Yerfa.hren zur Steuerung von Lichtbogengleichrichtern. Die Erfindung beruht auf der bekannten Erscheinung, dass das Zünden eines Licht bogens von einer betriebsbereiten Lichtbogen kathode, die entweder künstlich bis zur Elek tronenemission erhitzt oder durch einen Hilfslichtbogen erregt ist, zu einer auf be liebig hohem positivem Potential befindlichen Anode durch Anlegen einer genügend nega tiven Spannung an ein zwischen beiden Elek troden angeordnetes Gitter verhindert werden kann, und dass ein bereits gezündeter Licht bogen,
der durch das Gitter hindurch zu der besagten Anode hin brennt, durch eine wei tere, Spannungsänderung des Gitters nicht mehr merklich beeinflusst werden oder gar gelöscht werden kann.
Diese Erscheinung ist der Ausbildung von gewissen, zum Steuern oder Schalten geeigneten Lichtbogengleich- richtern zugrunde gelegt, die in neuerer Zeit unter dem Namen "Stromtor" bekannt ge worden sind. Der von einem mit. entsprechenden Steuer organen ausgerüsteten Lichtbogengleichrich- ter, der auch aus mehreren Gefässen mit be liebiger Anodenzahl zusammengestellt sein kann, abgegebene Gleichstrom wird dadurch herabgesetzt, dass man den Zeitpunkt des Zündens jeder Anode durch geeignete Steuer spannungen in der gewünschten Weise ver zögert.
Dadurch wird die Brennzeit jedes einzelnen Anodenlichtbogens vermindert und zugleich auch die Stromstärke des gesamten von dem betreffenden Gefäss abgegebenen Gleichstromes. Die bekannteste Methode zur Durchführung dieses Prinzipes besteht darin, dass den Steuerorganen eine bestimmte Wech- selstromspannung erteilt wird, deren Phase in bezug auf die Phase der zugehörigen Ano den verändert werden kann.
Dann kann der Zeitpunkt der Zündung einer jeden Anode innerhalb desjenigen Intervalles, in dem sie eine positive Spannung von mindestens dem Lichtbogengefälle gegenüber der zugehörigen Kathode besitzt, willkürlich eingestellt oder verschoben werden.
Auch ein weiteres Verfahren zur Beein flussung des Zündzeitpunktes kann als be kannt vorausgesetzt werden, nämlich die Veränderung des Effektivwertes der an die Steuerorgane gelegten Wechselstromspan- nung, deren Phasenwinkel gegen die Span nung der Anoden an sich unverändert blei ben kann. Bei Verminderung des Effektiv wertes der Steuerspannung, zum Beispiel wird der Zeitpunkt, in dem das einzelne Git ter dem Lichtbogen zu der zugehörigen Anode Durchlass gewährt, verzögert und die Stromabgabe des Lichtbogengleichrichters hierdurch verkleinert.
Diese beiden bekannten Verfahren besit zen jedoch noch die Mängel, dass sie in ihrer praktischen Durchbildung verhältnismässig teure Apparate erfordern und eine gewisse Trägheit der Regulierung bedingen, die nur durch kompliziertere Zusatzeinrichtungen vermieden werden kann. Der gesteuerte Lichtbogen selbst ist bekanntlich trägheitslos, so dass die Regulierung des vom Gleichrichter gelieferten Stromes theoretisch höchstens eine so lange Zeit erfordern würde, wie zwi schen den Zündmomenten zweier zeitlich aufeinander folgender Anodenlichtbögen liegt, nämlich
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sec, wenn f die Frequenz und p die Phasenzahl des betreffenden Gleichrichters bedeutet.
Nun wird diese im allgemeinen sehr kleine Zeitspanne jedoch in der praktischen Ausführung nach den ge nannten beiden Methoden noch vergrössert durch die Eigenzeit der die Spannung der Steuerorgane beeinflussenden Einrichtungen. Als solche kommen in erster Linie in Be- trächt die verhältnismässig teuren Drehtrans formatoren oder andere entsprechend wir kende Induktionsregler, die mechanisch be wegt werden müssen und daher eine erheb liche Verzögerung des Regelvorganges be dingen.
Als weitere Einrichiizngen hierfür kommen Drosselspulen mit veränderlicher In- duktivität oder Kondensatoren mit veränder licher Kapazität in Frage, die auch vorwie gend durch mechanische Bewegungen betätigt -werden und in ebenso grosser Zahl vorhanden sein müssen, wie der Gleichrichter Phasen besitzt.
Auch eine Änderung der Induktivi- tät von Drosselspulen auf rein elektrischem Wege, wie zum Beispiel durch Anwendung einer Gleichstrom-Vorsättigung der Magnet kerne, würde nur die magnetische Trägheit an Stelle der mechanischen setzen, und man wäre letzten Endes auf die Zuhilfenahme einer grösseren Zahl von Elektronen (Verstär- ker)-Röhren angewiesen, die man jeder mit einer Sekundärwicklung zu versehenden Drosselspule etwa paarweise zuordnen müsste.
Erfindungsgemäss erhält bei der Steue rung von Lichtbogengl.eichrichtern mit an die Steuerkörper gelegten Wechselstromspannun- gen, deren Spannungsphase gegenüber der jenigen der zugehörigen Gleichrichteranoden um einen konstanten Winkel nacheilt, die die Steuerkörper speisende Wechselstrom quelle eine veränderliche Gleichstrom-Vor- spannung in bezug auf die Gleichrichter kathode.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegen den Erfindung zeigt das Schaltschema (Fig. 1). Ein dreiphasiger Quecksilberdampf- glasgleichrichter a ist an die Sekundärklem men eines Transformators b angeschlossen und liefert Gleichstrom zu den Verbraucher klemmen c.
Die Anodenarme des Gleichrich ters sind umhüllt von ringförmigen Metall belägen d:, d2, d3, die mittelst eines ebenfalls dreiphasigen Transformators e mit den Ano denklemmen f 1, f<B><I>!!</I></B>, f3 derart induktiv gekop pelt sind, dass d, gegen<I>f 1,</I> d2 gegen<I>f 2</I> und d, gegen f 3 dauernd eine den besonderen Be dingungen der Steuerung angepasste unver änderliche Phasennacheilung der Spannung aufweist. Zu diesem Zweck sind die Primär wicklungen des Transformators e in geeig neter Weise verkettet.
Der sekundäre Stern punkt von e ist mit einer Spannungsteiler- klemme <I>g</I> eines Widerstandes h verbunden, der parallel zu einer Batterie i geschaltet ist. Eine Zwischenklemme dieser Batterie ist mit der Kathodenklemme<I>k</I> des Gleichrichters<I>a</I> verbunden. Stattdessen kann die Batterie i auch, wie gestrichelt angedeutet ist, in Reihe mit einer weiteren Batterie l geschaltet wer den, die bei m mit dem Minuspol der Gleich richteranlage verbunden ist, um eine kon stante Vergleichsspannung für die bei c herr schende zu gewinnen.
Wenn dann aus irgend einem Grunde die Spannung bei c sinkt, steigt gleichzeitig die Vorspannung der Beläge, wodurch eine Erhöhung der Strom abgabe, also eine automatische Nachregulie rung der Gleichrichterspannung erfolgt.
Der zeitliche Verlauf der Spannungen zum Beispiel an den Klemmen f, und dl relativ zur Spannung der Klemme k ist in Fig. 2 wiedergegeben, für den Fall, dass g I auf positives, II auf glei ches, III auf negatives Potential in bezug auf k gebracht ist. Die zugehörigen Span nungskurven sind entsprechend den Klem men in Fig. 1 mit D und G bezeichnet.
Die ausgezogenen, für die Fälle I, II und III geltenden Linien D,. lassen erkennen, wie die sinusförmige Spannung an dem Belag dl durch Wahl verschiedener Gleichstromvor- spannungen in vertikaler Richtung zur Achse, also ohne Phasenänderung verschoben werden.
Der Betrag der Vorspannung ist zugleich aus dem Abstand der strichpunktier ten Achsenlinien G von der festen Achse g, dem als Bezugswert dienenden Kathoden potential, zu entnehmen. Die Spannung an der zugehörigen Anode f, ist gestrichelt bei F1 eingetragen, deren vollständiger Verlauf durch die Zeit des Eintrittes der Lichtbogen zündung beeinflusst wird.
Die zur Einleitung der Zündung ausreichende .Spannung hat das Gitter an den mit Z I bezw. Z II bezw. Z III bezeichneten Zeitpunkten erreicht. Gleich zeitig f ällt die Anodenspannung F1 von ihrem bereits erreichten positiven Spannungs wert auf den meist relativ kleinen Betrag der Lichtbogenspannung E im Gleichrichter, der bis zum Erlöschen der Anode im Punkte L bestehen bleibt.
Mit der Abnahme der Brenn- zeit, die gekennzeichnet ist durch die Ab- stände Z I L, Z II <I>L</I> und Z III <I>L,</I> fällt auch die vom Gleichrichter abgegebene Strom stärke, und zwar kontinuierlich, wenn der Spannungsteiler da der Fig. 1 eine konti nuierliche Veränderung der Vorspannung erlaubt.
Eine weitere Ausführungsform ist in der Schaltung (Fig. ä) wiedergegeben, die in den Grundzügen derjenigen der Fig. 1 ähnelt und in übereinstimmenden Teilen die gleichen Bezeichnungen enthält.
Unterschiede liegen jedoch darin, dass an Stelle der äussern Be läge dl, d, d3 die innern Gitter )z,, rz=, >zs eingesetzt sind, und dass parallel zu diesen Gittern die Anoden eines Hilfsgleichrichters o geschaltet sind, der beispielsweise mit einer Glühkathode p versehen ist. Der Hilfsgleich richter hat als einzige Belastung einen ohm- schen Widerstand q.
Die Spannungsteiler- klemme von q ist mit der Spannungsteiler- klemme eines weiteren ohmschen Widerstan des r verbunden, der parallel zum Verbrau cher c an den Klemmen na und k des Haupt gleichrichters liegt.
Durch beide Spannungs- teiler erhalten die Gitter n1, n2, n3 eine nega tive Gleichstromvorspannung, so dass im all gemeinen entweder der Spannungsteiler r oder der Hilfsgleichrichter o mit dem Wider stand q entbehrlich ist, wenn bei genügend grossem Anodendurchgriff eine positive Gleichstromvorspannung nicht benötigt wird.
Dabei muss allerdings berücksichtigt werden, dass sich die Spannung am Spannungsteiler r bei der Steuerung des Hauptgleichrichters a ändert und damit auch die negative Vorspan- nung an den Gittern n1, n_, k221. Daher wird die Steuerung mit dem Spannungsteiler r allein nur in begrenzten Bereichen möglich sein.
An Stelle der Spannungsteiler (beson ders -von h in Fig. 1) lassen sich auch in an sich bekannter Weise automatisch betä tigte Regeleinrichtungen anordnen, die zum Beispiel mit geringer Verzögerung intermit- tierend wirken (Zitterrelais) oder ohne eigene Verzögerung kontinuierlich arbeiten (Ver- stärkerröhren).
Die vorliegende Erfindung bringt also eine beträchtliche Vereinfachung der Regix- liereinrichtung des den Steuerorganen zuzu führenden Wechselstromes. Sie vermeidet alle Regelungen der Phasenlage und der Pha senspannungen dieses Wechselstromes und bewirkt<B>jede</B> gewünschte Änderung des Zünd- momentes der Anodenlichtbögen durch Zu hilfenahme einer regelbaren Gleichstrom- spannung.