DE955708C

DE955708C - Anordnung zur Verbesserung des Leistungsfaktors bei Wechselrichtern zur Speisung vonVerbrauchern, die einen wenigstens angenaehert sinusfoermigen Strom benoetigen

Info

Publication number: DE955708C
Application number: DEL12349A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hellmuth Boehm
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1952-05-16
Filing date: 1952-05-16
Publication date: 1957-01-10

Description

AUSGEGEBENAM 10. JANUAR 1957

L 12349 VIIIb/21 d^

ist als Erfinder genannt worden

sinusförmigen Strom benötigen

Zusatz zum Zusatzpatent 911

Gegenstand des Patents 911 033 ist eine Anordnung zur Verbesserung des Leistungsfaktors bei Wechselrichtern, deren angeschlossene Verbraucher eine angenähert sinusförmige Spannung bzw« Strom benötigen. Mittels eines Siebkreises, insbesondere für die dritte Oberwelle, wird dort die annähernd rechteckige Wechselspannung in eine sinusförmige verwandelt. Jeder Verbraucherkreis ist hierbei mit einem Siebkreis ausgerüstet. Die Belastung besteht aus Leuchtstofflampen, von denen jede durch eine Strombegrenzungsdrossel vor Überlastung geschützt ist. Die Anordnung besitzt den Nachteil, daß die vielen einzelnen Siebdrosseln der Siebkreise verhältnismäßig große Verluste hervorrufen und auch besonders teuer werden. Gemäß Weiterbildung der Erfindung soll deshalb für eine größere Zahl von Stromverbrauchern eine gemeinsame Siebdrossel größerer Typenleistung verwendet werden.

Ein Beispiel der Erfindung ist in Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht. Ein Wechselrichter TW mit Quecksilberstrahl verbindet mittels der beiden Elek trodenA₁ und A₂ die Batterie B abwechselnd mit

der linken, ι, oder rechten Hälfte 2 der Primärwicklung des Transformators T. Ein kleiner Kon densator C₁ dient zur Kompensation der Streuspannung des Transformators T. Der gesamte erzeugte Sekundärstrom füeßt durch die Siebdrossel D₁ Vor der Drossel D₁ ist die Spannungskurve annähernd rechteckig, hinter der Drossel D₁ sinusförmig. An die Verteilung leitung sind eine Reihe von Leuchtstofflampen angeschlossen, die einzeln abgeschaltet werden können. Jede Lampe L mit einem Zünder Z ist durch die Drossel D₂ im Strom auf den normalen Wert begrenzt. Vor jeder Drossel D₂ liegt ein Kondensator C₂, der mit der Drossel D₁ den Siebkreis bildet. Die Kondensatoren C₂ kompensieren den Leistungsfaktor jedes Lampenkreises zu cos ψ = ι. Jeder Verbraucherkreis besteht also aus einer Leuchtstofflampe mit ihrem Zünder, einer in Reihe geschalteten Drossel und einem diese Reihenschaltung überbrückenden Kondensator. Mit einem Schalter S kann jeder Lanipenkreis für sich zu- oder abgeschaltet werden.

Der Oberwellensiebkreis arbeitet in folgender Weise: Die annähernd rechteckige Wechselspannung auf der Sekundärseite des Transformators, also auch am Kondensator C₁, enthält außer der sinusförmigen Grundwelle in der Hauptsache eine dreifache Oberwelle. Bezeichnet man die Wechselspannung an D₁ mit JJ₁, an C₂ mit U₂, so ist

U₁

W²LC

Ist z. B. das Verhältnis von C₂ zu U₁ für die Grundwelle 2, so beträgt dieses für die dritte Oberwelle ²/₉ = 0,22, d. h. die dritte Oberwelle beträgt rund den zehnten Teil der Grundwelle. Die Amplitude der dritten Oberwelle ist am Transformator etwa nur ein Drittel so groß wie die Grundwelle, so daß sie am Kondensator C₂ nur noch rund ein Dreißigstel der Grundwelle ausmacht. Die folgende fünfte Oberwelle und die anderen sind in ihrer Wirkung noch stärker verringert, weshalb am Kondensator C₂ eine fast sinusförmige Spannung entsteht.

