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Anordnung zur selbsttätigen Regelung der von Gleichrichteranlagen
mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken abgegebenen Gleichspannung
Zusatz zurn Patent 638426
Giegenstand des Hauptpatents ist eine Anordnung
zur selbsttätigen Regelung der Glelchspannung, welche eine mit gittergesteuierten
Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeltende Gleichricliteranlage abgibt, wobei
den Gitterkreisen der Entladungsstrecken eine Wechselspamlung zugeführt wird, ffie
von mindestens einer Bietriebsgröß,e unter Mitwirkung einer gleicl-istromvormagnetisierten
Drossel in ihrer Phasenlage beeinflußt wird, und zwar -wird die Induktivität der
im Steuerkreis, vorgesehenen Drossel durch einen de - r erzeugten Gleichspannung
proportionalen Str= einerseits und den im Gleichstromkreis fließenden Strom andererseits
derart gesteuert, daß die von den beiden Gleichstromwicklungen erzeugten magnetischen
Flüsse einander entgegengerichtet sind. Eine solche Steuerung ermöglicht ieine i#,ein
elektrisch erfolgende Beeinflussung der Steuergitter durch Spannung und Strom im
Verbraucherkreis ohne Zuhilfenahme mechanischer oder elektromechanischer Zwischenglieder.
Die Ausbildung des Steuerkreises kann dabei in verschiedenartiger Weise erfolgen.
Gegenstand der Erfindung ist eine besonders zweckmäßige Durchbildung des Steuerkreis-es.
Die entsprechend dem Hauptpatent gemeinsam mit einem Kondensator in Reihe liegenden
eisiengesättigten Drosseln bilden erfindungsgemäß den Zweig einer zweckmäßigerweise.
in Brückenschaltung ausgeführten Scheinwiderstandsanordnung, der ,eine gegenüber
der Anodenweclisielspannung phasenverschobene Speisewechselspannung an einem Brückenzweig
zugeführt wird, wobei die übrigen Zweige der Brücke aus dem mit den Drosseln in
Reihe liegenden Kondensator, ferner aus einem Ohmschen Widerstand und einem Autotransformator
bestehen; die den Gitterkreisen zuzuführende Steuerwechs-elspannung wird an dein
Eckpunkt der Brück.e, an dem der Widerstand und der Kondensator zusammengeschaltet
-sind, und ,einem Abgriff des Autotransformators entnomm,en.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke an einem Zweiweg,-leichrichter
veranschauliclit.
Die Gleichrichteranlagie in Abb. i ,enthält ein
zweianodigies Entladungsgefäß i mit Anoden 2 und 3, Gittern 4 und
5 und ,einer Kathode 6. Die Emission der Kathode 6
wird in bekannter
Weise durch. eine Hilfsspannung 25 unterhalten. Die Speisung des Gleichstromkreises
24 erfolgt durch das Ent-Iad:ungsgefäß i von der Sekundärwicklung 7
des Haupttransformators
9, dessen Primär-Wicklung io an das primäre Wechselstromnetz 26 angeschlossen
ist. Es wird bemerkt, daß der Erfindungsgedanke zwar an einem Zweiweggleichrichter
veranschaulicht ist, je-
doch auch bei beliebi- hasigen Gleichricli-Cp tern
anwendbar ist.
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Die, Steuerung der dem Gl#eichstromnetz 24 zugefübrten Energie erfolgt
mittels ein-es Steuerkreises, der von der Tertiärwicklung 8
gespeist wird.
Zu-nächst wird mittels einer Sdheinwiderstandsanordnung, bestehend aus ,einem Ohmschen
Widerstand 27 und einer Drosselspule 28, die der Wicklung
8 entnornmene Wedhs:elspannung im - wesentlich-en um go' gedreht in
bezug auf die, Wechselspannung des NetzeS 26, d. h. auch in bezug au-f die
Anodenwechselspannung. Der eigentliche Steuerkreis enthält die beiden eisenhaltigen
Induktivitäten 13 und 14 und in Reihe hiermit einen Kondensator 12 und einen Ohmschen
Widerstand i i. Die gesamte Reihensich#altung wird von der der ersten Brückenanordnung
entnommenen, um go' gegenüber der Netzspannung verschobenen Spannung mittels eines
Autotransformators 29 gespeist. Die Primärwicklung des Gittertransformators
30 liegt in Reihe mit dem Widerstand i i an der vollen Windungs#zahl. des
Autotransforinators--9, die aus dem Kondensatori2 und den Induktivitäten 13 und
14 bestehende Reihenschaltung liegt in Reihe mit dein Widerstandii -.an einem Abschnitt
des Auttotfansformators 7-9. In die Gitterkreise sind zweckmäßigerweise Strombegrenzungswiderstände
17 bis - ig eingefügt. Wie im Hauptpatent bereits beschrieben ist,
sind die veränderlichen Induktivitäten 13 und 14 mit Eisenkernen
15 und 16 versehen, die durch Wicklungen 2o bis 23 gesteuert werden.
Die Wicklungen 20 Und 22 Sowie 21 und 23 wirken (einander entgegen und sind
so bemessen, daß bei normaler Belastung die durch die Wicklungen 22 und
23 hervorgierufene; Magnetislerung gerade neutraliskrt wird duirch die vom
Verbraudheretrorn mittels dex Wicklungen 2o -und 21 hervorgerufene Magnetisicrung.
An Stelle zweier getrennter Induktivitäten kann man im übrigen eine Anordnung treffen,
bei der die Induktivitäten auf einem gemeinsamen Kern unte"rgebracht sind; jedoch
wird daiin in den Gleichstromkreis über die Sättigungswicklungen eine Wechselspannungeingeführt,
die bei Verwendung zweier getrennter Keine und entsprechender Anordnung des Wicklungssinnes
unterdrückt wird.
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Die Wirkungsweise, der Steuerung gemäß der Erfindung soll an Hand
der Vektordiagramme in Abb. 2 und 3 erläutert werden. In Abb. 2 bedeutet
der Vektor E,4 die Anodenspannung einer der Anoden, beispielsweise der Anode 2;
der VektorEL ist die Spannung an der Drosselspule 28; entsprechend ist der
Vektor E"# die Spannung am Widerstand27. Der VektorEQ ist dann diedieser Scheinwiderstandsanordnung
entnommene, urn go' glegen EA phas-enversehobene Spannung und der VektorE7- die
im Autotransformat#or 29 erzeugte Zusatzspannung. In Abb.3 sind die VektorenE,1,
EQ und ET noch einmall dargestellt, aber etwas üb#ertrieb#en der besseren
übersicht wegen. Bei Leerlauf #sind die Induktivitäteni3 und 14 infolge der Nebenschlußwicklungen22
und 23 leicht gesättigt, so daß ihr Scheimviderstand etwas klein#er ist,
als dein größtmöglichen Scheinwiderstand im ungesättigten Falle entspricht. Die
Kapazität 12 ist so gewählt, daß ihr Sc*heinwiderstand etwa halb so groß ist wie,
der Scheinwiderstand der Induktivitäten 13 und 14 im ungesättigten Zustand. Bei
Leerlauf ergibt sich als Spannung am Widerstand i i die durch den VektorE'R dargestellte
Spannung. Entsprechend ist E'C die Spannung um Kondensator i-- und E'L die Spannung
an den Induktivitäten 13 und 14. Die Spannung zwischen dem rechten äußeren Ende
des Autotransformators 29 und dem Verbindungspunkt des Widerstandes i i mit dem
Kondensator 12 ist dann die der Primärwicklung des Gittertransformators 3o zugeführte
SpannungE'c,. Wir nehmen jetzt an, daß der Gleichrichter normal belastet sei. Dann
werden die Stromwicklungen 2o und 21 die durch die Spannungswicklungen 22 und
23
hervorgerufene Magnetislerung in# wesentlichen kompensieren, so dag der
Scheinwiderstand der Induktivitäten 13 und 14 vergrößert wird, bis er seinen Größtwert
annimmt. Dabei wird die Phase der den Gittern zugeführten Wechselspannung in bezug
auf die SteRu-ngE'c, im voreilenden Sinne verschoben, z. B. in die StellungE'%.
Das hat zur Folge, daß die dem Gleichstromkr-eis 24 zugeführte Spannung vergrößert
wird. Für die anderen Spannungen gelten die zweigestrichenen Vektoren. DuTcli entsprechende
Auswahl der einzelnen Elemente des Steuerkreises kann die Gitterspannung mit wachseilder
Belastung um einen Winkel im voreilenden Sinne verschoben werden, der gerade für
die Kompensation der natürlichen Regelcharakteristik. der Hauptstromkreiseausreicht,
so
daß die gelieferte Gleichspannung im wesentlichen konstant gehalten wird. Man kann
jedoch auch andere Kompoundierungsmöglichkeiten herstellen, wie wohl nicht ün einzelnen
weiter erläutert zu werden braucht. Bei noch stärkerem Anwachsen des Blelastungsstro-mes
werden die Drosselspulen 13 und 14 durch di#c Stromwi.cklungen 2o und 2 1 erneut
gesättigt, und die Phas,e der Gitterspannung wird nunmehr in :entgegengesetzter
Richtung verschoben, d.h. die. vom Gleichrichter gelieferte Spannung sinkt. Das
Wiedereinsetzen der Sättigung kann man also in vorbestimmter Weise festlegen, und
dadurch ist man in der Lage, bei überlast Spannungsverhältnisse zu schaffen, wie
sie z. B. durch die dreigestrichenen VektoreninAbb.3 veranschaulicht sind.
Dann nimmt näiiilicli die Induktivität von 13 und 14 einen Kleinstwert an, und die
GitterspannungE ... G eil L
der zugehörigen Anodenspannung um annähernd
i8o' nach, so daß die dem Verbrauclierkreis zugeführte Spannung eÜlen sehr kleinen
Wert annimmt. Mit einer Steuerung gemäß der Erfindung kann man also bei normaler
Belastung die Spannung in einem vorgegehenen Verhältnis, regeln, also z, B. konstant
halten, und bei Kurzschlüssen auf der Gleichstromseite die Spannun- derart begrenzen,
daß der Gleichrichter nicht überlastet wird und andererseits nicht abgeschaltet
wird.