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Anordnung zur Gittersteuerung bei Umformungseinrichtungen mit Dampf- oder Gasentladungs- gefässen, insbesondere Umrichtern.
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beiden Systemen vermieden.
In Fig. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die mehrphasige Sekundär- wicklung 1-6 eines Transformators 7 speist über Paare gegensinnig parallel geschalteter Entladungsgefässe !3', 13'', 14', 14'' usw. den Belastungskreis 11. Diese Schaltung ist bekanntlieh vorteilhafter als die Schaltung nach Fig. 1, da sie eine bessere Ausnutzung des Transformators 7 ermöglicht. Die zusätzliche Steuerspannung, die den einzelnen Gitterkreisen zugeführt wird, wird mittels einer vom Belastungsstrom durchflossenen Spule 30 bewirkt, die induktiv mit den Wicklungen 3. 3', 33"usw. bis
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zusammenzufassen. Beispielsweise können die Wicklungen 3. 3'-. 38' zu einer einzigen Wicklung zu- sammengefasst werden.
Zur Einstellung der richtigen Phasenlage der zusätzlichen Steuerspannung wird man Scheinwiderstände 20 bzw. 21 vorsehen, wie es in den Fig. 3 und 4 beispielsweise für die Steuerung des Entladungsgefässes 13'gezeigt ist. In dem einen Falle handelt es sich um einen Reihenwiderstand 20, im andern Falle um einen Parallelwiderstand 21. Unter Umständen wird man eine Kombination von Reihen-und Parallelwiderständen anwenden.
Damit die zusätzliche Steuerspannung für den gesamten Belastungsbereieh keinen grossen Schwankungen unterliegt und insbesondere für kleine Belastungsströme noch ausreichend ist, empfiehlt sich die Anwendung von stromabhängigen Seheinwiderständen, beispielsweise Eisenwasserstoffwiderständen und gesättigten Eisendrosseln. Man kann diese stromabhängigen Seheinwiderstände sowohl in den Belastungskreis (für 19) als auch in den Gitterkreis (für 20 bzw. 21) einfügen und dadurch eine geeignete Bemessung der Zusatzspannung erreichen.
Ferner kann es zweckmässig sein, auch gesteuerte oder ungesteuerte Ventile anzuwenden. Da die erforderliche Gitterleistung verschwindend klein ist, sind diese für die Steuerung benötigten Ventile im Gegensatz zu den Entladungsgefässen, die den Belastungsstrom führen, für kleine Leistung zu bemessen.
Eine zweckmässige Weiterbildung des Erfindungsgedankens ergibt sich, wenn man den Spannungsabfall an vom Belastungsstrom durchflossenen Dampf-oder Gasentladungsgefässen als zusätzliche Steuerspannung verwendet. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dadurch, dass die Widerstände 19'und 19'' durch Dampf- oder Gasentladungsgefässe 19''' und 19IV ersetzt sind. Der Vorteil, den Entladungsgefässe mit ionisierbarem Medium bieten, besteht darin, dass der Spannungsabfall zwischen Anode und Kathode nahezu unabhängig von der Grösse des durchfliessenden Stromes und konstant ist. Der Spannungsabfall tritt aber nur auf, solange Strom fliesst ; Somit ist die geforderte Steuerbedingung erfüllt.
Damit in der Sperrzeit der Entladungsgefässe 13' bis 18' bzw. 13'' bis 18'' nicht ein Teil der Sperr-
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parallel zum Gefäss 79'"bzw. 79"'anzuordnen, wie es in Fig. 6 angegeben ist. Dadurch wird erreicht, dass Anode und Kathode des Gefässes 19'"bzw. 19""in der Sperrzeit gleiches Potential haben. Die Grösse des Widerstandes ist dabei so zu wählen, dass er klein bleibt gegen die Scheinwiderstände der Kapazitäten der Apparateteile. Ferner kann man auch in Reihe mit dem Dampf-bzw. Gasentladungs- gefäss 19''bzw. 19 einen weiteren Widerstand 22r-'"bzw. 2, rr" anordnen (vgl. Fig. 6).
Was für ein Dampf- bzw. Gasentladungsgefäss jeweils zu nehmen ist, hängt von den Bedingungen des betreffenden Frequenzwandlers ab. Bei kleinen Leistungen und Spannungen (etwa bis 500 Volt) werden Entladungsgefässe mit etwa 10-15 Volt Spannungsabfall in Frage kommen. Bei grossen
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Spannungsabfall und mehr anwenden. Es wird ferner bemerkt, dass man durch die Ausbildung des Steuergitters, d. h. seinen Durchgriff, die gewünschte Steuerwirkung erreichen kann.
Bei Frequenzumformungseinriehtungen, bei denen der Verbraucherkreis über Paare gegen-
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. gefäss mit ionisierbarem Medium vorgeschaltet ist und der Spannungsabfall an dem einen Entladungsgefäss, z. B. 19"', als Sperrspannung dem Gitterkreis des andern Entladungsgefässes, d. h. 19"'bzw. umgekehrt zugeführt wird.
Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 7 veranschaulicht. Fliesst z. B. Strom durch die zweigestrichene Gruppe und somit auch durch das Entladungsgefäss 79"", so dient der Spannungsabfall am Entladungsgefäss 79"", der bekanntlich von dem durchfliessenden Strom nahezu unabhängig und konstant ist, zur Sperrung des Entladungsgefässes 19''' und damit auch der eingestrichenen Gruppe. Die
Sperrung bleibt so lange bestehen, bis der Strom in der zweigestrichenen Gruppe erloschen ist. Kach dem Erlöschen des Stromes im Entladungsgefäss 79""wird das Entladungsgefäss 19''' freigegeben, so dass die neue Halbwelle durch das eingestrichene System geliefert werden kann.
Während der Zeit, in der die eingestrichene Gruppe und damit auch das Entladungsgefässe 19''' leitend ist, wird nun der
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Spannungsabfall am Entladungsgefäss 19''in den Gitterkreis als negative Sperrspannung eingeführt, so dass vor Erlöschen des Stromes im Entladungsgefäss 19"'das Gefäss 191"nicht leitend werden kann. Wie ohne weiteres zu ersehen ist, steuern sich die beiden Gefässe gegenseitig, so dass stets höchstens nur eines der Gefässe leitend ist.
Wie bei den Anordnungen gemäss Fig. 5 und 6, so empfiehlt es sich, auch bei Anordnungen gemäss Fig. 7 Widerstände 20, 22p'"und 22p"'zur Festlegung der Potentiale vorzusehen. Ebenso können auch
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Ferner empfiehlt es sich, die Widerstände so zu bemessen, dass 22IVp gross gegen 20 ist. Der Widerstand 20 muss dabei aber immer noch so gross sein, dass ein Stromfluss durch ein Gefäss der eingestrichenen
Gruppe, durch den Widerstand 20 und durch ein Gefäss der zweigestrichenen Gruppe praktisch nicht bestehen kann.
Man kann nun die in den Fig. 5 und 7 dargestellten Anordnungen etwas modifizieren und dadurch eine Entlastung der Entladungsgefässe 19'"und 19 sowie eine Verringerung des durch die Einfügung der Entladungsgefässe 19'"und 19 bedingten Verlustes erreichen. Dies gelingt durch Anwendung von Stromverzweigungsanordnungen, bei denen die Entladungsgefässe 29'"und 19""nur einen verhältnismässig kleinen leil des Gesamtentladungsstromes (etwa 5-10%) führen. Vorzugsweise wird dies durch Stromteilerdrosseln erreicht, bei denen beide Wicklungsteile mit verschiedenen Windungszahlen versehen sind.
