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Es ist bekannt (s. z. B. die französische Patentschrift Nr. 333358), dass man die Zündung einer ionisierten Dampf enthaltenden Röhre dadurch steuern kann, dass man den Elektrodenwiderstand durch
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in der Nähe der in Frage kommenden Elektrode liegt, u. zw. in einem willkürlich im Laufe der Periode gewählten Augenblick ; diese Steuerung kann durch einen umlaufenden, verstellbaren Kommutator erfolgen, der beispielsweise die Regelung der durch die Röhre erzeugten gleichgerichteten Spannung gestattet.
Es ist weiter bekannt (D. R. P. Nr. 415 910), das Gitter durch eine Wechselspannung zu steuern, die die gleiche Frequenz wie die den Gleichrichter speisende, und eine gegenüber der Anodenspannung veränderliche Phase besitzt.
Dieses Verfahren bietet gegenüber dem des drehenden Kommutators den Vorteil, ruhende Teile zu benutzen, besitzt dagegen einen sehr schweren Nachteil : Besonders bei Röhren mit flüssiger Metall- (z. B. Quecksilber-) Kathode hat letztere keine feste Stellung und die kritische Spannung, die man an das Gitter anlegen muss, um die Anode zu zünden, hängt von der Stellung dieser flüssigen Kathode ab.
Weiters schwankt sie mit dem Druck des ionisierten Gases im Gleichrichter. Daraus folgt, dass bei Verwendung einer gewöhnlichen Wechselspannung für die Speisung der Gitter der Zündzeitpunkt sich ständig als Funktion des Druckes und der Stellung der Kathode ändert : daraus ergeben sich Schwankungen des von der Röhre gelieferten mittleren Stromes.
Den gleichen Nachteil findet man bei einer andern bekanntgewordenen Anordnung (englische Patentschrift Nr. 274192), bei der man zur Steuerung der Gitter eine Spannung verwendet, die durch Überlagerung einer Wechselspannung und einer Gleichspannung erzielt wird, und bei einer Anordnung (Schweizer Patentschrift Nr. 112475), bei der zur Erzeugung einer-für andere Zweeke gebrauchten-rechteckigen Spannungskurve eines gittergesteuerten Entladungsgefässes der Zündaugenblick eines Hilfsgleiehriehters zur Speisung der Gitter Verwendung findet.
Schliesslich möge auch noch die Anordnung der deutschen Patentschrift Nr. 486128 Erwähnung finden, bei der zur Verminderung der Überlappung der einzelnen Anodenströme eines mehrphasigen Gleichrichters die Zündung der einzelnen Anoden durch von entsprechenden ändern Anoden durch Spannungsstösse gespeiste Gitter verzögert wird. Diese Anordnung ist jedoch stets belastungsabhängig und ist nicht zur Spannungsregulierung geeignet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hervorrufung einer plötzlichen Spannungsänderung am Gitter, ähnlich wie bei einem umlaufenden Schalter, jedoch durch ruhende Teile. Der Augenblick der plötzlichen Spannungsänderung kann willkürlich gewählt und ihre Amplitude so gross gemacht werden, dass der Zündungsaugenbliek unabhängig von der Stellung des Kathodenfleckes und dem Gasdruck wird.
Die Erfindung verwendet die plötzliche Spannungsänderung, die zwischen geeigneten Punkten eines wechselstromgespeisten Hilfsstromkreises mit Widerstand, Induktivität und einem Ventil in demjenigen Augenblick entsteht, in dem der Strom, der das Ventil im Durchganassillne durchfliesst. zu Null wird. Als Ventil kann auch eine Funkenstrecke dienen.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen besehriebell.
In Fig. 1 stellt 1 einen Transformator als Wechselspannungsquelle dar. Seine Sekundärwicklung speist eine Röhre (oder ein Ventil) 2 über eine Induktanz 3 und einen Ohmschen Widerstand 4. Der
Widerstand der Röhre 2 im Durchgangssinne sei als in dem Widerstand 4 mit enthalten angenommen.
Fig. 2 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der Spannung zwischen den Punkten 5 und 6. Die
Kurve 8 veranschaulicht die Spannung zwischen den Punkten 5 und 7, die Kurve 9 den Strom, der den ganzen Kreis in dem Durehgangssinne des Ventils 2 durchfliesst. Solange dieser Strom fliesst, ist die
Spannung zwischen 5 und 6 gleich dem Spannungsabfall im Widerstand 4, den die Kurve 10 wiedergibt.
Wenn das Ventil keinen Strom führt, ist die Spannung zwischen 5 und 6 gleich der Sekundärspannung des Transformators 1, entsprechend Kurve 11. In dem Augenblick, wo der Gleichstrom des Ventils
Null wird, steigt die Spannung zwischen 5 und 6 plötzlich von Null bis zur Grösse der Ordinaten der
Kurve 11.
Wenn das Ventil 2 ausser dem inneren Widerstand (der der Annahme gemäss in den Wider- stand 4 hineinverlegt ist) einen konstanten Spannungsabfall besitzt, der vom Strom unabhängig ist und durch den Abstand 00'veranschaulicht wird, so würde die die Spannung zwischen 5 und 6 ver- anschaulichende Kurve die gleiche sein, aber bezogen auf die Achse 0't'statt auf die Achse 01. 00'könnte auch die Spannung einer Gleichstromquelle 12 sein, die in Reihe mit der betrachteten Spannung liegt.
Man erhält also einen zeitlichen Spannungsverlauf, der ebenso ist, wie wenn im Augenblick ? eine Umschaltung von einer Spannungsquelle auf eine andere stattfände, d. h. die Anordnung wirkt wie ein umlaufender Schalter.
Wenn man eine solche Spannung zwischen Gitter und Kathode eines Stromrichters anlegt, erfolgt die Zündung im Augenblick ? selbst dann, wenn die kritische Zündspannung zwischen den Werten uo
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gross gemacht werden. Der Zündaugenblick to hängt nur vom Verhältnis der Induktanz 3 zum Wider- stand 4 ab ; eine Vergrösserung dieses Verhältnisses verursacht eine spätere und eine Verkdeineruns : eine frühere Zündung. Die Veränderung des Verhältnisses Induktanz : Widerstand kann von Hand oder selbsttätig als Funktion des Stromes oder der Spannung erfolgen, die der durch die beschriebene An- ordnung gesteuerte Stromrichter abgibt.
Enthält die Schaltung Kapazität, so wird der Spannungskurve eine gedämpfte Schwingung 14 überlagert ; hält man diese Kapazität gering, so wird die plötzliche Spannungsänderung im Augenblick/ !) nicht wesentlich beeinflusst.
Die obigen Betrachtungen gelten unter der Voraussetzung, dass der Gitterstrom klein bleibt im Verhältnis zum Strom des Ventils 2. Diese Bedingung ist praktisch sehr leicht zu erfüllen, da die für die Zündungssteuerung eines Gleichrichters nötige Energie sehr klein ist ; sie kann noch weiter durch grosse, dem Gitter vorgeschaltete Impedanzen verringert werden.
Die Steuerspannung zwischen 5 und 6 bzw. 5 und 13 kann dem Gitter unmittelbar oder über einen Transformator zugeführt werden.
Das Ventil 2 kann z. B. ein Kupferoxydul-Trockengleichrichter oder eine Funkenstrecke (z. B.
Edelgasfunkenstrecke) oder ein mit ionisiertem Gas gefüllter Gleichriehter sein. der gesebenenfaHs mit dem zu steuernden Hauptgleichrichter vereinigt sein kann.
Anwendungsbeispiele :
Fig. 3 zeigt die Anwendung auf die Regelung bei einem Dreiphasen-Quecksilberdampfgleichrichter.
Ein Drehstromnetz 15 speist durch einen Transformator mit den Primärwicklungen 16, 17, 18 und den Sekundärwicklungen 19, 20, 21 die Hauptanoden 22, 23 und 24 des Gleichrichters 25 mit Erregeranoden 26, die durch eine nicht dargestellte Stromquelle gespeist werden. Auf dem Transformator ist eine Hilfswicklung 27, 28, 29 vorgesehen, die über drei Induktivitäten. 30, 31, 32 und drei Ohmsche Widerstände 33,34, 35 die Hilfsventile 36, 37, 38 speist.
Den drei Gittern 39, 40, 41 des Gleichrichters sind Widerstände 42-44 vorgeschaltet, und sie erhalten eine gegebenenfalls durch einen Kondensator 46 geglättete negative Vorspannung von einem Abgriff des Widerstandes 45, und dieser überlagert die Steuerspannungen von den Ventilen 36-38 und den Widerständen 33-35.
In Fig. 4 sind durch die Kurven 47-49 die Spannungen an den Anoden 22, 23 bzw. 24 dargestellt.
Wenn z. B. das Ventil 36 einen Strom in der Durchgangsrichtung führt, ergibt sich zwischen dem zuge- hörigen Gitter 39 und der Kathode eine Spannung entsprechend der Kurve 50. Diese ergibt sich aus der Überlagerung der am Widerstand 45 abgegriffenen Gleichspannung 51 und dem Spannungsabfall im Widerstand 33 und dem Ventil 36. Wenn das Ventil im Zeitpunkt t1 sperrt, geht die Spannung zwischen Kathode und Widerstand des Gitters 39 plötzlich auf die Sinusform 52 über, welche die durch die Wicklung 27 gelieferte Spannung darstellt. Die Zündung der Anode 22 erfolgt also im Augenbli ('k 11, und die Spannung zwischen Gitter und Kathode entspricht dann der Kurve 53.
Da der Widerstand 4-2 als sehr gross angenommen ist, wird der Gitterstrom nicht wesentlich den Spannungsverlauf zwischen Eingang des Widerstandes und Kathode (veranschaulicht durch die Kurve 52) ändern. Die an die
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und ta. Die vom Gleichrichter gelieferte Spannung entspricht der voll ausgezogenen Kurve 47, 48, 49.
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gerichtete Spannung zu regeln. Hiezu sind gleichzeitig die drei Widerstände 33--35 oder die Induk- tanzen 30-32 oder beide zu verändern. Die Veränderung der Induktanzen kann durch Gleichstromvormagnetisierung erreicht werden, wenn es sich um Induktanzen mit ferromagnetischem Kern handelt. Man kann beispielsweise die Induktanzen 30-32 mit einem Kern gemäss Fig. 5 ausrüsten.
Die in Frage stehende Induktanz wird durch in Reihe geschaltete Spulen 55 und 56 gebildet, die auf den äusseren Schenkeln des Kernes angebracht und so geschaltet sind, dass ihre Amperewindungen keinen Kraftfluss im Mittelschenkel hervorrufen. Auf diesem befinden sich eine oder mehrere Wicklungen, z. B. 57, 58, die von Gleichströmen durchflossen werden, die abhängig sein können von Spannung und Strom des Gleichrichters.
Soll z. B. der Spannungsabfall des Gleichrichters derart ausgeglichen werden, dass man eine Compoundierung oder Übercompoundierung erhält, so kann man auf jedem der Mittelschenkel der Induktanzen 30-32 eine Wicklung anbringen, die von dem vom Gleichrichter gelieferten Strom oder einem Teil davon durchflossen wird. Dann wird eine Zunahme des Belastungsstromes eine magnetische Sättigung im Eisenkern, d. h. eine Verminderung der Induktanzen und damit ein Vorschieben der Zündungsaugenblicke tu-ta bewirken. Die Spannung des Gleichrichters wird dadurch erhöht.
Will man anderseits einen Gleichrichter erzielen, dessen Strom in bestimmten Grenzen der gleichgerichteten Spannungen sieh möglichst wenig ändert, so kann man hiezu auf dem Mittelkern der Induk- tanzen 30-32 zwei Wicklungen vorsehen, nämlich eine feindrähtige, die von einem im wesentlichen konstanten Gleichstrom durchflossen wird, der etwa an den Klemmen des Gleichrichters abgenommen und durch einen selbstregelnden Widerstand konstant gehalten wird. Eine zweite, starkdrähtige Wicklung wird von dem gleichgerichteten Strom oder einem Teil dieses Stromes durchflossen. Die beiden Wicklungen sind so geschaltet, dass ihre Amperewindungen sich entgegenarbeiten, und die Windungszahlen sind so gewählt, dass eine verhältnismässig schwache Änderung des von dem Gleichrichter gelieferten Stromes
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hervorruft.
Damit hiebei eine Zunahme des Stromes eine Spannungsverminderung, d. h. eine Ver- zögerung der Zündung bewirkt, müssen die Amperewindungen in den Wicklungen mit konstantem
Gleichstrom immer grösser sein als in den Reihenwicklungen.
Will man schliesslich einen Gleichrichter mit im wesentliehen konstanter Spannung erhalten, so kann man hiezu auf den Mittelschenkel der Induktanzen eine Spule aus dünnem Draht verwenden, die von einem Strom durchflossen wird, der proportional ist dem Unterschied zwischen der gleich- geriehteten Spannung und einer konstanten Gleichspannung, die ein wenig höher ist als die verlangte.
Unter dieser Bedingung führt eine schwache Verringerung der gleichgerichteten Spannung eine starke
Vergrösserung des Stromes in der Mittelspule herbei, woraus sich eine Verringerung der Induktanzen und ein Vorrücken des Zündaugenblickes, d. h. eine Spannungserhöhung, ergibt. Die konstante Hilfsspannung kann beispielsweise durch einen Hilfsgleichrichter erreicht werden, der mit einem Spannungregler, z. B. mit magnetischer Sättigung, versehen ist.
