Schaltungsanordnung mit Gleichrichtern bestehend aus wenigstens zwei Zwei- oder Mehrphasengleichrichteranordnungen mit steuerbaren gas- oder dampfgefüllten Gleichrichtern. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schal tungsanordnung mit Gleichrichtern, bestehend aus wenin-stens zwei Zwei- oder lIehrphasen- glciehrichteranordnungen mit steuerbaren, gas- oder dampfgefüllten Gleichrichtern, und ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Gleich richteranordnungen an die gleiche Speise transformatorwicklung angeschlossen sind und < lass von wenigstens einer der Zwei- oder Mehr- phasengleiehrichteranordnungen die Gleich richter mit den Kathoden an die er wähnte Speisetransformatorwicklung ange schlossen sind,
so dass diese Kathoden gegen über dem neutralen Punkt des Transformators an einer gegenseitig nahezu gleichen Wechsel spannung liegen und dass die Steuerorgane der letztgenannten Gleichrichter je mittels einer gegenüber der Speisespannung in der Phase verschobenen Steuerwechselspannung gesteuert werden und mit dem neutralen Punkt des Speisetransformators über eine gemeinsame Regelgleichspannung verbunden sind.
Die vorerwähnte, überlagerte Wechselspan nung ist. im vorliegenden Fall zum Beispiel eine sinusförmige Wechselspannung gleicher Frequenz, wie die Speisewechselspannung.
Diese Gleichrichterschaltung hat den Vor teil, dass wenigstens zwei der Zwei- oder Mehr- i phasengleichrichteranordnungen je an eine gesonderte, ungleich zu regelnde Belastung angeschlossen sein können. Würde man für diesen Fall alle Anoden mit dem Speisetrans formator verbinden, während bei Zweiphasen- schaltungen die Kathodenpaare je über eine gesonderte Belastung an den neutralen Punkt des Transformators angeschlossen sind, so könnte nur ein einziges Kathodenpaar geerdet werden.
Da der neutrale Punkt des Trans formators dann nicht mehr geerdet werden kann, ist der neutrale Punkt an die veränder liche Gleichspannung der zu regelnden Bela stung angeschlossen, die mit den geerdeten Ka thoden verbunden ist. Das zweite Kathoden paar ist über die zweite Belastung an diesen spannungsveränderlichen neutralen Punkt an- Olescblossen, so dass eine genaue Regelung der zweiten Belastung nicht weiter möglich ist. Der die zweite Belastung durchfliessende Strom ist dann je ebenfalls von der Spannung am neutralen Punkt abhängig, der den einen Pol der Belastung bildet. Der Nachteil, dass wenigstens das eine Kathodenpaar an eine Wechselspannung angeschlossen ist, wird von der über den Steuerkreis vorhandenen Aus gleichswechselspannung behoben.
Anstatt eines üblichen Transformators ist. auch ein Auto transformator verwendbar.
Die Regelgleichspannung kann zum Bei spiel von der Belastung abgeleitet werden zur Regelung auf konstante Spannung bei verän derlicher Belastung, insbesondere zur Rege lung von Gleichstrommotoren. An Hand der in der beiliegenden Zeich nung schematisch dargestellten Ausführungs beispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
In Fig. 1 sind die Netzspannungskleminen 1 und 2 mit einem Transformator 3 verbun den, dessen Sekundärwicklung mit den Katho den 4 der gittergesteuerten gas- oder dampf gefüllten Gleichrichterröhren 5 in Doppel phasenschaltung verbunden ist. Die Anoden 6 dieser Röhren sind an die Belastung 7 (zum Beispiel die Feldwicklung eines zu regelnden Gleichstrommotors) angeschlossen, deren an derer Anschluss in üblicher Weise mit dem geerdeten neutralen Punkt !l. des Transforma tors 3 verbunden ist.
Parallel zur Belastung 7 ist. ein Regelgerät 9 angeschlossen, das an die Klemmen 10 und 11 eine Regelgleiehspannnn- abgibt, die von der an der Belastung 7 lie genden Spannung abhängig ist. Diese Regel spannung, die im vorliegenden Fall zwischen den Werten + U und - LT variieren kann, ist über die Sekundärwicklung des Transforma tors einerseits an die Kathoden 4 und ander seits über einen Phasenschieber an die Gitter 12 angeschlossen. Der Phasenseliieber besteht aus einem RC-Netzwerk 13 bis 16.
Gegenüber dem neutralen Punkt @I des Transformators 3 liegen die Kathoden 4 somit an einer Wechselspannung. Diese ist in Fig. 2 sehmatiseh durch die Weehselspannung AK angedeutet.
Angenommen, dass die Zündkenn- linie der Gleiehriehter in der üblichen L'gl,:- L"u,k;Darstellung durch Ugh <I>= 0</I> gegeben ist, stellt die Linie < 1K also sowohl Kathoden spannungen gegenüber dem Potential des Punktes _t (die gerade Linie 0) wie auch die Zündkennlinie dar.
Die halbe Transformator- spannung AK wird im vorliegenden Fall voni Phasenschieber um etwa 90 in der Phase ge dreht und in der Amplitude auf die Hälfte verringert den Gittern 12 zugeführt, was in einem gesonderten Vektordiagramm (Fig.3) dargestellt wird. In Fig. ? ist die Wechselspan- nung AK somit nun 90 in der Phase gegen über der Wechselspannung GK zwischen (xit- ter und Kathode verschoben dargestellt.
Das Gitterpotential gegenüber dem Punkt A ergibt sich durch Sutnmierung der beiden Spannun- =gen < 1K und GK Lind ist. durch die Kurve :1KG dargestellt. Iin dargestellten Fall tritt dann Zündung desjenigen (deiehrichter;
s auf, dessen Anodenspannung gegenüber der Katho- denspannungslinie alK\ positiv ist, und zwar am Punkt I, wo die Citterspannungslinie AEG die Zündkennlinie AK schneidet.
Indem nunmehr die summierte Spannung AKG mit Hilfe der Regelgleicbspannung + LT oder - L' herauf- oder herabgesehoben wird, kann die betreffende Gleichrichterröhre voll ausge steuert werden, das heisst der Zündzeitpunkt kann theoretisch von 0 bis 180 verschoben werden. Beträgt die Regelspannung +L' ge genüber der Nullinie, entsprechend der Figur, so ist das Potential des Gitters gegenüber dem Punkt .1 durch die Kurve dargestellt und die Zündung erfolgt am Punkt Y am Anfang der positiven Halbwelle.
Der Clleichriehter liefert dann die Maximalspannung. Sinkt die Regelspannung auf den Wert - L', so ist die Spannung Gitterpunkt _I durch die Kurve JKG dar)-estellt und die Zündung erfolgt am Ende der für die Anode des Gleichrieh- ters positiven Halbperiode, das heisst am Punkte Z.
Aus der Figur ist. ersichtlich, dass die Scheitelspannen- von. Gli, <I>GK</I> etwa gleich der Spannung L% sein muss, um eine Vollaus steuerung zu ermöglichen. Tatsächlich kann diese Scheitelspannung etwas geringer als L7 sein, da der Gleiehrichter praktisch nicht über die ganzen 180 , sondern zum Beispiel über 165 bis 175 ausgesteuert wird. Einfachheits- halber wird jedoch angenommen, dass:
EMI0002.0083
in Fffektivspanniin--- ausgedrückt. In Fia:.3 sind in einem Vektordiagranini die Wechselspannungen Lind die Phasenver schiebungen dargestellt..
Der Spannungsvektor GK (Spannung am Kondensator 16 in Fig. 1) steht annähernd senkrecht zum Vektor GD (Spannung am Widerstand 15 in Fig.l). Die resultierende Spannung<I>DK,</I> die auch die Spannung über den -Kondensator 1.1 darstellt, steht wieder annähernd senkrecht zum Vektor <I>DE</I> (Spannung am Widerstand 13).
Wechsel- spannungsmässig ist der Punkt F, auch gleich dem Punkt A, so dass der Vektor KE <I>=</I> KA gleich der halben Transforniatorspannung (Fug. 1<B>)</B> ist, von der GK abgeleitet wird.
Wenn der Phasenschieber derart ausgebil det ist, dass der Betrag von GK gleich dem Betrag von GD und der Betrag von DK gleich dem Betrag von<I>DE</I> ist, folgt: <I>GK =</I> %z <I>DK</I> \/ <I>2</I> (2) und <I>DK = %2</I> KE #f2 <I>(3)
</I> oder <I>GK</I> =1 /a %#/-52 # 1/z KE V@ 2 =1 /z KE oder KE = 2GK (4) Indem
EMI0003.0027
, hat man
EMI0003.0028
@5) Da KE = KA (Fug.
3), bedeutet dies, dass, wenn die halbe Transformatorspannung gleich dem j2faclien des Maximalwertes L' der Re gelspannung ist, eine volle Aussteuerung des Gleichrichters möglich ist. Ist zum Beispiel die Netzspannung 220 V, so ist K.1 = 110 V. Beträgt die Regelspannung von +U bis - U = 2 U = 156V, so ist Z1 = 78 und ZT & # gleichfalls 110 V, so dass die Bedingung (5) erfüllt ist.
An die Enden der Sekundärwicklung des Speisetransformators 3 ist noch eine zweite Zweipliasengleichrichteranordnung angeschlos sen, deren Gleichrichter 17 finit den Anoden 18 an den Transformator angeschlossen sind. 1)ie Steuerung dieser Gleichrichter erfolgt mittels der gesättigten Transformatoren 19, die zwischen den Gittern 20 und den Katho den 21 liegen. Die Kathoden sind über eine zweite, zu regelnde Belastung 22 mit dem ge erdeten Punkt A verbunden und haben also gegenüber il eine veränderliche Gleichspan nung, die für die Steuerung dieser Röhren ohne Einfluss ist. Die Belastung 22 kann zum Beispiel der Anker des Gleichstrommotors sein, dessen Feldwicklung die Belastung 7 bildet.
Die an der Belastung 22 auftretende ; Spannung ist regelbar, indem die sekundär- seitig an den Transformatoren 19 auftreten den Spannungsspitzen mit Hilfe von an sich bekannten Mitteln in der Phase verschoben werden.
Die Anwendung von impulsförmigen ; Spannungen ermöglicht bekanntlich eine be sonders genaue Spannungsregelung. Braucht die Regelung nicht so genau zu sein, so kann zur Steuerung der Gleichrichter 17 ebenfalls eine einer veränderlichen Gleichspannung überlagerte Wechselspannung verwendet wer den, wodurch eine wirtschaftlichere Appa ratur entsteht, da die gesättigten Transforma toren 19 unwirtschaftlicher als eine Regel gleichspannungsquelle 9 sind. In diesem Fall rönnen die Gleiehrichterröhren 17 mit den Kathoden an die Transformatorwicklung an geschlossen und wie die Röhren 5 mit einem Steuergerät versehen werden.
Eine solche Schaltung ist in Fig. 4 dargestellt.
Anstatt des Transformators 3 kann auch ein Autotransformator in der gleichen Schal tung verwendet werden.
Es kann vorkommen, dass die zur Verfü gung stehende Regelgleichspannung nicht dem vorerwähnten Wert 2Ii - 156 V entspricht, und nur mit einem viel verwickelteren Regel gerät 9 (Fug. 1) diese Spannung erzielbar ist.
In diesem Fall wäre keine ausreichende Regelung der Gleichrichter möglich.
In solchen Fällen kann eine besondere Ausgleichsspannung mit. Hilfe einer Hilfs- tra.nsformatorwicklung eingeführt werden, die zweckmässig aus einer Hilfswicklung auf dem Speisetransformator besteht.. Da die Hilfs- wickhing nur eine geringe Leistung, zum Bei spiel 0,1 Watt, bei einer Gleiehriehterleistung von 100 Watt zu liefern hat, ist dies ohne wei teres möglich.
Fig. 5 stellt die gleiche Schaltung wie Fig.1 dar, mit dem Unterschied, da.ss ein Autotrans formator mit. einer Hilfswicklung 23 zwischen den beiden Widerständen 13 angeordnet und die Gleichspannung an die Mitte C angeschlos sen ist. Das V ektordiagramm dieser Schal- tun- ist in Fig.6 dargestellt. Es entspricht im wesentlichen demjenigen nach Fig. 3, und der Unterschied besteht mir im zusätzlichen Vektor EC, der gleich der halben Spannung der Gesamthilfswicklung 23 ist.
Auf ähnliche Weise, wie vorerwähnt, hat man wieder IKE <I>= U</I> #_2 (5) Nunmehr ist jedoch die halbe Spannung der Hilfswicklung EC =KC-KE <I>(6)</I> oder EC <I>=</I> I(0- <I>U</I> a- <I>2 (7)</I> und da die Wechselspannung FC auch gleich KA ist, ist.
EC <I>=</I> IDA <I>- U</I> dl <I>2 (8)</I> Beträgt die Netzweehselspannun- zum Bei spiel 380V und die gesamte Regelgleichspan- nung zum Beispiel 200 V, so wird EC = 190 -100 #29 = etwa 50 V.
Die Hilfswicklung muss dann eine Gesamt spannung von<B>100</B> V liefern.
Beträgt, die Netzwechselspannung wieder 380 V und die Regelgleichspannung 400 V, so wird EC=190-200v%-#i =90V Die Hilfswicklung muss dann 180 V liefern und soll umgekehrt angeschlossen werden, da EC negativ ist. Das Vektordiagramm wird dann, wie schematisch in Fig. 7 dargestellt ist.
