,Verfahren zur periodischen Steuerung der Zündung einer mit ionisiertem Gas gefüllten Röhre. Es ist bekannt, dass man die Zündung einer ionisierten, Dampf enthaltenden Röhre dadurch steuern kann, dass man den Elektro- denwiderstand durch, plötzliche Schliessung eines Stromkreises über ein Steuergitter, das zweckmässig in der Nähe der in Frage kom menden Elektrode liegt, und zwar in einem willkürlich im Laufe der Periode gewählten Augenblick auf Null herabsetzt. Diese Steuerung kann durch einen umlaufenden, verstellbaren Kommutator erfolgen, der bei spielsweise die Regelung der durch die Röhre erzeugten gleichgerichteten Spannung gestattet.
Es ist weiter bekannt, das Gitter durch eine Wechselspannung zu steuern, die die gleiche Frequenz hat wie die den Gleich richter speisende Wechselspannung, aber eine gegenüber der Anodenspannung verän derliche Phase.
Letzteres Verfahren bietet gegenüber dem des drehenden Kommutators den Vor- teil, ruhende Teile zu benutzen, besitzt da gegen einen sehr schweren Nachteil: Beson ders bei Röhren oder Vakuumapparaten mit flüssiger Metall- (zum Beispiel Quecksilber-) Kathode hat der Kathodenfleck keine feste Stellung, und die kritische Spannung, die man an das Gitter anlegen muss, um die Anode zu zünden, hängt von der Stellung dieses Kathodenfleckes ab. Weiter schwankt sie mit dem Druck des ionisierten Gases im Gleichrichter.
Daraus folgt, dass bei Ver wendung einer gewöhnlichen Wechselspan nung für die Speisung der Gitter der Zünd- zeitpunkt sich ständig als Funktion des Druckes und der Stellung des Kathoden fleckes ändert; daraus ergeben sich wiederum Schwankungen des von der Röhre geliefer ten mittleren Stromes.
Den gleichen Nach teil findet man bei andern bekannten Anord nungen, bei denen man zur Steuerung der Gitter eine -Spannung verwendet, die durch Merlagerung einer Wechselspannung und einer Gleichspannung erzielt wird. Die Erfindung bezweckt die Erzielung einer plötzlichen Spannungsänderung am Gitter ähnlich wie bei einem umlaufenden Schalter; dabei soll der Augenblick der plötzlichen Spannungsänderung willkürlich wählbar sein, und ihre Amplitude so gross gemacht werden können, dass der Zündungs augenblick unabhängig von der Stellung des Kathodenfleckes und dem Gasdruck wird.
Zur Erreichung dieses Zweckes dient ein Verfahren zur periodischen Steuerung der Zündung einer mit ionisiertem Gas gefüllten Röhre durch periodische plötzliche Span nungsveränderung zwischen einer Steuer elektrode und einer Hauptelektrode, bei dem erfindungsgemäss zur Herbeiführung der Zündung mit Hilfe der Steuerelektrode die jenige plötzliche Spannungsänderung dient, die zwischen zwei Punkten eines wechsel- stromgespeisten Hilfsstromkreises mit Wi derstand, Induktivität und einem Ventil in demjenigen Augenblick entsteht, in dem der Strom,
der das Ventil im Durchgangssinne durchfliesst, zu Null wird.
Ausführungsbeispiele von Anordnungen zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung sind in Abb. 1 bis 12 der Zeich nungen schematisch dargestellt.
In Fig. 1 stellt 1 einen Transformator als Wechselspannungsquelle dar. Seine Se kundärwicklung speist ein Ventil 2 über eine Induktanz 3 und einen Ohmschen Wi derstand 4. Der Widerstand des Ventils 2 im Durchgangssinne sei als in dem Wider stand 4 mit enthalten angenommen.
In Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf der Spannung zwischen den Punkten 5 und 6 dargestellt. Die Kurve 8 veranschaulicht die Spannung zwischen den Punkten 5 und 7, die Kurve 9 den Strom, der den ganzen Kreis in dem Durchgangssinne des Ventils 2 durch fliesst. 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 kei nen 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 zwi schen 5 und 6 plötzlich von Null bis zur Grösse der Ordinaten der Kurve 11.
Wenn das Ventil 2 ausser dem innern Widerstand (der hypothetisch in den Widerstand 4 hin- einverlegt ist) einen konstanten Spannungs abfall besitzt, der vom Strom unabhängig ist und durch den Abstand 00' veranschaulicht wird, so würde die die .Spannung zwischen 5 und 6 veranschaulichende Kurve die gleiche sein, aber bezogen auf die Achse<I>.0't'</I> statt auf die Achse 0t. <I>00'</I> könnte auch die Spannung einer Gleichstromquelle 12 sein, die in Reihe mit der betrachteten Spannung liegt.
Man erhält also einen zeitlichen Span nungsverlauf, der ebenso ist, als wenn im Augenblick to eine Umschaltung von einer Spannungsquelle auf eine andere stattfände, das heisst die Anordnung wird wie ein um laufender Schalter.
Wenn man eine solche Spannung zwi schen Gitter und Kathode eines .Stromrich ters anlegt, erfolgt die Zündung im Augen blick to selbst dann, wenn die kritische Zünd- spannung zwischen den Werten uo und ni (Fig. 2) schwankt. Es muss nur die Ampli tude A U der plötzlichen Spannungsänderung- sehr viel grösser sein als ui; A U kann aber durch entsprechende Wahl der Amplitude der Spannung 8 beliebig gross gemacht wer den.
Der Zündaugenblick to hängt nur vorn Verhältnis der Induktanz 3 zum Widerstand 4 ab; eine Vergrösserung dieses Verhältnisses verursacht eine spätere, und eine Verkleine rung eine, frühere Zündung. Die Verände rung des Verhältnisses, Induktanz zu Wider stand 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 Schwin gung 14 überlagert; hält man diese Kapa zität gering, so wird die plötzliche Span nungsänderung im Augenblick to nicht we- sentlich beeinflusst. Die obigen Betrachtungen gelten unter der Voraussetzung, da.ss der Gitterstrom klein bleibt im Verhältnis zum Strom des Ventils 2. Diese Bedingung ist praktisch s ehr leicht zu erfüllen, da. die für die Zün dungssteuerung eines Gleichrichters nötige Energie sehr klein ist; sie kann noch weiter durch grosse, dem Gitter vorgAschaltete Im pedanzen verringert werden.
Die Steuerspannung zwischen 5 und 6 bezw. 5 und 13 kann dem Gitter unmittelbar oder über einen Transformator zugeführt werden.
Das Ventil 2 kann zum Beispiel ein Kupferoxydul-Trockengleichrichter, oder eine Funkenstrecke (zum Beispiel Edelgas funkenstrecke), oder ein mit ionisiertem Gas gefüllter Gleichrichter sein, der gegebenen falls mit dem zu steuernden Hauptgleich richter vereinigt sein kann.
Fig. 3 zeigt die Anwendung der Einrich tung nach Abb. 1 und 2 auf die Regelung bei einem Dreiphasen-Q,uecksilberdampf- gleichrichter. Ein Drehstromnetz 15 speist durch einen Transformator mit der Primär wicklung 16, 17, 18 und der Sekundärwick lung 19, 20, 21 die Hauptanoden 22, 23 und 24 des Gleichrichters 25 mit Erregeranoden 26, die durch eine nicht dargestellte Strom quelle gespeist werden. Auf dem Transfor mator ist eine Hilfswicklung<B>27,</B> 28, 29 vor gesehen, die über deri 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 bis 44 vorgeschaltet; sie erhalten eine gegebenenfalls durch einen Kondensator 46 geglättete negative Vorspan- nung von einem Abgriff des Widerstandes 45, und, dieser überlagert, die Steuerspan nungen von den Ventilen 36 bis 38 und den Widerständen 33 bis 35.
In Fig. 4 sind durch die Kurven 47 bis 49 die Spannungen an den Anoden 22, 23 bezw. 24 dargestellt. Wenn zum Beispiel das Ventil 36 einen Strom in der Durch gangsrichtung führt, ergibt sich zwischen dem zugehörigen Gitter 39 und der Kathode eine Spannung entsprechend der Kurve 50. Diese ergibt sich aus der Überlagerung der am Widerstand 45 abgegriffenen Gleichspan nung 51 und dem Spannungsabfall im Wi derstand 33 und dem Ventil 36. Wenn das Ventil im Zeitpunkt ti sperrt, geht die Span nung zwischen Kathode und Widerstand des Gitters 39 plötzlich auf die Sinusform 52 über, welche die durch die Wicklung 27 ge lieferte Spannung darstellt.
Die Zündung der Anode 22 erfolgt also im Augenblick ti, und die Spannung zwischen Gitter und Ka thode entspricht dann der Kurve 53. Da der Widerstand 42 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 andern Gitter angelegten Spannungen bewir ken die Zündung der Anoden 23 und 24 in den Zeitpunkten t2 und 1s. Die vom Gleich richter gelieferte Spannung entspricht der vollausgezogenen Kurve 47, 48, 49.
Die Zündzeitpunkte ti, t2 und 1s können willkürlich verschoben werden, um die mitt lere gleichgerichtete Spannung zu regeln. Hierzu sind gleichzeitig die drei Wider stände 33 bis 35, oder die Induktanzen 30 bis 32, oder beide zu verändern. Die Ver änderung der Induktanzen kann durch Gleichstromvormaznetisierung erreicht wer den, wenn es sich um Induktanzen mit ferromagnetischem Kern handelt.
Man kann beispielsweise die Induktanzen 30 bis 32 mit einem Kern gemäss Fig. 5 ausrüsten. Die in Frage stehende Induktanz wird durch in Reihe geschaltete Spulen 55 und 56 gebil det, die auf den äussern Schenkeln des Ner- rses angebracht und so geschaltet sind, dass ihre Amperewindungen keinen Kraftfluss im Mittelschenkel hervorrufen. Auf diesem be finden sich eine oder mehrere Wicklungen, zum Beispiel 57, 58, die von Gleichströmen durchflossen werden, die abhängig sein kön nen von Spannung und Strom des Gleich richters.
Soll zum Beispiel der Spannungsabfall des Gleichrichters derart ausgeglichen wer- den, dass man eine Kompoundierung oder Üherkompoundierung erhält, so kann man auf jedem der Mittelschenkel der Induktan- zen 30 bis 32 eine Wicklung anbringen, die von dem vom Gleichrichter gelieferten Strom, oder einem Teil davon durchflossen wird. Dann wird eine Zunahme des Belastungs stromes eine magnetische Sättigung im Ei senkern,
das heisst eine Verminderung der Induktanzen und damit ein Vorschieben der Zündungsaugenblicke ti bis t3 bewirken. Die Spannung des Gleichrichters wird dadurch erhöht.
Will man anderseits einen Gleichrichter erzielen, dessen Strom in bestimmten Grenzen der gleichgerichteten Spannungen sich mög lichst wenig ändert, so kann man hierzu auf dem Mittelkern der Induktanzen 30 bis 32 zwei Wicklungen vorsehen, nämlich eine feindrähtige, die von einem im wesentlichen konstanten Gleichstrom durchflossen wird. der etwa an den<U>]Klemmen</U> des Gleichrichters abLyenommen 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 Am perewindungen sich entgegenarbeiten, und die Windungszahlen sind so gewählt, dass eine verhältnismässig schwache Änderung des von dem Gleichrichter gelieferten Stro mes gegen den konstant zu haltenden Wert eine verhältnismässig grosse Änderung der Amperewindungen hervorruft.
Damit hier bei eine Zunahme des Stromes eine Span nungsverminderung, das heisst eine Verzöge rung der Zündung bewirkt, müssen die Am perewindungen in den Wicklungen mit kon stantem Gleichstrom immer grösser sein als in den Reihenwicklungen.
Will man schliesslich einen Gleichrichter mit im wesentlichen konstanter Spannung erhalten, so kann man hierzu auf den Mittel schenkeln der Induktanzen eine Spule aus dünnem Draht verwenden, die von einem Strom durchflossen wird, der proportional ist dem Unterschied zwischen der gleich- gerichteten Spannung und einer konstanten Gleichspannung, die ein wenig höher ist als die verlangte.
Unter dieser Bedingung führt eine schwache Verringerung der gleichgerich teten Spannung eine starke Vergrösserung des Stromes in der Mittelspule herbei, wor aus sich eine Verringerung der Induktanzen und ein Vorrücken des Zündaugenblickes; das heisst eine Spannungserhöhung, ergibt. Die konstante Hilfsspannung kann beispielsweise durch einen Hilfsgleichrichter erreicht wer den, der mit einem Spannungsregler, zum Beispiel mit magnetischer Sättigung, ver sehen ist.
Bei der Schaltung nach Fig. 3 kann man für die drei Ohmschen Widerstände 33 bis 35 einen einzigen setzen, ohne dass die Wir kungsweise der Anordnung sich wesentlich ändert. Die von Hand oder selbsttätig be wirkte Regelung der Gleichrichterspannung kann durch Veränderung dieses einzigen Ohmschen Widerstandes durchgeführt wer den.
Selbstverständlich kann die Schaltung nach Fig. 3 zahlreiche Abänderungen erfah ren. Man kann beispielsweise einen getrenn ten Transformator für die Speisung der Hilfsventile verwenden, ferner äussere Steuer elektroden statt der innern Gitter, und der gleichen.
Bei Stromrichtern mit andern Phasenzah len kann man entweder den Hilfskreisen sämtlicher Phasen einen gemeinsamen Ohm- sehen Widerstand zuordnen, oder man kann zum Beispiel bei einem Sechsphasen-Gleich- richter für die Hilfskreise von je drei um 120' versetzte Phasen einen gemeinsamen Widerstand vorsehen, oder auch für je zwei um<B>180'</B> versetzte Phasen.