Bei der Schaltung nach Fig. 3 kann man für die drei Ohmschen Widerstände 33-3. 5 einen einzigen setzen, ohne dass die Wirkungsweise der Anordnung sich wesentlich ändert. Die von Hand oder selbsttätig bewirkte Regelung der Gleiehriehterspannung kann durch Veränderung dieses einzigen Ohmschen Widerstandes herbeigeführt werden.
Selbstverständlich kann die Schaltung nach Fig. 3 zahlreiche Abänderungen erfahren : Man kann beispielsweise einen getrennten Transformator für die Speisung der Hilfsventile verwenden, ferner äussere Steuerelektroden statt der inneren Gitter u. dgl.
Bei Stromrichtern mit andern Phasenzahlen kann man entweder den Hilfskreisen sämtlicher Phasen einen gemeinsamen Ohmsehen Widerstand zuordnen, oder man kann z. B. bei einem Seehsphasengleichrichter für die Hilfskreis von je drei um lä0 versetzten Phasen einen gemeinsamen Widerstand vorsehen oder auch für je zwei um 180 versetzte Phasen.
Unter Umständen kann es zweckmässig sein, den Spannungen, die an den Hilfsventilen liegen, eine bestimmte Phasenverschiebung gegenüber den Anodenspannungen des Hauptgleichrichters zu geben, z. B. dadurch, dass man die Hilfsventile durch einen besonderen Hilfstransformator speist, der an den Haupttransformator über Widerstände. Drosselspulen oder Kondensatoren angeschlossen ist, oder dadurch, dass man die Hilfsventile aus Wicklungen in sogenannter Zickzaeksehaltung speist.
Wie oben gesagt, ist es auch möglich, für die Speisung der Gitter Ventile zu verwenden, die mit dem zu steuernden Gleichrichter ein einheitliches Ganzes bilden, also etwa aus Hilfsanoden bestehen, die auf die Kathode dieses Gleichrichters arbeiten.
Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 6. Bei dem Gleichrichter mit Quecksilberkathode 59 soll die Zündung der Hauptanode 60 gesteuert werden durch eine Spannung am Gitter 61, die die gleiche Gestalt hat, wie sie oben geschildert wurde. Als Ventil dient die Hilfselektrode 62, die aus einer Wechselspannungsquelle 64 über einen Transformator 63, eine Induktanz 65 und den Ohmschen Widerstand 66 gespeist wird. Die Schaltung ist identisch der vorbeschriebenen. Es ergibt sich aber aus der Anordnung,
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dass die plötzliche Änderung der Spannung zwischen dem Punkt 61 und der Kathode negativ gerichtet ist. Für die Zündung der Hauptanode ist aber eine positive Gitterspannung nötig.
Für die deshalb erforderliche Umkehrung der Spannung kann ein Transformator verwendet werden, dessen Primärwicklung 68 zwischen den Punkt 67 und die Kathode geschaltet ist, während die Sekundärwicklung 69 zwischen dem Gitterwiderstand 70 und dem negativen Pol einer (im übrigen beliebigen) Gleichspannungs- quelle liegt, deren positiver Pol mit der Kathode in Verbindung steht.
Die Gleichspannungsquelle'11 kann durch den Hilfsgleichriehter selbst gebildet werden, vorzugsweise nach geeigneter Glättung. Es genügt hiezu, wie in Fig. 7 dargestellt, den Ohmschen Widerstand 66 an der Kathode anzuordnen ; zur Glättung der Spannung an diesem Widerstand können beispielsweise eine Induktanz 72 und ein Kondensator ? dienen. Eine Glättung ist jedoch nicht unbedingt nötig.
Wenn mehrere Gleichrichter zu steuern sind, so kann man die Hilfsanoden des einen zur Steuerung der Gitter des andern verwenden, da der Transformator 68, 69 alle erforderlichen Isolierungen ermöglicht.
Man kann sogar die negative Spannung, die mit Hilfe einer Hilfselektrode und der Kathode des einen Gleichrichters erzielt wird, der Sekundärspannung überlagern, die mit Hilfe des Transformators eines andern Gleichrichters erzeugt wird. Derartige Anordnungen können z. B. bei Wechselrichters (zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom) verwendet werden. In Fig. 8 ist ein Wechselrichter mit drei einanodigen Röhren dargestellt, der beispielsweise die Wiedergewinnung der Energie in einer Bahnnetzunterstation ausführen kann (vgl. französische Patentschrift Nr. 705149).
Ein dreiphasiges Weehselstromnetz 74 ist mit den Kathoden von drei Quecksilberröhren 75-77 mit je einer Anode verbunden : die drei Hauptanoden sind miteinander und dem positiven Pol einer Gleichstromquelle über eine Induktanzspule 78 verbunden. Der Nulleiter 79 des Netzes ist ausserdem unmittelbar mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle verbunden. Die Speisung der Gitter der drei Röhren geschieht wie folgt : Ein kleiner Dreiphasenhilfstransformator, dessen Primärwicklung aus
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99, 100 ist derart, dass z. B. die Wicklung 98 der Phase 80 auf das Gitter der an der Phase 8. 2 liegenden Röhre 77 arbeitet und dabei die Gittervorspannung von dem ebenfalls der Phase zugeordneten Widerstand 91 erhält.
Aus Fig. 9 ergibt sieh der zeitliche Verlauf der Gitterspannung bei dieser Anordnung. Die Kurven 104-106 sind die Spannungskurven der Wicklungen 80-82 ; die Kurven 107-109, die ausgezogen, gestrichelt bzw. strichpunktiert gezeichnet sind, veranschaulichen die Spannung an den Klemmen der Wicklungen 99, 100 und 98. Die stark ausgezogene Kurve 110, die eine schraffierte Fläche umgrenzt.
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liegt, der dem Gitter der Röhre vorgeschaltet ist. d. h. die Steuerspannung des Gitters.
Die Kurve 110 erhält man durch Summierung der Ordinaten der Kurve 107 entsprechend der Spannung der Wicklung 99 und der negativen Ordinaten der Kurve 109, die unter Vernachlässigung des Spannungsabfalles im Hilfsliehtbogen die Spannung an den Klemmen des Ohmsehen Widerstandes 89 darstellt. Das Übersetzungsverhältnis der Transformatoren 9-5-98 bzw. 96, 99 bzw. 97-100 ist gleich eins angenommen.
Bei einem ändern Übersetzungsverhältnis ergibt sich eine andere Kurvenform. Insbesondere kann man durch die Verwendung von spannungsherabsetzenden Transformatoren die negativen Ordinaten der Kurve vergrössern und den Zeitabschnitt verkleinern, währenddessen die Gitterspannung positiv ist.
Die Lage des Zündaugenblickes to der Hauptanode der Röhre 75 wird bestimmt durch das Verhältnis der Induktanz 87 zum Widerstand 90. Eine Vergrösserung dieses Verhältnisses ruft eine Ver- zögerung der Zündung hervor, während eine Verkleinerung eine frühere Zündung veranlasst. Das Verhältnis : Induktanz zu Widerstand kann willkürlich von Hand oder selbsttätig geändert werden. Die gegenelektromotorische Kraft des Wechselrichters kann ein für alle Male oder als Funktion der Belastung eingestellt werden.
