ist eine beson  dere Kurvenform der Spannung erforder  lich. :Sie muss möglichst rechteckig sein. Aus  Grundwelle und dreifacher Oberwelle lässt  sich nach     Fig.    3 eine Kurve zusammensetzen,  welche :der Bedingung der     Rechteckform     recht nahe kommt. Der     übergang    von der  einen Halbwelle zur nächsten erfolgt dann  so plötzlich, dass eine wesentliche Abkühlung  des Glühdrahtes nicht erfolgt.

   In     Fig.    3  stellt I die Grundwelle,     II    die Welle dreifa  cher Frequenz und     III    die zusammengesetzte       Spannungskurve    dar. Wichtig ist, dass       Grundwelle    und dreifache Oberwelle in der  richtigen Phasenlage zueinander liegen.  



  Um diesen Grundgedanken unter Ver  wendung der gekennzeichneten Schaltung  auszuführen, ist, nach     Fig.    4, noch eine Wick  lung einzufügen, welche eine mit der Grund  frequenz schwingende     Wechselspannungskom-          ponente    liefert. Diese Wicklung wird gemäss       Fig.    4     als    sekundäre Wicklung W2 des  Transformators T     ausgeführt.    Man geht also  vom Punkt     3I    über diese     Sekundärwicklung     des Transformators und schliesst an den  Punkt. V, sowie     das    Ende     3I'    der Sekundär  wicklung den Verbraucher an.

   Auf     diese     Weise erhält man an den Klemmen V und     3I'     eine Spannung von dem in     Fig.    3 dargestell  ten Verlauf. Man hätte zwar durch Verstim  mung, des     Anschlusses    11 gegen V in     Fig.    1  auch eine Grundwelle in den an V und     31     angeschlossenen Stromkreis hineinbringen      können. In     diesem    Falle verschiebt sich je  doch die Phasenlage der Grundwelle, vor  allem bei Laständerungen, gegen die der drit  ten Oberwelle in, einem erheblichen und daher  störenden Masse, so dass diese Möglichkeit für  die praktische Ausführung ausscheidet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer dreifachen Frequenz aus einer Grund frequenz, insbesondere für den flackerfreien Betrieb von Glühlampen, aus Netzen nie driger Frequenz, z. B. bei Bahnanlagen aus Netzen von 16 2/3 Hz, unter Verwendung einer eisengesättigten Drosselspule im Zu sammenwirken mit einer ungesättigten Dros selspule, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung der Grundfrequenz an die in Reihe geschalteten beiden Drosselspulen und an einen parallel zu ihnen geschalteten Spar transformator gelegt ist,

   während die Span nung dreifacher Frequenz zwischen der Ver bindungsstelle er beiden Drosselspulen und einer in bezug auf die Grundfrequenz span nungsgleichen Anzapfung des Spartransfor mators zu entnehmen ist. UNTERANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen die beiden Drosselspulen zum Aus gleich von Unterschieden in den Verlusten ein Ohmscher Widerstand geschaltet und der Anschluss des Verbrauchers dreifacher Fre quenz längs dieses Widerstandes einstellbar angebracht ist.

   2. Schaltungsanordnung nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, unter Heran ziehung der Grundfrequenz zur direkten Energieabgabe an den Verbraucher, ins besondere, wenn dieser aus Glühlampen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher über ein mit der Grund- frequenz induzierte Sekundärwicklung (W2) des Transformators (T) gespeist ist, deren anderer Anschluss an dem durch das Verhältnis der gesättigten Drosselspule (L1) und der ungesättigten Drosselspule (L2) be stimmten, hinsichtlich der Grundfrequenz abgeglichenen Punkt (11I) der Primärwick lung des Transformators (T)

   erfolgt.