Unter Umständen kann es zweckmässig sein, den Spannungen, die an den Hilfsven- tilen liegen, eine bestimmte Phasenverschie bung gegenüber den Anodenspannungen des Hauptgleichrichters zu geben, zum Beispiel dadurch, dass man die Hilfsventile durch einen besonderen Hilfstransformator speist, . der an den Haupttransformator über Wider stände, Drosselspulen oder Kondensatoren angeschlossen ist, oder dadurch, dass man die Hilfsventile aus Wicklungen in sogenannter Zickzackschaltung speist.
Wie oben gesagt, ist es auch möglich, für die Speisung der Gitter Ventile zu verwen den, die mit dem zu steuernden Gleichrich ter ein einheitliches Ganzes bilden, also etwa aus Hilfsanoden bestehen, die auf die Ka thode dieses Gleichrichters arbeiten.
Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 6. Bei dem Gleichrichter mit Quecksilber kathode 59 soll die Zündung der Haupt anode 6(1 gesteuert werden durch eine Span nung 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, dass die plötzliche Änderung der Spannung zwi schen dem Punkt 67 und der Kathode nega tiv gerichtet ist.
Für die Zündung der Hauptanode ist aber eine positive Gitter spannung nötig. Für die deshalb erforder liche Umkehrung der Spannung kann ein Transformator verwendet werden, dessen Pri märwicklung 68 zwischen den Punkt 67 und die Kathode geschaltet ist, während die Se kundärwicklung 69 zwischen dem Gitter widerstand 70 und dem negativen Pol einer (im übrigen beliebigen) Gleichspannungs- quelle liegt, deren positiver Pol mit der Ka thode in Verbindung steht.
Die Gleichspannungsquelle 71 kann durch den Hilfsgleichrichter selbst gebildet werden, vorzugsweise nach geeigneter Glättung. Es genügt hierzu, 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 73 dienen. Eine Glättung ist jedoch nicht un bedingt nötig.
Wenn mehrere Gleichrichter zu steuern sind, so kann man die Hilfsanoden des einen zur Steuerung der Gitter des andern verweil- den, da der Transformator 68, 69 alle erfor derlichen 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 An ordnungen können zum Beispiel bei Wech selrichtern (zur Umformung von Gleich strom in Wechselstrom) verwendet werden. In der Fig. 8 ist ein Wechselrichter mit drei einanodigen Röhren dargestellt, der beispiels weise die Wiedergewinnung der Energie in einer Bahnnetzunterstation ausführen kann.
Ein dreiphasiges Wechselstromnetz 74 ist mit den Kathoden von drei Quecksilberröh ren 75 bis 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 un mittelbar mit dem negativen Pol der Gleich stromquelle verbunden. Die Speisung der Gitter der drei Röhren geschieht wie folgt: Ein kleiner Dreiphasen-Hilfstransformator, dessen Primärwicklung aus den in Stern ge schalteten Spulen 80 bis 82 besteht, wird vom Netz gespeist.
Die Sekundärwicklung 83, 84, 85 dieses Transformators speist über je eine Induktanz 86 bis 88 und einen Ohm- sehen Widerstand 89 bis 91 je eine der Hilfs elektroden 92 bis 94. An den Klemmen der Spulengruppe 83 bis 86, 84 bis 87, 85 bis 88 liegen die Primärwicklungen 95, 96, 97 dreier Umkehrtransformatoren. Die Schal tung der Sekundärwicklungen 98, 99, 100 ist derart, dass zum Beispiel die Wicklung 98 der Phase 80 auf das Gitter der an der Phase 82 liegenden Röhre 77 arbeitet und dabei die Gittervorspannung von dem eben falls der Phase 82 zugeordneten Widerstand 91 erhält.
Aus Fig. 9 ergibt sich der zeitliche Ver lauf der Gitterspannung bei dieser Anord nung. Die Kurven 104 bis 106 sind die Spannungskurven der Wicklungen 80 bis 82: die Kurven 107 bis 109, die ausgezogen, ge- strichelt bezw. 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, stellt die Span nung dar, die zwischen der Kathode der Röhre 7 5 und dem Eingang des Widerstan des 101 liegt, der dem Gitter der Röhre vor geschaltet ist, das heisst die Steuerspannung des Gitters. Die Kurve 110 erhält man durch Summierung der Ordinaten der Kurve <B>107</B> entsprechend der Spannung der Wick lung 99, und der negativen Ordinaten der Kurve 109, die unter Vernachlässigung des Spannungsabfalles im Hilfslichtbogen die Spannung an den Klemmen des Ohmschen Widerstandes 89 darstellt.
