AT135478B - Anordnung zur Gittersteuerung bei Umformungseinrichtungen mit Dampf- oder Gasentladungsgefäßen, insbesondere Umrichtern. - Google Patents

Description

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  Anordnung zur Gittersteuerung bei   Umformungseinrichtungen   mit   Dampf- oder Gasentladungs-   gefässen, insbesondere Umrichtern. 
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 beiden Systemen vermieden. 



   In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die mehrphasige   Sekundär-   wicklung 1-6 eines Transformators 7 speist über Paare gegensinnig parallel geschalteter Entladungsgefässe !3', 13'', 14', 14'' usw. den Belastungskreis 11. Diese Schaltung ist   bekanntlieh   vorteilhafter als die Schaltung nach Fig. 1, da sie eine bessere Ausnutzung des Transformators 7 ermöglicht. Die zusätzliche Steuerspannung, die den einzelnen   Gitterkreisen zugeführt wird,   wird mittels einer vom Belastungsstrom durchflossenen Spule 30 bewirkt, die induktiv mit den   Wicklungen 3. 3', 33"usw. bis   
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 zusammenzufassen. Beispielsweise können die   Wicklungen 3. 3'-. 38' zu   einer einzigen   Wicklung zu-   sammengefasst werden. 



   Zur Einstellung der richtigen Phasenlage der zusätzlichen Steuerspannung wird man Scheinwiderstände 20 bzw. 21 vorsehen, wie es in den Fig. 3 und 4 beispielsweise für die Steuerung des Entladungsgefässes 13'gezeigt ist. In dem einen Falle handelt es sich um einen Reihenwiderstand 20, im andern Falle um einen Parallelwiderstand 21. Unter Umständen wird man eine Kombination von   Reihen-und Parallelwiderständen   anwenden. 



   Damit die zusätzliche Steuerspannung für den gesamten Belastungsbereieh keinen grossen Schwankungen unterliegt und insbesondere für kleine Belastungsströme noch ausreichend ist, empfiehlt sich die Anwendung von stromabhängigen   Seheinwiderständen,   beispielsweise Eisenwasserstoffwiderständen und gesättigten Eisendrosseln.   Man kann   diese stromabhängigen Seheinwiderstände sowohl in den Belastungskreis (für   19)   als auch in den Gitterkreis (für 20 bzw. 21) einfügen und dadurch eine geeignete Bemessung der Zusatzspannung erreichen. 



   Ferner kann es zweckmässig sein, auch gesteuerte oder ungesteuerte Ventile anzuwenden. Da die erforderliche Gitterleistung verschwindend klein ist, sind diese für die Steuerung benötigten Ventile im Gegensatz zu den Entladungsgefässen, die den Belastungsstrom führen, für kleine Leistung zu bemessen. 



   Eine zweckmässige Weiterbildung des Erfindungsgedankens ergibt sich, wenn man den Spannungsabfall an vom Belastungsstrom durchflossenen   Dampf-oder Gasentladungsgefässen   als zusätzliche Steuerspannung verwendet. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dadurch, dass die Widerstände 19'und 19'' durch Dampf- oder Gasentladungsgefässe 19''' und 19IV ersetzt sind. Der Vorteil, den   Entladungsgefässe   mit ionisierbarem Medium bieten, besteht darin, dass der Spannungsabfall zwischen Anode und Kathode nahezu unabhängig von der Grösse des durchfliessenden Stromes und konstant ist. Der Spannungsabfall tritt aber nur auf, solange Strom   fliesst ;   Somit ist die geforderte Steuerbedingung erfüllt. 



   Damit in der Sperrzeit der   Entladungsgefässe   13' bis 18' bzw. 13'' bis 18'' nicht ein Teil der Sperr- 
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 parallel zum Gefäss   79'"bzw. 79"'anzuordnen,   wie es in Fig. 6 angegeben ist. Dadurch wird erreicht, dass Anode und Kathode des Gefässes   19'"bzw. 19""in   der Sperrzeit gleiches Potential haben. Die Grösse des Widerstandes ist dabei so zu wählen, dass er klein bleibt gegen die   Scheinwiderstände   der Kapazitäten der Apparateteile. Ferner kann man auch in Reihe mit dem   Dampf-bzw. Gasentladungs-   gefäss   19''bzw. 19 einen weiteren   Widerstand   22r-'"bzw. 2, rr"   anordnen (vgl. Fig. 6). 