Die bisher beschriebenen und dargestellten Anordnungen können noch in verschiedener Weise abgeändert und vereinfacht werden.
Gemäss Fig. 10 kann man z. B. bei Verwendung von Hilfsanoden der Hauptröhre als Steuerventile dem zu deren Speisung dienenden Transformator Tertiärwicklungen geben ; dadurch kann er gleichzeitig als Umkehrtransformator dienen. In Fig. 10 ist diese Ausführung für eine Phase eines Gleichrichters beispielsweise dargestellt.
Die Röhre 111 hat eine Anode 112 mit einem Steuergitter 113 und ausserdem eine besondere
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der Wicklung 118 des mit drei Wicklungen versehenen Transformators 116 über den Widerstand 1 : ! 1 gespeist. Die Primärwicklung 117 dieses Transformators wird vom Wechselstromnetz 119 über die Induktivität 120 gespeist. Das Gitter 113 der Hauptanode erhält seine Steuerimpulse aus der dritten Wicklung 123 des Transformators 116, die in Reihe mit der Hilfsgleichspannungsquelle 1 : 2, 2 und dem
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spule in den Primärstromkreis des Hilfstransformators bringt den Vorteil mit sich, dass bei mehrphasigen
Anordnungen alle Spulen auf dem gleichen Magnetkreis angeordnet werden können.
Die Wirkung der
Schaltung entspricht der nach Fig. 6.
Die Anordnung und Wirkung der Schaltung bleibt im wesentlichen dieselbe, wenn man als Ventile I nicht Hilfsanoden des Hauptgleichrichters, sondern einen besonderen mehrphasigen Hilfsgleichrichter mit gemeinsamer Kathode, z. B. einen kleinen Quecksilberdampfgleichrichter, benutzt.
Die Anordnung nach Fig. 11 ist ähnlich der nach Fig. 3. Es werden hier die Anoden 1. 26-128 der Gleichrichterröhre 125 über einen Transformator (Autotransformator) 132 aus einem Dreiphasen- netz 129-131 gespeist. Der Transformator trägt eine dreiphasige Hilfswicklung 133-135, deren
Spannungen in Phase mit den Spannungen der drei Phasen 129-131 sind. Die Hilfswieklung speist
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mit verstellbaren Stromabgriffen versehen sein. Die Gitter 145-147 des Hauptgleichrichters sind über
Widerstände 148-150 mit den Kathoden der Hilfsventile verbunden.
Der Verbindungspunkt der
Anoden der Hilfsventile steht mit der Kathode des Hauptgleiehrichters in Verbindung, hat aber dieser gegenüber eine negative Vorspannung, die im Beispiel durch einen zwischen Plus-und Minuspol des
Hauptgleichriehters liegenden Spannungsteilerwiderstand 151 erzeugt wird, dem eine Glättungsdrossel 152 vorgeschaltet sein kann.
Durch die Wirkung der Drossel 142 wird der durch die Hilfsventile gleichgerichtete Strom zu einem praktisch reinen Gleichstrom. Hiedurch wird die Summe der Stromänderungen in den drei
Drosseln 136-138 zu Null, und in den auf diesen Drosseln angebrachten und in Reihe geschalteten
Hilfswicklungen 154-156 bzw. 157-159 wird keine Wechselspannung induziert, auch wenn diese
Wicklungen mit den Wicklungen 136-138 magnetisch gekoppelt sind.
Durch diese Anordnung wird also eine besondere Ausbildung der Magnetkreis (vgl. Fig. 5) entbehrlich, und man kann die zur Gleichstromvormagnetisierung der Drosseln dienenden Hilfswicklungen ohne weiteres mit einem andern Stromkreis verbinden, ohne dass irgendeine Störung eintritt. Die
Wicklungen 157-159 können z. B. mit einem vom Hauptstrom des Gleichrichters durchflossenen Neben- schluss 160 verbunden sein, so dass sie eine von diesem Strom abhängige Vormagnetisierung der Drosseln erzeugen.
Die drei Wicklungen 154-156 können erfindungsgemäss mit den Stromabgriffen an den Wider- ständen 143a und 143b verbunden werden. Durch eine Verstellung dieser Stromabgriffe kann man also eine beliebige, vom Belastungsstrom unabhängige Gleichstromvormagnetisierung der Drosseln erzeugen.
Natürlich kann auch zum Zwecke einer selbsttätigen Regelung die Verstellung der Stromabgriffe durch einen entsprechenden Regler vorgenommen werden.
Durch das Zusammenwirken der Wicklungen 154-156 und 157-159 kann man fast jede beliebige
Stromspannungscharakteristik des Hauptgleichrichters erzielen. Man kann z. B. erreichen, dass der
Spannungsabfall bei Belastung bei allen durch die Widerstände 143a und 143b eingestellten Spannungen des Gleichrichters ungefähr gleichbleibt. Ebenso kann man erreichen, dass der Spannungsabfall mehr oder minder vollständig kompensiert oder sogar überkompensiert wird. Es ist auch möglich, zu erreichen, dass etwa bei steigender Belastung die Spannung des Gleichrichters zuerst abnimmt und dann wieder zunimmt. Ebenso ergeben sich verschiedene Möglichkeiten bei einer Anwendung der Erfindung für andere Arten gittergesteuerter Stromrichter.
Es kann auch bei der Anordnung gemäss Fig. 12 eine vom Hauptstrom abhängige Gleichstromvormagnetisierung der Induktivitäten dazu verwendet werden, den Parallelbetrieb mehrerer von einem gemeinsamen Transformator gespeister, gittergesteuerter Gleichrichter zu stabilisieren.
In Fig. 12 ist eine Anordnung zur Stabilisierung des Parallelbetriebes dreier Gleichrichter schematisch dargestellt.
Drei parallele Zweige 161-163 liegen im Hauptstromkreis dreier nicht dargestellter Gleichrichter, die auf einer gemeinsamen Sammelschiene 164 arbeiten. Auf den Induktivitäten der zu diesen Gleichrichter gehörigen drei Steuereinrichtungen liegen die Vormagnetisierungswicklungen 165-167. Der Übersichtlichkeit halber sind diese Wicklungen als je eine Spule dargestellt, während sie sich in Wirklichkeit auf eine der Phasenzahl der Gleichrichter entsprechende Anzahl von Induktivitäten verteilen, also aus einer entsprechenden Zahl, z. B. drei oder sechs hintereinandergeschalteter Einzelspulen, bestehen.
Ausser den Wicklungen 165-167 tragen die Induktivitäten noch weitere Vormagnetisierungswicklungen, die von einem konstanten oder durch andere Vorrichtungen veränderlichen Gleichstrom durchflossen werden (vgl. z. B. Fig. 11).
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende :
Sind die Belastungsströme der drei Gleichrichter einander gleich, so fliesst in den Wicklungen 163 bis 167 kein Strom. Liefert aber einer der Gleichrichter, z. B. der über den Zweig 162 arbeitende, einen stärkeren Strom als die beiden andern, was durch die verschiedene Länge der neben den Zweigen gezeich-
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neten gefederten Pfeile angedeutet sein soll, so fliessen in den Vormagnetisierungswicklungen 165-167
Ströme im Sinne der daneben gezeichneten ungefederten Pfeile. Durch die Wirkung dieser Ströme wird bei geeignetem Kopplungssinn die Zündung des auf den Zweig jf & g arbeitenden Gleichrichters verzögert, während der Zündaugenblick bei den beiden andern Gleichrichtern vorverlegt wird.
Dadurch wird der Strom im Zweig 16. 2 verkleinert und derjenige in 161 und 163 vergrössert.
Bei richtiger Bemessung der Anordnung werden somit Belastungsunterschiede der drei Gleich- richter sofort ausgeglichen, d. h. der Parallelbetrieb wird stabilisiert.
Das Verfahren kann sinngemäss auch bei andern Arten von Stromrichtern Anwendung finden.
Es ist bereits gezeigt worden, wie man durch eine vom Belastungsstrom abhängige Gleichstrom- vormagnetisierung der Induktivitäten im Stromkreis der Hilfsventile den Spannungsabfall bei Belastung bei einem gittergesteuerten Gleichrichter kompensieren kann, so dass ein solcher Gleichrichter eine Gleich- spannung abgibt, die sich mit der Belastung nicht ändert, vorausgesetzt, dass die dem Gleichrichter zugeführte ein-oder mehrphasige Weehselspannung unverändert bleibt.
Man kann nun aber auch das Verhältnis : Widerstand zu Induktivität in den Hilfsstromkreisen in Abhängigkeit von der Spannung im speisenden Wechsel-oder Drehstromnetz bringen, z. B. derart, dass Änderungen dieser Spannung durch eine entsprechende Verschiebung des Zündaugenbliekes ausgeglichen werden.
Dies ist auf verschiedene Weise möglich :
Man kann z. B. mit einem besonderen Hilfsgleichriehter einen Gleichstrom erzeugen, der abhängig ist von der Spannung im Wechselstromnetz, und hiemit eine Gleiehstromwicklung auf den Induktivitäten in den Stromkreisen der Hilfsventile speisen. Im allgemeinen wird dabei der von dem Hilfsgleiehrichter gelieferte Gleichstrom ungefähr proportional der Wechselspannung sein. Benutzt man aber erfinduns's- gemäss einen hoehevakuierten Glühkathodengleiehriehter, dessen Kathode ebenfalls über einen geeigneten Transformator aus dem Wechselstromnetz geheizt wird, so ändert sieh der erzeugte Gleichstrom stärker als proportional der Wechselspannung, weil z.
B. bei einer Abnahme der Wechselspannung ausser der damit verbundenen Verkleinerung der Anodenspannung des Hilfsgleichrichters sich auch durch die verringerte Heizung der Kathode der innere Widerstand erhöht.
Ebenso kann man durch an sieh bekannte stromabhängige Widerstände in Serien-oder Parallelschaltung in gewissen Grenzen jede beliebige Abhängigkeit des vom Hilfsgleiehriehter erzeugten Gleichstromes von der Wechselspannung erzielen.
Benutzt man z. B. eine Steueranordnung nach Fig. 11, bei der die für die Steuerung massgebenden
Drosselspule bereits eine mit im wesentlichen konstantem bzw. einstellbarem Gleichstrom gespeiste Vormagnetisierungswicklung besitzen, und bringt auf den Drosseln eine weitere Hilfswicklung an. die von dem von der Weehselspannung abhängigen Gleichstrom gespeist wird, derart, dass ihre AmpereI windungen denen der erstgenannten Wicklung entgegenwirken, so ergibt sich folgende Wirkung :
Sinkt die Spannung im speisenden Drehstromnetz, so sinkt in verstärktem Masse der vom Hilfs- gleichrichter erzeugte Strom, und es verringern sich die von ihm abhängigen Gegenamperewinduns : en auf den Drosselspulen.
Die gesamte Gleiehstromvormagnetisierung der Drosseln wird also grösser und dementsprechend ihre Induktivität kleiner. Dies bedingt, dass die Zündung des Hauptgleichrichters früher erfolgt. Durch entsprechende Gestaltung der Anordnung kann erreicht werden, dass das Absinken der Wechselspannung gerade durch eine entsprechende Vorverlegung der Zündung kompensiert wird und umgekehrt, dass also die von dem Hauptgleiehriehter erzeugte Spannung unabhängig ist von
Spannungsschwankungen im Drehstromnetz.
Dieselbe Wirkung kann erzielt werden, wenn die zur Erzeugung der plötzlichen Spannun's- änderungen dienenden Hilfsventile selbst als Hochvakuum-Glühkathodenventile ausgebildet sind und ihre Heizung an das speisende Drehstromnetz angeschlossen ist.
Sinkt in letzterem die Spannung, so steigt durch die damit verbundene verringerte Heizung der innere Widerstand der Ventile. Dies bedeutet wiederum eine Vorverlegung des Zundaugenbliekes. also eine Kompensation des Spannungsabfalles im Drehstromnetz.
In beiden Fällen kann die beschriebene Änderung der Kathodenheizung abhängig von der Spannung im Drehstromnetz ergänzt werden durch einen von Hand oder durch selbsttätigen Regler verstellbaren
Vorsehaltwiderstand od. dgl. oder durch die obenerwähnten stromabhängigen Widerstände.
Durch die beschriebenen Anordnungen ist es möglich, die Spannung des Hauptgleichrichters unabhängig von Spannungsschwankungen im Drehstromnetz zu machen. Vereinigt man erfindung- gemäss eine solche Anordnung mit einer andern, durch die auch der Spannungsabfall des Gleichrichters bei Belastung kompensiert wird, wie sie beispielsweise ebenfalls in Fig. 11 dargestellt ist, so hat man damit einevollständigeselbsttätigeSpannungskonstanthaltung.
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It is known (see e.g. French patent specification No. 333358) that the ignition of a tube containing ionized vapor can be controlled by increasing the electrode resistance
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is in the vicinity of the electrode in question, u. between at an arbitrarily chosen moment in the course of the period; this control can take place by means of a rotating, adjustable commutator which, for example, allows the rectified voltage generated by the tube to be regulated.
It is also known (D.R.P. No. 415 910) to control the grid by an alternating voltage which has the same frequency as that feeding the rectifier and a phase which is variable with respect to the anode voltage.
Compared to the rotating commutator, this method offers the advantage of using stationary parts, but it has a very serious disadvantage: especially in the case of tubes with liquid metal (e.g. mercury) cathode, the latter has no fixed position and the critical voltage that one must apply to the grid in order to ignite the anode, depends on the position of this liquid cathode.
It also fluctuates with the pressure of the ionized gas in the rectifier. It follows that when a normal alternating voltage is used to supply the grid, the ignition point changes constantly as a function of the pressure and the position of the cathode: this results in fluctuations in the mean current supplied by the tube.
The same disadvantage is found in another arrangement that has become known (English patent specification No. 274192), in which a voltage is used to control the grid which is achieved by superimposing an alternating voltage and a direct voltage, and in an arrangement (Swiss patent specification No. 112475 ), in which to generate a rectangular voltage curve of a grid-controlled discharge vessel, which is used for other purposes, the instant of ignition of an auxiliary sliding device is used to supply the grid.
Finally, the arrangement of German patent specification No. 486128 should also be mentioned, in which the ignition of the individual anodes is delayed by means of grids fed by voltage surges from different anodes in order to reduce the overlap of the individual anode currents of a polyphase rectifier. However, this arrangement is always load-dependent and is not suitable for voltage regulation.
The invention relates to a method for producing a sudden change in voltage on the grid, similar to a rotating switch, but by means of stationary parts. The instant of the sudden voltage change can be chosen arbitrarily and its amplitude can be made so large that the ignition eye becomes independent of the position of the cathode spot and the gas pressure.
The invention uses the sudden voltage change that arises between suitable points of an AC-fed auxiliary circuit with resistance, inductance and a valve at the moment in which the current flows through the valve in the passage channel. becomes zero. A spark gap can also serve as a valve.
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The invention is besehriebell in the following with reference to the drawings.
In Fig. 1, 1 represents a transformer as an AC voltage source. Its secondary winding feeds a tube (or valve) 2 via an inductance 3 and an ohmic resistor 4. The
Resistance of the tube 2 in the passage sense is assumed to be included in the resistance 4.
Fig. 2 illustrates the time course of the voltage between points 5 and 6. Die
Curve 8 illustrates the voltage between points 5 and 7, curve 9 the current which flows through the entire circle in the direction of passage of valve 2. As long as this current flows, it is
Voltage between 5 and 6 is equal to the voltage drop in resistor 4, which curve 10 shows.
When the valve is not energized, the voltage between 5 and 6 is equal to the secondary voltage of transformer 1, according to curve 11. At the moment when the direct current of the valve
Becomes zero, the voltage suddenly rises between 5 and 6 from zero to the size of the ordinates of the
Curve 11.
If, apart from the internal resistance (which, according to the assumption, is moved into the resistance 4), the valve 2 has a constant voltage drop that is independent of the current and is illustrated by the distance 00 ', the voltage would be between 5 and 6 The illustrative curve could be the same, but based on the axis 0 'instead of the axis 01.00', the voltage of a direct current source 12 which is in series with the voltage under consideration could also be.
So you get a temporal tension curve that is the same as if at the moment? a switchover from one voltage source to another would take place, d. H. the arrangement works like a circulating switch.
If you apply such a voltage between the grid and cathode of a converter, does the ignition take place at the moment? even if the critical ignition voltage is between the values uo
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be made big. The ignition moment to depends only on the ratio of inductance 3 to resistance 4; an increase in this ratio causes a later and a denial: an earlier ignition. The change in the inductance: resistance ratio can be done manually or automatically as a function of the current or the voltage that the converter controlled by the described arrangement emits.
If the circuit contains capacitance, a damped oscillation 14 is superimposed on the voltage curve; If this capacity is kept low, the sudden voltage change at the moment /!) is not significantly influenced.
The above considerations apply on the assumption that the grid current remains small in relation to the current of the valve 2. This condition can be met very easily in practice, since the energy required to control the ignition of a rectifier is very small; it can be reduced even further by large impedances upstream of the grid.
The control voltage between 5 and 6 or 5 and 13 can be fed to the grid directly or via a transformer.
The valve 2 can, for. B. a copper oxide dry rectifier or a spark gap (e.g.
Noble gas spark gap) or an equilibrium filled with ionized gas. the GesebenenfaHs can be combined with the main rectifier to be controlled.
Application examples:
Fig. 3 shows the application to the control in a three-phase mercury vapor rectifier.
A three-phase network 15 feeds through a transformer with the primary windings 16, 17, 18 and the secondary windings 19, 20, 21 the main anodes 22, 23 and 24 of the rectifier 25 with excitation anodes 26 which are fed by a current source, not shown. An auxiliary winding 27, 28, 29 is provided on the transformer, which has three inductances. 30, 31, 32 and three ohmic resistors 33, 34, 35 feed the auxiliary valves 36, 37, 38.
Resistors 42-44 are connected upstream of the three grids 39, 40, 41 of the rectifier, and they receive a negative bias voltage, possibly smoothed by a capacitor 46, from a tap of resistor 45, and this superimposes the control voltages from valves 36-38 and the resistors 33-35.
In Fig. 4 the voltages at the anodes 22, 23 and 24 are shown by the curves 47-49.
If z. For example, if the valve 36 carries a current in the direction of passage, a voltage corresponding to the curve 50 results between the associated grid 39 and the cathode. This results from the superimposition of the direct voltage 51 tapped at the resistor 45 and the voltage drop in the resistor 33 and the valve 36. When the valve closes at the time t1, the voltage between the cathode and the resistor of the grid 39 suddenly changes to the sinusoidal 52, which represents the voltage supplied by the winding 27. The anode 22 is therefore ignited immediately ('k 11, and the voltage between grid and cathode then corresponds to curve 53.
Since the resistor 4-2 is assumed to be very large, the grid current will not significantly change the voltage profile between the input of the resistor and the cathode (illustrated by curve 52). The to the
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and ta. The voltage supplied by the rectifier corresponds to the solid curve 47, 48, 49.
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to regulate directional tension. To do this, the three resistances 33-35 or the inductances 30-32 or both must be changed at the same time. The change in the inductances can be achieved by direct current bias if inductances with a ferromagnetic core are involved. For example, the inductances 30-32 can be equipped with a core according to FIG.
The inductance in question is formed by series-connected coils 55 and 56, which are attached to the outer limbs of the core and connected in such a way that their ampere-turns do not cause any flow of force in the middle limb. On this there are one or more windings, e.g. B. 57, 58, through which direct currents flow, which can be dependent on the voltage and current of the rectifier.
Should z. B. the voltage drop of the rectifier are compensated in such a way that a compounding or overcompounding is obtained, a winding can be attached to each of the middle legs of the inductances 30-32 through which the current supplied by the rectifier or part of it flows. Then an increase in the load current will cause magnetic saturation in the iron core, i.e. H. cause a reduction of the inductances and thus an advance of the ignition instants tu-ta. This increases the voltage of the rectifier.
