CH160029A - Einrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromes, insbesondere zwecks Regelung elektrischer Maschinen. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Steuereng eines elektrischen Stromes, insbesondere zwecks  Regelung elektrischer     Maschinen.       Es sind bereits zahlreiche.     Anordnungen     vorgeschlagen worden, die eine elektrische  Grösse     hei.    einem Verbraucher, zum Beispiel  einer     elektrischen        1Vlaschin.e    mittelst gesteuer  ter     Entladungsstrecken    beeinflussen. Ver  wendet man Elektronenröhren, so hat man  zwar den Vorteil einer kontinuierlichen  Steuerung; bei den üblichen Spannungsver  hältnissen, insbesondere bei der Steuerung  von Maschinen, würde sich jedoch ein zu  grosser Spannungsabfall ergeben.

   Man wird  daher,     wie    bereits vorgeschlagen ist, vor  zugsweise     gittergesteuerte        Dampfentladungs-          gefässe    verwenden, die den     Vorteil    eines sehr  kleinen     Spannungsabfalles    haben. Bei den  bekannten Schaltungen wird der dem Ver  braucher zugeführte Strom und die Span  nung hinsichtlich der Grösse geregelt. Viel  fach,     insbesondere    beim Betrieb     elektrischer     Maschinen, ist nun die Aufgabe gestellt.  Grösse, Richtung und Zeitdauer des einem  Verbraucher zuzuführenden Stromes zu    steuern.

   Bisher behalf man sich in der  Weise, dass die     Steuerung    der Energie durch  Widerstände und Umschalter in den Haupt  kreisen erfolgte. Gemäss der vorliegenden  Erfindung kann man nun die gestellte Auf  gabe auch mit gittergesteuerten     Dampfent-          la.dungsgefässen    lösen, und zwar wird der  einem Verbraucher von einer Speisewechsel  spannung zugeführte Strom allein durch die  Beeinflussung der Gittersteuerung minde  stens zweier     Gruppen    gittergesteuerter       Dampfentladungsstrecken        bestimmt,

      von  denen in jedem Augenblick     höchstens    eine  einer möglichen Richtung zugeordnete  Gruppe leitend ist und die zu dieser Gruppe  gehörenden gittergesteuerten     Dampfentla.-          dungsstreeken    einzeln     gesteuert    werden,  während sämtliche übrigen Entladungs  strecken gesperrt sind.  



  Die Vorteile, die die vorliegende Erfin  dung bietet, sollen an einem Anwendungs  beispiel kurz erläutert werden. Es möge sich      um einen rauhen Betrieb, zum Beispiel einen       reversierbaren        Walzwerksantrieb,    handeln.  Auf     Grund    der vorliegenden Erfindung ist  es nun möglich, einerseits normale Gleich  strommotoren zu verwenden, anderseits auf  jegliche     Schalter,    die bei einen rauhen Be  trieb und häufiger Umschaltung besonders  störanfällig sind, in den Motorkreisen zu ver  zichten. Von besonderer Bedeutung ist die       Erfindung    für selbsttätige     Regelungen.     



       In    den     Fig.    1 bis 5 der Zeichnung sind  verschiedene Schaltanordnungen als Ausfüh  rungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Zu  nächst soll die Wirkungsweise der Erfindung  anhand der     Fig.    1 .erläutert werden.  



  Das     Wechselstromnetz    speist über eine  Primärwicklung 1 und die beiden Sekundär  wicklungen mit den     Wicklungsteilen    8-11  eines Transformators. und die     Gleichrichter-          gruppen    2 und 3 den Verbraucher 16, bei  spielsweise eine zusätzliche Wicklung einer  elektrischen Maschine. Im zunächst betrach  teten Zeitabschnitt möge den Gittern 12 und  13 .der Gruppe 2 eine positive Spannung ge  geben sein,     so.dass    die Gruppe 2 im Sinne des       ausgezogenen    Pfeils dem Verbraucher 16  Strom liefert.

   Zu gleicher Zeit möge den       Gittern    14 und 15 der Gruppe 3 eine solche  negative     Spannung    gegeben sein, dass die  Gruppe     3.    keinen Strom liefern kann. Wäh  rend     eines    andern Zeitabschnittes möge die  Spannung der Gitter der Gruppe 2 negativ       ünd    die der Gitter der Gruppe 3 positiv ge  wählt werden. Dann erfolgt die Stromliefe  rung im     Sinne    des gestrichelten Pfeils.  