   Was für ein   Dampf- bzw. Gasentladungsgefäss   jeweils zu nehmen ist, hängt von den Bedingungen des betreffenden Frequenzwandlers ab. Bei kleinen Leistungen und Spannungen (etwa bis 500 Volt) werden   Entladungsgefässe   mit etwa 10-15 Volt Spannungsabfall in Frage kommen. Bei grossen 
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 Spannungsabfall und mehr anwenden. Es wird ferner bemerkt, dass man durch die   Ausbildung des   Steuergitters, d. h. seinen Durchgriff, die gewünschte Steuerwirkung erreichen kann. 



   Bei Frequenzumformungseinriehtungen, bei denen der Verbraucherkreis über Paare gegen- 
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   . gefäss   mit ionisierbarem Medium vorgeschaltet ist und der Spannungsabfall an dem einen Entladungsgefäss, z. B. 19"', als Sperrspannung dem Gitterkreis des andern Entladungsgefässes, d. h.   19"'bzw.   umgekehrt zugeführt wird. 



   Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 7 veranschaulicht. Fliesst z. B. Strom durch die zweigestrichene Gruppe und somit auch durch das Entladungsgefäss   79"",   so dient der Spannungsabfall am   Entladungsgefäss     79"",   der bekanntlich von dem durchfliessenden Strom nahezu unabhängig und konstant ist, zur Sperrung des   Entladungsgefässes   19''' und damit auch der eingestrichenen Gruppe. Die
Sperrung bleibt so lange bestehen, bis der Strom in der zweigestrichenen Gruppe erloschen   ist. Kach   dem Erlöschen des Stromes im   Entladungsgefäss     79""wird   das Entladungsgefäss 19''' freigegeben, so dass die neue Halbwelle durch das eingestrichene System geliefert werden kann.

   Während der Zeit, in der die eingestrichene Gruppe und damit auch das   Entladungsgefässe   19''' leitend ist, wird   nun   der 

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 Spannungsabfall am   Entladungsgefäss 19''in   den Gitterkreis als negative Sperrspannung eingeführt, so dass vor Erlöschen des Stromes im Entladungsgefäss 19"'das Gefäss   191"nicht   leitend werden kann. Wie ohne weiteres zu ersehen ist, steuern sich die beiden Gefässe gegenseitig, so dass stets höchstens nur eines der Gefässe leitend ist. 



   Wie bei den Anordnungen gemäss Fig. 5 und 6, so empfiehlt es sich, auch bei Anordnungen gemäss Fig. 7 Widerstände   20, 22p'"und 22p"'zur Festlegung   der Potentiale vorzusehen. Ebenso können auch 
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 Ferner empfiehlt es sich, die Widerstände so zu bemessen, dass 22IVp gross gegen 20 ist. Der Widerstand 20 muss dabei aber immer noch so gross sein, dass ein Stromfluss durch ein Gefäss der eingestrichenen
Gruppe, durch den Widerstand 20 und durch ein Gefäss der zweigestrichenen Gruppe praktisch nicht bestehen kann. 



   Man kann nun die in den Fig. 5 und 7 dargestellten Anordnungen etwas modifizieren und dadurch eine Entlastung der Entladungsgefässe   19'"und 19 sowie   eine Verringerung des durch die Einfügung der Entladungsgefässe   19'"und 19 bedingten   Verlustes erreichen. Dies gelingt durch Anwendung von   Stromverzweigungsanordnungen,   bei denen die Entladungsgefässe   29'"und 19""nur   einen verhältnismässig kleinen leil des Gesamtentladungsstromes (etwa 5-10%) führen. Vorzugsweise wird dies durch Stromteilerdrosseln erreicht, bei denen beide Wicklungsteile mit verschiedenen Windungszahlen versehen sind. 



