DE1216421B - Vorrichtung zum Erzeugen mittelfrequenter elektrischer Wechselstroeme - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Ei'zeugeii mittelfrequenter elektrischer Wechselstrdine Die Erfindung geht aus von einet Vorrichtung zum Erzetagen mittelfrequenter elektrischer Wechselströme in der Größenordnung von etwa 150 Hz bis 10 kHz. Entsprechende bekannte Vorrichtungen weisen einen Parallelresonanzkreis und die Stromzuführung zum Resonanzkreis steuernde Steuergittergleichrichter auf. Dabei werden als Stromquelle Gleichstromquellen verwendet und die Steuergitterröhren (ausschließlich Thyratrons) derart im Resonanzkreis angeordnet, daß sie zusammen mit dem kesönanzkreis Kippschwingungen ausführen und Erregerimpulse aufnehmen, deren Frequenz synchron der Oszillatiönsfreqüenz ist: Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die aus dem allgemeinen Stromnetz entnehmbäre Wechselspannung zunächst einmal gleichgerichtet werden muß; was einen gesteigerten Bauaufwand zur Folge hat. Außerdem sind bei den bekannten Vorrichtungen, da die Anodenspannung der Entladungsröhrengleichrichter eine Gleichspannung ist, Rückzündungen möglich, so daß die Betriebsstabilität dieser Vorrichtungen relativ gering ist.
• Es sind auch bereits Heizgeneratoren bekanntgeworden, die in Reihe mit dem Resonanzkreis eine Anzahl von parallelgeschalteten, als Schalter dienenden Ignitronen aufweisen. Da jedoch auch diese Generatoren mit einer Gleichstromquelle arbeiten, haften ihnen dieselben Nachteile an wie den oben geschilderten Vorrichtungen.

  Ziel der Erfindung ist deshalb eine Vorrichte

  zum Erzeugen mittelfrequenter Wechselströltie-`llf##

  Größenordnung von etwa 150 Hz bis 10 ke di@feiigaäP

  im Aufbau ist, den Erforderniss&b eWeefirhfh

  Leistungsaufnahme bzw. -abgale#e i if?d?#e il` if'

  äußerst-stabilen Bebie19i°väer: i' i@rfa@ siG

  o@at@F@fsä@ref@%f@fidüp@fr`t@ @@se@`r@@@@f'@äi1'@@l^h

  1#hf'al@l'r@@c)@I@nzRre`t§ W ad die '@Ihf#@li%2rt@Iri -

  sonanzkiWßReüefnäf @tefu@3'itf@,r@fl"t'de@

  x#£I a@i@ga@ilt@@'I@fI'c@, @Ifd@gidfläf@r`1@c1@I@ei@räI@,@I`@er

  W@s'@ ä'titi@@all`e1@lrlal@ie'@v@Pdicfiill2l@`tef@t@@erf@fii@'

  I@ci's@@l@h'r@l@ @'n 2c@Ye5`fö@I`@2i@c@ljä@g`@sefi@bs@ `@`r2uri

  über einen Kopplun skond 'h@`@3r@r`ällls@irifr

  A t<17u&'e@IsifI'i`iR@rr'en

  iflY@u@s@?w`@f Ithx@@i@all@$2@iei@dll$ie"l@@@f@a@@@h#f

  6 #@ä.g'@s@fL#'

  ci'frt,811Ie °ffr@xsspa@fäuIfrm @f£Ir@ei@

  Pefsl@b'de`'@ah@i@@iet@dieo@@@b@@p°äxi@e@fl@ dä°sa

  v@ö?@`-'`fle`I@ar@szillä@iol@'s@

  @@@f@'en`l,%e'I@@i'a`hü`gf e@@e@9@c@e@ 1@Iih`11@er@rl'@2@e@-p

  dfa1@@z@ng@c@rfi@r2S£@'@lle@ä@i'def@I@@ef@@L@I f@s@

  Resonanzkreises auftritt. Da die Anodenspannung der Gleichrichter eine Wechselspannung ist, erlischt der Überschlagsbogen der Gittergleichrichter innerhalb einer halben Periode, und zwar selbst darin, wenn die Oszillation aus irgendeinem Grund abreißen sollte. Damit ist auf einfache Weise sichergestellt, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Rückzündungen auftreten, wodurch ein stabiler Betrieb, auch bei sehr

