DE653213C - Anordnung zur Regelung von Betriebsgroessen (Spannung, Strom) in Gleichrichteranlagen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf eine Anordnung zur Regelung von Betriebsgrößen, beispielsweise der Spannung oder des Stromes, in Gleichrichteranlagen mit gittergesteuerten. Dampf- oder Gasentladungsstrecken, deren Steuergittern Wechselspannungen veränderlicher Phase über Brückenanordnungen zugeführt werden. Es sind bereits ähnliche Anordnungen vorgeschlagen worden, bei denen die Änderung der den Gittern zuzuführenden Steuerspannungen unter Verwendung eines über Ventilgleichrichter kurzschließbaren Transformators erfolgt, der als veränderlicher Schieinwiderstand in einem der Brückenzweige angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung und Verbesserung derartiger Einrichtungen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als Ventilgleichrichter zur Kurzschließung des Transformators Entladungsstrecken mit -■ Glühkathode und im wesentlichen reiner Elektronenentladung vorgesehen sind, uiid daß die Heizspannung der Kathode in Abhängigkeit von der zu regelnden Betriebsgröße selbsttätig verändert wird, wodurch auch die Phasenlage der Steuerspannung der Gasentladungsstrecken sich verschiebt. Gemäß einer Weiterbildung wirkt die zu regelnde Betriebsgröße, insbesondere bei der Anwendung der Anordnung für die Konstanthaltung der vom Gleichrichter gelieferten Gleichspannung, vorteilhaft unter Zwischenschaltung eines Widerstandes, der zur Einstellung des Sollwertes dient, unmittelbar auf die Glühkathoden ein.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung wird im folgenden beschrieben, das sich auf die Regelung der Spannung an einem Gleichstromverbraucher bezieht, der über einen Quecksilberdampfgleichrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist werden soll. Inder Zeichnung bedeutet 1 das Entladungsgefäß, das als zweianodiger Quecksilberdampfglasgleichrichter gezeichnet ist und das die Anoden 2, die Quecksilberkathode 8 und die Steuergitter 9 besitzt. Die zu dem speisenden Wechselstromnetz führenden Leitungen sind mit 3, die zu dem gespeisten Gleichstromkreis führenden mit 7 bezeichnet. Das Gleichrichtergefäß ist an das Wechselstromnetz über einen Transformator 4 angeschlossen, in dessen Sekundärwicklung 5 an der Stelle 6 der Gleichstromkreis in bekannter Weise einmündet. Die Steuergitter 9 des Gleichrichtergefäßes sind über Strombegrenzungswiderstände 12 an die Sekundärwicklung 11 eines Gittertransformators ι ο gelegt, dessen Primär-

wicklung 13 an eine Widerstandskombination angeschlossen ist. Diese selbst ist in der . Zeichnung als eine aus Drosselspulen 14, 15 und der Primärwicklung 16 eines Transf orma-5' tors 17 bestehende Brückenschaltung dargestellt. Der eine Zweig dieser Brücke wird durch die Drosselspule 14, der andere Zweig durch die Reihenschaltung der Drosselspule 15 und der Primärwicklung 16 gebildet. Die Vereinigungspunkte P₁ und P₂ der beiden unter sich parallelen Brückenzweige sind an die Leitungen 3 und damit an die Wechselstromquelle angeschlossen, welche die Energie zur Versorgung des Gleichstromkreises liefert. Die beiden anderen gegenüberliegenden Punkte der Brücke, nämlich der Mittelpunkt P₃ der Drosselspule 14, sowie der gemeinsame Punkt P₄ der Drosselspule 15 und der Primärwicklung 16 liegen an der Primärwicklung 13 des Gittertransformators 10. Die Sekundärwicklung 18 des Transformators 17 besitzt ebenfalls eine Mittelanzapfung 23; ihre beiden Endpunkte liegen an den Anoden 19 zweier Hochvakuumventilxohren 20 und ihre «5 Mittelanzapfung an den Glühkathoden 21 dieser Ventilröhren. Die Heizwicklungen der beiden Röhren liegen unter, sich, in Reihe und über den Widerstand 22 an den Gleichstromleitungen 7, d. h. an der Spannung längs des zu speisenden Gleichstrom Verbrauchers. Der Widerstand 22 ist nun derart eingestellt, daß, solange die Spannung an dem zu speisenden Gleichstromverbraucher ihren Sollwert besitzt, zwischen der Gitterspannung und der Anodenspannung des Entladungsgefäßes eine bestimmte feste Phasenverschiebung von beispielsweise 30 el. Grad bestehen möge. Die Gitterspannung eilt dabei der Anodenspannung ium diesen Phasenwinkel nach. Daß eine derartige Phasenverschiebung zwischen der Anodenspannung und der Gitterspannung, d.h. also zwischen den beiden Spannungen, die an je zwei einander gegenüberliegenden Punkten der Brückenschaltung 14, 15, 16 auftreten, tatsächlich. ~ durch. Einstellung des Widerstandes 22 erhalten werden kann, ist verständlich, wenn man sich vergegenwärtigt, daß der Transformator 17 für die Brücke einen im wesentlichen induktionsfreien Widerstand darstellt, dessen Größe durch die Einstellung des Vorschaltwiderstandes 22 der Heizwicklungen 21 bestimmt ist, während .in den anderen Brückenzweigen nahezu . rekl induktive Widerstände liegen. Wenn die an dem Gleichstromverbraucher liegende Spannung aus irgendeinem Grunde ansteigt, so steigt auch der die Glühkathoden 21 durchfließende Strom - und demgemäß auch der Emissionsstrom der Glühkathoden. Hierdurch wird die Belastung der Sekundärwicklung 18 des Transformators 17 gesteigert, so daß also dessen Primärwicklung in der Brückenschaltung nunmehr einen kleineren, im wesentlichen Ohmschen Widerstand darstellt 'als vor der Spannungssteigerung. Die an der Primärwicklung 13 des Gitter transf ormators 10 ■ liegende Spannung erhält daher eine größere Phasennacheilung gegenüber der an den beiden anderen einander gegenüberliegenden Brückenpunkten herrschenden Spannung, als 'dies beim Spännungssollwert am Gleichstromverbraucher der Fall ist. Die Gitterspannung eilt also der Anodenspannung um mehr als 30 el. Grad nach. Die Entladung setzt infolgedessen innerhalb jeder Halbperiode in einem Zeitpunkt ein, der um diesen durch die Spannungsabweichung hervorgerufenen Phasenunterschied gegenüber dem Einsatz der Entladung beim Spannungssollwert im Verbraucher verzögert ist, und die Stromlieferung in den Gleichs'tromverbraucher nimmt infolgedessen ab. Dies bedeutet aber, daß die an dem Verbraucher liegende Spannung sich wieder vermindert. Wenn eine Abweichung vom Spannungssollwert in umgekehrter Riehrung, also eine Spannungsabsenkuiig, eintritt, vermindert sich der durch die Heizwicklungen 21 fließende Strom, und dadurch wird mittelbar eine Verringerung des Phasenwinkels zwischen der Gitterspannung und der Anodenspannung bewirkt. Die Entladung setzt demnach nunmehr innerhalb jeder Halbperiode früher ein als 30 el. Grad, vom Beginn der Anodenspannungshalb welle aus gerechnet. Der Strom durch den Verbraucher steigt also an und wird damit auch die am Verbraucher aufgetretene Spannungsabsenkung wieder ausgeglichen. Wenn der Sollwert wieder erreicht ist, verschwindet auch die Verlagerung der Gitterspannung, und es besteht wieder der ursprünglich vorhandene, oben zu 30⁰ vorausgesetzte Phasenwinkel.