Fig. 2 stellt das Vektordiagramm der -Schaltung nach Fig. 1 für die Grundwelle dar, worin

Ut Sekundärspannung am Transformator, Ud Wechselspannung an der Drossel D₁, Wechselspannung am Kondensator C₂, Transformatorenstrom,
Sekundärstrom sämtlicher angeschlossener Leuchtstofflampen,

Kondensatorenstrom sämtlicher Kondensatoren C₉ bedeutet.

Jt Jl

Jo

Das Diagramm wurde mit einem Vektormesser unter Ausschaltung der dritten Oberwelle aufgenommen. Um die leistungsmäßig interessierenden Summen der Kondensator- und der Lampenströme zu erhalten, brauchte nur in einem Lanipenkreis gemessen zu werden. Da die Ströme in den verschiedenen Lampenkreisen phasengleich fließen, ergibt sich die Länge der Vektoren J₀ und J₁ einfach durch Multiplikation der betreffenden Meßwerte mit der Anzahl der angeschlossenen Lampen. Der Lampenstrom J_L eilt der Verbraucherspannung U₀ um etwa 6o° nach, der Kondensatorstrom J₀ um 90⁰ vor. Beide ergeben den Transformatorenstrom J_T, der mit der Transformatorenspannung Ut fast phasengleich ist. Mittels der Kondensatoren kann der Scheinstrom der Lampen somit auf cos φ = ι kompensiert werden. Der Blind- 7» Spannungsabfall an der Drossel D₁, Up ist etwa halb so groß wie die Spannung U₀.

Die dritte Oberwelle wird nur an der Drossel D₁ praktisch wirksam und ruft hier zusätzliche Eisenverluste hervor, die jedoch bei richtiger Auslegung nur geringe Bedeutung haben.

Infolge des höheren induktiven Widerstandes wird die dritte Oberwelle in der Drossel D₂ bedeutend vermindert. Der Strom im Lampenkreis ist deshalb auch annähernd sinusförmig, obwohl die Lampenspannung infolge der Lampenstromspannungskennlinie trapezförmig ist.

Die Schaltung des Patents 911 033 hat auch noch den Nachteil, daß sich bei Durchbrennen einer Leuchtstofflampe der Stromkreis aus Drosseln und Kondensator fast in Reihenresonanz befindet und der Strom deshalb auf unzulässig hohe Werte in der Drossel D₁ ansteigt. Im Gegensatz hierzu entstehen bei Störungen bei der Schaltung nach Fig. 1 keine unzulässigen Belastungen durch den alsdann ohne Lampenbelästung angeschlossenen Kondensator C₂.

Die Schaltung nach Fig. 1 kann auch noch durch weitere zusätzliche Siebkreise ergänzt werden, z. B. durch Hinzuschaltung einer zweiten Drossel D₁ und eines entsprechenden Summenkondensators im Verbindungspunkt der beiden Drosseln.

Ferner können zur besseren Ausnutzung der Strombegrenzungsdrossel D₂ zwei Lampen hintereinander in Reihe mit nur einer Drossel geschaltet sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Verbesserung des Leistungsfaktors bei Wechselrichtern zur Speisung von Verbrauchern, die einen wenigstens angenähert sinusförmigen Strom benötigen, nach Patent 911 033, dadurch gekennzeichnet, daß bei rechteckiger oder annähernd rechteckiger Spannungskurve des Wechselrichters hinter diesem eine derartig bemessene Oberwellensiebdrossel, insbesondere für die dritte Oberwelle, mit dem Verbraucher in Reihe geschaltet ist, daß sich an den Klemmen des Verbraucherkreises mit parallel geschaltetem Kondensator oder Kondensatoren eine sinusförmige bzw. angenähert sinusförmige Spannung ergibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vielen einzelnen Stromverbrauchern die gesamte notwendige Kapazität in entsprechend viele einzelne Kondensatoren iao aufgeteilt ist, die mit jedem einzelnen Verbraucher parallel zu- und abgeschaltet werden und proportional der Blindleistung der einzelnen Kreise bemessen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch 1*5 gekennzeichnet, daß die einzelnen Belastungs-

kreise aus einzelnen Leuchtstofflampen mit je· davorgeschalteter Strombegrenzungsdrossel bestehen.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Belastungskreis aus zwei in Reihe geschalteten Leuchtstofflampen mit einer Strombegrenzungsdrossel besteht (Tandemschaltung).

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite oder mehrere Oberwellensiebdrosseln sowie eine entsprechende Zahl von Oberwellenglättungskondensatoren verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 730 955.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen