DE690108C

DE690108C - Einrichtung zur Erzeugung einer Wechselpannung spitzer Wellenform

Info

Publication number: DE690108C
Application number: DE1932A0067233
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-09-23
Filing date: 1932-09-24
Publication date: 1940-04-16
Also published as: BE390885A; US1918173A; FR42253E

Description

Das Hauptpatent 658 291 bezieht sich auf eine Einrichtung· zur Gittersteuerung von gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, deren Gitterkreisen eine Wechselspannung spitzer Wellenform zugeführt wird, die mit Hilfe eines gesättigten Transformators erzeugt wird. Die Sättigung kann dabei durch die angelegte Wechselspannung selbst oder auch durch eine besondere unabhängige Spannungsquelle bewirkt werden. Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung einer Wechselspannung spitzer Wellenform, bei der ein Transformator verwendet wird, dessen Sättigung durch eine besondere unabhängige Spannung ,gesteuert wird. Erfindungsgemäß wird die Phase der Wechselspannung spitzer Wellenform, d. h. der Spitze selbst, durch Ändern der die Sättigung bewirkenden besonderen Spannung eingestellt. Diese Steuerung geht in der Weise vor sich, daß durch Ändern der unabhängigen Spannungsquelle die Zeitpunkte in der Wechselstromperiode geändert werden, in denen die resultierende magnetische FeIdstärke durch Null geht. Die Nulldurchgänge der magnetischen Feldstärken bestimmen die Lage der Spitzen der Wechselspannung spitzer Wellenform. Die zusätzliche Feldstärke kann im Transformatorkern mittels einer besonderen S ättigungswicklung erzeugt werden und diese kann von einer Gleichspannung oder Wechselspannung gespeist sein. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die sinusförmige Wechselspannung zunächst in eine rechteckförmige Wechselspannung umgewandelt und erst dann fn eine Wechselspannung spitzer Wellenform, die einen praktisch konstanten Spitzenwert hat.

In Abb. ι der Zeichnung ist eine Schaltung dargestellt, die es ermöglicht, aus einer sinusförmigen Wechselspannung, die dem Netz 10 entnommen wird, eine Wechselspannung spitzer Wellenform zu erzeugen, die dem Steuergitter des Dampfentladungsgefäßes 11 zugeführt wird. Das Entladungsgefäß 11 liegt in einem Stromkreis, der durch die Wechselspannung 10 gespeist 'wird und den Verbraucher 12 enthält. Für die Umbildung der Wechselspannung dient ein Transformator 14, der einen ungesättigten Kern 15 und einen gesättigten Kern 16 aufweist, die beide

durch eine Primärwicklung 1.7 gespeist werden/ Der gesättigte Kern 16 enthält ferner eine Sekundärwicklung 18, in der die Wechselspannung spitzer Wellenform induziert wird. Zur Veränderung der Phase der Wech-' selspannung spitzer Wellenform dient eine Wicklung 21, die an einer Vorspannungsbatterie 22 über einem Strombegrenzungswiderstand 23 liegt und ebenso an einer veränderlichen Steuerspannung 24 über einen veränderbaren Widerstand 25. Die Spannung 24 ist in entgegengesetztem Sinne zur Vorspannung 22 geschaltet. Ein gleichrichtendes Organ 26, beispielsweise ein Trockengleichrichter, liegt vorzugsweise in Reihe mit der Wicklung 21, um einen Vorzeichenwechsel der Feldstärke zu verhüten, falls die von der Steuerspannung 24 gelieferte Gleichspannung die der Batterie 22 überschreiten sollte. Die Batterie 22 und der Widerstand 23 sind vorzugsweise so gewählt, daß die von ihnen in Wicklung 21 erzeugte Feldstärke im wesentlichen gleich der Amplitude der von der Wechselspannung in der Primärwicklung 17 induzierten Wechselfeldstärke ist. Dadurch, daß man die Wicklung 21 nur auf dem gesättigten Kern 16 anordnet, kann die vom Wechselstromkreis gelieferte Komponente im Steuerkreis auf einen Kleinstwert verringert werden.

Bei der Betrachtung der Wirkungsweise der Schaltung gemäß Abb. 1 nehmen wir an, daß die von der Steuerspannung 24 über den Widerstand 25 gelieferte Spannung gleich und entgegengesetzt der von der Vorspannung 22 über den Widerstand 23 gelieferten Spannung ist. Infolgedessen wird kein Strom durch die Wicklung 21 fließen. Eine Wechselspannung spitzer Wellenform, wie sie der Wicklung 18 entnommen wird, und insbesondere die Spitzen selbst kann man nur erzeugen, wenn die Feldstärke im Kern 16 durch Null geht, d. h. bei nicht Vorhandensein einer durch eine besondere Spannung gelieferten Vormagnetisierung im Nulldurchgang der Wechselfeldstärke, die von der Wicklung 17 geliefert wird. In diesem Falle erhält das Steuergitter über den Widerstand 20 nur einen einzigen positiven Impuls in jeder Periode, und nur in diesem Zeitpunkt kann Energie dem Verbraucher 12 zugeführt werden, gleichgültig, wann der Schalter 13 geschlossen wird. Es wird bemerkt, daß die Bedingungen des phasenrichtigen Schaltens ausführlich im Hauptpatent erläutert sind. Um nun den Zeitpunkt in der Periode der Wechselspannung zu ändern, in dem das Einsetzen der Entladung im Gefäß 11 erfolgt, ist ein veränderbarer Widerstand 25 vorgesehen, der so eingestellt wird, daß die von der Spannung 24 gelieferte Teilspannung kleiner ist als die von der Vorspannung 22 gelieferte Teilspannung, so daß eine resultierende Spannung an der Wicklung 21 liegt. Ändert man die Größe des Widerstandes 25, so wird die resultierende magnetische Feldstärke im Kern 16 zu anderen Zeitpunkten in der Wechselstromperiode durch Null gehen. Das bedeutet aber, daß die in der Wicklung 18 induzierten Spanirungsspitzen in. bezug auf die Anodenspannung in der Phase verschoben werden. Dadurch wird auch der Zeitpunkt geändert, in dem jedesmal das Gefäß 11 leitend wird. Wie wohl nicht näher erläutert zu werden braucht, erfolgt die Phasenver-Schiebung der positiven und negativen Spitzen in entgegengesetzter Richtung, aber da nur die positive Spitze zur Unwirksammachung der negativen Vorspannung 19 erforderlich ist, wird die negative Spitze unterdrückt. Mit einer Anordnung gemäß Abb. 1 kann man eine Verdrehung der Phase um etwa 9O⁰ erzielen. Falls die Steuerspannung 24 größer wird als die von der Batterie 22 gelieferte Teilspannung, wird die Feldstärke der Wicklung 21 ihre Polarität umkehren und so die Phase der Spannungsspitze in entgegengesetzter Richtung verschieben. Dies kann man durch ein Gleichrichterelement 26 vermeiden, das in Reihe mit der Wicklung 21 liegt. Übersteigt die magnetische Feldstärke der Wicklung 21 die der Hauptwicklung 17, wenn die Steuerspannung auf Null verringert wird, so wird der Kern 16 vollständig gesättigt, so daß in der Wicklung 18 keine Wechselspannung spitzer Wellenform induziert wird. Dann ist die Sättigung des Transformators 14 äquivalent einem Schalter, der die Gittererregung für das Gefäß 11 zu- oder abschaltet.

In manchen Fällen ist es nun aber wünschenswert, eine Drehung der Phase der Spitze um annähernd i8o° zu erzielen. Dies kann man z. B. mit einer Anordnung gemäß Abb. 2 erreichen. Die besondere Sättigungswicklung 21 ist an eine Spannungsquelle 27 mit Potentiometer 28 über einen Strombegrenzungswiderstand 29 und eine Drosselspule 30 angeschlossen. Mit dieser Anordnung kann die Steuerfeldstärke der Wicklung von Null bis zum Größtwert in jeder Richtung geändert werden. Benötigt man zwei um i8o° versetzte Wechselspannungen spitzer Wellenform, so kann man außer der Wicklung 18 eine weitere Wicklung 18' auf dem gesättigten Schenkel 16 des Kernes mit dem ungesättigten Schenkel 15 anordnen. Es ist ersichtlich, daß die Spitze und ihre Größe von der zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses abhängt, wenn er sich von ungesät- iao tigten zu gesättigten Werten oder umgekehrt ändert. Wenn nun die Vorspannung derart

ist, daß der Kern erst in der Nähe des Scheitelwertes der Wechselfeldstärke gesättigt wird, so ist es offenbar, daß die Größe der Spitze beträchtlich verringert wird. Solche Verhältnisse ergeben sich wenn man eine Phasendrehung über annähernd i8o° verlangt. Wenn man jedoch der Primärwicklung iy eine Wechselspannung rechteckiger Wellenform zuführt, so wird die Kurve des

ίο magnetischen Flusses sich weitgehend einer dreieckigen Kurvenform nähern, so daß die zeitliche Flußänderung beim Übergang von gesättigten zu ungesättigten Werten oder umgekehrt im wesentlichen konstant ist, gleichgültig,' in welchem Punkt der Periode die Sättigung einsetzt. Dies setzt eine, rechteckförmige Wechselspannung voraus und ergibt eine Wechselspannung spitzer Wellenform konstanter Größe. Wie in Abb. 2 dargestellt ist, kann man.diese erreichen, indem man die Wicklung 17 parallel zu einem Widerstand 31 schaltet, der in Reihe mit einem Stromtransformätor 32 und der Wechselspannungsquelle 10 liegt, dessen Sekundärwicklung durch zwei Ventile 33 und 34 und eine Drosselspule 35 kurzgeschlossen wird. Die Anordnung auf der Sekundärseite des Stromtransformators 32 hat zur Folge, daß durch den Widerstand 31 ein praktisch rechteckförmiger Wechselstrom fließt. Man kann also mit einer Schaltung gemäß Abb. 2 einerseits eine Wechselspannung spitzer Wellenform konstanter Amplitude erhalten und andererseits die Phase der Wechselspannungen der Wicklungen 18 und i8' in der Phase um annähernd i8o° in entgegengesetzter Richtung verschieben.