Die Erfindung ist nicht auf die Steuerung von gläsernen Entladungsgefäßen mit Qjuecksilberkathoden als Hauptentladungsgefäße beschränkt¹, sondern kann auch zur Steuerung beliebiger gittergesteuerter Bogenentladungsgefäße, insbesondere auch solcher mit Glühkathode, verwendet werden. Des weiteren stellt die Anwendung der Brückenschaltung no überhaupt und innerhalb der möglichen Brükkenschaltungen die Verwendung einer solchen, die aus Drosselspulen und einem als Ohmschen Widerstand wirkenden Brückenzweig gebildet ist, nur eine spezielle Ausführung dar. Die beschriebene Anordnung, bei welcher der Emissionsstrom der Glühventilröhren von der zu regelnden elektrischen Größe, im Falle des Ausführungsbeispiels also von der Spannung am Gleichstromverbraucher, abhängt, ist ebenfalls durch andere Anordnungen ersetzbar, beispielsweise durch temperaturabhängige

Widerstände, deren Temperatur etwa mit Hilfe einer Heizwicklung von de"r zu überwachenden elektrischen Größe abhängig ge-" macht ist, wenn auch die in der Zeichnung dargestellte Anordnung mit Glühventilen den Vorteil besitzt, innerhalb des Regelbereiches eine außerordentlich stark veränderliche Belastung des Transformators 17 zu bilden und damit bereits bei geringen Spannungsschwankungen an dem Verbraucher eine wirksame Verlagerung der Gitterspannung gegenüber der Anodenspannung zu erreichen.

Zur Erläuterung dafür, daß die Erfindung auch für andere Zwecke als zur Spannungsregelung eines Gleichstromkreises verwendet werden kann, sei der Fall erwähnt, daß ein Gleichstromverbraucher aus einem Wechselstromnetz gespeist werden möge und entweder die Stromstärke im Gleichstromverbraucher oder die Strombelastung des Wechselstromnetzes konstant zu halten sei. Diese Aufgabe läßt sich mit den gemäß, der Erfindung vorgeschlagenen Anordnungen ebenfalls lösen, u. a. kann dazu die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung mit geringen Abänderungen verwendet werden. Falls der Strom im Gleichstromverbraucher konstant gehalten werden soll, besteht diese Änderung darin, daß der Strom, welcher in einer der Leitungen 7 fließt, gegebenenfalls unter Verwendung eines Nebenschlußwiderstandes durch die Glühkathoden 21 der Glüh ventilröhren 20 geleitet wird. Die Wirkungsweise dieser eben skizzierten Anordnung 'unterscheidet sich von derjenigen des zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiels nur dadurch, daß der Anoden- ' strom der Glühventile und damit der Phasenunterschied zwischen der Gitterspannung und der Anodenspannung des Entladungsgefäßes von dem Strom im Gleichstromverbraucher und nicht wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel von der an ihm liegenden Spannung abhängt. Handelt es sich um die Aufgabe, den in den Wechselstromleitungen 3 fließenden Strom konstant zu halten, so sind die Glühkathoden ebenfalls zweckmäßig unter Verwendung eines Nebenschlußwiderstandes in diese Leitungen 3 einzuschalten. Auch in diesem letzteren Falle stimmt die Wirkungsweise der Anordnung in allen wesentlichen Punkten mit derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels überein.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Anordnung zur Regelung von Betriebsgrößen (Spannung, Strom) in Gleichrichteranlagen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, deren Steuergittern über Brückenanordnungen Wechselspannungen veränderlicher Phase zugeführt werden, unter Verwendung eines über Ventilgleichrichter kurzschließbaren Transformators als veränderlicher Scheinwiderstand in einem Brückenzweig, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventilgleichrichter Entladungsstrecken mit Glühkathode und im wesentlichen reiner Elektronenentladung vorgesehen sind und die Heizspannung der Kathode durch die zu regelnde Betriebsgröße selbsttätig verändert wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, insbesondere für die Konstanthaltung der von einem Gleichrichter gelieferten Gleichspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die zu regelnde Betriebsgröße !unmittelbar, vorteilhaft unter Zwischenschaltung eines der Einstellung des Sollwertes dienenden Widerstandes (22), auf die Glühkathoden einwirkt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen