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Schaltungsanordnung zum Anlassen eines selbstschwingenden
Thyratron- oder Thyristor-Oszillators
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer Schaltungsanordnung zum Anlassen eines selbstschwingenden Thyratron-oder Thyristor-Oszillators, z. B. eines selbstschwingenden ThyristorUmformers nach dem Patent Nr. 226829.
Diese Schaltungsanordnung nach dem Stammpatent enthält einen Kondensator, der über einen Widerstand an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, und ein nicht lineares Element, das in Reihe mit einer für Gleichstrom durchlässigen Impedanz über diesen Kondensator geschaltet ist, so dass bei einem bestimmten Wert der Spannung an diesem Kondensator das nicht lineare Element durchlässig wird und über der Impedanz ein Impuls erzeugt wird, der einer Steuerelektrode eines Thyratrons oder eines Thyristors des Oszillators zugeführt wird, wobei diese Startschaltungsanordnung bei selbstschwingendem Oszillator durch letzteren unwirksam gemacht wird.
Die Anwendung dieser Schaltungsanordnung in Thyristorumformern bereitete grosse Schwierigkeiten.
Zahlreiche Thyristoren wurden zerstört.
Mit Rücksicht auf die Amplitude und die günstige Form der erzeugten Anlassimpulse hat man längere Zeit angenommen, dass diese'Schwierigkeiten durch den Umformerkreis selber herbeige führt wur- den. Diese Schwierigkeiten träten aber bei jeder geprüften Wandlerschaltung auf.
Schliesslich wurde überlegt, ob auch die angewendete Anlassschaltung die Schwierigkeiten herbeiführen könnte, und es hat sich tatsächlich herausgestellt, dass die erwähnten Schwierigkeiten vermieden werden können, wenn nach der Erfindung die Zeitkonstante des aus dem Kondensator und dem Widerstand der Anlassschaltung bestehenden Netzwerkes, unter Berücksichtigung der Spannung der Gleichspannungsquelle, der Durchschlags- spannung des nicht linearen Elementes dieser Anlassschaltung und der Löschspannung desselben,. derart. gewählt ist, dass die Wiederholungsperiode der erzeugten Impulse so lange ist, dass die durch einen ersten Anlassimpuls im Oszillator hervorgerufenen Einschalterscheinungen in dem Augenblick, in dem der nächste Anlassimpuls auftritt, nahezu völlig beendet sind.
Jeder selbstschwingende Oszillator enthält einen Schwingkreis irgendeiner Form, und meist wird der erzeugte Wechselstrom, z. B. durch induktive Kopplung, diesem Schwingkreis entnommen, wobei der Schwingkreis durch die Wechselstrombelastung des Oszillators gedämpft wird. Vorzugsweise ist die Wiederholungsperiode der Anlassimpulse daher länger als zweimal die Zeitkonstante dieses Schwingkreises in unbelastetem Zustand.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die der. Fig. 1 der Zeichnung des Stammpatentes entspricht und eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der Erfindung zeigt, näher erläutert.
Die gezeigte Ausführungsform enthält einen Kondensator l, der über einen Widerstand 2 an eine Gleichspannungsquelle 3 angeschlossen ist. Weiter enthält sie ein durch eine Gasentladungsröhre 4 gebildetes nicht lineares Element, das in Reihe mit einem Widerstand 5, in der Grössenordnung von einigen Zehn Ohm parallel zum Kondensator 1 geschaltet ist.
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Die Zeichnung zeigt ferner einen selbstschwingenden Thyristor-Oszillator, u. zw. einen selbstschwingenden Thyristorwandler. Der Thyristorwandler enthält zwei in Gegentakt geschaltete Thyristo-
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deren Anoden oder Kollektorelektroden über einen Schwingkreis miteinander verbunden sind, der aus einem Kondensator 13 und aus der Primärwicklung 14 eines Transformators 15 mit Sekundärwicklung 16 besteht.
Die Primärwicklung 14 ist mit einer Mittelanzapfung versehen, die über eine Induktivität 17 mit der positiven Klemme der Quelle 3 verbunden ist. An die Sekundärwicklung 16 ist eine Belastung 18, z. B. eine fluoreszierende Gasentladungsröhre, angeschlossen. Zwei auf einem Kern 6 aus ferromagnetischem Material angebrachte. Wicklungen 19 und 20 bilden einen weiteren Teil des Thyristorwandlers.
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einander gekoppelt, wodurch der Wandler zum Selbstschwingen gebracht wird. Dieser Wandler ist vom in der österr.
Patentschrift Nr. 226828 beschriebenen Typ, und seine Wirkungsweise beruht darauf, dass die Leitfähigkeitsperiode jedes der Thyristoren 11 und 12 durch den Reihenresonanzkreis bestimmt wird, der durch die Induktivität 17 und durch die Kapazität des Resonanzkreises 14,13 bei der Arbeitsfrequenz über die dem leitenden Thyristor entsprechende Hälfte der Wicklung 14 gebildet wird, und dass ein starker Rückwärtsstromimpuls durch den Steuerkreis jedes erlöschenden Thyristors auftritt. Dieser Rückwärtsstrom-
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stromimpuls durch die Wicklung 20, und dieser letzte Stromimpuls bewirkt das Leitendwerden des andern Thyristors 12 im Augenblick oder eine Weile nach dem Augenblick, in dem der Thyristor 11 erlischt.
Der Anschluss des oben beschriebenen Thyristorwandlers an die Speisespannungsquelles verursacht in keinem Teil derSchaltung einenSpannungs-oder Stromstoss genügender Stärke, um einen der Thyristoren 11 und 12 in den leitenden Zustand zu versetzen. Dadurch, dass die Reihenschaltung des Kondensators 1 und des Widerstandes 2 zugleich mit dem Wandler an die Speisequelle angeschlossen wird, lädt sich der Kondensator 1
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die Zündspannung einer Gasentladungsröhre höher als ihre Brennspannung, d. h. höher als die Spannung über der gezündeten oder leitend gewordenen Entladungsröhre ist.
Der Kondensator 1 entlädt sich somit über die Gasentladungsröhre 4 und den Widerstand 5 und der Spannungsstoss über diesen Widerstand erzeugt einen
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dieses Thyristors, der aus der Induktivität 17 und der entsprechenden Hälfte des Schwingungskreises 13,14 besteht, wird der Strom durch die Hauptstromelektrodenstrecke des Thyristors 11 nach einer halben Schwingungsperiode des Reihenresonanzkreises unterbunden. Der Thyristor 11 erlischt dann, und ein Rück. wärtsstromimpuls fliesst von seiner Steuerlektrode her durch die Wicklung 19 und den Widerstand 5. Dieser Rückwärtsstromimpuls induziert einen Vorwärtsstromimpuls durch die Wicklung 20 und den mit dieser in Reihe geschalteten Widerstand 5', und der letztere Impuls zündet den Thyristor 12. Von diesem Augenblick an ist somit der Thyristorwandler selbstschwingend.
Wie im Falle des Thyristors 11 gezeigt, werden von der Anode oder der Kollektorelektrode eines der Thyristoren her über einen Strombegrenzungswiderstand 8 und einen Gleichrichter 7 dem gemeinsamen Punkt des Kondensators 1 und des Widerstandes 2 negative Stromimpulse zugeführt. Durch diese Impulse wird die obere Elektrode des Kondensators 1 negativ
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wird die Anlassschaltung sofort wieder in Betrieb gesetzt und erzeugt periodische Stromimpulse durch den Widerstand 5, bis der Thyristorwandler wieder selbstschwingend wird.
Unter Umständen könnten die über den Widerstand 8 und den Gleichrichter 7 an den Kondensator 1 angelegten negativen Stromimpulse so stark sein, dass das Potential des gemeinsamen Punktes des Kondensators 1 und des Widerstandes 2 negativ gegenüber der negativen Klemme der Speisequelle 3 werden würde, und diese negative Spannung über den Kondensator 1 könnte sogar so hoch werden, dass die Gasentladungsröhre 4 dadurch gezündet wird. Dies würde wieder vorzeitige und unerwünschte Anlassimpulse über den Widerstand 5 zur Folge haben. Um dies zu verhüten, ist über den Kondensator 1 ein Gleichrichter 9 geschaltet.
Dieser Gleichrichter ist für die Ladespannung mit der Polarität der Spannung der Speisequelle 3 ge-
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sperrt und für die vom Kollektor des Thyristors 11 her über den Widerstand 8 und den Gleichrichter 7 zu- geführten Stromimpulse durchlässig. Beim Betrieb kann somit der Kondensator 1 nicht durch die Stromimpulse mit einer der der Spannung der Speisequelle 3 entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden.
Ein erster Anlassimpuls, der vom nicht linearen Element 4 erzeugt wird, zündet zunächst den Thyristor 11. Dieser nahezu sägezahnförmige Startimpuls fliesst von der Zündelektrode des Thyristors 11 her nach dessen Kathode, polarisiert dabei den Kern 6 in einer ersten Richtung und endet mit dem Erlöschen des Thyristors 11 während des Nulldurchganges der Spannung über diesem Thyristor. In dem durch den Kondensator 13 und die Primärwicklung 14 des Ausgangstransformators 15 gebildeten Schwingkreis können aber Einschalterscheinungen auftreten. Infolge des Vorhandensein der Belastung 18 ist dieser Schwingkreis 13-14 mehr oder weniger stark gedämpft. Wenn die Belastung 18 beim Einschalten des Wandlers zunächst ausgeschaltet worden wäre. oder irgendein Element mit Schwellenspannung, z.