   Eine Stromteileranordnung ist im Prinzip in Fig. 8 veranschaulicht, bei der der Stromteiler mit zwei verschieden bemessenen Teilwicklungen 40'und 40"versehen ist. In den Stromkreis der Teilwicklung mit der grösseren Windungszahl ist das   Entladungsgefäss 19'"oder   eine entsprechende Zahl von in Reihe geschalteten Entladungsgefässen geschaltet, deren Spannungsabfall man in die Gitterkreise der Hauptentladungsgefässe einführen will. Die Wirkungsweise der Stromverzweigung ist derart, dass der grösste Teil des Stromes durch den Wicklungsteil 40'mit der kleineren Windungszahl geht. In dieser Teilwicklung wird nun ein solcher Fluss erzeugt, dass in der Wicklung 40"mit der grösseren Windungszahl eine solche Spannung entsteht, dass ein den Windungszahlen und den verschieden grossen Spannungsabfällen entsprechender Strom durch sie hindurchfliesst.

   Man erkennt, dass in dieser Anordnung das   Entladungsgefäss   19"', an dessen Klemmen man die   gewünschte   Spannung abnehmen kann, für einen viel kleineren Strom bemessen und dementsprechend die Verluste in der Anordnung bedeutend verringert werden können. 



   Fig. 9 zeigt die Anwendung dieses Ausführungsbeispieles bei einer vollständigen Schaltung. Abwechselnd arbeitet die eine und die andere Sekundärwicklung des Transformators 7 auf das Verbrauchernetz 11. Die jeweils leitende Gefässgruppe sperrt mittels der Stromteileranordnung die andere Gefässgruppe, so dass diese so lange nicht leitend werden kann, bis die andere Gruppe erloschen ist. 



   Man kann nun den im ersten Teil der Beschreibung ausgesprochenen Erfindungsgedanken noch in anderer Weise weiterbilden. Bekanntlich erlangt nach dem Erlöschen des Entladungsstromes in einem gittergesteuerten   Dampf-oder Gasentladungsgefäss   das Gitter noch nicht sofort seine Steuer- 
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 100 Hz)-trotz der angegebenen Massnahmen die Gefahr des Wiedereinsetzens der Entladung in der   nunmehr   gesperrt gehaltenen Gruppe von   Entladungsgefässen.   Gemäss einer Weiterbildung werden nun in die Gitterkreise der zunächst noch gesperrt gehaltenen Gruppe von   Entladungsgefässen   Schaltmittel mit einer derart bemessenen   Zeit Verzögerung eingefügt, dass diese.   Gruppe erst leitend wird, wenn der Entionisierungsvorgang in der zuletzt leitenden Gruppe praktisch beendet ist.

   Vorzugsweise kommen hiefür Kondensatorkreise mit entsprechend bemessener Zeitkonstante zur Anwendung. 



   In Fig. 10 der Zeichnung ist die   Massnahme   an einem   Ausführungsbeispiel   erläutert, bei dem die 
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 sinnig parallel geschaltet sind. Zur Durchführung der Sperrung im Sinne des Haupterfindungsgedankens dienen zwei gittergesteuerte   Dampfentladungsgefässe 19"'und 19"',   u.   zw.   dient der Spannungsabfall am Entladungsgefäss 19''' zur Sperrung des   Entladungsgefässes     19""und   umgekehrt der Spannungsabfall am   Entladungsgefäss     19""zur   Sperrung des Entladungsgefässes   19"'.   Es sind nun ferner zwei Kondensatorkreise vorgesehen, die eine Kapazität   22c'"bzw. 22cl'und   einen Ohmschen Widerstand   22p'"   bzw.

     22pIV enthalten.   Diese beiden Kondensatorkreise sind so bemessen, dass nach dem Erlöschen des Entladungsgefässes 19''' das Entladungsgefäss   19IV nicht   sofort freigegeben wird, sondern mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung, u. zw. wird diese Verzögerung so gewählt, dass der Entionisierungsvorgang in den Entladungsgefässen der vorhergehenden Gruppe praktisch beendet ist. 



   Da der Entionisierungsvorgang sowohl von der Konstruktion der an der Umformung beteiligten Entladungsgefässe als auch von der Grösse des Entladungsstromes abhängt und mitunter eine Dauer von   10-3   Sekunden erreichen kann, so empfiehlt es sich, der Bemessung der Zeitkonstanten der Verzögerungselemente die ungünstigsten Verhältnisse, d. h. die   Höchstbelastung,   zugrunde zu legen. 



