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Schaltung zur Regulierung der Zündungsphase eines oder mehrerer an einer Wechselspannung liegender Stromtore
Zur Regulierung der Zündungsphase von an einer Wechselspannung liegenden Stromtoren verwendet man üblicherweise eine Phasenschieberbrücke und einen Impulstransformator, der bei Erreichung einer gewünschten Phasenverschiebung dem Gitter des Stromtores einen Zündimpuls zuführt. Diese Schaltungen haben den Nachteil, dass die Zündungsphase nur in einem Bereich von etwa 1500 reguliert werden kann, wenn der Aufwand nicht zu gross werden soll. Aber auch bei dieser Beschränkung des Regelbereiches sind solche Schaltungen ziemlich teuer. insbesondere wegen des Impulstransformators, und ausserdem verbrau- chen sie eine nicht vernachlassigbare Leistung.
Es gibt auch bereits Regulierschaltungen für die Zündungsphase von Stromtoren, bei denen keine Im- pulstransformatoren verwendet werden. Bei einer bekannten Schaltung dieser Art ist im Gitterstromkreis eines Stromtores eine Impedanz vorgesehen, an der mit Hilfe eines Kondensators ein regulierbarer Spannungsabfall erzeugt wird, der einer regulierbaren Vorspannung des Gitters des Stromtores entgegenwirkt, wobei natürlich auch mehrere Stromtore vorhanden sein könnten.
Der Kondensator wird in jeder Periode der Wechselstromspannung einmal über einen Gleichrichter geladen und einmal über einen regulierbaren Widerstand entladen, der im Gitterstromkreise des Stromtores mit der regulierbaren Vorspannung in Serie geschaltet ist. In dem Moment der Kondensatorentladung, in dem die resultierende Gitterspannung gleich der Zündungsspannung des Stromtores wird, zündet das Strom- tor und bleibt dann stromleitend, bis die Anodenspannung zu Null wird. Diese bekannte Schaltung hat den Nachteil, dass der während der Kondensatorentladung am Entladungswiderstand auftretende Spannungsabfall von Schwankungen der Netzspannung abhängt, so dass letztere die Genauigkeit der Zündungsphase beeinflussen.
Dies wirkt sich umso nachteiliger aus, als eine vollständige Entladung des Kondensators während des innerhalb einer Periode hiefür zur Verfügung stehenden Zeitintervalles in keiner Weise gewährleistet ist und die jeweils am Ende dieses Zeitintervalles vorhandene Restladung ihrerseits den Entladungsverlauf in der folgenden Periode beeinflusst.
Die vorliegende Erfindung behebt diese Nachteile und erhöht dadurch die Genauigkeit der Einhaltung der eingestellten Zündungsphase. Die Schaltung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Impedanz, ander mit Hilfe des Kondensators der regulierbare Spannungsabfall erzeugt wird, sich im Anodenstromkreis eines Hilfs-Stromtores befindet, in dessen Gitterstromkreis der genannte Kondensator angeordnet und einer regulierbaren negativen Gittervorspannung entgegengeschaltet ist, und dass der Kondensator über einen Widerstand von aus der Wechselspannung abgeleiteten, trapezförmigen Spannungshalbwellen geladen wird, bis seine Spannung die negative Gittervorspannung ausgleicht und das Hilfs-Stromtor zündet, was infolge des Spannungsabfalles, der nun an der genannten Impedanz auftritt, auch die Zündung der Stromtore bewirkt,
und dass der Kondensator sich infolge der Zündung des Hilfs-Stromtores über einen Gleichrichter und dieses Hilfs-Stromtor selbst entlädt.
Da der Kondensator von einer trapezförmigen Spannung geladen und in jeder Periode vollständig entladen wird, ergibt sich eine ausserordentlich genaue Einhaltung und eine sehr feine Einstellbarkeit der Zündungsphase.
Eine besonders zweckmässige Schaltung ergibt sich, wenn man die trapezförmigen Spannungswellen an einem Widerstand eines Spannungsteilers abnimmt, zu welchem Widerstand eine als Spannungsbegren-
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zer dienenden Kaltkathoden-Diode parallelgeschaltet ist, wobei der Spannungsteiler vom Ausgang einer
Gleiehrichterbrücke gespeist wird, die eingangsseitig an die Wechselspannung angeschlossen ist.
Zur Einstellung der negativen Gittervorspannung des Hilfs-Stromtores verwendet man vorteilhaft ein
Potentiometer, wobei man einen sehr grossen, z. B. 180 überschreitenden Regulierbereich erzielen kann.