In Abb. 3 der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke bei einer dreiphasigen Anordnung verwendet, bei der für jede der drei Phasen ein besonderer Transformator 14 vorgesehen ist. Bei dieser Schaltung hat jeder der Transformatoren 14 zwei unabhängige Sättigungsschenkel 16 und 16' mit den zugehörigen Wicklungen 18 und 18' und ebenso Magnetisierungswicklungen 21 und 21' sowie einen ungesättigten Schenkel 15, dessen Erregerwicklung an zwei Leitungen des Drehstromnetzes 36 angeschlossen ist. Wie dargestellt ist, können die verschiedenen Wicklungen 21 und 2i' in Reihe geschaltet an einer Wechselspannung 37 niederer Frequenz liegen. Zur Einstellung der gewünschten Verhältnisse kann "ein veränderbarer Widerstand 38 vorgesehen sein. Die Wicklungen 21 und 21' sind derart angeordnet, daß sie Feldstärken entgegengesetzten Vorzeichens in den Kernen 16 und 16' erzeugen. Mit einer solchen Anordnung können die Spitzen entgegengesetzten Vorzeichens in gleicher Richtung verschoben werden, so daß _;gie ohne weiteres zwei mit. i8o° Phasenverschiebung arbeitende" Dampf- oder Gasentladungsgefäße in einer mehrphasigen Schaltung steuern können. Durchdie Speisung der Wicklungen 21 und 21' aus· einer Wechselspannung, die eine kleinere Frequenz aufweist als die Wechselspannung des Netzes 36, kann die Phase der Wechselspannung spitzer Wellenform periodisch vor- und rückwärts um jeden, beliebigen Winkel geschoben werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung einer Wechselspannung spitzer Wellenform für die Steuerung gittergesteuertef Dampfoder Gasentladungsgefäße, bei welcher der die Gitterkreise speisende Steuertransformator nach Patent 658 291 als gesättigter Transformator ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigung des Transformators durch eine besondere Spannung gesteuert wird und die Phase der Wechselspannung spitzer WeI-lenform, d. h. der Spitze selbst, durch Ändern dieser die Sättigung bewirkenden besonderen Spannung eingestellt wird. _v

2. Einrichtung nach Anspruch 1 zur Erzeugung zweier Wechselspannungen, g<? vorzugsweise mit i8o° Phasenverschiebung, gekennzeichnet durch die Verwendung eines dreischenkligen Transformators (14 in Abb. 2), auf dessen mittleren Schenkel die Ausgangswechselspannung (ro) und die besondere Steuerspannung (27, 28) einwirkt, und auf dessen, vor-

. zugsweise schwächer bemessenen Jochen die die Wechselspannung spitzer Wellenform entnehmenden Wicklungen (18, i8') angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur Erzielung einer Wechselspannung spitzer Wellenform annähernd konstanter Amplitude, dadurch gekennzeichnet, daß die sinusförmige Erregerwechselspannung des Gittertransformators zunächst in eine rechteckförmige Wechselspannung verwandelt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Stromtransformators (32) im Steuerkreis, dessen Primärwicklung in Reihe mit der Wechselstromerregerwicklung (17), der gegebenenfalls ein Widerstand (31) parallel geschaltet ist, an der eine sinusförmige Wechselspannung liefernden «' Spannungsquelle (10) liegt, und dessen Sekundärwicklung über zwei Ventile (33 und 34) und eine Drosselspule (35) in Zweiweggleichrichterschaltung kurzgeschlossen ist.

5· Einrichtung nach Anspruch ι oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Wechselspannung spitzer Wellenform periodisch durch eine Steuerwechselspannung (37) von niedrigerer als Erregerfrequenz mit veränderbarer Amplitude geändert wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrphasiger Anordnung dieselbe Steuerwechselspanming· niedrigerer Frequenz sämtliche den einzelnen Phasen zugeordnete Transformatoren (14) in Reihenschaltung (21, 21') beeinflußt.

7. Anordnung zum Ein- und Ausschalten mittels der Gittersteuerung der Entladungsgefäße mit einer Einrichtung nach Anspruch ι oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der zusätzlichen Magnetisierung des Gittertransformators so gewählt ist, daß bei ihrem Vorhandensein keine Wechselspannung spitzer Wellenform entsteht, wodurch die periodische Zündung der Gefäße unterbunden wird, und daß die betriebsmäßige Wechselspannung spitzer Wellenform erst dann wieder entsteht, die Gefäße also wieder eingeschaltet werden, wenn die zusätzliche Magnetisierung aufgehoben wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen