Anordnung zum Betrieb von gittergesteuerten Gleichrichtern. Bekanntlich ergeben sich beim Anschalten von Gleichstromverbrauchernetzen sehr oft Schwierigkeiten; der Grund dafür liegt in einer kurzzeitigen Überlastung der Gleich richter, die insbesondere beim Arbeiten auf sogenannte "kalte Netze" in Erscheinung tritt, das heisst auf solche Netze deren Gesamt belastungswiderstand beim Einschalten, also im "kalten Zustand", kleiner ist als während des normalen Betriebes; es trifft dies also in besonders hohem Masse für reine Beleuch tungsnetze zu. Man hat nun bereits verschie dene Massnahmen vorgeschlagen, um derartige Überlastungen der Gleichrichter zu begrenzen beziehungsweise überhaupt zu vermeiden.
Diese waren jedoch meist verwickelt und schwer fällig, da Schaltoperationen in den Haupt stromkreisen vorgenommen werden mussten. Gemäss der Erfindung lassen sich die beim Anlassvorgang auftretenden Schwierigkeiten vermeiden, wenn man den Anlassvorgang mittelst -der Gittersteuerung bewirkt, das heisst die Gittersteuerung sowohl für die betriebsmässige Regelung, als auch für die Steuerung des Anlassvorganges heranzieht: Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
Die Gleichrichteranlage ist an das Dreh stromnetz 1 angeschlossen, enthält einen Haupttransformator 2, sowie ein mehranodi- ges Gefäss 3 und speist das Gleichstromver- brauchernetz 4. Die den Gitterkreisen mittelst eines Drehtransformators 5 zugeführte phasen veränderliche Steuerwechselspannung kann willkürlich .:oder selbsttätig, zum Beispiel durch einen von der erzeugten -Gleichspannung gesteuerten Magneten 10, geändert werden. Sämtlichen Gitterkreisen gehört ferner eine Parallelschaltung von Widerstand 11 und Kapazität 12 an.
Gemäss der Erfindung ist nun eine derartige Anordnung getroffen, dass die Gittersteuerung sowohl die Spannungs regelung bei Normalbetrieb, als auch den Anlassvorgang bewirkt, wobei die Steuerung beim Anlassen mit einer die thermischen Einflüsse des Verbrauchernetzes berücksich- tigenden Zeitverzögerung, die vom Gleich richter gelieferte Spannung hochführt. Dies kann durch die Anordnung einer negativen Vorspannungsquelle geschehen, deren Span nung den Gittern nur während des Anlass- vorganges oder, wenn die Anlage ausser Be trieb gesetzt werden soll, zugeführt wird.
Erreicht wird dies im gezeichneten Beispiel durch ehren Schalter 13, der während des Normalbetriebes geöffnet gehalten wird, zum Beispiel durch .einen Ruhestromkreis, und je nach den Betriebserfordernissen fernge steuert sein kann oder auch zwangläufig während einer vorbestimmten Schaltfolge bei der Inbetriebnahme der Gleichrichteran- lage beeinflusst werden kann. Die erforderliche negative Vorapannung wird im vorliegenden Fall mittelst des Erregerlichtbogenkreises (Transformatorwicklung 6, Hilfsanoden 7 und 8, Drosselspule 9', Widerstand 14) geliefert.
Jedoch kann es auch zweckmässig sein, die Gleichspannung von einer unabhängigen Spannungsquelle zu liefern, zum Beispiel Batterie oder Hilfsgleichrichter, der unmittel bar mit dem Wechselstromnetz 1 verbunden ist. In ,den Spannungspfad des Magnetes 10 ist ferner ein Schalter 15 eingefügt, der den Stromkreis erst schliesst, wenn die Gleich spannung angenähert ihren Nennwert erreicht hat. Gesteuert wird dieser Schalter durch einen Stromkreis mit der Betätigungsspule 16.