Eine Stromteileranordnung ist im Prinzip in Fig. 8 veranschaulicht, bei der der Stromteiler mit zwei verschieden bemessenen Teilwicklungen 40'und 40"versehen ist. In den Stromkreis der Teilwicklung mit der grösseren Windungszahl ist das Entladungsgefäss 19'"oder eine entsprechende Zahl von in Reihe geschalteten Entladungsgefässen geschaltet, deren Spannungsabfall man in die Gitterkreise der Hauptentladungsgefässe einführen will. Die Wirkungsweise der Stromverzweigung ist derart, dass der grösste Teil des Stromes durch den Wicklungsteil 40'mit der kleineren Windungszahl geht. In dieser Teilwicklung wird nun ein solcher Fluss erzeugt, dass in der Wicklung 40"mit der grösseren Windungszahl eine solche Spannung entsteht, dass ein den Windungszahlen und den verschieden grossen Spannungsabfällen entsprechender Strom durch sie hindurchfliesst.
Man erkennt, dass in dieser Anordnung das Entladungsgefäss 19"', an dessen Klemmen man die gewünschte Spannung abnehmen kann, für einen viel kleineren Strom bemessen und dementsprechend die Verluste in der Anordnung bedeutend verringert werden können.
Fig. 9 zeigt die Anwendung dieses Ausführungsbeispieles bei einer vollständigen Schaltung. Abwechselnd arbeitet die eine und die andere Sekundärwicklung des Transformators 7 auf das Verbrauchernetz 11. Die jeweils leitende Gefässgruppe sperrt mittels der Stromteileranordnung die andere Gefässgruppe, so dass diese so lange nicht leitend werden kann, bis die andere Gruppe erloschen ist.
Man kann nun den im ersten Teil der Beschreibung ausgesprochenen Erfindungsgedanken noch in anderer Weise weiterbilden. Bekanntlich erlangt nach dem Erlöschen des Entladungsstromes in einem gittergesteuerten Dampf-oder Gasentladungsgefäss das Gitter noch nicht sofort seine Steuer-
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100 Hz)-trotz der angegebenen Massnahmen die Gefahr des Wiedereinsetzens der Entladung in der nunmehr gesperrt gehaltenen Gruppe von Entladungsgefässen. Gemäss einer Weiterbildung werden nun in die Gitterkreise der zunächst noch gesperrt gehaltenen Gruppe von Entladungsgefässen Schaltmittel mit einer derart bemessenen Zeit Verzögerung eingefügt, dass diese. Gruppe erst leitend wird, wenn der Entionisierungsvorgang in der zuletzt leitenden Gruppe praktisch beendet ist.
Vorzugsweise kommen hiefür Kondensatorkreise mit entsprechend bemessener Zeitkonstante zur Anwendung.
In Fig. 10 der Zeichnung ist die Massnahme an einem Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem die
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sinnig parallel geschaltet sind. Zur Durchführung der Sperrung im Sinne des Haupterfindungsgedankens dienen zwei gittergesteuerte Dampfentladungsgefässe 19"'und 19"', u. zw. dient der Spannungsabfall am Entladungsgefäss 19''' zur Sperrung des Entladungsgefässes 19""und umgekehrt der Spannungsabfall am Entladungsgefäss 19""zur Sperrung des Entladungsgefässes 19"'. Es sind nun ferner zwei Kondensatorkreise vorgesehen, die eine Kapazität 22c'"bzw. 22cl'und einen Ohmschen Widerstand 22p'" bzw.
22pIV enthalten. Diese beiden Kondensatorkreise sind so bemessen, dass nach dem Erlöschen des Entladungsgefässes 19''' das Entladungsgefäss 19IV nicht sofort freigegeben wird, sondern mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung, u. zw. wird diese Verzögerung so gewählt, dass der Entionisierungsvorgang in den Entladungsgefässen der vorhergehenden Gruppe praktisch beendet ist.
Da der Entionisierungsvorgang sowohl von der Konstruktion der an der Umformung beteiligten Entladungsgefässe als auch von der Grösse des Entladungsstromes abhängt und mitunter eine Dauer von 10-3 Sekunden erreichen kann, so empfiehlt es sich, der Bemessung der Zeitkonstanten der Verzögerungselemente die ungünstigsten Verhältnisse, d. h. die Höchstbelastung, zugrunde zu legen.
Es wird noch bemerkt, dass die in Fig. 10 veranschaulichte Massnahme nicht nur bei einer Anordnung nach Fig. 7 anwendbar ist, sondern aueh bei den übrigen Ausführungsmögliehkeiten.