  Die     Gittersteuerung    ist in. der     Fig.    1  nicht näher     angegeben;    sie kann in an sich       bekannter    Weise geschehen durch einen       Kommutator,    einen Gittertransformator,     einen     Drehtransformator oder eine veränderliche  Gleichspannung. Die Veränderung -der Git  tersteuerung kann von Hand oder selbsttätig  geschehen. Bei der geschilderten Betriebs  weise ist es nicht erforderlich, dass eine Sym  metrie hinsichtlich der elektrischen Grössen  der beiden Gruppenkreise besteht.

   So ist zum       Beispiel    eine     Strumbegrenzung    bei der    Gruppe 3 dadurch vorgesehen,     dass@    ein zu  sätzlicher Widerstand 17 in den Stromkreis  eingeschaltet ist.  



  In der     Fig.    2 ist eine andere Ausfüh  rungsform dargestellt. Die Gruppen von  Entladungsgefässen sind hier in zwei Paare  21 und 24     bezw.    22 und     2'3    aufgelöst, wobei  die     Entladungsgefässe    21 und 24 mit den Ka  thoden 25 und 28     und    Anoden 29 und 32 die       eine    Stromrichtung und die Entladungs  gefässe 22 und 23 mit den Kathoden 26 und  27 und Anoden     3-0    und 31 die andere Strom  richtung in dem Verbraucher     33        hervorrufen.     Bei der     Anordnung    nach     Fig.    2     vermeidet     man 

  eine zweite Sekundärwicklung des  Transformators, so     dass    der Transformator  nur aus den Sekundärwicklungen 19 und 20  und der Primärwicklung 18     besteht.     



  Auch in einer Brückenschaltung entspre  chend der     Fig.    3 lassen sich die einzelnen  Entladungsgefässe anordnen, wenn zum Bei  spiel der Brücke bei 42 und 43 vom Trans  formator Spannung zugeführt wird und der       Gleichstrom    an den Brückenknoten 44 und  45 dem Verbraucher     33    zugeleitet wird.  Während eines     bestimmten        Zeitintervalles     soll Strom durch den Verbraucher     33    im       Sinne    der ausgezogenen Pfeile fliessen.

   Es  sind dann in der einen     Halbperiode    des       Wechselstromes    die Entladungsgefässe 75 und  76 stromdurchlässig, während alle andern       stromundurchlässig    sind. In der andern Halb  periode sind die Entladungsgefässe 77 und 78  leitend. Erfolgt die Stromlieferung im Sinne  des     punktierten    Pfeils, so sind die Entla  dungsgefässe 79 und 80     bezw.    81 und 82 an  ,der Stromleitung beteiligt. Selbstverständ  lich kann man auch die acht einzelnen Ent  ladungsgefässe in vier Entladungsgefässen  mit einer Kathode     und    zwei Anoden zusam  menfassen; also zum Beispiel 75 und 77, 79  und 81, 76 und 80, 78 und 82.  



  In der     Fig.    4 ist ein Anwendungsbeispiel  ;der     Gittersteuerung    für die Spannungsrege  lung einer elektrischen     Maschine    durch  geführt. Eine     Antriebsmaschine    46 treibt  einen Ein- oder     Mehrphasengenerator    47 an,  ,der das Netz 83 speist. Die Erregerwicklung      49 erhält Strom von .der Erregermaschine 48,  die zwei Feldwicklungen 50 und 51 besitzt.  Die Feldwicklung 50 des     Generators    48 ist  selbst oder fremd erregt.

   Die zusätzliche  Feldwicklung 51 wird vom Transformator  84 mit der Primärwicklung 74 und den       Sekundärwicklungen    72 und 73 über die       Dampfentladungsgefässe    60, 61, 62 und 63  gespeist. Die Gitterkreise erhalten neben ge  eigneten negativen     Gleichvorspannungen    58,  67 und 70 Wechselspannungen durch die       Transformatoren    56, 57, 71     bezw.    68, 69.  Wie aus. der     Fig.    4 zu ersehen ist, wird jedes  Entladungsgefäss, das heisst jede Entladungs  strecke, einzeln gesteuert. Durch die Einzel  steuerung wird es ermöglicht, dass jede Ent  ladungsstrecke zu dem vorgesehenen Zeit  punkt leitend wird.

   Weiter ist ein span  nungsabhängiger Schalter 85 mit einer Span  nungsspule 52 und einem     Kontaktstück    53,  welches je nach der     Spannung    Kontakt mit  54 oder 55 macht, vorgesehen.  



  Der Steuervorgang möge etwa. wie folgt  verlaufen  Durch Entlastung steige die     Spannung     des     Generators    47. Dieses hat zur Folge, dass  der Schalter 85 den Transformator 68, 69  bei 55 abschaltet und den Transformator 56,  57, 71 bei 54 zuschaltet. -Die Gitter 59 und  64 der Entladungsgefässe 60 und 63 werden  jetzt zeitweise positiv, so dass die Entladungs  gefässe 60 und 63 leitend werden. Der Wick  lungssinn der Spule 51 ist nun so, dass ihr  Feld dem Feld der Wicklung 50 entgegen  wirkt. Die weitere Folge ist, dass die Span  nung des     Generators    48     bezw.    47 zurückgeht.  Der spannungsabhängige Schalter 85 fällt  ab, schaltet den Transformator 56, 57, 71 ab  und den Transformator 68, 69 zu.

   An Stelle  der Entladungsgefässe 60 und 63 sind nun  mehr die Entladungsgefässe 61 und 62 in  folge der zeitweise positiven     Gitter    66 und 65  stromführend, so dass sich der Strom in der  Spule 51 umkehrt und das Feld der Wick  lung 50 verstärkt, das heisst die     Spannung     des Generators 48     bezw.    47 erfährt eine Er  höhung. Die Schnelligkeit des     Regelvor-          güges,    der wie oben beschrieben     tirillartig       verläuft, Hängt, abgesehen von den     Induk-          tivitäten,    von der Trägheit des Schalters 85  ab.

   Da     dieser    Schalter nur -kleine, praktisch  leerlaufende Transformatoren zu- und ab  schaltet, kann man ihn im Gegensatz zu an  dern Schnellschaltern sehr klein halten und  ihn zur Erhöhung der Empfindlichkeit nach  Art eines polarisierten     Relais    ausbilden.  



  Eine Regelung der Gitterspannung kann  auch mit Hilfe eines Drehtransformators in  fester mechanischer Kupplung, gegebenen  falls unter Verwendung einer Übersetzung,  mit einem     Drehfeldmagneten    erfolgen. Eine  dementsprechende Schaltanordnung zeigt       Fig.    5. Ein von der     Spannung    des     Genera-          tors    42 gespeister und abhängiger     Drehfeld-          kn     86 ist durch die Welle 87 mit dem       Drehfeldtransformator    88 gekuppelt und  wird durch irgend eine nachgiebige Spann  vorrichtung 89 am Umlaufen verhindert.

    Auf .der Achse 87 sind im     DreItfeldtransfor-          mator    88 zwei Spulen 90 und 91 in einem       Phasenwinkel    gegeneinander verschoben so  angeordnet, dass sie den Gittertransformato  ren 56, 57, 71     bezw.    68, 69     Spannungen    zu  führen, die beispielsweise     annähernd    180    gegeneinander verschoben sind. Durch den  spannungsabhängigen     Drehfeldmagneten    wird  die Achse 87 nach rechts oder links gegen  die     Richtkraft    89 verdreht und damit auch  die Spulen 90 und 91 im Feld des. Dreh  transformators 88.  



  Für den Fall,     .dass    der     Drehfeldtransfor-          mator    88, 90, 91     einphasig    gespeist wird, ist  Amplitude und Phase der in den     Spulen    90  und 91 induzierten und den Gittertransfor  matoren zugeführten Spannung veränderlich.  Für eine zwei- oder     dreiphasige    Speisung ist  die Amplitude konstant- und die Phase ver  änderlich, so dass immer eine     Einwirkung    auf  die Entladungsröhren durch die Gitterwech  selspannungen stattfindet.  



  Erwähnt sei noch,     .dass    in den Anordnun  gen nach     Fig.    4 und 5 die Gitter durch die       Batterien    58, 67 und 70 vorzugsweise so  negativ vorgespannt werden,     dass    die     Entla-          dungs..gefäss,e    ohne überlagerte Wechselspan-           nung    undurchlässig sind und nur durch die       positive    Halbwelle der Wechselspannung       bezw.    zusammen mit der Phasenverschiebung  der     Gitterspannung    gegen die Anodenspan  nung früher oder später leitend werden.  



