DE976129C - Steuereinrichtung fuer gas- oder dampfgefuellte Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

AUSGEGEBENAM 14. MÄRZ 1963

S 35123 VIII c/21g

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Phasenanschnittssteuerung von steuerbaren gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen. Bei diesen Einrichtungen kommt es darauf an, einen vom jeweiligen Phasenanschnittswinkel abhängigen Spannungsimpuls mit steiler Anstiegsflanke und immer derselben Form am Steuerorgan des Entladungsgefäßes zu erzeugen. Bei einer bekannten Steuereinrichtung werden die steilen Spannungsimpulse mit Hilfe einer magnetischen Impulsdrossel erzeugt, die außer einer Arbeitswicklung, in welcher ein Dreieckstrom fließt, und einer Steuerwicklung, durch die der Phasenanschnittswinkel, d. h. der Zündeinsatzpunkt gewählt wird, noch eine Ausgangswicklung hat, die an das Steuerorgan des Entladungsgefäßes über eine Vorspannungsquelle zur Schaffung definierter Zündverhältnisse angeschlossen ist. Die Wirkungsweise der bekannten Einrichtung beruht darauf, daß im Augenblick des Zündzeitpunktes die bis dahin gesättigte Impulsdrossel ao ummagnetisiert wird, so daß auf ihre Ausgangswicklung für die Zeitdauer der Ummagnetisierung, also des Durchlaufens der Hysteresisschleife, die in diesem Augenblick an der Arbeitswicklung liegende Wechselspannung übertragen wird. Es ergibt sich indes — vergleiche hierzu die graphische Darstellung nach Fig. 1 —, daß sowohl Höhe als auch Breite der aus der Sinushalbwelle herausgeschnittenen Spannungsfläche je nach dem vorliegenden Phasenanschnittswinkel verschieden sind. Wie sich

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aus Fig. ι ergibt, eignen sich nur die Spannungsimpulse in der Mitte des Kurvenbereiches zwischen ο und i8o°; in der Nähe von ο und i8o° jedoch sind die Spannungsimpulse zu klein. Die bekannte Einrichtung hat außerdem den Nachteil, daß . der durch sie erzeugte Dreieckstrom schwierig zu beherrschen ist. Die bekannte Einrichtung verwendet nämlieh eine sättigbare Drosselspule, die in Reihe mit der Impulsdrossel an eine Wechselstrora>quelle mit sinusförmiger Spannung angeschlossen ist. Die Dreieckform des Stromes wird durch eine bestimmte Bemessung der sättigbaren Drosselspule erreicht. Die Bemessung ist rechnerisch nur sehr schwierig zu erfassen, so daß praktisch nur der Versuch als Bemessungsgrundlage in Frage kommt. Es ergibt sich ferner der Nachteil, daß die erzeugte Dreieckform des Stromes stark γόη der Höhe der Speisewechselspannung abhängt. Der Betrieb von Impulsdrosseln mit rechteckförmiger Spannung zur

ao Erzielung eines großen Aussteuerungsbereiches ist zwar bekannt, kann aber die vorliegende Aufgabe allein nicht lösen, da die Breite der erzeugten Impulse infolge Fehlens des dreieckförmigen Stromes von der Aussteuerung abhängig ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Steuer- einrichtungen zu verbessern.

Die Erfindung betrifft eine Impulssteuereinrichtung für gas- oder dampf gefüllte Entladungsgefäße mit einer durch veränderbare Vormagnetisierung steuerbaren Impulsdrossel, die eine zumindest annähernd rechteckige Magnetisierungsschleife hat und deren Arbeitswicklung einen Dreieckstrom führt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklung über eine Drossel mit linearer Induktivität, z. B. eine Luftspaltdrossel, an eine eine Rechteckspannung liefernde Stromquelle angeschlossen ist. Wird der Dreieckstrom auf diese Weise erzeugt, so ergeben sich vom Aussteuerungs·* winkel unabhängige Zündspannungsimpulse von konstanter Höhe und Breite.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei im folgenden wieder auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt in

Fig. 2 ein mögliches Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung in vereinfachter Darstellung, in

Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 2.

