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Verfahren zum Betrieb von Umrichtern, insbesondere bei beliebiger Belastung.
Es ist bereits bei der unmittelbaren Frequenzumformung ein Verfahren zur Gittersteuerung von gittergesteuerten Entladungsstrecken, vorzugsweise mit Dampf-oder Gasfüllung, vorgeschlagen worden, bei dem die Gitterspannung von den Augenbliekswerten sowohl der Spannung des Primärnetzes als auch der Spannung oder des Stromes oder beider des Sekundärnetzes beeinflusst wird. Dabei erfolgt die Beeinflussung derart, dass jeweils diejenige Entladungsstrecke Strom führt, deren Primärphase gegenüber dem Augenblickswert der sekundären Spannungskurve die kleinste Abweichung aufweist. Im allgemeinen wird dabei eine Steuerspannung verwendet, die sich aus zwei, den beiden Netzspannungen zugeordneten Teilspannungen zusammensetzt, wozu gegebenenfalls noch eine Vorspannung treten kann.
Obwohl grundsätzlich auch sinusförmige Teilsteuerspannungen anwendbar sind, wird man doch vorzugsweise Teilsteuerspannungen verwenden, deren Spannungskurve ausser der Grundwelle noch höhere Harmonische aufweist. Weiter ist bereits vorgeschlagen worden, die Gittersteuerung bei Umrichtern, d. h. Einrichtungen zur unmittelbaren Frequenzumformung mittels gittergesteuerter Entladungsstrecken, derart durchzubilden, dass bei Umformung mit einem von 1 abweichenden Leistungsfaktor und bei Verwendung von Entladungsstrecken mit eindeutiger Stromdurchlassrichtung in jedem Zeitteilchen eine Entladungsstrecke der einen Gruppe und die entsprechende Entladungsstrecke der andern Gruppe stromdurchlässig gehalten werden muss.
Vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung des Betriebes von Umrichtern, die mit beliebiger Scheinleistung belastet sind, und hat in erster Linie Bedeutung für Umrichter, die mit gittergesteuerten Dampf-oder Gasentladungsstrecken arbeiten, d. h. Entladungsstrecken mit ionisierbarem Medium, bei denen also das Gitter nur das Einsetzen der Entladung steuert, aber eine bestehende Entladung nicht beeinflussen kann. Dabei wird jede Entladungsstrecke in der einen Halbwelle der niederfrequenten Wechselspannung gemäss den Bedingungen des Gleichrichterbetriebes, in der folgenden Halbwelle der niederfrequenten Wechselspannung gemäss den Bedingungen des Wechselrichterbetriebes gesteuert. Welche Gesichtspunkte darüber hinaus zweckmässigerweise zu berücksichtigen sind, ist nachfolgender Beschreibung zu entnehmen.
Für das Verständnis sei noch kurz bemerkt, dass die Anode jeder Entladungsstrecke in der dem Gleichrichterbetrieb entsprechenden Halbwelle negatives Potential, in der dem Wechselrichterbetrieb entsprechenden Halbwelle positives Potential gegenüber der Kathode in der Sperrzeit führt.
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein "Umrichter in natürlicher Normalschaltung"dargestellt, an dem der Erfindungsgedanke erläutert werden soll. Der Umrichter enthält einen an das höherfrequente Primärnetz 11 angeschlossenen Haupttransformator 14 mit Wicklungen 15 und 16. Die Wicklung 16 ist mit einer Mittelanzapfung versehen und speist über die gittergesteuerten Dampf-oder Gasentladungsgefässe 17-20 den niederfrequenten Verbraucherkreis 12. Zur Verhinderung eines Kurzschlusses des Transformators 14 über die Gefässe 17-20 ist eine Drosselspule 21 mit Mittelanzapfung vorgesehen. Jeder der Gitterkreise enthält eine Teilsteuerspannung vom niederfrequenten und vom höherfrequenten Netz, gegebenenfalls über Phaseneinstellvorrichtungen 23 und 28.
Wie im einzelnen weiter unten erläutert wird, sollen die beiden Teilsteuerspannungen erfindungsgemäss eine von der Sinusform abweichende Wellenform aufweisen. Erwünscht ist es, die niederfrequente Teilsteuerspannung mit einer trapezförmigen Wellenform zu versehen. Dies kann man dadurch erreichen, dass man parallel
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zu dein Steuertransformator 22 eine Glimmlampe 25 schaltet, die die Spannung ein wenig niedriger als die erforderliche Gittererregung hält. Ferner ist in Reihe mit dieser Parallelschaltung ein Strom- begrenzungswiderstand 26 geschaltet.
Für die Energielieferung vom niederfrequenten Netz an das höherfrequente Netz und für Umformungen mit von 1 abweichendem Leistungsfaktor ist es erforderlich, j die Gitter der einzelnen Gefässe zusätzlich durch eine der höherfrequenten Spannung zugeordnete
Teilsteuerspannung zu erregen. Der Gittertransformator 27, der die höherfrequente Teilsteuer-
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d. h. er bildet die sinusförmig dargebotene Steuerwechselspannung in eine solche spitzer Wellenform um. Solche Wechselspannungen spitzer Wellenform erweisen sich im Betrieb als sehr vorteilhaft. t Es wird noch bemerkt, dass bei Energielieferung vom niederfrequenten Netz an das höherfrequente
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W fchselspannung aufweist.
Für die Arbeitsweise des Umrichters ergibt sich folgendes, wenn man annimmt, dass Energie vcm höherfrequenten Netz an das niederfrequente Netz geliefert wird. Liegt nur eine ohmsche Be- j lastung vor, so kann an sich die höherfrequente Teilsteuerspannung fortgelassen werden, und es genügt.
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bzw. zu begrenzen. Solche Kurzschlüsse können auftreten, wenn Entladungsgefässe leitend gemacht werden, während andere Gefässe noch Strom führen. Infolgedessen muss man den Scheinwiderstand der Drosselspule, bezogen auf den höherfrequenten Kurzschlusskreis, verhältnismässig gross wählen ; anderseits darf der Scheinwiderstand, bezogen auf den niederfrequenten Stromkreis, nur einen verhält- nismässig kleinen Wert haben.
Wenn die Umformung bei einem nacheilenden Leistungsfaktor vor sich geht, so wird der Strom nicht zu gleicher Zeit mit der Spannung das Vorzeichen wechseln, sondern später. Trifft man nun keine Vorkehrungen, so wird der Strom von dem zuletzt führenden Gefäss, beispielsweise 19, weitergeführt werden und mit der EMK des Belastungskreises fliessen. Dieser Stromfluss wird sich auch während der nächsten Halbwelle der höherfrequenten Spannung fortsetzen, und das bedeutet, dass Primär-und Sekundärspannung kurzgeschlossen sind. Wie man nun die Gittersteuerung bei Betrieb
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Fig. 1 durchführen kann, soll nunmehr an Hand der Fig. 2 erläutert werden.
In der Zeichnung stellt Kurve A die höherfrequente Wechselspannung des Netzes 10 dar, Kurve B die dem Netz 12 durch den Umrichter zugeführte Spannung, Kurve C die resultierende Gitterspannung eines der Gefässe, beispielsweise des Gefässes 19, und Kurve D den niederfrequenten Strom, wie er vom Umrichter dem Belastung-
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anschliessend durch das Gefäss 19 abgelöst, und es ergibt sich, dass im Zeitabschnitt e... g die Gefässe 17 und 19 wie ein Vollweggleichrichter arbeiten, d. h. jedes Entladungsgefäss arbeitet während der positiven
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Belastungskreises durch Null, aber infolge der Gegen-EMK des Belastungskreises wird der Strom noch nicht sein Vorzeichen umkehren und versuchen, den Stromfluss im letzten Gefäss, d : h.
Gefäss 19,
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kreises den Strom durch das Gefäss 19, da das Gefäss 17 nicht leitend ist, und es ergibt sich, dass der Strom gegen die EMK des rechten Teiles der Wicklung 16 fliesst, wobei der niederfrequente Strom sich verringert, wie es der Kurve D entnommen werden kann. Wenn jedoch das Gefäss 19 auch im Zeitabschnitt/t... ' Strom führen würde, dann würde das Gefäss erneut als Gleichrichter arbeiten, und das bedeutet, dass Primär- und Sekundärspannung über das Gefäss 19 die Drosselspule 21 und das Gefäss 18, welches jetzt ebenfalls als Gleichrichter arbeitet, und die Transformatorwicklung 16 kurzgeschlossen würden.