  Selbstverständlich kann auch der     Erfin-          dungSgedanke    bei Verbrauchern Anwendung       finden,    bei     denen    mehr als zwei Stromrich  tungen möglich sind, beispielsweise bei Ver  brauchern mit Stromverzweigung. Um dann  die Stromrichtung in den     verschiedenen     Zweigen des Verbrauchers in dem einen oder  andern Sinne steuern zu können, sind dann  eine entsprechende Anzahl von Gruppen von  Entladungsgefässen mit entsprechender Git  tersteuerung notwendig.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Steuerung eines elek trischen Stromes, insbesondere zwecks Rege lung elektrischer Maschinen, mittelst gitter gesteuerter Dampfentladungsgefässe, dadurch gekennzeichnet, dass Grösse, Richtung und Zeitdauer des dem Verbraucher von einer Speisewechselspannung zugeführten Stromes allein durch die Beeinflussung der Gitter mindestens zweier Gruppen gittergesteuerter Dampfentladungsstrecken gesteuert werden;

   von denen in jedem Augenblick höchstens eine einer möglichen Richtung zugeordnete Gruppe leitend ist und die zu dieser Gruppe gehören den gittergesteuerten Dampfentladungs- strecken einzeln gesteuert werden, während sämtliche übrigen Entladungsstrecken ge sperrt sind. UNTERANSPRüCHE: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass@ der Ver braucher (16 bezw. 33) mit der Speise wechselstromquelle über zwei Gruppen zu je zwei Entladungsstrecken (4, 5; 6, 7 bezw. 21, 24; 22, 23) in Verbindung steht.

   2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die beiden Gruppen von Entladungsstrecken (21, 24; 22, 23) aus Entladungsgefässen mit eindeutiger Stromrichtung bestehen, und ,dass je ein Entladungsgefäss der einen Gruppe und eines .der andern Gruppe einander gegensinnig parallel geschaltet sind und einen Zweig einer Brücken anordnung bilden, in deren einer Diago nale der Verbraucher (33) liegt, während an den Eckpunkten der andern Diagonale die speisende Wechselspannung liegt.

   3. Einrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass die beiden an dern Zweige der Brücke von einer Trans formatorwicklung mit Mittelanzapfung gebildet werden. 4. Einrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass in jedem Brückenzweig je zwei gegensinnig paral lel geschaltete Entladungsstrecken mit eindeutiger Stromrichtung geschaltet sind (Fig. '3). 5. Einrichtung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass in jedem Augenblick je eine Entladungsstrecke jedes Brückenzweiges gleichsinnig ge steuert ist.

   6. Einrichtung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass der Verbrau cher über zwei Gruppen (2 und 3) von je zwei Entladungsstrecken (4, 5 bezw. 6, 7), deren Kathoden miteinander ver bunden sind, an zwei Speisewechselspan nungen angeschlossen ist (Fig. 1). 7. Einrichtung nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass die Speise- wechselspannung zwei getrennten Sekun- därwicklungen (8, 9 bezw. 10, 11) des selben Transformators entnommen sind. B.

   Einrichtung nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass' die Entla dungsstrecken, deren Kathoden unmittel bar miteinander verbunden sind, zu einem Entladungsgefäss mit gemeinsamer Kathode, und zwei Anoden zusa.mmen- gefasst sind.

   9. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Gitter kreise eine Steuerspannung erhalten, die aus einer negativen Vorspannung und einer wenigstens zeitweilig wirksamen Wechselspannung besteht, die derart be messen sind, dass die .negative Vorspan- nung allein die Entladungsstrecken ge sperrt hällt und das Einsetzen der Ent ladung durch die Wechselspannung ge steuert wird. 10. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Gitter von Hand erfolgt.

   11. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, da.ss die Steuerung der Gitter selbsttätig erfolgt. 12. Einrichtung nach Unteranspruch 11, da durch gekennzeichnet,.dass die Steuerung der Gitter unstetig ,durch ein von der zu regelnden Spannung gesteuertes Relais erfolgt.

   <B>13.</B> Einrichtung nach Unteranspruch 11, da durch gekennzeichnet, dass die Span- nungsänderungen der zu regelnden Span nung stetig durch Verdrehen eines mit einem Drehtransformator fest gekuppel- ten Drehfeldmagnetes auf die Steuer gitter der Entladungsgefässe übertragen werden.