DE908768C

DE908768C - Verfahren zur Herabsetzung des Regelbereiches der Gittersteuerung bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Stromrichtern

Info

Publication number: DE908768C
Application number: DEA11727D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto Kaufmann
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1940-10-17
Filing date: 1940-10-17
Publication date: 1954-04-08

Description

Verfahren zur Herabsetzung des Regelbereiches der Gittersteuerung bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Stromrichtern Läßt man mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitende Stromrichter, insbesondere Gleichrichter, auf Verbraucher mit veränderlichem Widerstand arbeiten und soll dabei der vom Stromrichter abgegebene Strom auf konstanten Wert geregelt werden, was beispielsweise vielfach für chemische Zwecke verlangt wird, so muß die vom Speisetransformator abgegebene Spannung derart beschaffen sein, daß auch bei dem höchst erreichbaren Wert des Belastungswiderstandes der eingestellte Sollstrom fließen kann. Umgekehrt muß die Gittersteuerung die Gleichspannung so beeinflussen, daß bei kleinem Wert des Belastungswiderstandes keine Erhöhung des eingestellten Stromes eintreten kann. Erfolgt die Regelung auf konstanten Strom allein mittels der Gittersteuerung, so muß stets, bezogen auf den Mittelwert des Belastungswiderstandes, mit nennenswerter Zündverzögerung gearbeitet werden, damit die volle gleichgerichtete Spannung für den höchst erreichbaren Wert des Belastungswiderstandes, der verhältnismäßig selten eintritt, zur Verfügung steht. Ein derartiger Betrieb bedingt aber schlechten Leistungsfaktor und starke Beanspruchung der Entladungsstrecken durch die negativen Sprungspannungen unmittelbar nach jedem Stromdurchgang.
Man kann diese Nachteile in einem gewissen Umfang dadurch herabsetzen, daß man außerdem die Wechselspannung mittels Regeltransformators ändert. Dann bewirkt der Regeltransformator die Grobregelung, die Gittersteuerung die Feinregelung. Die Regelung mittels Regeltransformators und Gittersteuerung arbeitet befriedigend, solange die Änderungen des Belastungswiderstandes im Tagesdurchschnitt nicht allzu hoch sind. Bei häufigen Änderungen ergeben sich aber entsprechend hohe Schaltzahlen am Regeltransformator.
Die Erfindung bezweckt eine Herabsetzung des Regelbereiches der Gittersteuerung und damit eine Verringerung der Beanspruchung der Entladungsstrecken durch die negativen Sprungspannungen unmittelbar nach jedem Stromdurchgang, außerdem auch eine Herabsetzung der Schaltzahlen des als Stufentransformator ausgebildeten Regeltransformators. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß selbsttätig und praktisch gleichzeitig mit den stetigen bzw. beliebig kleinen Änderungen der Gittersteuerung auch die Wechselspannung der Entladungsstromkreise stetig geändert wird.
In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch veranschaulicht. Eine Gleichrichteranlage, bestehend aus Haupttransformator i, Saugtransformator 2 und Entladungsgefäß 3 mit mehreren, je durch ein Gitter gesteuerten Anoden, speist einen Verbraucher 4, dessen Strom konstant gehalten werden soll. Zwischen das speisende Drehstromnetz 5 und den Haupttransformator i ist zunächst der übliche, als Stufentransformator ausgebildete Regeltransformator 6 geschaltet. Ferner befindet sich zwischen Regeltransformator 6 und Haupttransformator i ein weiterer Transformator 7, dem eine stetig änderbare Wechselspannung zugeführt wird. Die Primärwicklung dieses Transformators ist über eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule 8 an eine passende Wechselstromquelle g, die auch das speisende Drehstromnetz 5 sein kann, angeschlossen. Die Vormagnetisierüngswicklungen der Drosselspule 8 liegen an der vom Gleichrichter abgegebenen Spannung. Ferner ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet, däß der Drehregler io der Gittersteuerung stromabhängig verstellt wird.
Bezüglich der Arbeitsweise ergibt sich folgendes, wenn man annimmt, daß durch den Regeltransformator 6 die Primärspannung am Haupttransformator i der Gleichrichteranlage so festgelegt ist, daß unter Berücksichtigung der höchsten Spannung am Zusatztransformator 7 die Anoden des Gefäßes 3 mit möglichst kleiner Zündverzögerung arbeiten. Dieser Betriebszustand würde bei dem höchst erreichbaren Wert des Belastungswiderstandes eintreten: Sinkt nun der Wert des Belastungswiderstandes, so wird die Gittersteuerung im Sinne einer Zündverzögerung verstellt, damit der eingestellte Strom nicht überschritten wird. Gleichzeitig nimmt die Spannung am Verbraucher 4 und damit auch an der Vormagnetisierungswicklung der Drosselspule 8 ab. Praktisch gleichzeitig vergrößert sich damit auch der wechselstromseitige