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Einrichtung zur Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom oder umgekehrt mittels gitter- gesteuerter Entladungsgefässe.
Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen mit Dampfentladungsgefässen zum Umformen von Wechselstrom in Gleichstrom oder umgekehrt. In erster Linie betrifft sie eine verbesserte Einrichtung zum Verändern der sekundären Spannung, insbesondere des Gleichstromes.
Es sind bereits verschiedene Einrichtungen zur Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom oder umgekehrt mit gittergesteuerten Dampfentladungsgefässen vorgeschlagen worden, bei denen z. B. durch Verändern der Phase der Gitterspannung das Einsetzen der Anodenströme zeitlich verschoben werden kann. Man hat bei diesen Anordnungen den Nachteil festgestellt, dass für jeden Wert der den
Gittern aufgedrückten Spannung, der wesentlich verschieden ist von dem, welcher das Maximalverhältnis von Gleichstrom zu Wechselstrom gibt, der Leistungsfaktor sehr schnell und erheblich von Eins abweicht. d. h. wenn die Gleichspannung bis Null verringert wird, wird auch der Leistungsfaktor automatisch bis Null verringert.
Gemäss der Erfindung werden bei den beschriebenen Umformungseinrichtungen, die mindestens zwei Gruppen von verschiedenen Windungszahlen von Transformatorwicklungen zugeordneten Entladungsstrecken enthalten, mindestens zwei Regelbereiche verwendet, innerhalb deren die Spannungsregelung durch Ändern der Gitterspannung einer Gruppe von Entladungsstrecken erfolgt. Im untersten Regelbereich erfolgt die Spannungsregelung in an sich bekannter Weise, indem die Entladungsstreeken, die an die die kleinste Spannung liefernde Anzapfung angeschlossen sind, gesteuert werden. Dadurch wird ein günstigerer Leistungsfaktor erzielt, als wenn dieselben Spannungswerte wie bisher durch Ausschneiden aus den vollen Phasenspannungen erreicht würden.
Die Spannungsregelung in den oberen Regelbereichen nimmt man zweckmässigerweise in der Weise vor, dass man ausser der ebenfalls in an sich bekannter Weise erfolgenden Steuerung der betreffenden Entladungsstrecken die nächst untere Gruppe von Entladungsstrecken in wenigstens einem Teil des Regelbereiches leitend hält. Bei einer solchen Regelung ergeben sich z. B. bei Gleichrichterbetrieb Momentanwerte für die erzeugte Spannung, die zwischen den Höchstwerten der unteren Gruppe und der gesteuerten Gruppe liegen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt bei einer Einrichtung, die Energie zwischen einem Gleichstrom-und einem Wechselstromkreis austauscht. Ein Wechselstromkreis 10
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oder Wechselrichter arbeiten kann, und über einen Transformator 13 verbunden. Die Sekundärwicklung-M dieses Transformators ist sechsphasig in Stern geschaltet. Gemäss der Erfindung wird jede Phasenwicklung 15 der Sekundärwicklung 14 mit zwei Anzapfungen 16 und 17 versehen und diese an entspre- chende Gruppen von Anoden 18 und 19 angeschlossen. Dabei entsprechen die Anoden der Gruppe 18 den Anzapfungen 16 und die Anoden der Gruppe 19 den Anzapfungen 17.
Ferner sind gemäss der Erfindung die Steuerelektroden, die das Zünden der Anodenströme bestimmen, ebenfalls in zwei Gruppen zu und 21 eingeteilt, die den entsprechenden Anodengruppen 18 bzw. 19 zugeordnet sind. Es ist gleichgültig, ob man zwölf Einzelgefässe, die jedes eine Anode und eine entsprechende Steuerelektrode enthalten, oder ein mehranodiges Entladungsgefäss 12 verwendet.
Damit das Zünden des Stromflusses in jeder der Anodengruppen 18 und 19 unabhängig erfolgen kann. sind die Steuerelektrodengruppen 20
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bzw. 21 derart angeordnet, dass sie getrennt durch bekannte Anordnungen gespeist werden, die eine Än- derung der Phase der Wechselspannung gestatten, beispielsweise ein Drehtransformator mit getrennten Sekundärwicklungen 22 und 2. 3.
Bei der Arbeitsweise dieser Einrichtung müssen die Phasen der der einen Steuerelektrodengruppe zugeführten Spannung derartig sein, dass die Anodengruppe 19 Strom führt, während zu derselben Zeit die Anodengruppe 18 keinen Strom führt. Man kann dann im Gleichstromkreis einen Spannungsbereieh erhalten, indem man die Phase der der Steuerelektrodengruppe 21 zugeführten Wechselspannung ver- schiebt. Die Spannungen in diesem Bereich sind vergleichsweise klein, weil die Anodengruppe 19 mit den Anzapfungen 11 verbunden ist, die eine kleinere Spannung ermöglichen. Nachdem der Grösstwert der
Spannung in diesem Bereich erreicht ist, wird die der Steuerelektrodengruppe 20 zugeführte Gitter- spannung derart eingestellt, dass sich jetzt auch die Anodengruppe 18 an der Stromführung beteiligt.
Durch Ändern dieser Gitterspannungen kann die Gleichspannung bis zu einem Höchstwert verändert werden. Die im Kreis 11 jetzt herrschende Gleichspannung ist grösser als im unteren Bereich, und die Momentanwerte liegen zwischen den Höchstwerten der unteren und der gesteuerten Gruppe.
Es ergibt sich mithin, dass in jedem Regelbereich der Leistungsfaktor höher ist als bei der bisher bekannten Weise. In dem oberen Regelbereich folgt dies daraus, dass zwei Anoden je Phase an der Stromführung beteiligt sind und der von der Anodengruppe 19 übernommene Strom wechselstromseitig einem Leistungsfaktor von etwa Eins entspricht.
Offenbar können noch weitere Gruppen von Anoden an noch weiteren Anzapfungen angeschlossen sein oder Schaltvorrichtungen, die die einzelnen Anodengruppen an verschiedene Transformatoranzapfungen legen. Dadurch kann man, wie oben beschrieben ist, eine stetig veränderbare Gleichspannung über einen beliebig grossen Bereich erhalten, ohne einen schlechten Leistungsfaktor in Kauf zu nehmen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Spannungsregelung bei der Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom oder umgekehrt mittels gittergesteuerter Dampf-oder Gasentladungsgefässe mit mindestens zwei Gruppen von Entladungsstrecken (18 bzw. 19), die verschiedenen Windungszahlen (16 bzw. 17) von Transformatorwieklungen zugeordnet sind, gekennzeichnet durch die Verwendung mindestens zweier Regelbereiche, innerhalb deren die Spannungsregelung kontinuierlich mit Hilfe der Gittersteuerung durch Verschieben des Zündzeitpunktes der Anoden innerhalb jeder Periode nur in einer Gruppe von Entladungsstrecken erfolgt.
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Device for converting alternating current into direct current or vice versa by means of grid-controlled discharge vessels.
The invention relates to devices with vapor discharge vessels for converting alternating current into direct current or vice versa. First and foremost, it relates to an improved device for changing the secondary voltage, in particular the direct current.
Various devices for converting alternating current into direct current or vice versa with grid-controlled vapor discharge vessels have already been proposed in which z. B. by changing the phase of the grid voltage, the onset of the anode currents can be shifted in time. It has been found with these arrangements the disadvantage that for each value of the
Grid imposed voltage, which is significantly different from that which gives the maximum ratio of direct current to alternating current, the power factor deviates very quickly and significantly from one. d. H. if the DC voltage is reduced to zero, the power factor is also automatically reduced to zero.
According to the invention, at least two control ranges are used in the conversion devices described, which contain at least two groups of discharge paths assigned to different numbers of turns of transformer windings, within which the voltage is regulated by changing the grid voltage of a group of discharge paths. In the lowest control range, the voltage control takes place in a manner known per se, in that the discharge lines connected to the tap supplying the lowest voltage are controlled. As a result, a more favorable power factor is achieved than if the same voltage values as before were achieved by cutting out the full phase voltages.
The voltage regulation in the upper control ranges is expediently carried out in such a way that, in addition to the control of the relevant discharge paths, which is also carried out in a manner known per se, the next lower group of discharge paths is kept conductive in at least part of the control range. With such a scheme z. B. in rectifier operation instantaneous values for the generated voltage, which lie between the maximum values of the lower group and the controlled group.
The drawing shows an exemplary embodiment of the invention in a device which exchanges energy between a direct current and an alternating current circuit. An AC circuit 10
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or inverter can work, and connected via a transformer 13. The secondary winding-M of this transformer is connected in star with six phases. According to the invention, each phase winding 15 of the secondary winding 14 is provided with two taps 16 and 17 and these are connected to corresponding groups of anodes 18 and 19. The anodes of group 18 correspond to the taps 16 and the anodes of group 19 to the taps 17.
Furthermore, according to the invention, the control electrodes, which determine the ignition of the anode currents, are also divided into two groups and 21, which are assigned to the corresponding anode groups 18 and 19, respectively. It does not matter whether twelve individual vessels, each containing an anode and a corresponding control electrode, or a multi-anode discharge vessel 12 are used.
So that the ignition of the current flow in each of the anode groups 18 and 19 can take place independently. are the control electrode groups 20
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or 21 arranged in such a way that they are fed separately by known arrangements which allow the phase of the alternating voltage to be changed, for example a rotary transformer with separate secondary windings 22 and 2.3.
In the operation of this device, the phases of the voltage supplied to one control electrode group must be such that the anode group 19 carries current, while at the same time the anode group 18 does not carry any current. A voltage range can then be obtained in the direct current circuit by shifting the phase of the alternating voltage supplied to the control electrode group 21. The voltages in this area are comparatively small because the anode group 19 is connected to the taps 11, which allow a lower voltage. After the greatest value of the
If the voltage in this range is reached, the grid voltage supplied to the control electrode group 20 is set in such a way that the anode group 18 now also takes part in the current flow.
By changing these grid voltages, the DC voltage can be changed up to a maximum value. The DC voltage now prevailing in circuit 11 is greater than in the lower range, and the instantaneous values lie between the maximum values of the lower and the controlled group.
The result is that the power factor is higher in each control range than in the previously known way. In the upper control range, this follows from the fact that two anodes per phase are involved in the current conduction and the current accepted by the anode group 19 on the alternating current side corresponds to a power factor of approximately one.
Obviously, further groups of anodes can be connected to further taps, or switching devices that connect the individual groups of anodes to different transformer taps. In this way, as described above, a continuously variable DC voltage can be obtained over an arbitrarily large range without having to accept a poor power factor.
PATENT CLAIMS:
1. Arrangement for voltage regulation when converting alternating current into direct current or vice versa by means of grid-controlled vapor or gas discharge vessels with at least two groups of discharge paths (18 or 19), which are assigned to different numbers of turns (16 or 17) of transformer waves, characterized by the Use of at least two control ranges, within which the voltage control takes place continuously with the help of the grid control by shifting the ignition point of the anodes within each period only in one group of discharge paths.