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Einrichtung zur Steuerung von zündpunktgesteuerten Entladungsstrecken
Zur Einleitung :der Zündung eines Entladungggefäßes sind Schalteinrichtungen bekanntgeworden,
mit deren Hilfe in einem bestimmten Zeitpunkt das Gitterpotential von einem negativen
auf einen positiven Wert umgeschaltet wird. Man kann dies durch mechanische Schalter,
beispielsweise durch umlaufende Kontaktvorrichtungen erreichen, mit denen :die an
das Gitter angeschlossene Polarität einer Gleichspannung geändert wird, oder mit
Schaltern, :durch die ein kurzzeitiger positiver Spannungsstoß auf das Gitter gegeben
wird. Nach einem anderen Vorschlag wird die bei dieser Steuermethode erforderliche
periodischeUnterbrechung eines elektrischen Stromkreises dadurch vermieden, daß
nicht in dem elektrischen Stromkreis, sondern vielmehr in einem magnetischen Flußkreis
geschaltet wird. Der Gitterkreis des Entladungsgefäßes wird an die Spule eines Magnetkreises
angeschlossen, der mit Wechselstrom erregt ist. In dem Magnetkreis befindet sich
eine kleine Unterbrechungsstelle, durch die periodisch ein auf einer umlaufenden
Scheibe befestigter kleiner Eisenkern bewegt wird. In dem. Augenblick, in dem der
Magnetkreis durch das Eisenstück geschlossen wird, entsteht in dem Gitterkreis der
die Zündung bewirkende Spannungsstoß. Der Vorteil` dieser Steuerungsanordnung liegt,
wie gesagt, darin, daß der gleiche Schaltvorgang erreicht wird, ohne daß eine Kontaktuntertbrechung
notwendig ist.
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Auf dem technischen Gebiet der mit magnetischer Schaltung arbeitenden
Steuerungsanordnungen für Entladungsgefäße ist eine Steuerungseinrichtung vorgeschlagen
worden, .die einen hochgesättigten Magnetkreis (Transformator) verwendet, ,der eine
Gleichstromerregung und eine Wechselstromerregung besitzt und bei dem außerdem im
Erregerkreis wirksame Mittel zur Änderung der Phasenlage des Nulldurchgangs des
resultierenden Magnetflusses vorgesehen sind. Bei der vorgeschlagenen Einrichtung
dient für die Umbildung der Wechselspannung üblicher sinusförmiger Kurvenform in
eine Wechselspannung spitzer Wellenform ein Transformator, der einen ungesättigten
Schenkel und einen gesättigten Schenkel auf-,veist, :die beide durch eine an ein
Wechselstromnetz angeschlossene Primärwicklung gespeist werden. Der gesättigte Schenkel
enthält ferner eine Sekundärwicklung, in der die Wechselspannung spitzer Wellenform
induziert wird. Zur Veränderung der Phase der Wechselspannung spitzer Wellenform
dient eine Gleichstromerregerwicklung, deren Erregerstrom der gewünschten Regelung
entsprechend veränderbar ist.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Steuerung von zündpunktgesteuerten Entladungsstrecken, bei der ebenfalls ein
hochgesättigter Magnetkreis vorgesehen ist, der eine Gleichstromerregung und eine
Wechsel-, stro.merregung sowie im Erregerkreis wirk-, same Mittel zur Änderung der
Phasenlage des Nulldurchgangs des resultierenden Magnetflusses besitzt. Die Erfindung
unterscheidet sich von dem vorstehend gekennzeichneten Vorschlag dadurch, daß zwischen
die Wechselstromerregerwicklung und die diese Wicklung speisende Wechselspannungsquelle
eine Impedanz solcher Größe geschaltet ist, daß die periodischen Impedanzänderungen
der Wechselstromerregerwicklung des periodisch hochgesättigten Magnetkreises einen
praktisch vernachlässigbar kleinen Einfluß auf die Kurv enform des Erregerwechselstroines
haben. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der hochgesättigte Magnetkreis
nicht nebeneinander einen gesättigten und einen ungesättigten Pfad, sondern einen
überall gleichmäßig bemessenen Kern besitzt. Der Aufbau dieses Magnetkreises bzw.
des die Spannung spitzer Wellenform liefernden Gittertransformators wird -dadurch
außerordentlich einfach.
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Die- Wirkungsweise der Steuerungsanordnung nach der Erfindung sei
an Hand der in den Fig. i und -2 dargestellten Diagramme näher erläutert. Fig.3
zeigt das grundsätzliche Schaltungsschema der Steuerungsanordnung. Ein Magnetkreis
i (Fig. 3) trägt eine Wechselstromerregerwicklung 2. Die zweite Wicklung (3) wird
von regelbarem Gleichstrom durchflossen. Eine dritte auf dem gleichen Kern angeordnete
Wicklung 4 ist unter Zwischenschaltung einer Vorspannung 5; die eine Gleichspannungodereine
Wechselspannung sein kann, an das Gitter des Entladungsgefäßes 6 angeschlossen.
Es sei angenommen, ;daß der Strom Il, welcher in der Wicklung 2 fließt, den in der
Fig. i angegebenen sinusförmigen Verlauf hat. Wird der Magnetkreis i so bemessen,
daß mir in der Nähe des Nulldurchganges der V. In dem Strom 11 abhängigen Amperewindungen
eine Flußänderung eintritt, so wird in der Wicklung .a. eine Spannung erzeugt, die
den Verlauf e1 hat, d. h. beim Nulldurchgang des Amperewindungsdruckes der Spule
tritt in dem Gitterkreis kurzzeitig ein Spannungsstoß auf. Dies gilt für den Fall,
daß in der Gleichstromwicklung 3 kein Strom fließt. Tritt nun zu der Wechselstromerregung
des Magnetkreises noch eineGleichstromerregung von der Größe i,, hinzu, so wird
der resultierende Amperewindungsdruck, der durch die Wechselstromerregurig und die
Gleichstromerregung gebildet ist, um ein bestimmtes Stück gehoben und nimmt die
Form der Kurve 1, + i,, ein. Die in der Wicklung .I und damit am Gitter des
Entladungsgefäßes erzeugten Spannungsstöße verschieben sich damit. Die positiven
Spannungsstöße e, sind nach links und die negativ gerichteten Spannungsstöße nach
rechts in der Phase ,gegenüber den Spannungsstößen e1 verschoben.
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Aus Fig. z ist zu entnehmen, wie die Steuerungsanordnung zur Einstellung
des Zündpunktes des Entladungsgefäßes verwenclet wird. Gegenüber der Anodenspannung
hat der Strom der Wicklung 2 einen bestimmten, dauernd gleichbleibenden Phasenverschiebungswinkel
ip. Man kann diesen Winkel beispielsweise durch Einschalten einer Induktiv ität
7 vor die Wicklung z (Fig. 3.) erreichen, die gleichzeitig dazu dient, die
Stromkurve Il annähernd sinusförmig zu gestalten. Im Vergleich zu anderen Steuerungsarten
ist es wichtig, daß dieser Winkel zp stets gleichbleibt und daB kein Regelorgan
zur Einstellung der Phasenlage eines Wechselstromes gegenüber der Anodenspannung
notwendig ist. Wenn in dem Magnetkreis i keine Gleichstromerregung vorhanden ist,
so verläuft der Strom der Wicklung 2 nach der Kurve h in Fig. z. Beim @@'ulldurchgang
dieses Stromes wird, wie oben geschildert, an dem Gitter ein Spannungsstoß erzeugt,
der noch durch eine in den Gitterkreis geschaltete Vorspannung e,, um ein bestimmtes
Maß gegenüber der Nulllinie nach unten verschoben ist. Sobald zu der NVechselstromerregung
ein positiver oder negativer Gleichstrom hinzukommt, erhält man für den resultierenden
A.inperewinclungsdruck in dem Magnetkreis die Kurve J1 -1- i,, oder J1
- i". Die in dem Gitterkreis erzeugten Spannungsstöße verschieben sich dadurch
in ihrer zeitlichen Lage innerhalb der Halbperiode der Anodenspannung nach vorwärts,
so daß das Entladungsgefäß zu verschiedenen Zeiten gezündet wird. Durch Einstellung
des Potentiometerwiderstandes 8 in der Schaltun.- nach Fig.3 hat man es in der Hand,
den Stromdurchgang des Entladungsgefäßes 6 zu verändern. Das Regelorgan, welches
dazu notwendig ist, ist ein einfacher veränderbarer Olimscher Widerstand, also ein
außerordentlich billiger Apparat.
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Die Schaltungsanordnung, welche in Fig. 3 dargestellt ist, kann noch
dahingehend allgeändert werden, daß der Gitterkreis nicht an eine besondere mit
dem 'Magnetkreis i verkettete Wicklung angeschlossen wird, sondern daß die Gitterspannung
an der Wicklung 2 oder 3 abgenommen wird. Auch in diesen Wicklungen werden naturgemäß
die durch die kurzzeitige Flußänderung beim
Nulldurchgang des resultierenden
Amperewindungsdruckes hervorgerufenen Spannungsstöße induziert.
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Die Steuerungsanordnung nach der Erfindung kann mit besonderem Vorteil
zur selbsttätigen Regelung verwendet werden. Man kann beispielsweise die Erregerwicklung
3 des Magnetkreises i in den Stromkreis eines Gleichstrommotors schalten, der k
ompoundiert wenden soll. Die von .dem Entladungsgefäß an den Motor abgegebene mittlere
Spannung wird :dann in Abhängigkeit von der Belastung des Motors je nach der Schaltung
der Wicklung 3 in dem einen oder anderen Sinne geändert. Man kann die Gleichstrommagnetisierung
auch in Abhängigkeit von der abgegebenenGleichspannung bringen und dadurch selbsttätige
Spannungsregelung erzielen.
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In Fig.4 ist noch das Schaltungsschema einer Zweiweggleichrichtung
:dargestellt. Die beiden Entladungsgefäße io und i i dienen zur Speisung eines Verbrauchers
12. Jedem 3erEntladungsgefäße sind besondereMagnetkreise 13 und 14 zugeordnet, die
entsprechendder Anordnung nach Fig. 3 eine Gleichstrom-und eine Wechselstromerregung
erhalten. Wie aus dem Schaltungsschema ersichtlich ist, sind die beiden Wechselstromerregungen
im gleichen. Sinne, die Gleichstromerregungen dagegen im entgegengesetzten Sinne
geschaltet. Dies ist deswegen notwendig, weil, wie aus Fig. i hervorgeht, die positiven
Spannungsspitzen bei einer Änderung der Gleichstromvormagnetisierung in entgegengesetzter
Richtung verschoben werden ivie die negativen Spannungsstöße. Will man das für .die
positiven Halbwellen verwendete Entladungsgefäß in einem Augenblick zünden, der,
wie im allgemeinen erforderlich, um genau i8o ° gegenüber dem Zündpunkt der negativen
Halbwellen verschoben ist, so kann nicht der gleiche Magnetkreis zum Schalten derGitterspannungen
verwendet wenden, sondern jedem der beiden Gitter muß ein besonderer Magnetkreis
zugeordnet sein. Die Schaltung muß so getroffen werden, daß in dem einen Magnetkreis
die positiven, im anderen die negativen Amperewindungen durch die Vormagnetisierung
verstärkt werden, d. h. man muß entweder, wie in Fig. 4 gezeichnet, die primären
Wethselstromwicklungen gleichsinnig, die Gleichstromwicklungen entgegengesetzt schalten,
oder umgekehrt die @echselstromwicklungen entgegengesetzt, :die Gleichstromwicklungen
gleichsinnig schalten.
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Man kann natürlich den Augenblick, in dem die Summe aus Gleich- und
Wechselstromerregung Null wird, auch dadurch zeitlich verschieben, .daß man den
Gleichstrom konstant läßt und den Wechselstrom (bei gleichbleibender Phasenlage)
in seiner- Amplitude verändert. Schließlich kann man auch beide Größen ändern, was
zum Beispiel von Bedeutung ist, wenn ein von einem Wechselstromnetz über einen Stromrichter
gespeister Gleichstrommotor in seiner Drehzahl sowohl willkürlich geregelt als auch
selbsttätig lastabhängig (kompäundiert oder gegenkompoundiert) gemacht werden soll.
Man kann dann zum Beispiel die willkürliche Regelung durch Veränderung der Amplitude
des Wechselstromes vornehmen, während .die selbsttätige stromabhängige Regelung
.dadurch erreicht wird, daß die Größe des vormagnetisierenden Gleichstrornes in
Abhängigkeit vom Motorstrom gebracht wird. Soll dagegen die Kompoundierung in Abhängigkeit
von der Größe des Wechselstromes gebracht werden, wird man umgekehrt die willkürliche
Regelung in die Gleichstromvormagnetisierung, die stromabhängige in die Wechselstromerregung
legen.