Ist die Netzspannung 220 V und die Regel- gleichspannung 156 V, so wird EC =110-78 @2 = 0 mit andern Worten, die Hilfswicklung kann entfallen, wodurch grundsätzlich die Schal tung nach Fig. 1 verbleibt, jedoch mit einem Autotransformator.
Wenn aus irgendeinem Grunde ein anderer Phasenschieber erwünscht ist, kann zum Beispiel eine Schaltung nach Fig. 8 verwendet werden, bei der die Phasen drehung mittels einer Selbstinduktion \?4, deren Wicklung als Hilfswicklung des Speise transformators 3 ausgebildet ist, mit hlittel- anzapfung eines regelbaren Widerstandes 25 und eines Kondensators 26 erzielt wird. Die Spannung über die Hilfstransformatorwick- lung 23 soll dann entsprechend dem Werte der Selbstinduktion ?4 grösser gewählt wer den.
Im dargestellten Fall wird die Regelvor richtung 9 von Hand eingestellt.
Bei einer Dreiphasengleichrichterschaltung kann die Schaltung entsprechend Fig. 9 aus gebildet werden.
Die G-leichrichterröhrerr. 31 sind mit Git tern 3'? versehen, die je an eine Hilfswick lung 33, deren Spannung 120 Phasenver schiebung -egeiiiiber der Kathodenspannung an 30 aufweist, und an die in Reihe mit der Wicklung 33 liegende Hilfstransformatorwick- lungen 3.1 angeschlossen sind.
Die Enden der Wicklung 34 liegen am RegelgeHt 9, mit dem die Gleichspannung eingestellt wird, die wie der an dem neutralen .Punkt des -Autotrans- formators liegt. Die Wicklung 34 trägt zum Ausgleich bei, während dieiehlnnä 33 die 120 Phasenverschiebun;- für die Röhre 31 liefert. Auch die andern Gleichrichter sind auf ähnliche Weise angeschlossen.
Der Steuer kreis der in der Figur links dargestellten Röhre ist einfachheitshalber weggelassen. Die Gleichrichter 35 der zweiten Gleichricliter- anordnung sind mit ihren Anoden an die Transformatorwieklungen 30 angeschlossen und können zum Beispiel entsprechend Fig. 1 gesteuert werden. Das Vehtordiagramm dieser Schaltung mit den Röhren 31 ist in Fig. 10 dargestellt.
Eine Schaltung für das eigentliche Regelgerät 9, die beson ders zur Kombination mit den beschrie benen Schaltungen geeignet ist, ist im Prinzip in Fig. 11 dargestellt. Die Spannung an der Belastung 7 wird einem Steuergerät 36 zumeführt, reit dem die Gitterspannung der Hilfsgleichrichterröhre 37 beeinflusst wird. Die Kathode dieser Röhre ist über eine Stabili sierungsröhre 38 mit der --Nlitte =1 des Auto transformators 3 verbunden.
Die Hilfsröhre 37 wird aus einem Hilfstransformator 38 gespeist und hat als Belastung einen Widerstand 39, zu dein zur Glättun- ein Kondensator 40 par allelgesehaltet ist. Die Kathode der Röhre<B>27</B> hat hifolge der Zwisehensehaltung der Sta bilisierungsröhre 38 zum Beispiel + 80 V ge genüber dem Punkt A.
Wenn die Spannungen im liegelgerät 9 derart gewählt sind, dass sieh die Spannung am Widerstand 39 unter dem linfluss des Regelgerätes 36 am Gitter der Röhre 37 von 0 bis -160 V ändern kann, wird sieh das Potential des Punktes 11 somit von +80 V bis - 80 V ändern, was die vor erwähnte Regelgleichspannung von +L' bis - LT ergibt.
Der Hilfstransformator 38 kann zum Bei spiel mit der Hilfstransformatorwieklung 23 in Fig. 5 kombiniert werden. Eine solche Kom bination ist in Fig.12 dargestellt, in der ent sprechende Teile mit den gleichen Bezttgszei- ehen versehen sind. Nach der Erläuterung der Wirkungsweise des Schaltbildes nach Fig. 11 dürfte die Wirkungsweise des Schaltbildes nach Fig. 12 klar sein.
Bei diesem Schaltbild ist die Ausbildung durch Verwendung einer Hilfstransformatorwicklung 23, die sowohl einen Teil der Ausgleichspannung als auch die Anodenspannung für die Regelapparatur lie fert, noch einfacher und wirtschaftlicher.