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Arrangement for grid control in converting devices with vapor or gas discharge vessels, especially converters.
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avoided both systems.
In Fig. 2, another embodiment of the invention is shown. The polyphase secondary winding 1-6 of a transformer 7 feeds the load circuit 11 via pairs of discharge vessels 3 ', 13 ", 14', 14" etc. connected in parallel in opposite directions. This circuit is known to be more advantageous than the circuit according to FIG , since it enables better utilization of the transformer 7. The additional control voltage, which is fed to the individual grid circles, is brought about by means of a coil 30 through which the load current flows and inductively connected to the windings 3, 3 ', 33 ", etc. to
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summarize. For example, the windings 3 3'-. 38 'can be combined into a single winding.
To set the correct phase position of the additional control voltage, apparent resistors 20 and 21 will be provided, as shown in FIGS. 3 and 4, for example, for controlling the discharge vessel 13 ′. In one case it is a series resistor 20, in the other case a parallel resistor 21. Under certain circumstances, a combination of series and parallel resistors will be used.
So that the additional control voltage for the entire load range is not subject to major fluctuations and is still sufficient, especially for small load currents, the use of current-dependent visual resistors, for example ferrous hydrogen resistors and saturated iron chokes, is recommended. These current-dependent visual resistances can be inserted in the load circuit (for 19) as well as in the grid circuit (for 20 or 21) and thus a suitable dimensioning of the additional voltage can be achieved.
It can also be useful to use controlled or uncontrolled valves. Since the required grid power is negligibly small, these valves required for the control, in contrast to the discharge vessels that carry the load current, have to be dimensioned for low power.
An expedient development of the concept of the invention results when the voltage drop across the vapor or gas discharge vessels through which the load current flows is used as an additional control voltage. This is shown in FIG. 5. This exemplary embodiment differs from that in FIG. 1 in that the resistors 19 ′ and 19 ″ are replaced by vapor or gas discharge vessels 19 ″ ″ and 19IV. The advantage offered by discharge vessels with an ionizable medium is that the voltage drop between anode and cathode is almost independent of the magnitude of the current flowing through and is constant. However, the voltage drop only occurs as long as current is flowing; Thus, the required control condition is met.
So that during the blocking time of the discharge vessels 13 'to 18' or 13 '' to 18 '', part of the blocking
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to be arranged parallel to the vessel 79 '"or 79"', as indicated in FIG. This ensures that the anode and cathode of the vessel 19 '"or 19" "have the same potential during the blocking time. The size of the resistance must be selected so that it remains small compared to the apparent resistances of the capacities of the apparatus parts also in series with the vapor or gas discharge vessel 19 ″ or 19 a further resistor 22r - ″ or. 2, rr "(see. Fig. 6).
The type of vapor or gas discharge vessel to be used depends on the conditions of the frequency converter concerned. With low powers and voltages (up to around 500 volts), discharge vessels with a voltage drop of around 10-15 volts are possible. With big ones
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Apply voltage drop and more. It is further noted that the design of the control grid, i.e. H. its penetration can achieve the desired tax effect.
In the case of frequency conversion units where the consumer circuit is via pairs
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. vessel with an ionizable medium is connected upstream and the voltage drop across the one discharge vessel, e.g. B. 19 "', as the reverse voltage to the grid circle of the other discharge vessel, i.e. 19"' or. is fed in reverse.
A corresponding arrangement is illustrated in FIG. Flows z. B. current through the two-line group and thus also through the discharge vessel 79 "", the voltage drop at the discharge vessel 79 "", which is known to be almost independent and constant of the current flowing through, is used to block the discharge vessel 19 '' 'and thus also of the struck group. The
Blocking remains in place until the power has gone out in the group with two lines. After the current in the discharge vessel 79 ″ ″ has been extinguished, the discharge vessel 19 ″ ″ is released so that the new half-wave can be supplied by the system that has been painted.