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, während Fig. 2 ein zu dessen Erläuterung dienendes Diagramm zeigt.
Ein Transformator 1 ist mit seiner Primärwicklung 2 an das Wechselstromnetz angeschlossen. An eine Sekundärwicklung 3 dieses Transformators sind zwei von Thyratrons gebildete Stromtore 4 und 5 und ein Verbraucher 6 in Vollweg-Gleichrichtersehaltung angeschlossen. Die Zündungsphase dieser Stromtore 4 und 5 sollgoregelt werden, um dadurch den vom Verbraucher 6 aufgenommenen. Strom zu verändern. Eine Gleichrichterbrücke 7 ist an eine weitere Sekundärwicklung 8 des Transformators 1 angeschlossen. Die Ausgangsspannung der Brücke 7, die aus gleichgerichteten sinusförmigen Halbwellen besteht, wird zwei in Serie miteinander geschalteten, einen Spannungsteiler bildenden Widerständen 9 und 10 zugeführt.
Zum Widerstand 10 Ist eine als Spannungsbegrenzer dienende Kaltkathoden-Diode 11 parallelgeschaltet.
Zur Kaltkathoden- Diode 11 sind wiederum die SerieschalttÎng eines Widerstandes 12 und eines Hilfs-Strom- tores 13 sowie die Serieschaltung eines Widerstandes 14 und eines Kondensators 15 parallelgeschaltet. Die vonder Kaltkathoden-Diode 11 abgekehrten Anschlussklemmen der Widerstände 12 und 14 sind durch einen Gleichrichter 16 miteinander verbunden, während zum Kondensator 15 ein Widerstand 17 parallel liegt.
Das Gitter des Stromtores 13 ist über einen Schutzwiderstand 18 mit dem beweglichen Abgriff eines Potentiometers 19 verbunden, das von einer Gleichspannungsquelle 20 gespeist wird. Der positive Pol der Spanuungsquelle 20 ist über den Widerstand 17 mit der Kathode des Hilfs-Stromtores 13 verbunden.
Die beiden GitterderStromtore4 und 5 sind über Schutzwiderstände 21 und 22 mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle 23 verbunden, deren positiver Pol mit dem Anschlusspunkt 24 der Kaltkathoden-Diode 11 andie Widerstände 9, 10, 12, 14 verbunden ist. Der Anschlusspunkt der Kaltkathoden-Diode 11 an die Widerstände 10 und 17, der Kondensator 15 und die Kathode des Stromtores 13 ist mit 25 bezeichnet, während der Anschlusspunkt des Potentiometers 19 und der Spannungsquelle 20 an die Widerstände 17 und 14, den Kondensator 15 und den Gleichrichter 16 mit 26 bezeichnet ist. Die Anode des Stromtores 13 ist im Punkte 27 mit dem Widerstand 12, dem Gleichrichter 16 und den Kathoden der beiden Stromtore 4 und 5 verbunden.
Eine dritte Sekundärwicklung 28 des Transformators 1 liefert den Heizstrom für die Kathoden der Stromtore 4, 5 und 13, wie durch die Klemmenbezeichnungen ff in üblicher Weise angedeutet ist.
Die beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt : Wenn am Widerstand 12 kein Spannungsabfall auftritt, der der durch die Spannungsquelle 23 gelieferten, negativen Vorspannung der Gitter der Stromtore 4 und 5 entgegenwirkt, so sind diese Stromtore gesperrt und der Verbraucher 6 erhält keinen Strom. Durch den Widerstand 12 kann ein Strom fliessen, wenn das Hilfs-Stromtor 13 offen ist, wobei dieser Strom von der an den Klemmen 24, 25 der Diode 11 herrschenden Spannung abhängt. Die Zeitdauer während welcher dies der Fall ist, hängt, wie noch näher erläutert werden wird, von der Einstellung des Abgriffes des Potentiometers 19 ab, so dass durch die Einstellung dieses Agriffes letzten Endes die Zündungsphase der Stromtore 4 und 5 und damit der vom Verbraucher aufgenommene Strom geregelt werden kann.
Die während einer vollen Wechselstromperiode T am Ausgang der Gleichrichterbrücke 7 auftretende Spannung hat die Form von zwei gleichgerichteten Sinus-Halbwellen, die als positiv betrachtet werden.
In Abwesenheit der Kaltkathoden-Diode 11 würden am Widerstand. 10 des Spannungsteilers 9 - 10, also
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ist, wird das Hilfs-Stromtor 13 leitend und der Kondensator 15 entlädt sich über den Gleichrichter 16 und das Hilfs-Stromtor 13. Das einmal gezündete Hilfs-Stromtor 13 bleibt leitend, so dass vom Zeitpunkt Tz an, infolge der Spannung e2, ein Strom vom Punkte 24 über den Widerstand 12 und das Hilfs-Stromtor 18 zum Punkte 25 fliesst. Der Spannungsabfall am Widerstand 12 ist im Gitterkreis der Stromtore 4 und 5 der von der Quelle 23 gelieferten negativen Vorspannung entgegengesetzt gerichtet, und gleich (oder ange-
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T stromlUl1lend.
Wenn die als Spannungsbegrenzer wirkende Kaltkathoden-Diode 11 nicht vorhanden wäre, so wurde der Kondensator 15 nicht jeweils während nahezu einer Halbperiode von einer konstanten Spannung aufge-
EMI3.3
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keine scharfen Schnittpunkte oder überhaupt keine Schnittpunkte Pl, P2 in der Nähe von bzw. T liefern würden.
Mit der vorliegenden Schaltung kann man die Zündungsphase praktisch in einem Bereich von 1800 regulieren. Man kann sogar über 1800 hinaus regulieren. Wenn man die Potentiometerspannung e4 näm- lich so gross wählt, dass e3 und e4 sich in der ersten Halbperiode nicht schneiden, so entlädt sich der Kondensator 15 am Ende dieser Halbperiode nicht, sondern lädt sich in der zweiten Halbperiode noch weiter auf, wie gestrichelt dargestellt ist. Die Entladung über den Widerstand 17 in der kurzen Übergangszeit, in der die Spannung kleiner ist als EB und sogar verschwindet, ist vernachlässigbar. Der erste Zündpunkt Pl liegtdann in der zweiten Halbperiode, der nächste Zündpunkt in der vierten Halbperiode usw.
Im vorliegenden Zusammenhange, nämlich zur Steuerung des von den Stromtores 4 und 5 dem Verbraucher 6 gelieferten Stromes, hat eine Zündung im Punkte Pl, wobei nur das Stromtor 5 arbeiten würde, keinen Zweck, doch sind Fälle denkbar, in denen eine Phasenschiebung des Zündzeitpunktes in einem Bereiche
EMI3.5
nützlichDie beschriebene Schaltung hat den Vorteil, mit sehr geringem Aufwand einen grossen Reguliere- reich und eine sehr exakte Regulierung zu gewährleisten. Die erforderlichen Röhren 11 und 13 sowie die diversen Widerstände, der Kondensator 15 und der Gleichrichter 16 sind nämlich viel billiger als die bei üblichen Schaltungen verwendeten Transformatoren und Phasenschieberbrücken und verbrauchen auch im Betrieb eine wesentlich geringere Leistung.
Selbstverständlich kann das Potentiometer 19 in Graden, die der Phase des Zündeinsatzes entsprechen, geeicht werden oder z. B. auch in Prozenten des maximalen, dem Verbraucher 6 züführbaren Stromes.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur Regulierung der Zündungsphase eines oder mehrerer an einer Wechselspannung lie- gender Stromtore, in deren Gitterstromkreis eine Impedanz vorgesehen ist, an der mit Hilfe eines Kondensators ein regulierbarer Spannungsabfall erzeugt wird, der einer regulierbaren Vorspannung der Gitter des oder der Stromtore entgegenwirkt, bis letztere zünden, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Impedanz (12) sich im Anodenkreis eines Hilfs-Stromtores (13) befindet, in dessen Gitterstromkreis der genannte Kondensator (15) angeordnet und einer regulierbaren negativen Gittervorspannung (-e4) entgegengeschaltetist, und dass der Kondensator über einen Widerstand (14) von aus der Wechselspannung abgeleiteten, trapezförmigen Spannungshalbwellen (e2) geladen wird,
bis seine Spannung die negative Gittervorspannung ausglcichtund das Hilfs-Stromtor zündet, was infolge des Spannungsabfalles, der nun an der genannten Impedanz (12) auftritt, auch die Zündung der Stromtore (4, 5) bewirkt, und dass der Kondensator sich infolge der Zündung des Hilfs-Stromtores (13) über einen Gleichrichter (16) und dieses Hilfs-Stromtor selbst entlädt.