Spannungsabfall der nun schwächer vormagnetisierten Drosselspule 8, und es tritt somit eine Absenkung der dem Haupttransformator x zugeführten Spannung ein. Die Absenkung der dem Haupttransformator i zugeführten Spannung unterstützt also die durch die Gittersteuerung eingeleitete Regelung. Infolgedessen kann die im ersten Augenblick auf eine zu große Zündverzögerung eingestellte Gittersteuerung nunmehr im entgegengesetzten Sinne verstellt werden, damit der Gleichstrom seinen geforderten konstanten Wert wieder erhält. Es bedarf keiner eingehenden Beschreibung, daß bei Zunahme des Belastungswiderstandes der Regelvorgang in entgegengesetzter Richtung verläuft, d. h. die Gittersteuerung wird in Richtung einer Verringerung der Zündverzögerung verändert und die Wechselspannung der Entladungsstromkreise erhöht.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, auf den Zusatztransformator 7 zu verzichten und die Wechselstromwicklungen der gleichstromvormagnetisierten Drosselspule 8 zwischen dem Regeltransformator 6 und dem Haupttransformator i einzufügen. Diese Möglichkeit ist in Fig. 2 der Zeichnung schematisch veranschaulicht, deren Bezugszeichen denen der Fig. i entsprechen.
Die vorstehend für Gleichrichter beschriebene Regelung gilt auch für Wechselrichter. Nur kann die erzeugte Wechselspannung nicht unmittelbar, sondern erst nach Gleichrichtung den Gleichstromwicklungen der gleichstromvormagnetisierten Drosselspule zugeführt werden.
Zur Vermeidung der Einfügung geradzähliger Harmonischer in die Wechselstromkreise empfiehlt es sich, für jede Phase zwei Drosselkerne vorzusehen, wobei stets in dem einen Kern die Augenblickswerte von Gleich- und Wechselfluß sich addieren, in dem anderen sich subtrahieren (vgl. hierzu Patentschrift 573551). Zum Ausgleich der übrigbleibenden ungeradzahligen Harmonischen, die außerdem auch durch die Arbeitsweise des Stromrichters bedingt sind, kann man (vgl. Fig. 3 der Zeichnung) Schwingungskreise ii vorsehen, die auf diese Harmonischen abgestimmt sind und somit diesen einen nur kleinen Widerstand bieten. Gleichzeitig verbessern diese Schwingungskreise auch den Leistungsfaktor der Grundwelle. Im übrigen ist Fig. 3 ebenso bezeichnet wie die Fig. i und z.
Schließlich ist in Fig. 4 der Zeichnung angedeutet, wie man die in Fig. i getrennt dargestellten Transformatoren 6 und 7 baulich vereinigen kann. Der Regeltransformator 6 weist außer der sowohl mit dem speisenden Drehstromnetz 5 als auch mit dem Haupttransformator i verbundenen Wicklung eine Wicklung 6' auf, die über die gleichstromvormagnetisierte Drosselspule 8 in der bei Fig. i geschilderten Weise gespeist wird. Falls mehrere Stromrichter phasenverschoben zusammenarbeiten, steht nichts im Wege, an die freien Enden der dreiphasigen Sternwicklung, die als Regelwicklung dient, je einen Schwenkzipfel anzufügen, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Die übrigen Bezugszeichen der Fig.4 entsprechen denen der Fig. i bis 3.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herabsetzung des Regelbereiches der Gittersteuerung bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Stromrichtern, die auf konstanten Strom geregelt werden, dadurch gekennzeichnet, däß selbsttätig und praktisch gleichzeitig mit den stetigen bzw. beliebig kleinen Änderungen der Gittersteuerung auch die Wechselspannung der Entladungsstromkreise stetig geändert wird.
2. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die am Verbraucher liegende Spannung entweder unmittelbar (beim Gleichrichter) oder nach Gleichrichtung (beim Wechselrichter) die Gleichstromwicklungen einer gleichstromvormagnetisierten Drosselspule speist, deren Wechselstromwicklungen entweder in den Zuleitungen zu den Primärwicklungen eines mit dem Haupttransformator in Reihe geschalteten Zusatztransformators (Fig. i) oder unmittelbar mit dem Haupttransformator in Reihe geschaltet sind (Fig. 2).
3. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anpruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Phase zwei Drosselkerne vorgesehen sind und daß in dem einen Kern die Augenblickswerte von Gleich- und Wechselfiuß sich addieren, in dem anderen sich subtrahieren. q..
Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i oder nach den folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der Harmonischen Schwingungskreise, die auf die Harmonischen abgestimmt sind, vorgesehen sind (Fig. 3),
5. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i oder nach den folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der als Stufentransformator ausgebildete Regeltransformator und der Zusatztransformator nach Anspruch 2 baulich vereinigt sind (Fig. q.).
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator mit Schwenkzipfel versehen ist.