Diesen Kurzschlussstrom kann man nun vermeiden, wenn man die Gefässe 17 und 19 gemäss den Bedingungen des Wechselrichterbetriebes in den Halbwellen der niederfrequenten Spannung steuert, bei denen sie gemäss den Gleichrichterbedingungen gesperrt wären ; in der Fig. 2 liegt eine solche Halbwelle zwischen den Zeitpunkten g und m. Durch Verwendung einer phaseneinstellenden Vorrichtung 28 ist es möglich, die für die Wechselrichterkommutierung erforderliche richtige, aus Fig. 2 ersichtliche Phasenlage der Wechselspannung spitzer Wellenform zu erreichen, so dass der Strom vom Gefäss 19 auf das Gefäss 17 im Zeitpunkt x überführt werden kann und dann gegen die EMK des linken Teiles der Wicklung 16 während des Zeitabschnittes x... i fliessen kann.
Im Zeitpunkt i ist der niederfrequente Strom zu Null geworden, und es arbeiten nunmehr die Gefässe 18
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Wellenform und für die höherfrequente Teilsteuerspannung eine spitze Wellenform vorsieht. Enthält das niederfrequente Netz 12 weitere Energiequellen, beispielsweise einen Generator. M, so kann man den Leistungsfaktor der Umformung dadurch steuern, dass man die Phasenlage der niederfrequenten i Teilsteuerspannung ändert. Hiezu kann beispielsweise ein Drehtransformator 23 dienen. Es wird noch bemerkt, dass bei Fehlen von weiteren Energiequellen im Belastungskreis 12 der Leistungsfaktor
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faktor dann allein durch die Belastungsverhältnisse bestimmt.
Der vorstehend beschriebene Umrichter ist in der Lage, Energie in beiden Richtungen bei ) beliebigem Leistungsfaktor zu liefern, also auch z. B. Energie vom niederfrequenten Netz an das höher- frequente Netz bei einem Leistungsfaktor gleich 1. Enthält dabei das höherfrequente Netz 10 eine taktgebende Wechselspannung 11, so kann die Kommutierung des Stromes zwischen den Gefässen 17 und 19 bzw. 18 und 20 durch die Wechselspannung 11 bewirkt werden. Enthält jedoch das höher- frequente Netz 10 keine taktgebende Wechselspannung, so muss eine besondere Kommutierungsj spannung vorgesehen werden, die man beispielsweise durch einen Kommutierungskondensator 30 zur Verfügung stellen kann.
Fig. 3 der Zeichnung betrifft einen Umrichter, der an ein höherfrequentes Drehstroinnetz il und an ein niederfrequentes Einphasenstromnetz 32 unter Verwendung von Transformatorwicklungen 35,
36 und 38, 39 bzw. 34 angeschlossen ist. Die gezeichnete Anordnung ermöglicht es, sämtlichen Ent- ) ladungsstrecken ein gemeinsames Kathodenpotential zuzuweisen, wodurch gleichzeitig die Möglichkeit gegeben ist, sämtliche Entladungsstreeken zu einem mehranodigen Gefäss mit gemeinsamer Kathode zusammenzufassen. Der Umrichter enthält die beiden Gefässgruppen 33 und 37.
Die Gefässgruppe 38
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die Gefässgruppe 37 über die ebenfalls sechsphasig ausgeführte Wicklung 39. Hinsichtlich der für den Betrieb erforderlichen Steuerung ergeben sich gegenüber einem Umrichter nach Fig. 1 keine Unterschiede, d. h. wird die Gruppe 33 gemäss den Bedingungen des Gleichrichterbetriebes gesteuert, so wird die Gruppe 37 gemäss den Bedingungen des Wechselrichterbetriebes gesteuert. Etwas abweichend ist jedoch die besondere Art der Gittersteuerung bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3. Die Gitterkreise enthalten nämlich eine negative Vorspannung 40, die für sich allein genommen die Entladungsstrecken gesperrt hält.
In die Gitterkreise sind ferner Sekundärwicklungen von Transformatoren 4. 3-45 geschaltet, die die Wechselspannung spitzer Wellenform der höheren Frequenz liefern.
Ferner sind ausser Strombegrenzungswiderständen 46 bzw. 49 Widerstände 41 bzw. 42 vorgesehen, denen eine vom niederfrequenten Netz abhängige Teilsteuerspannung zugeführt wird. Diese Teilsteuerspannungen werden von Entladungsgefässen 51 und 52 in Gleichrichterschaltung, die über einen Transformator 50 an das niederfrequente Netz 32 angeschlossen sind, geliefert. Die von diesen Gefässen gelieferte Spannung ist ausreichend, um die negative Vorspannung 40 unwirksam zu machen und die eine oder die andere Gruppe von Entladungsgefässen gemäss den Bedingungen des Gleichrichterbetriebes während der vollen Halbwelle leitend zu halten. Es wird noch bemerkt, dass in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 eine Einstellung der Phasenlage beider Teilsteuerspannungen mit Hilfe phasendrehender Vorrichtungen 47 und 53 möglich ist.
Beim Betrieb dieses mehrphasigen Umrichters hat sich ergeben, dass die Steuerung einer Gruppe von Gefässen gemäss dem Wechselrichter-
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in der andern Gruppe zu Null geworden ist. Hiefür sind zwei Stromtransf ! 1rmatoren 55 und 56 im niederfrequenten Netz 32 vorgesehen, deren Sekundärwicklungen die Gitter der Hilfsgefässe 51 und 52 beeinflussen. Die Anordnung ist derart getroffen, dass, solange Strom in der einen Gefässgruppe, beispielsweise 35, fliesst, die Sekundärspannung des Reihentransformators. 55 negativ ist und dem Gitter des Gefässes 51 eine negative Spannung aufgedrückt wird, so dass das Gefäss 51 gesperrt ist. Infolgedessen fliesst durch den Widerstand 42 kein Strom, und es ist die negative Vorspannung 40
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gesteuert.
Sobald der Strom in der bisher stromführenden Gruppe erlischt, wird auch die negative Vorspannung des Gefässes 51 unwirksam und somit das Gefäss. 51 leitend. Dadurch wird unter Vermittlung des Widerstandes 42 die Sperrwicklung der negativen Vorspannung 40 aufgehoben. d. h. es arbeitet nunmehr die Gefässgruppe 37 gemäss den Gleichrichterbedingungen. Zur Förderung der Betriebssicherheit empfiehlt es sich, die Gitterspannung der Gefässe 51 und 52 innerhalb vorbestimmter Grenzen zu halten, gleichgültig, welcher Belastungsstrom vom Umrichter dem Netz. 32 zugeführt bzw. entnommen wird.
Dies kann man erreichen, indem man an die Sekundärwicklungen der Transformatoren 55 und 56 strom, bzw. spannungsabhängige Widerstände anschliesst, z. B. Glimmlampen 57 und 58, gegebenenfalls in Verbindung mit Belastungswiderständen 69 und 60. Beim Arbeiten auf induktive Belastung kann eine gewisse zusätzliche Sicherheit erwünscht sein, und dies kann man z. B. in der Weise durchführen, dass man das Erlöschen der negativen Vorspannung der Gefässe 51 und 52 durch Drosselspulen 61 und 62 verzögert. Zur Schaffung definierter Potentialverhältnisse in den
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Gitterkreisen wird man Widerstände 63 und 64 einfügen.
Es kommt gelegentlich, insbesondere beim Betrieb mit sehr hohen Spannungen, vor, dass die Steuerwirkung der Gitter einzelner Gefässe durch Schaltvorgänge in den Hauptstromkreisen unwirksam gemacht wird. Die Entladungsstrecken können dann in unvorschriftsmässigen Phasenlagen leitend werden. Solche Betriebsstörungen kann man vorteilhaft vermeiden, indem man zwischen Gitter und Kathode jedes Hauptgefässes einen hinreichend gross bemessenen Kondensator 65 schaltet.
Hinsichtlich der Wirkungsweise des in Fig. 3 dargestellten Umrichters ergibt sich gegenüber Fig. 1 der Unterschied, dass jedes Gefäss nicht während einer vollen Halbwelle der zugehörigen Phasenspannung leitend ist, sondern wie beim sechsphasigen Gleichrichter oder Wechselrichter während etwa 60 , bezogen auf die Periodenlänge der höherfrequenten Phasenspannung. Bei der Durchbildung der Gittersteuerung sind dieselben Gesichtspunkte wie bei Fig. 1 zu beachten.
Es arbeiten also die Gruppen 33 und 37 abwechselnd gemäss den Bedingungen des Gleichrichterbetriebes, u. zw. wird die Steuerung unter Zuhilfenahme der Widerstände 41 und 42, wie bereits besehrieben ist, bewirkt. Infolgedessen können beide Gefässgruppen nicht gleichzeitig gemäss den Bedingungen des Gleichrichterbetriebes arbeiten.
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erreichbaren Frequenz auf der Verbraucherseite. Solche Umformungen kommen überall da in Frage, wo die Frequenz des Primärnetzes und die grösste Frequenz des Verbraucherkreises angenähert gleich gross sind.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 4 wird daher der dem Primärnetz 13 entnommene Wechselstrom zunächst unter Verwendung von Entladlngsstrecken 17-20, einer Drosselspule 21, eines Kommutierungskondensators 80 und eines Transformators 14 in einphasigen Wechselstrom höherer Frequenz umgeformt und alsdann dieser höherfrequente einphasige Wechselstrom-dessen Frequenz angenähert konstant ist-wiederum in niederfrequenten Wechselstrom, u. zw. in Drehstrom ver- änderlicher Frequenz. Es sind also gewissermassen zwei Umrichter in Reihe geschaltet. Der bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel allein interessierende Umrichter ist der, der die Umformung von höherfrequentem Einphasenstrom in niederfrequenten Drehstrom regelbarer Frequenz vornimmt.
Dieser Umrichter enthält die Gefässe 70-81 und die zur Unterstützung des Umrichterbetriebes dienenden Drosselspulen 82-84, an deren Mittelanzapfungen die Phasen d, B und (7 des Verbraucherkreises 69 angeschlossen sind. Wie zu ersehen ist, ist jede Phase des Belastungskreises über je zwei gegensinnig parallel geschaltete Gefässe mit jedem Leiter des höherfrequenten Einphasen-Wechselstrom- zwischenkreises 10 verbunden. Zur Verbesserung der Kurvenformen kann man in die Phasenleitungen A,
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schalten. Letzterer erfüllt auch zugleich die Aufgabe, die Kommutierung zu erleichtern. Nimmt man zunächst an, dass die Schalter 87 und 88 geöffnet sind, so ist zwar der erste Umrichter arbeitsfähig, jedoch nicht der zweite.
Für die Durchführung eines Betriebes mit beliebiger Scheinleistung muss man, wie weiter oben bereits erläutert wurde, jedes Gefäss des Umrichters in Abhängigkeit von den Momentan-
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liefert ein mit dem Belastungsnetz 69 synchron laufender Hilfsgenerator 90. Diese Teilsteuerspannung wird den Gittertransformatoren 92-94, über eine Phaseneinstellvorrichtung 91, zugeführt. Wie bei
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versehen, die für sich allein das Einsetzen der Entladung in den Gefässen verhindert. Die einzelnen Wicklungen der Gittertransformatoren 92-94 liefern den verschiedenen Widerständen 96 Steuerspannungen, die die Vorspannungen 95 kompensieren. Hiefür dienen Hilfsentladungsgefässe 97, die ebenfalls vorzugsweise ionisierbares Medium aufweisen.
Für den Betrieb mit beliebigem Leistungfaktor muss man die Möglichkeit von Kurzschlüssen, wie sie sich ergeben können, wenn gleichzeitig mehrere Gefässe bzw. Gefässgruppen Strom führen bzw. leitend gemacht werden, vermeiden. Dies kann man erreichen, indem man den Gleichrichteranteil der Gitterspannung, wie er durch die Wider-
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wirken lässt. Die Steuerung dieser dem Gleichrichterbetrieb entsprechenden Teilsteuerspannung erfolgt durch entsprechende Beeinflussung des Gitters des zugehörigen Gefässes 97. Es empfiehlt sich, auch für die genaue Einstellung der Gitterspannung des Hilfsgefässes 97 eine Phaseneinstellvorrichtung 98 vorzusehen, die den Gittern der Hilfsentladungsstrecken 97 über eine der Transformatorwicklungen 142 die niederfrequenten Steuerimpulse in der richtigen Phasenlage zuführt.
Durch entsprechende Einstellung der beiden Vorrichtungen 91 und 98 kann man die Stromführung der Gefässe 97 in vorbestimmter
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beschränken. Nur während dieser Zeitabschnitte sind die zugehörigen Hauptgefässe auf GleichrichterSteuerung eingestellt. Die höherfrequente Teilsteuerspannung spitzer Wellenform ist nach wie vor derart zu bemessen, dass das zugehörige Entladungsgefäss stets gemäss den Wechselrichterbedingungen arbeiten kann. Für die genaue Einstellung des positiven Impulses der Wechselspannung spitzer Wellen-
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form dient eine Phaseneinstellvorrichtung 99.
Die Umwandlung der sinusförmig dargebotenen höher- frequenten Teilsteuerspannung in die Wechselspannung spitzer Wellenform kann im Gittertrans- formator 102 oder in einem besonderen, zwischen Drehtransformator 99 und Gittertransformator 102 geschalteten gesättigten Transformator 101 erfolgen.
Nimmt man an, dass der Schalter 88 in seiner oberen Stellung ist, so wird Energie von der
Sammelschiene 10 an das Verbrauchernetz 69 geliefert, wie bereits für einphasige Verbrauchernetze in Fig. 1 erläutert ist. So kann z. B. während einer Halbwelle der höherfrequenten Spannung, beispiels- weise, wenn die obere Klemme. der Sammelschiene 10 positives Potential führt, eine Speisung der
Phasen A und B durch das Gefäss 70 und das Gefäss 76 unter Mitwirkung der beiden Drosselspulen 82 und 83 erfolgen. In der folgenden Halbwelle der höherfrequenten Spannung erfolgt die Stromführung mittels der Gefässe 14 und 80.
Entsprechende Verhältnisse ergeben sich für das Zusammenarbeiten der Phasen Aund Cund Bund C. Die Kurzschlussmöglichkeiten, wie sie insbesondere bei mehrphasigem
Betrieb und bei beliebiger Belastung denkbar sind, werden gemäss der Ausführungsform dadurch vermieden, dass grundsätzlich die Gefässe nur entsprechend den Bedingungen des Wechselrichter- betriebes gesteuert werden, während die Steuerung entsprechend den Bedingungen des Gleichrichter- betriebes nur innerhalb vorbestimmter Zeitabschnitte möglich ist. Diese Gleiehrichtersteuerung wird durch Hilfsentladungsgefässe bewirkt, deren Anodenspannung synchron mit der niederfrequenten
Spannung verläuft und deren Gitterkreise entweder in Abhängigkeit vom Strom (vgl. Fig. 3) oder von der Spannung der Verbraucherseite gesteuert werden.
Eine Steuerung, die nur die Bedingungen
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Steuerung den Bedingungen hinsichtlich der Momentanwerte von Strom und Spannung nicht ent- sprechen. Die genaue Berücksichtigung der Momentanwerte ist nur bei Verwendung einer zusätz- lichen Teilsteuerspannung, wie sie durch die Hilfsgefässe geliefert wird, möglich.
Nimmt man an, dass der Schalter ? in seiner unteren Stellung ist, so ist der Umrichter unmittelbar mit der Maschine 90, die als Generator oder als Motor wirken kann, verbunden. In diesem Falle wirkt die niederfrequente Spannung unmittelbar auf die Gitterkreise bzw. die Gitterkreise der Hilfsgefässe ein.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 5 der Zeichnung dargestellt. Der Hauptstromkreis dieser Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung gemäss Fig. 3 dadurch, dass pro Gruppe nicht sechs, sondern nur zwei Gefässe vorgesehen sind und der Hintertransformator 34 in Fortfall gekommen ist. Dafür weist er ähnlich wie der Umrichter gemäss Fig. 1 eine Drosselspule 21'mit zwei elektrisch getrennten Wicklungen auf. In diesem Fall kann man die beiden Gruppen von Entladungsgefässen zu je einem mehranodigen Gefäss mit gemeinsamer Kathode zusammenfassen. Die Durchbildung der Gittersteuerung weicht von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen insofern ab, als Trans- formatoren 110-113 verwendet werden, die zwei Primärwicklungen aufweisen, von denen die eine von der höherfrequenten Spannung, die andere von der niederfrequenten Spannung erregt wird.
Auf den Stromkreis der der niederfrequenten Spannung zugeordneten Wicklung wirkt ferner eine Gleich- spannung 120 unter Verwendung von Widerständen 121, 122, 125 und 126 sowie zweier Gleichrichter- elemente 127 und 128, beispielsweise Kontaktgleichrichter, ein. Die Anordnung ist hiebei derart getroffen, dass die Batteriespannung in der einen Halbwelle der vom Transformator 123 gelieferten niederfrequenten Spannung dieser Spannung entgegenwirkt, in der folgenden Halbwelle sich addiert.
Dadurch wird erreicht, dass die Sättigung der Transformatoren 110-113 periodisch gesteuert wird. Im gesättigten Zustand wird in den in die Gitterkreise eingefügten Sekundärwicklungen dieser Transformatoren keine Spannung induziert. Ausser Strombegrenzungswiderständen und negativen Vorspannungen 129 enthalten die Gitterkreise noch die Sekundärwicklungen von Gittertransformatoren 27 und 27', die nur von der höherfrequenten Spannung gespeist werden. Bemerkt wird noch, dass die
Gleichrichterelemente 127 und 128 eine Sättigung des Transformators 770-77. 3 mit verkehrtem Vorzeichen verhüten sollen.
Für die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Steueranordnung ergibt sich folgendes : Nimmt man an, dass während einer bestimmten Halbwelle der niederfrequenten Spannung 124 die vom Transformator 123 an die Wicklungen 116 und 117 gelieferte Spannung der Gleichspannung 120 entgegenwirkt, so werden die Transformatoren 110 und 111 entsättigt. Eine Wechselspannung spitzer Wellenform wird nunmehr den Gittern der Gefässe 17 und 19 durch die Transformatoren 110 und 111 aufgedrückt, und die Gefässe 17 und 19 arbeiten gemäss den Bedingungen des Gleichrichterbetriebes. Während des gleichen Zeitabschnittes sind bei den Transformatoren 112 und 113 Batteriespannung und niederfrequente Wechselspannung derart wirksam, dass diese Transformatoren gesättigt sind und infolgedessen keine Steuerspannung liefern.
Die Gefässe 18 und 20 empfangen während dieses Zeitabschnittes lediglich eine solche Steuerspannung, die nur den Bedingungen des Wechselrichterbetriebes genügt, u. zw. wird eine Steuerwechselspannung spitzer Wellenform durch den Transformator 27' zugeführt. Abgesehen von der Besonderheit der Steuerung, die sich aus der Verwendung der Trans- formatoren 110-113 ergibt, unterscheidet sich die Arbeitsweise des Umrichters nicht von der der vorhergehenden Ausführungsbeispiele.
Eine Regelung der an das niederfrequente Netz 12 gelieferten Energie kann man vorteilhaft dadurch bewirken, dass man die Phase der zusätzlichen Gleichrichterteilspannung ändert, und dies bewirkt man, indem man die Phaseneinstellvorrichtung 114 entsprechend
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bis 139. Den Transformatoren 110 und 111 gemäss Fig. 5 entspricht der Transformator ?.' ?, der ausschliesslich von der höherfrequenten Wechselspannung gespeist wird. Seine Sekundärseite kann durch das Entladungsgefäss dz bzw. 137 kurzgeschlossen werden. Diese Entladungsgefässe werden durch eine mit der niederfrequenten Spannung synchron verlaufende Steuerspannung, die durch den Transformator 123 zugeführt wird, beeinflusst.
Die Gitterkreise der Hauptgefässe enthalten negative Vor-' spannungen 140 und 141, und ein Teil dieser Vorspannungen wird in die Hauptstromkreise der Hilfsgefässe 136-139 eingefügt. Man erreicht dadurch, dass die Unterbrechung des Stromes in diesen Gefässen in einem vorbestimmten Zeitpunkt erfolgt. Falls es erwünscht ist, kann man den Hilfsgefässen eine positive Vorspannung zuführen, die man zweokmässigerweise den Batterien 140 und 1-11 entnimmt.
Dadurch kann man erreichen, dass die Hilfsentladungsgefässe während der vollen Halbwelle der niederfrequenten Spannung leitend sind. In sonstiger Hinsicht ergeben sich keine grundlegenden Unter-
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Gittersteuerung von gittergesteuerten Dampf-oder Gasentladungsstrecken bei der unmittelbaren Frequenzumformung von Wechselstrom höherer Frequenz in solchen niederer
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des Gleichrichterbetriebes, in der niederfrequenten Halbwelle, in der positive Sperrspannung an der Entladungsstrecke liegt, gemäss den Bedingungen des Wechselrichterbetriebes gesteuert wird, gekennzeichnet durch zwei den beiden Netzspannungen zugeordnete, sich additiv zusammensetzende Teilsteuerspannungen mit von Sinusform abweichender Kurvenform, wobei die höherfrequente Teilsteuerspannung eine spitze Wellenform aufweist.