B. eine gasge- füllte Röhre enthalten würde, so dass sie erst in dem Augenblick wirksam werden würde, wenn die Spannung über der Wicklung 16 einen Schwellenwert erreichte, würde die Belastung 18 beim Einschalten des Wandlers den Schwingkreis 13-14 nicht dämpfen, und die Induktivität dieses Kreises wäre gleich der der Primärwicklung 14. Im letzteren Falle würden die Einschalterscheinungen am längsten dauern. In erster Linie bestehen diese Erscheinungen aus einer infolge der Dämpfung abnehmenden Wechselspannung V14 über der Wicklung 14.
Wird nun nach einem ersten Anlassimpuls ein zweiter oder weiterer Anlassimpuls in dem Augenblick erzeugt, wenn die noch erhebliche Wechselspannung V14 sich zu der Speisegleichspannung der Quelle 3 addiert, so kann unter Umständen die für die Thyristoren höchstzulässige Spannung überschritten werden, wodurch die Thyristoren zerstört werden.
Um dies zu verhüten, wird nach der Erfindung die Zeitkonstante des aus dem Kondensator 1 und dem Widerstand 2 bestehenden Netzwerkes, unter Berücksichtigung der Spannung der Gleichspannungsquelle 3, der Durchschlagsspannung des nicht linearen Elementes 4 und dessen Löschspannung, derart gewählt, dass die Wiederholungsperiode der erzeugten Anlassimpulse so lang ist, dass die im Oszillator 5, 5', 6,11-20 durch einen ersten Anlassimpuls hervorgerufenen Einschalterscheinungen im Augenblick, in dem der nächste Anlassimpuls auftritt, nahezu völlig beendet sind.
Die von einem Anlassimpuls herbeigeführten Einschalterscheinungen können oszillographisch wahrgenommen werden, ihre Dauer kann bestimmt und die Zeitkonstante des Netzwerkes 1, 2 kann dementsprechend gewählt werden. Es sei z. B. angenommen, dass die Zeitdauer der Einschalterscheinungen 11 m/sec beträgt, wonach ihre Amplitude auf z. B. weniger als ein Siebentel ihres ursprünglichen Wertes abgefallen ist, der wieder gleich zweimal der Spannung der Gleichspannungsquelle ist, dass der Nennwert dieser Spannung 130 V und deren Höchstwert 143 V ist, während die Durchschlagsspannung bzw. die Löschspannung des Elementes 4, das z. B. eine gasgefüllte Röhre vom Typ 75 C 1 sein kann, einen Mindestwert von 110 V bzw. einen Höchstwert von 80 V hat.
Die Wiederholungsperiode ist also die Zeit r, während der der Kondensator 1 sich über den Widerstand 2 und durch die Quelle 3 von 80 auf 110 V auflädt.
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Wird z. B. Cl = 2 g F gewählt, so muss R mindestens gleich 8600 Ohm sein.
Wenn der Oszillator, wie im vorliegenden Fall, einen Schwingkreis 13-14 enthält, dem der erzeugte Wechselstrom entnommen wird, wird die Wiederholungsperiode der Anlassimpulse vorzugsweise länger als zweimal die Zeitkonstante dieses Schwingkreises in unbelastetem Zustand gewählt.
Die Resonanzfrequenz und der Gütefaktor Q des Schwingkreises 13-14 können also auch in unbelaste-
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Nach einer Wiederholungsperiode länger als oder gleich zweimal dieser Zeitkonstante wird die Amplitude der Einschalterscheinungen über dem unbelasteten Kreis 13-14 auf weniger als ein Siebentel der ursprünglichen Amplitude abgefallen sein, so dass sie den Thyristor nicht mehr gefährden kann. Es wird
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Naturgemäss kann die vorgeschlagene und beschriebene Massnahme in allen Ausführungsformen und Abarten der Anlassschaltung nach dem Stammpatent Nr. 226829 angewendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zum Anlassen eines selbstschwingenden Thyratron- oder Thyristor-Oszillators, z. B. eines selbstschwingenden Thyristor-Umformers, nach Patent Nr. 226829, die einen über einen Widerstand an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen Kondensator und ein nicht lineares Element enthält, das 1. Reihe mit einer für Gleichstrom durchlässigen Impedanz über diesen Kondensator geschaltet ist, so dass bei einem bestimmten Wert der Spannung an diesem Kondensator das nicht lineare Element durchlässig wird und über der Impedanz ein Impuls erzeugt wird, der einer Steuerelektrode eines Thyratrons oder Thyristors des Oszillators zugeführt wird, welche Anlassschaltung bei selbstschwingendem Oszillator durch letzteren unwirksam gemacht wird, dadurch gekennzeichnet,
dass die Zeitkonstante des aus dem Kondensator und dem Widerstand bestehenden Netzwerkes, unter Berücksichtigung der Spannung der Gleichspannungsquelle, der Durchschlagsspannung des nicht linearen Elementes und der Löschspan- nung desselben, derart gewählt ist, dass die Wiederholungsperiode der erzeugten Impulse so lang ist, dass die durch einen ersten Anlassimpuls im Oszillator hervorgerufenen Einschalterscheinungen in dem Augenblick, in dem der nächste Anlassimpuls auftritt, nahezu völlig beendet sind.