If, on the other hand, one wants to achieve a rectifier whose current changes as little as possible within certain limits of the rectified voltages, two windings can be provided on the central core of the inductors 30-32, namely one finely stranded, through which an essentially constant direct current flows is taken, for example at the terminals of the rectifier and kept constant by a self-regulating resistor. The rectified current or part of this current flows through a second, strong-wire winding. The two windings are connected in such a way that their ampere turns work in opposite directions, and the number of turns is chosen so that a relatively small change in the current supplied by the rectifier
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evokes.
Thus an increase in the current reduces the voltage, i. H. Delaying the ignition causes the ampere-turns in the windings to be constant
DC current must always be greater than in the series windings.
If one finally wants to obtain a rectifier with essentially constant voltage, one can use a coil made of thin wire on the middle limb of the inductance, through which a current flows which is proportional to the difference between the rectified voltage and a constant DC voltage which is a little higher than what is required.
In this condition, a small decrease in the rectified voltage results in a large one
Increase in the current in the center coil, which results in a reduction in the inductances and an advance in the ignition instant, i.e. H. an increase in voltage results. The constant auxiliary voltage can be achieved, for example, by an auxiliary rectifier that is connected to a voltage regulator, e.g. B. is provided with magnetic saturation.
In the circuit according to FIG. 3, for the three ohmic resistors 33-3. 5 set a single one without significantly changing the way the arrangement works. The manual or automatic control of the equatorial voltage can be brought about by changing this single ohmic resistance.
Of course, the circuit according to FIG. 3 can undergo numerous modifications: For example, a separate transformer can be used to feed the auxiliary valves, and external control electrodes instead of the inner grids and the like. like
In converters with different number of phases, you can either assign a common ohmic resistance to the auxiliary circuits of all phases, or you can, for. B. in a sea phase rectifier for the auxiliary circuit of three phases offset by lä0 provide a common resistance or for two phases offset by 180.
Under certain circumstances it can be useful to give the voltages that are applied to the auxiliary valves a certain phase shift with respect to the anode voltages of the main rectifier, e.g. B. by feeding the auxiliary valves through a special auxiliary transformer connected to the main transformer via resistors. Choke coils or capacitors is connected, or by feeding the auxiliary valves from windings in a so-called zigzag position.
As mentioned above, it is also possible to use valves for the supply of the grid which form a single whole with the rectifier to be controlled, i.e. consist of auxiliary anodes that work on the cathode of this rectifier.
Such an arrangement is shown in FIG. 6. In the rectifier with a mercury cathode 59, the ignition of the main anode 60 is to be controlled by a voltage on the grid 61, which has the same shape as that described above. The auxiliary electrode 62, which is fed from an alternating voltage source 64 via a transformer 63, an inductance 65 and the ohmic resistor 66, serves as the valve. The circuit is identical to that described above. But it results from the arrangement
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that the sudden change in voltage between point 61 and the cathode is negative. However, a positive grid voltage is required to ignite the main anode.
A transformer whose primary winding 68 is connected between point 67 and the cathode, while secondary winding 69 is connected between grid resistor 70 and the negative pole of a (otherwise arbitrary) DC voltage source, can be used to reverse the voltage positive pole is connected to the cathode.
The DC voltage source 11 can be formed by the auxiliary rectifier itself, preferably after suitable smoothing. For this purpose, as shown in FIG. 7, it is sufficient to arrange the ohmic resistor 66 on the cathode; to smooth the voltage across this resistor, an inductance 72 and a capacitor? serve. However, smoothing is not absolutely necessary.
If several rectifiers are to be controlled, the auxiliary anodes of one can be used to control the grids of the other, since the transformer 68, 69 provides all the necessary insulation.
It is even possible to superimpose the negative voltage, which is achieved with the aid of an auxiliary electrode and the cathode of one rectifier, on the secondary voltage, which is generated with the aid of the transformer of another rectifier. Such arrangements can, for. B. can be used in inverters (for converting direct current into alternating current). FIG. 8 shows an inverter with three single-anode tubes which can, for example, carry out the recovery of energy in a railway network substation (cf. French patent specification no. 705149).
A three-phase alternating current network 74 is connected to the cathodes of three mercury tubes 75-77, each with an anode: the three main anodes are connected to one another and to the positive pole of a direct current source via an inductance coil 78. The neutral conductor 79 of the network is also directly connected to the negative pole of the direct current source. The grid of the three tubes is fed as follows: A small three-phase auxiliary transformer whose primary winding is made
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99, 100 is such that e.g. B. the winding 98 of the phase 80 works on the grid of the tube 77 lying on the phase 8.2 and receives the grid bias from the resistor 91 also assigned to the phase.
From Fig. 9 you can see the time course of the grid voltage with this arrangement. Curves 104-106 are the voltage curves of windings 80-82; the curves 107-109, which are drawn in solid, dashed or dash-dotted lines, illustrate the voltage at the terminals of the windings 99, 100 and 98. The strongly solid curve 110, which delimits a hatched area.
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which is connected upstream of the grid of the tube. d. H. the control voltage of the grid.
The curve 110 is obtained by adding up the ordinates of the curve 107 corresponding to the voltage of the winding 99 and the negative ordinates of the curve 109, which represents the voltage at the terminals of the ohmic resistor 89, neglecting the voltage drop in the auxiliary arc. The transformation ratio of the transformers 9-5-98 or 96, 99 or 97-100 is assumed to be equal to one.
A different curve shape results when the transmission ratio changes. In particular, by using voltage-reducing transformers, you can increase the negative ordinates of the curve and reduce the time segment during which the grid voltage is positive.
The position of the ignition instant to the main anode of the tube 75 is determined by the ratio of the inductance 87 to the resistor 90. An increase in this ratio causes the ignition to be delayed, while a decrease causes an earlier ignition. The ratio: inductance to resistance can be changed arbitrarily by hand or automatically. The back electromotive force of the inverter can be adjusted once and for all or as a function of the load.
The arrangements described and illustrated so far can be modified and simplified in various ways.
According to FIG. 10, one can, for. B. when using auxiliary anodes of the main tube as control valves give the transformer serving to feed them tertiary windings; thus it can also serve as a reversing transformer. In FIG. 10 this embodiment is shown for one phase of a rectifier, for example.
The tube 111 has an anode 112 with a control grid 113 and also a special one
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the winding 118 of the three-winding transformer 116 via the resistor 1:! 1 fed. The primary winding 117 of this transformer is fed from the alternating current network 119 via the inductance 120. The grid 113 of the main anode receives its control pulses from the third winding 123 of the transformer 116, which is in series with the auxiliary DC voltage source 1: 2, 2 and the
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coil in the primary circuit of the auxiliary transformer has the advantage that with multi-phase
Arrangements all coils can be arranged on the same magnetic circuit.
The effect of the
The circuit corresponds to that of FIG. 6.
The arrangement and effect of the circuit remains essentially the same if one does not use auxiliary anodes of the main rectifier as valves I, but a special polyphase auxiliary rectifier with a common cathode, e.g. B. a small mercury vapor rectifier is used.
The arrangement according to FIG. 11 is similar to that according to FIG. 3. Here the anodes 1. 26-128 of the rectifier tube 125 are fed via a transformer (autotransformer) 132 from a three-phase network 129-131. The transformer carries a three-phase auxiliary winding 133-135, whose
Voltages are in phase with the voltages of the three phases 129-131. The auxiliary energy feeds
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be provided with adjustable power taps. Main rectifier grids 145-147 are over
Resistors 148-150 connected to the cathodes of the auxiliary valves.
The connection point of the
The anode of the auxiliary valves is connected to the cathode of the main rectifier, but has a negative bias voltage in relation to it, which in the example is caused by a voltage between the plus and minus poles of the
Main voltage divider resistor 151 is generated, which is connected upstream of a smoothing choke 152.
As a result of the action of the throttle 142, the current rectified by the auxiliary valves becomes practically pure direct current. This becomes the sum of the changes in current in the three
Chokes 136-138 to zero, and in those mounted on these chokes and connected in series
Auxiliary windings 154-156 or 157-159, no alternating voltage is induced, even if this
Windings are magnetically coupled to windings 136-138.
With this arrangement, a special design of the magnetic circuit (see. Fig. 5) can be dispensed with, and the auxiliary windings used for direct current biasing of the chokes can easily be connected to another circuit without any disturbance occurring. The
Windings 157-159 can e.g. B. be connected to a shunt 160 through which the main current of the rectifier flows, so that they generate a premagnetization of the chokes that is dependent on this current.
According to the invention, the three windings 154-156 can be connected to the current taps on the resistors 143a and 143b. By adjusting these current taps, any direct current bias of the chokes can be generated that is independent of the load current.
Of course, the adjustment of the current taps can also be carried out by a corresponding controller for the purpose of automatic regulation.
The interaction of the windings 154-156 and 157-159 means that almost any one can be used
Achieve voltage characteristics of the main rectifier. You can z. B. achieve that the
The voltage drop under load remains approximately the same for all of the rectifier voltages set by the resistors 143a and 143b. It can also be achieved that the voltage drop is more or less fully compensated or even overcompensated. It is also possible to achieve that, for example, when the load increases, the voltage of the rectifier first decreases and then increases again. There are also various possibilities when the invention is used for other types of grid-controlled power converters.
In the arrangement according to FIG. 12, a direct current premagnetization of the inductances which is dependent on the main current can also be used to stabilize the parallel operation of a plurality of grid-controlled rectifiers fed by a common transformer.
An arrangement for stabilizing the parallel operation of three rectifiers is shown schematically in FIG.
Three parallel branches 161-163 are located in the main circuit of three rectifiers (not shown) that operate on a common busbar 164. The bias windings 165-167 are located on the inductances of the three control devices belonging to these rectifiers. For the sake of clarity, these windings are each shown as a coil, while in reality they are distributed over a number of inductances corresponding to the number of phases of the rectifier, ie from a corresponding number, e.g. B. three or six series-connected individual coils exist.
In addition to the windings 165-167, the inductances also carry further bias windings through which a constant or variable direct current flows through other devices (cf., for example, FIG. 11).
The mode of operation of the arrangement is as follows:
If the load currents of the three rectifiers are equal to one another, no current flows in the windings 163 to 167. But if one of the rectifiers, z. B. the one working on branch 162 has a stronger current than the other two, which is indicated by the different length of the
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Neten sprung arrows should be indicated, so flow in the bias windings 165-167
Currents in the sense of the unsprung arrows drawn next to them. Due to the effect of these currents, if the coupling sense is suitable, the ignition of the rectifier working on branch jf & g is delayed, while the instant of ignition is brought forward for the other two rectifiers.
As a result, the current in branch 16.2 is reduced and that in 161 and 163 is increased.
If the arrangement is correctly dimensioned, differences in the load on the three rectifiers are compensated for immediately; H. parallel operation is stabilized.
The method can also be used analogously with other types of power converters.
It has already been shown how a direct current premagnetization of the inductances in the circuit of the auxiliary valves can compensate for the voltage drop under load in a grid-controlled rectifier, so that such a rectifier emits a direct voltage that does not reflect the load changes, provided that the single-phase or multiphase alternating voltage supplied to the rectifier remains unchanged.
But you can now also bring the ratio: resistance to inductance in the auxiliary circuits as a function of the voltage in the feeding AC or three-phase network, e.g. B. in such a way that changes in this voltage are compensated for by a corresponding shift of the Zündaugenbliekes.
This can be done in a number of ways:
You can z. B. generate a direct current with a special auxiliary rectifier, which depends on the voltage in the alternating current network, and thus feed a DC winding on the inductances in the circuits of the auxiliary valves. In general, the direct current supplied by the auxiliary rectifier will be approximately proportional to the alternating voltage. If one uses, however, according to the invention a high evacuated hot cathode track whose cathode is also heated by a suitable transformer from the alternating current network, the direct current generated changes more than proportionally to the alternating voltage, because z.
B. in the case of a decrease in the alternating voltage, in addition to the associated reduction in the anode voltage of the auxiliary rectifier, the internal resistance also increases due to the reduced heating of the cathode.
Likewise, through known current-dependent resistors in series or parallel connection, any dependency of the direct current generated by the auxiliary equation on the alternating voltage can be achieved within certain limits.
If you use z. B. a control arrangement according to FIG. 11, in which the decisive for the control
Choke coil already have a bias winding fed with an essentially constant or adjustable direct current, and attach a further auxiliary winding to the chokes. which is fed by the direct current, which is dependent on the alternating voltage, in such a way that its ampereI turns counteract those of the first-mentioned winding, the following effect results:
If the voltage in the feeding three-phase network drops, the current generated by the auxiliary rectifier drops to a greater extent, and the counter-ampere windings on the choke coils, which are dependent on it, decrease.
The entire DC bias of the chokes is therefore larger and their inductance is correspondingly smaller. This means that the main rectifier is ignited earlier. By appropriately designing the arrangement, it can be achieved that the drop in the alternating voltage is compensated for by bringing the ignition forward accordingly, and vice versa, so that the voltage generated by the main line is independent of
Voltage fluctuations in the three-phase network.
The same effect can be achieved if the auxiliary valves used to generate the sudden voltage changes are themselves designed as high-vacuum hot cathode valves and their heating is connected to the three-phase supply system.
If the voltage drops in the latter, the associated reduced heating increases the internal resistance of the valves. This in turn means moving the Zundaugenbliekes forward. thus a compensation of the voltage drop in the three-phase network.
In both cases, the change in the cathode heating described can be supplemented by a manually or automatically adjustable regulator depending on the voltage in the three-phase network
Reserved resistor or the like or by the above-mentioned current-dependent resistors.
The described arrangements make it possible to make the voltage of the main rectifier independent of voltage fluctuations in the three-phase network. If, according to the invention, such an arrangement is combined with another, by means of which the voltage drop of the rectifier under load is also compensated, as is also shown, for example, in FIG. 11, then one has a completely automatic voltage constant maintenance.
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