DE1290626B - Anordnung zur Steuerung eines steuerbaren Ventils - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung eines an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen, in einem weiten Steuerbereich steuerbaren Ventils, das nach erfolgter Aufsteuerung bis zum Ende einer Wechselspannungshalbwelle nicht mehr zugesteuert werden kann. Hierzu gehören beispielsweise Thyratrone, Thyristoren und bestimmte kombinierte Transistorschaltungen.
• Läßt man in F i g. 1 den vor dem Eingang E des magnetischen Verstärkers 2 liegenden Kondensator 3 und den Transformator 4 außer Betracht, dann erhält man eine bekannte Grundschaltung für die Steuerung eines steuerbaren Ventils. Dieses Ventil ist in F i g. 1 mit 1 bezeichnet. Über die Klemmen 5 wird die Speisewechselspannung UN zugeführt. An den Klemmen 6 wird die gleichgerichtete Spannung abgegriffen. Die Steuerung des steuerbaren Ventils 1 erfolgt durch den magnetischen Verstärker 2. -In F i g. 3 ist mit a eine Halbwelle der speisenden Wechselspannung UN bezeichnet. Bei Vollaussteuerung des magnetischen Verstärkers erscheint an seinem Ausgang annähernd die gleiche Spannungshalbwelle. Die zur Öffnung des Ventils 1 erforderliche Mindestspannung ist mit c bezeichnet. Da die am Ventil anstehende Wechselspannungshalbwelle mit der Ausgangshalbwelle des magnetischen Verstärkers gleichphasig ist, läßt sich das Ventil höchstens im Winkelbereich a steuern, d. h., es kann weder vollaufgesteuert werden, noch können sehr kleine Werte der gleichgerichteten Ausgangsspannung eingestellt werden. Man kann nur bis auf einen bestimmten von Null verschiedenen Spannungswert heruntersteuern und von dort aus unstetig auf den Wert Null springen (völlige Zusteuerung).- - - -Durch die Restinduktivität der gesättigten Drosseln des magnetischen Verstärkers kann nach erfolgter Sättigung der Ausgangsstrom des magnetischen Verstärkers nicht schlagartig auf den durch seinen Arbeitswiderstand bestimmten Wert steigen, sondern nur allmählich, wie dies etwa durch die gestrichelte Kurve b in F i g. 3 angedeutet ist. (Dabei ist der Einfachheit halber, vorausgesetzt, daß der durch den. Belastungswiderstand des magnetischen Verstärkers bestimmte Halbwellenstrom mit der Kurve a zusammenfällt.) Durch den zuletzt geschilderten Effekt bleibt der Steuerbereich auf den Winkelbereich ß begrenzt. ß beträgt etwa 150°.
• Es ist bereits eine Anordnung bekannt, die diese Begrenzung nicht aufweist und bei der gewährleistet ist, daß das steuerbare Ventil in jedem Punkt der positiven Halbwelle der speisenden Wechselspannung gezündet werden kann. Bei der bekannten Anordnung wird der magnetische Verstärker von einer nicht sinusförmigen periodischen Wechselspannung gespeist, deren positive Halbwelle eine konstante Amplitude aufweist und länger als die positive Halbwelle der gleichzurichtenden Wechselspannung ist. Der Aufwand zur Erzeugung der nicht sinusförmigen Wechselspannung ist beträchtlich, werden doch unter anderem zusätzlich eine Gleichspannungsquelle, ein Transformator, ein Widerstand und eine Diode benötigt.
• Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung anzugeben, die wie die bekannte Anordnung gewährleistet, daß das steuerbare Ventil in jedem Punkt der positiven Halbwelle der speisenden Wechselspannung gezündet werden kann, die jedoch mit einfacheren und weniger Mitteln auskommt. Demzufolge betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Steuerung eines an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen, in einem weiten Steuerbereich steuerbaren Ventils, das nach erfolgter Aufsteuerung bis zum Ende einer Wechselspannungshalbwelle nicht mehr zugesteuert werden kann (z. B. Thyratrone, Thyristoren), über einen von der Wechselspannungsquelle gespeisten spannungssteuernden magnetischen Verstärker. Eine derartige Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung dem magnetischen Verstärker über einen Kondensator und über eine durch :einen Transformator eingeschleuste konstante und gegenüber der Wechselspannung zeitlich nacheilende Hilfswechselspannung zugeführt ist.
• Es ist an sich bekannt, einem magnetischen Verstärker die Wechselspannung über einen Kondensator und über eine durch einen Transformator eingeschleuste Hilfswechselspannung zuzuführen. Diese bekannte Anordnung betrifft keine Anordnung zur Steuerung eines an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen steuerbaren Ventils, sondern eine Anordnung zur Steuerung eines Wechselstromkreises auf zwei Dauerbetriebszustände mittels eines magnetischen Verstärkers. Die durch den Transformator eingeschleuste Hilfswechselspannung dient dazu, die dem magnetischen Verstärker zugeführte Spannungsfläche kurzzeitig zu erhöhen. Ein selbständiger Schutz wird für die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen nicht begehrt.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung- ist in F i g. 1 dargestellt. Es stimmt überein mit der bereits beschriebenen bekannten Schaltung, abgesehen von einem Kondensator 3 und einem Transformator 4, die vor den Eingang des magnetischen Verstärkers geschaltet sind. Über den Transformator 4 wird eine verhältnismäßig kleine konstante und gegenüber der Wechselspannung UN nacheilende Hilfswechselspannung zugeführt. Der magnetische Verstärker 2 kann jede Form eines spannungssteuernden magnetischen Verstärkers haben. Es kommen also sowohl durchflutungs- als auch flußgesteuerte magnetische Verstärker in Betracht.