In Fig. 2 ist an den Klemmen R, S eine an sich beliebige Stromquelle angeschlossen, die eine rechteckförmige Spannung liefert. Diese Spannung liegt in Reihe mit einer Drosselspule ι von linearer Induktivität, z. B. eine Luftspaltdrossel, und der Arbeitswicklung 2 einer Impulsdrossel 3. Diese Impulsdrossel 3 soll eine möglichst rechteckige Magnetisierungsschleife besitzen. Außer der Arbeitswieklung 3 ist eine Steuerwicklung 4, eine Varmagnetisierungswicklung 5 und eine Alisgangswicklung 6 vorhanden. Mit den Wicklungen 4 und 5 wird eine resultierende Vormagnetisierung erzeugt, die zwischen -einem positiven und einem negativen Höchstwert veränderbar ist. Die ■ Wicklung 5 liegt über Stabilisierungsdrossel 9 an einer konstanten Gleichspannungsquelle 10 und erzeugt mithin eine unver- änderliche Vorerregung. Eine veränderbare Vorerregung im entgegengesetzten Sinne wird von der Wicklung 4 geliefert, die über eine Stabilisierungsdrossel 9 a aus einer Spannungsquelle 7 mit willkürlich veränderbarer Gleichspannung gespeist wird. Da durch die Änderung dieser Spannung, wie weiter unten näher erläutert, die Phasenlage der Zündspannungsimpulse verändert und auf diese Weise die Phasenanschnittssteuerung betätigt wird, stellt mit hin die Wicklung 4 eine Steuerwicklung dar. Die Ausgangswicklung 6 ist über einen Gitterwiderstand 11 und eine Spannungsquelle 12 zur negativen Vorspannung am Gitter des Entladungsgefäßes 8 angeschlossen.

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 2 sei an Hand von Fig. 3 erläutert: Die lineare Induktivität ι erzeugt aus der Rechteckspannung U₁ an R, S einen dreieckförmigen Strom J₁ in der Arbeitswicklung 2 der Impulsdrossel 3. Die Rechteckspannung U₁ ist im oberen Teil und der Dreieckgtrptn J₁ im mittleren Teil γοη Fig, 3 in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Durch die Vormagnetisierung mit Hilfe der Wicklung 5 wird eine konstante Vorerregung der Impulsirossel 3 erzeugt, die einer vertikalen Parallelverschiebung der Ma gnetisierungsachse um den Betrag W entspricht. Dieser Betrag stellt den Höchstwert der Vormagnetisierung in einer Richtung dar, welcher ohne Richtungsumkehr des Stromes in der Steuerwicklung 4 erreichbar ist. Wenn also ein Steuerbereich von etwa 180° für die Phasenanschnittssteuerung verlangt wird, so ist es zweckmäßig, die konstante Vorerregung so groß zu wählen, daß der ihr entsprechende Betrag W mindestens gleich der Amplitude A des Dreieckstromes I₁ ist, und die die Steue- rung bewirkend?; entgegengesetzte Vormagnetisierung durch die Wicklung 4 im Bereich vom doppelten Betrag bis zum Nullwert veränderbar zu machen. Diesem Nullwert entspricht die in Fig. 3, Mitte, durch eine ausgezogene waagerechte Linie verkörperte Zeitachse. Die Figur stellt den Fall dar, daß die veränderbare Vormagnetisierung mittels der Wicklung 4 so groß eingestellt ist, daß sie die von der Wicklung 5 hervorgerufene konstante Vor magnetisierung W gerade aufhebt und mithin die no gestrichelte waagerechte Linie die Magnetisierungsachse verkörpert. Dementsprechend ist beim Einsetzen der .Rechteckspannung im Zeitpunkt t_t die Impulsdrossel 3 durch den auf seinem negativen Höchstwert befindlichen Strom J₁ zunächst ge- sättigt. Es liegt also ein Arbeitspunkt auf einem waagerechten, beispielsweise dem oberen Ast der reßhteekigen Magnetisierungsschleife des Impulsdrosselkernes vor. Die Luftspaltdrossel 1 bestimmt in diesem Zeitabschnitt den Stromverlauf allein. Luitspaltdrossel 1 und Impulsdrossel 3 verhalten sich deshalb wie eine Drosselspule mit linearer Induktivität, und der Strom J₁ steigt indessen linear an. Dies dauert bis zum Zeitpunkt t_z, in welchem die Summe aller Durchflutungen der Impulsdrossel, also der Durchflutungen, herrührend vom Dreieck-,

Steuer- und Vormagnetisierungsstrom, den oberen Knick in der Magnetisierungskurve erreicht. Von hier ab wird zum Ummagnetisieren eine Spannungsfläche verbraucht, die im oberen Teil der Fig. 3 durch die beiden Linien t₂ und t_s begrenzt wird. In der Zwischenzeit durchläuft der magnetische Zustand der Impulsdrossel den senkrechten Ast der Hysteresisschleife, wobei keine Stromänderungen auftreten können, so daß die dreieckförmige

ίο Stromkurve Z₁ einen waagerechten Verlauf zeigt. Infolgedessen liegt in diesem Zeitabschnitt an der Luftinduktivität keine Spannung. Die Impulsdrossel 3 übernimmt die volle Sperrspannung und induziert in allen ihren Wicklungen, also auch in der Ausgangswicklung 6, im Zeitabschnitt i₂ bis t_s einen schmalen rechteckförmigen Spannungsimpuls CJ₂, der im unteren Teil von Fig. 3 dargestellt ist und ein im Zeitpunkt t₂ augenblickliches Zünden des Entladungsgefäßes 8 auslöst.

ao Nach dem Erreichen des unteren Knickes der Magnetisierungskurve im Zeitpunkt i₃ verläuft die Stromkurve wieder gleichmäßig ansteigend, weil wieder die Verhältnisse einer linearen Induktivität vorliegen. Von der Sprungstelle der Spannungskurve CZ₁ ab verläuft die Stromkurve J₁ mit negativer, konstanter Steigung, d. h. abfallend. Die Impulsdrossel wird vom Zeitpunkt t_i ab ummagnetisiert und erzeugt daher noch einmal einen jedoch diesmal negativen Rechteckimpuls am Steuergitter des Entladungsgefäßes 8. Infolge der Hysteresisbreite liegt dieser Impuls jedoch nicht genau symmetrisch zur Spitze der Dreieckkurve, sondern etwas dahinter. Dies ist jedoch ohne Belang, da der negative Impuls von U₂ in der Sperrichtung des Entladungsgefäßes 8 erfolgt. Durch ein in den Gitterkreis des Entladungsgefäßes einzuschaltendes Ventil kann die negative Spitze von U₂ außerdem eliminiert werden, wenn sie für das Entladungsgefäß irgendwelche nachteilige Folgen haben sollte.

Wird nun der Steuerstrom verkleinert oder vergrößert, so wird der waagerechte Teil der Stromkurve in Fig. 3 nach links bzw. nach rechts verschoben und dadurch der Zündimpuls U₂ dem Steuergitter des Entladungsgefäßes 8 früher oder später gegeben.

Die vorliegende Steuerschaltung für Entladungsgefäße hat gegenüber der vorbeschriebenen bekannten Einrichtung außer den konstanten Rechteckimpulsen noch den besonderen Vorteil, daß die Impulsdrossel 3 (Fig. 3) nur für die zwischen den Zeitlinien t₂ und t_s liegende Spannungsfläche ausgelegt zu werden braucht. Es ergibt sich eine beträchtliche Einsparung an Material und Platzbedarf. Außerdem läßt sich die Breite des Zündimpulses U₂, die proportional dem Produkt aus dem effektiven Eisenquerschnitt der Impulssteuerdrossel 3 und der Windungszahl der Arbeitswicklung 2 ist, sehr klein wählen.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise können die Wicklungen 4 und 5, gegebenenfalls auch die Wicklung 6, in Verbindung mit einer an anderer Stelle bereits vorgeschlagenen Kunstschaltung durch eine einzige Wicklung ersetzt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für gas- oder dampf gefüllte Entladungsgefäße mit einer durch veränderbare Vormagnetisierung steuerbaren Impulsdrossel, die eine zumindest annähernd rechteckige Magnetisierungsschleife hat und deren Arbeitswicklung einen Dreieckstrom führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklung über eine Drossel mit linearer Induktivität, z. B. eine Luftspaltdrossel, an eine eine Rechteckspannung liefernde Stromquelle angeschlossen ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdrossel zusätzlich eine konstante Vormagnetisierung (5) besitzt, die der veränderbaren Vormagnetisierung (4) entgegengerichtet ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Vormagnetisierung (5) zumindest gleich der durch die Amplitude des Dreieckstromes bewirkten Magnetisierung (2) ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromkreise für die konstante und für die veränderbare Vormagnetisierung an eine gemeinsame Vormagnetisierungswicklung angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 668 435, 673 599, 676128, 691817, 715389;

deutsche Patentanmeldung A 8345 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 2. 7.1953);

VDE-Fachberichte, 1952, Teil IV, S. 25IV; KuIp, »Elektronenröhren und ihre Schaltun-1951, S. 269, 270, 290.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 509 578/115 10.55 (309 5210 3.63)