During the time in which the grouped in and thus also the discharge vessel 19 '' 'is conductive, the
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The voltage drop at the discharge vessel 19 ″ is introduced into the grid circle as a negative reverse voltage so that the vessel 191 ″ cannot become conductive before the current in the discharge vessel 19 ″ ″ is extinguished. As can be seen without further ado, the two vessels control each other, so that at most only one of the vessels is conductive.
As with the arrangements according to FIGS. 5 and 6, it is advisable to provide resistors 20, 22p '"and 22p"' for establishing the potentials also in arrangements according to FIG. Likewise can
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It is also advisable to dimension the resistances so that 22IVp is as large as 20. The resistance 20 must still be so large that a current flow through a vessel of the stroked
Group, through the resistance 20 and through a vessel of the two-line group practically cannot exist.
The arrangements shown in FIGS. 5 and 7 can now be modified somewhat, thereby relieving the discharge vessels 19 '"and 19 and reducing the loss caused by inserting the discharge vessels 19'" and 19. This is achieved by using current branching arrangements in which the discharge vessels 29 '"and 19" "only carry a relatively small part of the total discharge current (about 5-10%). This is preferably achieved by current dividing chokes in which both winding parts are provided with different numbers of turns .
A current divider arrangement is illustrated in principle in FIG. 8, in which the current divider is provided with two differently dimensioned partial windings 40 'and 40 ". In the circuit of the partial winding with the larger number of turns is the discharge vessel 19'" or a corresponding number of in series switched discharge vessels, the voltage drop of which is to be introduced into the lattice circles of the main discharge vessels. The mode of operation of the current branching is such that the majority of the current goes through the winding part 40 ′ with the smaller number of turns. In this partial winding, such a flux is generated that such a voltage arises in the winding 40 ″ with the larger number of turns that a current corresponding to the number of turns and the differently large voltage drops flows through it.
It can be seen that in this arrangement the discharge vessel 19 ″ ', at the terminals of which the desired voltage can be taken, can be dimensioned for a much smaller current and accordingly the losses in the arrangement can be significantly reduced.
9 shows the application of this exemplary embodiment to a complete circuit. The one and the other secondary winding of the transformer 7 work alternately on the consumer network 11. The respective conductive group of vessels blocks the other group of vessels by means of the flow divider so that it cannot become conductive until the other group has gone out.
The idea of the invention expressed in the first part of the description can now be further developed in another way. As is known, after the discharge current has been extinguished in a grid-controlled vapor or gas discharge vessel, the grid does not immediately acquire its control
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100 Hz) - despite the measures specified, there is a risk of the discharge restarting in the group of discharge vessels that is now locked. According to a further development, switching means are now inserted into the lattice circles of the group of discharge vessels, which are initially still kept locked, with a time delay of such a time that they. Group only becomes conductive when the deionization process in the last conductive group has practically ended.
For this purpose, capacitor circuits with a correspondingly dimensioned time constant are preferably used.
In Fig. 10 of the drawing, the measure is explained on an embodiment in which the
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are sensibly connected in parallel. Two grid-controlled vapor discharge vessels 19 "'and 19"', and the like, are used to implement the blocking in the sense of the main inventive concept. The voltage drop across the discharge vessel 19 '' 'serves to block the discharge vessel 19' '' and conversely the voltage drop across the discharge vessel 19 '' 'is used to block the discharge vessel 19' ''. Two capacitor circuits are now also provided, which have a capacitance 22c '' 'or . 22cl 'and an ohmic resistor 22p' "resp.
22pIV included. These two capacitor circuits are dimensioned in such a way that after the discharge vessel 19 '' 'has gone out, the discharge vessel 19IV is not released immediately, but with a certain time delay and the like. zw. This delay is chosen so that the deionization process in the discharge vessels of the previous group is practically finished.
Since the deionization process depends on the design of the discharge vessels involved in the deformation as well as on the size of the discharge current and can sometimes last 10-3 seconds, it is advisable to measure the time constants of the delay elements using the most unfavorable conditions, i.e. H. the maximum load.
It should also be noted that the measure illustrated in FIG. 10 can be used not only with an arrangement according to FIG. 7, but also with the other possible embodiments.