• Die Funktionsweise der Schaltung nach F i g. 1 wird an Hand der F i g. 3 und 4 erläutert. Es wird zunächst angenommen, daß der Transformator 4 nicht vorhanden sei. Bei Leerlauf, d. h. bei weitgehender Zusteuerung des magnetischen Verstärkers 2, nimmt dieser praktisch nur einen Magnetisierungssirom auf. Das für diesen Fall geltende Zeigerdiagramm ist in F i g. 4 a abgebildet. Der Magnetisierungsstrom I eilt um 90° der am Verstärker liegenden Spannung UV nach. Der durch den Strom I am Kondensator 3 verursachte Spannungsabfall Ui fällt also in die Richtung von UV und addiert sich mit dieser zur Wechselspannung UN. Aus dem Zeigerdiagramm der F i g. 4 a erkennt man, daß die Spannung UV gegen die Wechselspannung UN nicht verschoben ist. Das 'bedeutet, daß die steuernde Halbwelle mit der gleichzurichtenden Halbwelle a (F i g. 3) in Phase ist. Wird dagegen der magnetische Verstärker weitgehend aufgesteuert, so wird neben dem Magnetisierungsstrom auch ein Wirkstrom vom magnetischen Verstärker aufgenommen.
• Der resultierende Strom I ist, wie F i g. 4b zeigt, gegen die Spannung Uv nicht mehr um 90° verschoben. Aus dem sich für diesen Fall ergebenden Zeigerdiagramm nach F i g. 4 b erkennt man, daß jetzt die Spannung Uv am Verstärker der Wechselspannung UN vorauseilt. Die steuernde Halbwelle hat nun den in F i g. 3 mit d bezeichneten gestrichelten Verlauf. Wird jetzt der magnetische Verstärker voll aufgesteuert, so kann das Ventil trotz der vorhandenen Restinduktivitäten der sättigbaren Drosseln bereits zu Beginn der gleichzurichtenden Halbwelle a aufgesteuert werden (s. strichpunktierten Verlauf in F i g. 3).
• Um auch in dem am Ende der Halbwelle a auftretenden toten Bereich aussteuern zu können, d. h., um die Ausgangsgleichspannung auf sehr kleine Werte einstellen zu können, wird über den Transformator 4 die bereits erwähnte gegenüber der Wechselspannung UN nacheilende Hilfsspannung eingeführt. Dadurch wird erreicht, daß bei weitgehender Zusteuerung des magnetischen Verstärkers die steuernde Halbwelle d (F i g. 3) nicht mit der Halbwelle a zusammenfällt, sondern hinter dieser etwas nacheilt.
• In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, bei einer Anordnung mit mehreren steuerbaren Ventilen mit je einem magnetischen Verstärker den magnetischen Verstärkern die Wechselspannungen über einen Transformator mit entsprechender Zahl von Sekundärwicklungen zuzuführen. Diese Maßnahme ist an sich bekannt. Für sie wird ein Schutz nur in Verbindung mit Anspruch 1 begehrt.
• Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung ist in F i g. 2 dargestellt. Ihr liegt eine Brückenschaltung mit den Ventilen 1 a, 1 b, 7 und 8 zugrunde. Zur Steuerung dieser Brücke ist die Steuerung zweier Ventile 1 a und 1 b erforderlich. Die Wechselspannung UN wird den beiden magnetischen Verstärkern 2a und 2b nicht mehr direkt, sondern über einen Transformator 9 mit zwei Sekundärwicklungen 9 a und 9 b zugeführt. Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Drehstromanordnung ist es erforderlich, in jede der den magnetischen Verstärker speisenden Drehstromleitungen je einen Kondensator 3 und eine Hilfswechselspannung 4 einzuführen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Steuerung eines an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen, in einem weiten Steuerbereich steuerbaren Ventils, das nach erfolgter Aufsteuerung bis zum Ende einer Wechselspannungshalbwelle nicht mehr zugesteuert werden kann (z. B. Thyratrone, Thyristoren), über einen von der Wechselspannungsquelle gespeisten spannungssteuernden magnetischen Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung (UN) dem magnetischen Verstärker (2) über einen Kondensator(3) und über eine durch einen Transformator (4) eingeschleuste konstante und gegenüber der Wechselspannung (UN) zeitlich nacheilende Hilfswechselspannung zugeführt ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch mit mehreren steuerbaren Ventilen mit je einem magnetischen Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung den magnetischen Verstärkern (2 a, 2 b) über einen Transformator (9) mit einer den Verstärkern entsprechenden Anzahl von Sekundärwicklungen (9 a, 9 b) zugeführt ist.