   Es wird noch bemerkt, dass die in Fig. 10 veranschaulichte Massnahme nicht nur bei einer Anordnung nach Fig. 7 anwendbar ist, sondern aueh bei den übrigen   Ausführungsmögliehkeiten.  

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Anordnung zur Gittersteuerung bei von Wechselstrom gespeisten Umformungseinrichtungen mit gittergesteuerten Dampf-oder Gasentladungsgefässen, bei denen auch die Richtung des erzeugten Stromes gesteuert wird, insbesondere Umrichtern, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterkreise eine zusätzliche, vom erzeugten Strom abhängige Steuerspannung erhalten, die derart bemessen ist, dass bei Richtungswechsel des erzeugten Stromes die Einleitung der Entladung in den die neue Richtung liefernden Entladungsgefässen erst erfolgt, wenn der Strom in der alten Richtung erloschen ist.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsabfälle an in die Entladungskreise eingeschalteten Widerständen (19', 19") als zusätzliche Steuerspannungen in die Gitterkreise eingefügt werden (Fig. 1).

   3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den einzelnen Gitterkreisen die zusätzliche Steuerspannung durch Wicklungen (33', 33"-38', 38"), die mit einer vom Verbraucherstrom durchflossenen Wicklung (30) gekoppelt sind, zugeführt wird (Fig. 2-4).

   4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Verwendung spannungs-bzw. EMI4.1 5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Verwendung von gesteuerten oder ungesteuerten Entladungsgefässen für die Steuerkreise.

   6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Steuerspannung EMI4.2 geschaltet sind (Fig. 6).

   8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grösse der Widerstände (22p"', 22pIV) klein ist gegen die Scheinwiderstände der Kapazitäten der Apparateteile.

   9. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit den vom Belastungs- EMI4.3 angeordnet sind (Fig. 6).

   10. Abänderung der Anordnung nach Anspruch 6 oder folgenden für Umformungseinriehtungen, bei denen der Verbraucherkreis über Paare gegensinnig parallel geschalteter Entladungsgefässe aus dem Primärnetz gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gruppe von Entladungsgefässen (j'-M' bzw. 13"-18") ein gittergesteuertes Dampf- oder Gasentladungsgefäss (19''' bzw. 19IV) vorgeschaltet ist und der Spannungsabfall an dem einen Entladungsgefäss (z. B. 19''' als Sperrspannung dem Gitterkreis des andern Entladungsgefässes (19! 9) und umgekehrt zugeführt wird (Fig. 7).

   11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung der Potentiale Widerstände (20, 2p'"und Sp parallel zu und zwischen den zusätzlichen Entladungsgefässen (19''', 19IV) geschaltet sind.

   12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der parallel zu dem Entladungsgefäss (19IV) liegt, gross gegen den zwischen der Kathode dieses und der Anode des andern Entladungsgefässes (19"') liegenden Widerstand (20) ist.

   13. Anordnung nach Anspruch 6 oder folgenden, gekennzeichnet durch die Verwendung von Stromverzweigungsanordnungen, bei denen nur ein verhältnismässig kleiner Teil des Gesamtentladungsstromes durch das die Sperrsteuerspannung erzeugende Entladungsgefäss geleitet wird.

   14. Anordnung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Verwendung von Stromteilerdrosseln, deren beide Wicklungsteile ungleiche Windungszahlen besitzen (Fig. 8 und 9).

   15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Gitterkreise der noch zu sperrenden Gruppe von Entladungsgefässen Schaltmittel mit einer derart bemessene Zeitverzögerung eingefügt sind, dass diese Gruppe erst leitend wird, wenn der Entionisierungsvorgang in der zuletzt leitenden Gruppe von Entladungsgefässen praktisch beendet ist.

   16. Anordnung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kondensatorkreisen (22c''', 22p''' bzw. 22cIV, 22pIV) (Fig. 10).

   17. Anordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Bemessung der Zeitkonstanten der Verzögerungselemente die Höchstbelastung zugrunde gelegt wird.