  hMth-'-I#eMÜti999lte@vährleistet ist. .3ei@iD

  2@V@I'@äiri'Yh`n fififid Vorteile der @lldu@

  eb4Isi'elIJÜer1161kerä@n Besehrefl, IrI@d1I

  slfA 1@@f 1 @@sSchäl@@f@@@zze@2@@i@er 9Aftf@i`@@i3itn@"s@

  A b b. 2 eine Schaltungsskizze zur Eiqät-ä%iiÜe#

  9Ib f10'1rjb

  iele'.tereI4,iW fdi)r-ifie

  -lob floi9'I9f1 ffIi 54919

  nach °@fA@" b A `1@T@S@ij b b. 3 (A) eine erzeugtgh#g@Iwsgpii5S2gfirJ'I512IfI0I #fr#s#,'#n ,,#

  b'I@#r6@4.Ijz(t@j@I`#Lr#`t@r@'e`#Ih°4[n,@@S##I1@@#sT9#xtLr-

  @#I@@@@@p@1SC#

  f&f=öle #A#4äifffun`#fbilnlür#c A h?s25udao1122fioil

  iikhbA# b <#

  2Hied s -:ate @e@'f@liw@is,rinefi

  #41 22 3 M iffi U r

  übliche Wechselstromquelle, mit Steuergitter G,. und G2 versehene Gleichrichter 2 und 3, beispielsweise Entladungsröhren wie etwa Thyratrone oder Ignitrone, die wechselseitig antiparallel geschaltet sind, einen Parallelresonanzkreis aus einer Spule 4 und einem Kondensator 5, eine Drosselspule 6 zum Sperren des Durchganges des von der Vorrichtung erzeugten Mittelfrequenzstromes in die Stromquelle 1 und einen Kopplungskondensator 7 auf, der einen Kurzschluß zwischen der Stromquelle 1 und der Spule 4 verhindert. Diese Schaltelemente sind gemäß A b b. 1 verbunden.
• Positive Wiederholungsimpulse, wie in A b b. 3 (B) dargestellt, zum Zünden der Gleichrichter werden gleichzeitig auf die Steuergitter G, und G2 der Gleichrichter 2 bzw. 3 gegeben. Liegt an der Anode des Gleichrichters 2 ein positives Potential der Wechselstromquelle 1 und trifft ein positiver Wiederholungsimpuls mit der halben Schwingungsdauer der Stromquellenfrequenz, wie in A b b. 3 (B) gezeigt, vom Erzeugerkreis auf das Gitter G,., so wird der Steuergittergleichrichter 2 zünden und ein Strom auf Grund der Wechselspannung in dem folgenden geschlossenen Stromkreis fließen: 2-7-4/5-2. Demgemäß wird ein Oszillationsstrom der von der Spule 4 und der Kapazität 5 festgelegten Frequenz fo erzeugt. Dieser Oszillationsstrom fließt jedoch auch in dem folgenden geschlossenen Stromkreis: 3-7-4/5-2. Dabei wird ferner, da eine Zündspannung entsprechend derjenigen auf das Steuergitter G,. gleichzeitig auf das Steuergitter G2 gegeben wird, der Gleichrichter 3 einen Parallelweg für den Mittelfrequenzstrom der Frequenz fo öffnen. Damit ist es aber möglich, eine Rückzündung der Steuergittergleichrichter zu vermeiden.
• Dieser Stromdurchgang verschwindet zwangläufig, wenn die Spannung der Stromquelle 1 Null wird. Wenn jedoch die nächste Halbperiode beginnt, so wird zuerst der Gleichrichter 3 gezündet. In diesem Fall öffnet der Gleichrichter 2 einen Parallelweg zum

  Gleichrichter 3 bezüglich des Igttell#rqufstrame@s.,

  D,asae@t, daß das Entstellgn uaäd"ds:bfdes

  lgittel£fe-,#,#i#zstromes rbe;#gr,c,@Hlpixod.;e_

  Strgi nziefrquen#i@rlerl@pli<@wir. tia13 .ab d`e

  @1.@@.r@hr@@hteJt@@;und.3 .eb@enf@lls abwecbseliid,als@@.ralle@

  dr,-chg@.ng@, für dezr; Mittlfrcqqt@rc@mY _wxlgp. Qüfe

  diese Weise kanxa, eine i;;clfzündqn._gdex ,iC1eiqhrirh pr,

  auf-.;wlr>,sa . e@e s -wermied@n@., er-n, und. slie

  V-or.c,tgC-t@eie einer,;- olle _ t__Lp

  .ext-r -

  k@wahlt,die FIeq@enz,@.,.,J,irzxnd.;rr -eg,rvzung

  dürch -die Entionisierur(gszeit #b4#er,#.#qxhi@err

  Tlrlxoadgr;,;Gxoßcnprdnung voJ-15p H? Abis

  1p,i@. ;ligt@ ., kp_ Akten @,uc41 h,liere;@.re uenz n ;

  etwa im Bereich der @ltraschällfrequen'zen,. eXzlielt

  e d n?;#werin, -E441adyn rän :mtüzereG=rlt-

  ionisierung , Y _ szeitenri;pr

  ;ei;der; b@hrae>eer<s;.osc>tunäwird< nur erxen_ d

  euer I@lbrindg dezchselstr¢gpe:,e O ' a=

  tionsstro>rh!ierzeqg.4s Ast,lj#4p£tcjgli@, .-; ne ;

  <er-

  zeugen daß me gt .Z P

  PuJspf@s

  xn,.ß, .b b. op.ei=ne r m .E uns i,.

  #..,. 1.#.-....q

  dl en

  r#ac4pi#rhibr# sxA)a #ibgel#ttz#

  Während einer Halbperiode der Wechselstromquelle wird dann eine Vielzahl von Zündungen mit Hilfe dieser Impulse durchgeführt.
• In diesem Fall ist es jedoch notwendig, eine genügend große Impedanz für die Drosselspule 6 zu wählen und dafür Sorge zu tragen, daß der Spannungsabfall an der Spule 6 zum Zeitpunkt der Zündung einer Entladungsröhre genügend groß und die auf die Entladungsröhre selbst aufgeprägte Quellenspannung extrem klein ist, so daß die Entladungsröhre sofort und zusammen mit dem Abfall des Zündimpulses gelöscht wird. Darüber hinaus ist es erforderlich, für die Zeitkonstante des Schwingkreises einen kleinen Wert zu wählen, so daß der im Resonanzkreis erzeugte Oszillationsstrom zusammen mit dem Zündimpulsabfall sofort erlöscht. Sind diese Maßnahmen getroffen, so erlöscht die Entladungsröhre zusammen mit dem Abfall des Zündimpulses selbst dann, wenn die Anodenspannung nicht Null wird. Wenn somit die Anode der einen Entladungsröhre an einem positiven Potential der Wechselstromquelle liegt und ein Zündimpuls P,, nach A b b. 4 (B) auf das Gitter gegeben wird, so zündet diese Röhre, und ein Oszillationsstrom der Frequenz f) entsteht. Damit wird aber auch der Spannungsabfall in der Drosselspule 6 groß und die an die Entladungsröhre angelegte Spannung gegen Null gehen. Selbst wenn die Wechselstromquellenspannung nicht exakt Null wird, erlöscht die Entladungsröhre zusammen -mit dem Abfallen des Zündimpulses, und der Oszillationsstrom klingt ebenfalls schnell ab, da die Zeitkonstante des Kreises klein ist.
• Wenn die positive Stromquellenspannung der gleichen Halbperiode wiederum auf die Entladungsröhre gegeben wird, so wird der beschriebene Vorgang durch Anlegen eines zweiten Zündimulses P2 an das Gitter wiederholt, so daß ein zweiter Oszillationsstrom entsteht. Durch Anlegen eines dritten Zündimpulses P3 entsteht ein dritter Oszillationsstrom. Die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird damit offensichtlich äußerst wirkungsvoll.
• Obwohl die Wirksamkeit in einem gewissen Ausmaß mit der Erhöhung der Anzahl von Zündimpulsen steigt, sollen auch andere Faktoren, etwa die Zeit vom Zünden der Entladungsröhre bis zu ihrem hilöschen. die Dauer des Oszillationsstromes oder

  d@e,,röle, des Schwankungswertes der Stromquellen-

  sp n3niing@bgi. dgp Wahl der Anzahl von Zündimpulsen

  >erücltsich.tigl;s pydei.:.._@- .

  Die Schaltunes@czi"=@.c4@.i b b. 2 zeigt eine-

  4 2ne1ungsf@rrn@ 3 er flnduA&.@ine-,#eiP,hasige

  Stro%@@ug11e,:;Dle@zW@@ü,@@syje@tse,:u@@,@gx_@@trel@,

  d@@er @l@is@ungs@orm@@;er@,en durcl@r:uer@l@ic@,@itq

  dex,,usfuhr,@xpgsfornaa>iA11.1@7=@,dguthl@j

  ._.-G:.

