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Schaltung zur Gittersteuerung elektrischer Entladungsgefässe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Gittersteuerung elektrischer Entladungs- gefässe mittels einer steil ansteigenden Spannung. Hiefür ist vorgeschlagen worden, von einer eine recht- eckförmige Spannung liefernden Spannungsquelle eine steuerbare, mit ihrer Drosselwicklung in Reihe mit einem Ventil liegende, mit Sättigungswinkelsteuerung arbeitende Drossel in Reihenschaltung mit einem
Schaltungselement zu speisen und die Spannung für das zu steuernde Gitter des Stromrichters an dem
Schaltungselement abzunehmen.
Bei der neuartigen Lösung für die Steuerung eines Gitters eines Stromrichters mit einer Spannung, die von einem in Reihe mit einer mit Sättigungswinkelsteuerung arbeitenden steuerbaren Drossel liegenden Widerstand abgenommen wird, erfolgt erfindungsgemäss die Speisung des die Drossel und den Widerstand enthaltenden Stromkreises mit einer nichtsinusförmigen Spannung aus einer zweiphasigen Gleichrichterschaltung als Spannungsquelle, in welcher ein Belastungswiderstand über eine Glättungsdrossel an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Speisetransformators angeschlossen ist, indem die nichtsinusförmige Spannung zwischen einem Ende der Sekundärwicklung des Transformators bzw. dem mit dem Transformator verbundenen Pol des Ventiles und der Vertindungsleitung von Belastungswiderstand und Glättungsdrossel abgenommen wird.
Eine solche Schaltung hat insbesondere die vorteilhafte Eigenart, dass an ihr ohne eine zusätzliche Gleichspannungsquelle unmittelbar eine nichtsinusförmige Wechselspannung gewonnen wird, von welcher die positive Spannungshalbwelle, welche trapezförmigen Verlauf hat und einen Bereich von mehr als 1800 umfasst, für die Bildung der Gitterspannung des Stromrichters benutzt wird, und von welcher die negative Halbwelle die Rückmagnetisierullg der in Reihe mit einem Ventil liegenden Sättigungsdrossel bewirkt, welche in Reihe mit dem Arbeitswiderstand liegt, an dem die Stromrichtergitterspannung abgenommen wird.
Eine solche Schaltung mit einer zweiphasigen Gleichrichterschaltung lässt sich benutzen für die Lieferung nur einer Gitterspannung, kann aber auch für die Lieferung der Spannung zweier Steuergitter benutzt werden, die mit 1800 Phasenverschiebung am Stromrichter arbeiten. In diesem Fall wird in der Schaltung je eine Spannung an jedem Ende der Sekundärwicklung des die zweiphasige Schaltung speisen- den Transformators und an der Verbindungsleitung zwischen dem Belastungswiderstand und der Glättungsdrossel der zweiphasigen Gleichrichterschaltung abgenommen.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht beschränkt auf die Speisung nur zweier Steuergitter eines Stromrichters, sondern kann für einen Stromrichter beliebiger Phasenzahl benutzt werden. Liegt ein 2n-phasiger Stromrichter vor, wobei n grösser 1 ist, so wird gemäss der Erfindung für die Speisung von je zwei um 1800 elektrisch in der Phase versetzten Steuerkreisen des Stromrichters je eine zweiphasige Gleichrichterschaltung vorgesehen. Es ist dann zwar für jede der zweiphasigen Gleichrichterschaltungen je eine Glättungsdrossel an jeder Mittelanzapfung des Sekundärwicklung des Speisetransformators erforder- lich. Es braucht für alle zweiphasigen Gleichrichterschaltungen nur ein gemeinsamer Belastungswiderstand vorgesehen zu werden.
Die Erfindung ist nicht nur anwendbarbei Schaltungen von Stromrichtern für gerade Phasenzahlen. Eine entsprechende Anordnung Ist vielmehr auch bei (Zn-l)-phasigen Schaltungen anwendbar, z. B. also bei
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einer dreiphasigen Schaltung. In diesem Fall kann auch aus der Möglichkeit Nutzen gezogen werden, dass zwar für die Erzeugung je einer Steuergitterspannung für den Stromrichter je einezweiphasige Gleichrich- terschaltung erforderlich ist, wobei an den Mittelpunkt der Sekundärwicklung je eine Glättungsdrossel angeschlossen Ist ; jedochkann für alle zweiphasigen Schaltungen gemeinsam wieder ein einziger Belastungwiderstand benutzt werden, dem gegebenenfalls, wie später grundsätzlich angegeben, zur Glättung und
Versteifung der gelieferten Spannung ein Kondensator parallel geschaltet sein kann.
Bisher ist angegeben worden, dass die nichtsinusförmige Wechselspannung zwischen einem Ende der
Sekundärwicklung des Speisetransformators der zweiphasigen Schaltung und der Verbindungsleitung zwischen der Glättungsdrossel und dem Belastungswiderstand abgenommen wird. Die Höhe der positiven Halbwelle dieser Wechselspannung kann eingestellt werden, wenn der Belastungswiderstand hiefür als Potentiometer ausgebildet ist. Für die Verbesserung der Trapezform der positiven Halbwelle der von der zweiphasigen Schaltung gelieferten nichtsinusförmigen Spannung bzw. ihre Glättung kann dem Belastungswiderstand der zweiphasigen Schaltung vorzugsweise ein Kondensator parallel geschaltet werden.
Er erfüllt dann unmittelbar gleichzeitig die Funktion, dass er zu einer Versteifung der von der zweiphasigen Schaltung abnehmbaren Spannung und damit zur Versteifung der Gitterspannung des Stromrichters dient. Für die steuerbare Sättigungsdrossel der Anordnung, welche aus einer Drossel in Reihe mit einem Ventil in Reihe mit dem Arbeitswiderstand besteht, an welchem die Steuergitterspannung des Stromrichters abgenommen wird, kann es sich als zweckmässig erweisen, auch eine Rückmagnetisierung der Drossel über einen zusätzlichen Parallelwiderstand zu dem Ventil vorzunehmen, die dann im Zusammenwirken mit der eigent- lichen Steuerwicklung den jeweiligen Arbeitspunkt der mit Sättigungswinkelsteuerung arbeitenden Drossel bestimmt, von welchem aus deren Aufwärtsmagnetisierung stattfindet.
Eine beispielsweise Schaltung für die Anwendung der Erfindung veranschaulicht die Fig. 1 der Zeichnung.
In dieser bezeichnet 1 einen Transformator, welcher eine zweiphasige Gleichrichterschaltung speist, die aus den beiden Ventilen 2 und 3, einer Glättuiigsdcossel 4 und einem Belastungswiderstand 5 besteht.
Diesem Widerstand 5 isf der Kondensator 6 parallel geschaltet. Aus dieser zweiphasigen Schaltung wird zwischen dem einen Endpunkt A der Sekundärwicklung des Transformators 1 und dem Punkt N zwischen der Glättungsdrossel und dem Belastungswiderstand 5 die nichtsinusförmige Spannung abgenommen, welche über die sättigungsfähige Drossel 7a in Reihe mit dem Ventil 8a an dem Arbeitswiderstand 9a liegt.
Dem Ventil 8a ist noch ein ohmscher Widerstand 10a parallel geschaltet. An dem Arbeitswiderstand 9a wird die Spannung für ein Steuergitter des Stromrichters abgenommen, wobei der Anschluss K gegebenenfalls über eine negative Vorspannungsquelle an die Kathode des Stromrichters und die Leitung G1 an eines der Steuergitter des Stromrichters angeschlossen ist. Zwischen dem Punkt N und dem andem Ende B der Sekundärwicklung des Transformators 1 wird die nichtsinusförmige Spannung für ein weiteres Steuergitter des Stromrichters abgenommen, u. zw. über eine sättigbare Drossel 7b'in Reihe mit einem Ventil 8b, welchem ein ohmscher Widerstand lobparallelgeschaltet ist.
An dem Widerstand 9b wird die Spannung für das zweite Gitter G2 des Stromrichters in gleicher Weise abgenommen, wie es für das andere Gitter G1 erläutert worden ist.
Die Wirkungsweise einer solchen Anordnung soll nunmehr an Hand der Kurvenbilder nach den Fig. 2 - 5 erläutert werden.
In Fig. 2 ist der Ve'lauf der Spannung U dargestellt, welche an den Enden A und B der Sekundärwicklung des Speisetransformators 1 entsteht.
In Fig. 3 ist die Spannung UA¯p veranschaulicht, welche zwischen den Punkten A und P der Mittelpunktschaltung entsteht, welche aus der Sekundärwicklung des Transformators I, den beiden Ventilen 2 und 3, der Drossel 4 und dem Belastungswiderstand 5 mit dem Parallelkondensator 6 besteht. Hat bei positivem Potential des Endes A der Sekundärwicklung des Transformators 1 das Ventil 2 seine Durchlassphaee, so liegt an diesem Ventil 2 nur eine geringe Restspannung entsprechend der Erhebung der Kurve UA-p itber die Nullinie. In der nächsten Halbwelle des Wechselstromes, mit welchem der Transformator 1 gespeist wird, hat das Ende B seiner Sekundärwicklung positives Potential, und das Ventil 3 hat seine Durchlassphase.
Es liegt jetzt an dem Ventil 3 nur eine geringe Restspannung, an dem Ventil 2 dagegen die volle Sperrspannung U A-B.
In Fig. 4 ist der Verlauf der Spannung UA-N veranschaulicht, welche zwischen den Punkten A und N der angegebenen Mittelpunktsschaltung liegt. Da U = U A-P +UN p ist, ergibt sich die Kurve nach Fig. 4 für U A-N aus der Kurve nach Fig. 3 für U p durch Anheben dieser Kurve um den Gleichspannungsabfall am Widerstand 5. Diese Spannung UA-N ist eine reine Wechselspannung.
Sie besteht aus einer trapezförmigen positiven Halbwelle mit einer Breite von über 180 elektrisch. in dem eingetragenen
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Intervall Tl und einer sinusförmigen negativen Halbwelle in dem Zeitintervall T. Aus dem positiven trapezförmigen Teil dieser Spannung USA-N wird in dem Stromkreis durch die Ventildrosselal1ord- nung 7a, 8a, lOa und den Arbeitswiderstand 9a die gewünschte Gitterspannung ausgeschnitten, wie es Bild 5 zeigt. Durch Veränderung dei Steuermagnetisierung der Drossel 7a ist es möglich, den steil anstei- gendenEinsatz der Gitterspannung UG. K, der in Fig. 5 im Zeitpunkt t erfolgt, in einem Bereich zwischen den Punkten p und P2'd. h. von grösser als 1800 elektrisch zu verschieben.
Auf der Sl1ttigungedros- sel sind inFig. 1 vier Steuerwicklungen angedeutet, mit deren Hilfe verschiedene magnetische Steuereinflüsse einander überlagert werden können.
Die Erzeugung der Steuerspannung für das Gitter G des Stromrichters, welches gegenüber dem Gitter G, mit 180 elektrisch verschobener Phasenlage arbeitet, erfolgt sinngemäss an dem Arbeitswider- stand 9b der Anordnung, welcher über die Drossel 7b und das Ventil 8b mit dem Parallelwiderstand lOb mit der zwischen den Punkten B und N der Schaltung entstehenden nichtsinusförmigen Wechselspannung gespeist wird.
EMI3.1
Transformators l*.
Liegt nur ein (2n-1)-phasig gespeister Stromrichter, z. B. ein dreiphasig gespeister Stromrichter vor, so ergibt sich die geeignete Schaltung durch Fortlassen der Arbeitswiderstände 9b, 9d und 9f sowie der Drosseln und Ventile, über welche diese Widerstände von den zweiphasigen Schaltungen gespeist werden.
Auch hiebei bleibt das Merkmal bestehen, dass für alle zweiphasigen Gleichrichterschaltungen nur ein gemeinsamer Belastungswiderstand im Sinne von 5', gegebenenfalls mit einem Parallelkondensator 6'erforder- lich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Gittersteuerung elektrischer Entladungsgefässe eines Stromrichters mittels einer steil ansteigenden, an einem Schaltungsteil abgenommenen Spannung, die einem Stromkreis entnommen wird, der von einer Spannungsquelle rechteckförmiger Spannungskurvenform gespeist wird und eine steuerbare Drossel mit Sättigungswinkelsteuerung als Spannung steuerndes Glied enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis aus Drossel und Reihenwiderstand für das einzelne Steuergitter mit einer nichtsinusförmigen Spannung aus einer zweiphasigen Gleichrichterschaltung gespeist wird, in welcher ein Belastungswiderstand über eine Glättungsdrossel an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Speisetransformators angeschlossen ist,
indem die nichtsinusförmige Spannung zwischen einem Ende derSekundärwick- lung des Transformators bzw. dem mit dem Transformator verbundenen Pol des Ventiles und der Verbindung leitung von Belastungswiderstand und Glättungsdrossel abgenommen wird.