Der Anlafavorgang verläuft dann etwa in folgender Weise, wenn man annimmt, dass bereits der Gleichrichtertransfarmator 2 und der Erregerlichtbogenkreis (6, 7, 8, 9', 14) eingeschaltet sind und Schaltpr 13 geschlossen, jedoch Schalter 15 geöffnet ist:
Der Dreh transformator 5 möge beispielsweise eine solche Grundstellung haben, dass, wenn keine oder nahezu keine negative Vorspan- nung den Gittern zugeführt wird, bei selbst- tätiger Regelung etwa 80 % der Nenn- gleichspannung geliefert würde.
Wird der Schalter 13 geöffnet, sö vermindert sich die negative Vorspannung entsprechend der Zeit konstante des gondensatorkreises 11, 12, und zwar wählt man eine derartige Zeit konstante, dass die im allgemeinen von ther- mischen Binflüssen (Glüblampenbelastung) abhängige Zeitkonstante des Widerstandes des Verbraucherkreises kompensiert ist.
Mit der Verringerung der Gleichspannung nimmt die resultierende Gitterspannung derartige Werte an, dass zunächst gegen Ende der positiven Halbwelle jeder Anodenspannung die einzelnen Entladungen einsetzen, um entsprechend der weiteren Verringerung der negativen Vorspannung in der Phase der Anodenspannung soweit vorverlegt zu wer den, dass der Wert von etwa 80 % der Nenn gleichspannung erreicht wird. Nunmehr schliesst sich der entsprechend eingestellte Schalter 15 selbsttätig und setzt damit die selbsttätige Spannungsregelung(Steuerung des Drehtransformators 5 durch den Span nungsmagneten 10) in Betrieb.
Auch bei dieser Regelung empfiehlt es sich, den Regel vorgang nicht mit zu geringer Trägheit auszurüsten, um einen möglichst weichen Übergang von der Anlasssteuerung zur be triebsmässigen Selbstregelung zu erreichen.
Das Ausserbetriebsetzen erfolgt zweck mässigerweise mittelst des Schalters 13, und zwar praktisch trägheitslos, da die bereit gehaltene negative Vorspannung sofort nach Schliessen des Schalters 13 wirksam ist und die resultierende Gitterspannung solche Werte annimmt, dass keine Entladungsstrecke nerv zündet. Sobald dies eingetreten ist, öffnet sich der Schalter 15 und der Drehtransfor mator 5 kehrt in seine Grundstellung zurück. Entsprechend kann man auch eine Abschal tung bei Überstrom mittelst eines Überstrom schalters 17 bewirken, der den Ruhestrom kreis unterbricht. Der Abscbaltvorgang ver läuft in derselben Weise wie bei willkürlicher Abschaltung.
Um ein sofortiges Wiederein- schalten nach der Überlastung zu vermeiden, wird man den Schalter 17 Festklinken, um ihn je nach den Erfordernissen nach einer gewissen Zeit selbsttätig oder willkürlich auszulösen.
Durch die beschriebene Steuerung, die sinngemäss auch auf Kommutatorsteuerung übertragen werden kann, wird erreicht, dass der Anlassvorgang mit der durch die Netz- verhältnisse bedingten Zeitverzögerung vor sich geht, die betriebsmässige Regelung sicher gestellt ist und der Abschaltvorgang prak tisch trägheitslos verläuft.
Arbeitet der Gleichrichter auf ein bereits unter Spannung stehendes Netz, so sind die vorstehenden Überlegungen sinngemäss an wendbar. Man kann in einem solchen Fall dann den Schalter 15 entbehren. Erforderlich ist jedoch auch hier, dass das Hochfahren des Gleichrichters mittelst der Gittersteuerung von der Spannung Null oder von sehr kleiner Spannung aus erfolgt.
Arrangement for the operation of grid-controlled rectifiers. As is well known, difficulties arise very often when switching on direct current consumer networks; The reason for this is a brief overload of the rectifier, which occurs particularly when working on so-called "cold networks", that is, on such networks whose total load resistance when switched on, i.e. in the "cold state", is lower than during normal operation Operation; this is particularly true for pure lighting networks. Various measures have already been proposed to limit such overloads of the rectifiers or to avoid them at all.
However, these were mostly involved and cumbersome, as switching operations had to be performed in the main circuits. According to the invention, the difficulties occurring during the starting process can be avoided if the starting process is effected by means of the grid control, i.e. the grid control is used both for operational regulation and for controlling the starting process: the subject of the invention is illustrated in the drawing, for example.
The rectifier system is connected to the three-phase network 1, contains a main transformer 2 and a multi-anode vessel 3 and feeds the direct current consumer network 4. The phase-variable control alternating voltage supplied to the grid circles by means of a rotary transformer 5 can be arbitrary.: Or automatically, for example by a magnet 10 controlled by the generated DC voltage. A parallel connection of resistor 11 and capacitor 12 also belongs to all grid circles.
According to the invention, such an arrangement is made that the grid control effects both the voltage regulation during normal operation and the starting process, the controller increasing the voltage supplied by the rectifier when starting with a time delay that takes into account the thermal influences of the consumer network . This can be done by arranging a negative bias voltage source, the voltage of which is only fed to the grids during the starting process or when the system is to be put out of operation.
This is achieved in the example shown by a switch 13, which is kept open during normal operation, for example by a closed circuit, and depending on the operating requirements can be remotely controlled or necessarily influenced during a predetermined switching sequence when the rectifier system is started up can be. In the present case, the required negative bias voltage is supplied by means of the exciter arc circuit (transformer winding 6, auxiliary anodes 7 and 8, choke coil 9 ', resistor 14).
However, it can also be expedient to supply the direct voltage from an independent voltage source, for example a battery or auxiliary rectifier, which is directly connected to the alternating current network 1. In, the voltage path of the magnet 10, a switch 15 is also inserted, which closes the circuit only when the DC voltage has approximately reached its nominal value. This switch is controlled by a circuit with the actuating coil 16.
The start-up process then proceeds roughly in the following way, assuming that the rectifier transformer 2 and the excitation arc circuit (6, 7, 8, 9 ', 14) are already switched on and switching circuit 13 is closed, but switch 15 is open:
The rotary transformer 5 may, for example, have a basic position such that if no or almost no negative bias voltage is supplied to the grids, about 80% of the nominal DC voltage would be supplied with automatic control.
If the switch 13 is opened, the negative bias voltage is reduced in accordance with the time constant of the capacitor circuit 11, 12, namely a time constant that compensates for the time constant of the resistance of the consumer circuit, which is generally dependent on thermal influences (incandescent lamp load) is.
With the reduction of the direct voltage, the resulting grid voltage assumes such values that the individual discharges begin towards the end of the positive half-cycle of each anode voltage in order to be brought forward in the phase of the anode voltage in accordance with the further reduction in the negative bias voltage until the value of about 80% of the nominal DC voltage is reached. Now the correspondingly set switch 15 closes automatically and thus sets the automatic voltage regulation (control of the rotary transformer 5 by the clamping magnet 10) in operation.
With this regulation, too, it is advisable not to equip the regulation process with too little inertia in order to achieve the smoothest possible transition from start-up control to operational self-regulation.
The shutdown is expediently done by means of the switch 13, practically without inertia, since the negative bias voltage held ready is effective immediately after the switch 13 is closed and the resulting grid voltage assumes values such that no discharge path ignites. As soon as this has occurred, the switch 15 opens and the rotary transformer 5 returns to its basic position. Accordingly, one can also cause a shutdown device in the event of an overcurrent by means of an overcurrent switch 17, which interrupts the closed-circuit current. The shutdown process proceeds in the same way as with arbitrary shutdown.
In order to avoid immediate reconnection after the overload, the switch 17 will be latched in order to trigger it automatically or arbitrarily after a certain time, depending on the requirements.
The control described, which can also be transferred to commutator control, ensures that the starting process takes place with the time delay caused by the network conditions, operational control is ensured and the shutdown process is practically inert.
If the rectifier works on a network that is already live, the above considerations can be applied accordingly. The switch 15 can then be dispensed with in such a case. However, it is also necessary here that the rectifier is started up by means of the grid control from zero voltage or from a very low voltage.