  ü '-di@e?#ugsg#g ?!qric'Cn,,,als;IB-;

  d@ulcioshea@qüel@eN;grwegd@;@egnli@sall"5sa c 'an ;

  .?p-#gt':'exs.nacgch#brii@?estg,-atl,engr

  VWgqhse4it'amqg.94e §,, eiet.Ilusuf ormer T,-. aus>

  eir4em#@@excyahtg@;@';..@esiSez@;s,Eii@@a@gs@glt@ mit dir.

  A_sag$@etgi-. des, i mfQrmg,@hT1e erbmtdep"-isa@ ,@

  @Tn l?rnu@a.;s@pia@.' ers.ttx-i $au.@

  axs@ enem;Ä.@;sskJA

  eißo@f`x@äel;e.Pd,lI£.ohgqsatoxS;.Cynsfidiamtit@i-iet@xgittrn.fl

  3s@äpb4; (flre#@1ei:Si.P.?ga

  Wechselstromquelle Sa, einem dreiphasigen Impulsumformer Ta, einem Gleichrichter Ra, dessen Eingangsseite mit der Ausgangsseite des Umformers Ta verbunden ist, Widerständen Ria und R2a, einer Batterie Ba und einem Ausgangskondensator Cl,. Beide Klemmen des Kondensators Cl, sind mit den Steuergittern bzw. Kathoden der Entladungsröhren des Schaltkreises nach A b b. 1 verbunden.
• Wenn bei der praktischen Ausführung der Erfindung ein mehrphasiger Zündimpulserzeugerkreis zum Betrieb eines mehrphasigen Kreises, beispielsweise derjenigen nach A b b. 2, erforderlich ist, so kann ein durch Verbinden mehrerer einphasiger Kreise gemäß A b b. 3 (A) oder 4 (A) entstehender mehrphasiger Zündimpulserzeugerkreis anstatt eines mehrphasigen Systems verwendet werden, wobei seine Phasenzahl gleich ist derjenigen des zu betreibenden. Mehrphasenkreises.
• Zum leichteren Verständnis der Erfindung soll im folgenden ein Beispiel einer praktischen Ausführung gegeben werden, wobei die aufgeführten Werte selbstverständlich keine Einschränkung der Erfindung darstellen. Beispiel In einem Schaltkreis gemäß A b b. 1 wurden eine Drosselspule 6 mit einer Induktivität von 10 Henry, Kondensatoren 5 und 7 mit je 1,4 Mikrofarad und 7 G 57-Thyratronen als Entladungsröhren 2 und 3 verwendet. Bei Anlegen einer Belastung an die Wechselstromquelle 1 war bei 4 KV, 4 Ampere und 50 Hertz eine Heizleistung von 10 KW bei einer Frequenz von 3 KHz erzielbar.
• Bei diesem Beispiel wurde einmal pro Halbperiode der Wechselstromquelle ein Oszillationsstrom erzeugt. Bei einer Abwandlungsform mit dreimaligem Erzeugen eines Oszillationsstromes pro Halbperiode wurde die gleiche Heizleistung in der Belastung bei 3 KV und 4,5 Ampere an der Stromquelle 1 erzielt.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Erzeugen mittelfrequenter elektrischer Wechselströme mit einer Wechselstromquelle, einem Parallelresonanzkreis und die Stromzufuhr zum Resonanzkreis steuernden Steuergittergleichrichtern, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die in an sich bekannter Weise antiparallelgeschalteten Gleichrichter (2, 3) einerseits über eine Drosselspule (6) an die Stromquelle (1) angeschlossen und andererseits über einen Kopplungskondensator (7) in Parallelschaltung mit dem Resonanzkreis (4, 5) verbunden sind, wobei die für einen Stromdurchgang erforderlichen positiven Gittersteuerimpulse allen Gleichrichtern (2, 3) gleichzeitig aufgeprägt werden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einzigen positiven Steuerimpuls je Halbperiode der Wechselstromquelle (1).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl positiver Steuerimpulse je Halbperiode der Wechselstromquelle (1).
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Gittergleichrichter (2, 3) in an sich bekannter Weise Gasentladungsröhren oder Halbleiterelemente verwendet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 374 562, 809 685; USA.-Patentschriften Nr. 2 446 202, 2 700 093.