Das Überset zungsverhältnis der Transformatoren 95 bis 98 bezw. 96 bis 99 bezw. 97 bis 100 ist gleich Eins angenommen. Bei einem andern Über setzungsverhältnis ergibt sich eine andere Kurvenform. Insbesondere kann.man durch die Verwendung von spannungsherabsetzen den Transformatoren die negativen Ordinaten der Kurve vergrössern und den Zeitabschnitt verkleinern, währenddessen die Gitterspan nung positiv ist.
Die Zage 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 Verzögerung der Zündung hervor, während eine Verkleinerung eine frühere Zündung veranlasst. Das Ver hältnis: Induktanz zu Widerstand kann will kürlich von Hand oder selbsttätig geändert werden. Die gegenelektromotorische Kraft. des Wechselrichters kann ein für allemal oder als Funktion der Belastung eingestellt wer den.
Die bisher beschriebenen und dargestell ten Anordnungen können noch in verschie dener Weise abgeändert und vereinfacht werden.
Gemäss Fig. 10 kann man zum Beispiel bei Verwendung von Hilfsanoden der Haupt röhre als Steuerventile dem zu deren Spei sung dienenden Transformator Tertiärwick- Jungen gehen; dadurch kann er gleichzeitig als Umkehrtransformator dienen. In Fig. <B>10</B> ist diese Ausführung für eine Phase eines Gleichrichters beispielsweise dargestellt.
Der Kolben 111 des Gleichrichters hat eine Anode 112 mit einem Steuergitter<B>113,</B> und ausserdem eine besondere Hilfsanode 114. Der Hilfsventilkreis, bestehend aus der Ka thode 115 und der Hilfsanode 114, wird aus der Wicklung 118 des mit drei Wicklungen versehenen Transformators 116 über den Widerstand 121 gespeist. Die Primärwick lung 117 dieses Transformators wird vom Wechselstromnetz 119 über die Induktivität 120 gespeist.
Das Gitter 113 der Haupt anode erhält seine Steuerimpulse aus der dritten Wicklung 123 des Transformators 116, die in Reihe mit der Hilfsgleichspan- nungsquelle 122 und dem Widerstand 124 liegt. Die Verlegung der für die Phasenlage der Steuerimpulse wesentlichen Drosselspule in den Primärstromkreis des Hilfstransforma tors bringt den Vorteil mit sich, dass bei mehrphasigen Anordnungen alle .Spulen auf dem gleichen Magnetkreis angeordnet werden können. Die Wirkung der Schaltung ent spricht der nach Fig. 6.
Die Anordnung und Wirkung der Schal tung ist im wesentlichen dieselbe, wenn man als Ventile nicht Hilfsanoden des Haupt gleichrichters, sondern einen besonderen mehrphasigen Hilfsgleichrichter mit gemein samer Kathode, zum Beispiel einen kleinen quecksilberdampf-Gleichrichter, benutzt.
Die Anordnung nach Fig. 11 ist ähnlich der nach Fig. 3. Es werden hier die Ano den 126 bis 128 des Gleichrichterkolbens 125 über einen Transformator (Autotransforma tor) 132 aus einem Dreiphasennetz 129 bis 131 gespeist. Der Transformator trägt eine dreiphasige Hilfswicklung <B>133</B> bis 135, deren Spannungen in Phase mit den Spannungen der drei Phasen 129 bis 131 sind. Die Hilfs wicklung speist über drei Eiseninduktivi- täten <B>136</B> bis 138 Hilfsgleichrichter (zum Beispiel Kupferobydulelemente) 139 bis 141.
Die Anoden der drei Hilfsventile sind mit- einander verbunden. Der Verbindungspunkt ist über einen Widerstand 143 und eine Drosselspule 142 mit dem Sternpunkt der Hilfswicklung verbunden. Der Widerstand 143 oder ein eventuell in zwei parallele Zweige 1.43a und 143u zerlegter Teil kann mit verstellbaren Stromabgriffen versehen sein. Die Gitter 145 bis 147 des Haupt gleichrichters sind über Widerstände 148 bis 150 mit den Kathoden der Hilfsventile ver bunden.
Der Verbindungspunkt der Anoden der Hilfsventile steht mit der Kathode des Hauptgleichrichters in Verbindung, hat aber dieser gegenüber eine negative Vorspannung, die im Beispiel durch einen zwischen Plus- und Minuspol des Hauptgleichrichters lie genden Spannungsteiler-Widerstand 151 er zeugt wird, dem eine Glättungsdrossel 152 vorgeschaltet sein kann.
Durch die Wirkung der Drossel 1.12 wird der durch die Hilfsventile gleichgerichtete Strom zu einem praktisch reinen Gleich strom. Hierdurch wird die Summe der Stromänderungen in den drei Drosseln 136 bis 138 zu Null, und in den auf diesen Dros seln angebrachten und in Reihe geschalteten Hilfswicklungen 154 bis 156 bezw. 157 bis 159 wird keine Wechselspannung induziert, auch wenn diese Wicklungen mit den Wick lungen 136 bis 138 magnetisch gekoppelt sind.
Durch diese Anordnung wird also eine besondere Ausbildung der Magnetkreise (vergl. Fig. 5) entbehrlich, und man kann die zur Gleichstromvormagnetisierung der Drosseln dienenden Hilfswicklungen ohne weiteres mit einem andern Stromkreis ver binden, ohne dass irgend eine Störung ein tritt. Die Wicklungen 157 bis 159 können zum Beispiel mit einem vom Hauptstrom des Gleichrichters durchflossenen Shunt 160 verbunden sein, so dass sie eine von diesem Strom abhängige Vormagnetisierung der Drosseln erzeugen.
Die drei Wicklungen 154 bis 156 können mit den Stromabgriffen an den Widerstän den 143a und 143b verbunden werden. Durch eine Verstellung dieser Stromabgriffe kann man also eine beliebige, vom Belastungs strom unabhängige, Gleichstromvormagneti- sierung der Drosseln erzeugen. Natürlich kann auch zum Zweck einer selbsttätigen Regelung die Verstellung der Stromabgriffe durch einen entsprechenden Regler vorgenom men werden.
Durch das Zusammenwirken der Wick lungen 154 bis 156 und 157 bis 159 kan_u man fast jede beliebige Stromspannungs- charakteristik des Hauptgleichrichters erzie len. Man kann zum Beispiel erreichen, dass der Spannungsabfall bei Belastung bei allen durch die Widerstände 143a und 143b ein gestellten Spannungen des Gleichrichters un gefähr gleich bleibt. Ebenso kann man er reichen, da.ss der Spannungsabfall mehr oder minder vollständig kompensiert, oder sogar überkompensiert wird.
Es ist auch möglich, zu erreichen, dass etwa bei steigender Be lastung die Spannung des Gleichrichters zu erst abnimmt und dann wieder zunimmt. Ebenso ergeben sich verschiedene Möglich keiten bei einer Anwendung der Erfindung für andere Arten gittergesteuerter Strom richter.
Es kann auch bei der Anordnung gemäss Fig. 12 eine vom Hauptstrom abhängige Gleichstromvormagnetisierung der Induktivi- täten dazu verwendet werden, den Parallel betrieb mehrerer von einem gemeinsamen Transformator gespeister, gittergesteuerter Gleichrichter zu stabilisieren.
In Fig. 12 ist eine Anordnung zur Sta bilisierung des Parallelbetriebes dreier Gleich richter schematisch dargestellt.
Drei Shunts 161 bis 163 liegen im Haupt stromkreis dreier nicht dargestellter Gleich richter, die auf eine gemeinsame Sammel schiene 164 arbeiten. Auf den Induktivi- täten der zu diesen Gleichrichtern gehörigen drei Steuereinrichtungen liegen die Vormag- netisierungswicklungen 165 bis 167.
Der Übersichtlichkeit halber sind diese Wicklun gen als je eine Spule dargestellt, während sie sich in Wirklichkeit auf eine der Phasen zahl der Gleichrichter entsprechende Anzahl von Induktivitäten verteilen, also aus einer entsprechenden Zahl, zum Beispiel drei oder sechs hintereinandergeschalteter Einzelspulen bestehen.
Ausser den Wicklungen 165 bis 167 tra gen die Induktivitäten noch weitere Vormag- netisierungswicklungen, die von einem kon stanten oder durch andere Vorrichtungen ver änderlichen Gleichstrom durchflossen werden (vergl. zum Beispiel Fig. 11).
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende Sind die Belastungsströme der drei Gleich richter einander gleich, so fliesst in den Wicklungen 165 bis<B>167</B> kein Strom. Liefert aber einer der Gleichrichter, zum Beispiel der über den Shunt 1.62 arbeitende, einen stärkeren Strom als die beiden andern, was durch die verschiedene Länge der-neben den Shunts gezeichneten gefiederten Pfeile an gedeutet sein soll, so fliessen in den Vormag- netisierungswieklungen 165 bis 167 Ströme im Sinne der daneben gezeichneten glatten Pfeile.
Durch die Wirkung dieser Ströme wird bei geeignetem Kupplungssinn die Zün dung des auf den Shunt 162 arbeitenden Gleichrichters verzögert, während der Zünd augenblick bei den beiden andern Gleichrich tern vorverlegt wird. Dadurch wird der Strom im Shunt 162 verkleinert und der jenige in 161 und 163 vergrössert.
Bei richtiger Bemessung der Anordnung werden somit Belastungsunterschiede der drei Gleichrichter sofort ausgeglichen, das heisst der Parallelbetrieb wird stabilisiert.
Das Verfahren kann singemäss auch bei andern Arten von Stromrichtern Anwendung finden.
Es ist bereits gezeigt worden, wie man durch eine vom Belastungsstrom abhängige Gleichstromvormagnetisierung der Induktivi- täten im Stromkreis der Hilfsventile den Spannungsabfall bei Belastung bei einem gittergesteuerten Gleichrichter kompensieren kann, so dass ein solcher Gleichrichter eine Gleichspannung abgibt, die sich mit der Be lastung nicht ändert, vorausgesetzt, dass die dem Gleichrichter zugeführte ein- oder mehr- phasige Wechselspannung unverändert bleibt.
Man kann nun aber auch das Verhältnis: Widerstand zu Induktivität in den RiUs- stromkreisen in Abhängigkeit von der Span nung im speisenden Wechsel- oder Dreh stromnetz bringen, zum Beispiel derart, dass Änderungen dieser Spannung durch eine ent sprechende Verschiebung des Zündaugen- blickes ausgeglichen werden.
Dies ist auf verschiedene Weise möglich: Man kann zum Beispiel mit einem beson deren Hilfsgleichrichter einen Gleichstrom erzeugen, der abhängig ist von der Spannung im Wechselstromnetz, und hiermit eine Gleichstromwicklung auf den Induktivitäten in den Stromkreisen der Hilfsventile spei sen. Im allgemeinen wird dabei der von dem Hilfsgleichrichter gelieferte Gleichstrom ungefähr proportional der Wechselspannung sein.
Benutzt man aber hierfür einen hoch evakuierten Glühkathodengleichrichter, des sen Kathode ebenfalls über einen geeigneten Transformator aus dem Wechselstromnetz ge heizt wird, so ändert sich der erzeugte Gleichstrom stärker als proportional der Wechselspannung, weil zum Beispiel bei einer Abnahme der Wechselspannung ausser der damit verbundenen Verkleinerung der Anodenspannung des Hilfsgleichrichters sich auch durch die verringerte Heizung der Ka thode der innere Widerstand erhöht.
Ebenso kann man durch an sich bekannte stromabhängige Widerstände in Serien- oder Parallelschaltung in gewissen Grenzen jede beliebige Abhängigkeit des vom Hilfsgleich richter erzeugten Gleichstromes von der Wechselspannung erzielen.
Benutzt man zum Beispiel eine Steuer anordnung nach. Fig. 11. bei der die für die Steuerung massgebenden Drosselspulen bereits eine mit im wesentlichen konstantem bezw. einstellbarem Gleichstrom gespeiste Vor magnetisierungswicklung besitzen, und bringt auf den Drosseln eine weitere Hilfswicklung an, die von dem von der Wechselspannung abhängigen Gleichstrom gespeist wird, der art, dass ihre Amperewindungen denen der erstgenannten Wicklung entgegenwirken, so ergibt sich folgende Wirkung: Sinkt die Spannung im speisenden Dreh stromnetz, so sinkt in verstärktem Masse der vom Hilfsgleichrichter erzeugte Strom, und es verringern sich die von ihm abhängigen Gegenamperewindungen auf den Drossel spulen.
Die gesamte Gleichstromvormagneti- sierung der Drosseln wird also grösser, und dementsprechend ihre Induktivität kleiner. Dies bedingt, dass die Zündung des Haupt gleichrichters früher erfolgt. Durch entspre chende Gestaltung der Anordnung kann er reicht werden, dass das Absinken der Wech selspannung gerade durch eine entsprechende Vorverlegung der Zündung kompensiert wird und umgekehrt, dass also die von dem Haupt gleichrichter erzeugte Spannung unabhängig ist von Spannungsschwankungen im Dreh stromnetz.
Dieselbe Wirkung kann erzielt werden, wenn die zur Erzeugung der plötzlichen Spannungsänderungen dienenden Hilfsventile selbst als Hochvakuum-Glühkathoden-Ventile ausgebildet sind und ihre Heizung an das speisende Drehstromnetz angeschlossen ist.
Sinkt in letzterem die Spannung, so steigt durch die damit verbundene verringerte Hei zung der innere Widerstand der Ventile. Dies bedeutet wiederum eine Vorverlegung des Zündaugenblickes, 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 Vorschalt- widerstand oder dergleichen, oder durch die oben erwähnten stromabhängigen Wider stände.
Durch die beschriebenen Anordnungen ist es möglich, die Spannung des Hauptgleich richters unabhängig von Spannungsschwan kungen im Drehstromnetz zu machen. Ver einigt man 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 eine vollständige selbsttätige Spannungskonstant haltung.
In den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich meist um Quecksilberdampfventile mit Glasge häuse. Die Erfindung ist indessen ohne wei teres auch anwendbar für Quecksilberdampf- ventile mit Metallgehäuse.
, Method for the periodic control of the ignition of a tube filled with ionized gas. It is known that the ignition of an ionized, vapor-containing tube can be controlled by setting the electrode resistance by suddenly closing a circuit via a control grid which is conveniently located near the electrode in question, namely in a moment chosen arbitrarily in the course of the period to zero. This control can be done by a rotating, adjustable commutator, which allows for example the regulation of the rectified voltage generated by the tube.
It is also known to control the grid by an alternating voltage which has the same frequency as the alternating voltage feeding the rectifier, but a phase which is different from the anode voltage.
The latter method has the advantage over that of the rotating commutator that stationary parts are used, but has a very serious disadvantage: especially in tubes or vacuum apparatus with a liquid metal (e.g. mercury) cathode, the cathode spot has no fixed position. and the critical voltage that must be applied to the grid in order to ignite the anode depends on the position of this cathode spot. It also fluctuates with the pressure of the ionized gas in the rectifier.
From this 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 spot; this in turn results in fluctuations in the mean current supplied by the tube.
The same after part is found in other known arrangements in which one uses a voltage to control the grid, which is achieved by merging an AC voltage and a DC voltage. The invention aims to achieve a sudden voltage change on the grid similar to a rotary switch; The instant of the sudden voltage change should be arbitrarily selectable and its amplitude should be made so large that the ignition instant is independent of the position of the cathode spot and the gas pressure.
To achieve this purpose, a method is used to periodically control the ignition of a tube filled with ionized gas by periodic sudden voltage change between a control electrode and a main electrode, in which, according to the invention, to bring about the ignition with the help of the control electrode, the sudden voltage change that is used between two points of an AC-powered auxiliary circuit with resistance, inductance and a valve at the moment when the current,
which flows through the valve in the direction of passage becomes zero.
Embodiments of arrangements for carrying out the method according to the invention are shown schematically in Fig. 1 to 12 of the drawings.
In Fig. 1, 1 represents a transformer as an AC voltage source. Its secondary winding feeds a valve 2 via an inductance 3 and an ohmic resistance 4. The resistance of the valve 2 in the transit sense is assumed to be included in the resistance 4 with.
In Fig. 2, the time course of the voltage between points 5 and 6 is shown. 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 is flowing, the voltage between 5 and 6 is equal to the voltage drop in resistor 4, which curve 10 shows. If the valve carries no current, 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 between 5 and 6 suddenly increases from zero to Size of the ordinates of curve 11.
If the valve 2 has a constant voltage drop in addition to the internal resistance (which is hypothetically placed in the resistance 4), which is independent of the current and is illustrated by the distance 00 ', the voltage would be between 5 and 6 The illustrative curve must be the same, but with reference to the <I> .0't '</I> axis instead of the 0t axis. <I> 00 '</I> could also be the voltage of a direct current source 12 which is in series with the voltage under consideration.
So one obtains a voltage curve over time which is the same as if at the moment to a switchover from one voltage source to another took place, that is, the arrangement becomes like a rotating switch.
If such a voltage is applied between the grid and the cathode of a current converter, ignition takes place immediately even if the critical ignition voltage fluctuates between the values uo and ni (FIG. 2). Only the amplitude A U of the sudden voltage change has to be much greater than ui; A U can, however, be made as large as desired by choosing the amplitude of the voltage 8 accordingly.
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 decrease in an earlier ignition. The change in the ratio, inductance to resistance, can be done manually or automatically as a function of the current or voltage that the converter controlled by the described arrangement outputs.
If the circuit contains capacitance, a damped oscillation 14 is superimposed on the voltage curve; If this capacity is kept low, the sudden change in voltage at the moment to is not significantly influenced. The above considerations apply on the assumption that the grid current remains small in relation to the current of valve 2. This condition is practically very easy to meet, since. the energy required to control the ignition of a rectifier is very small; it can be reduced even further by large impedances placed in front of the grid.
The control voltage between 5 and 6 respectively. 5 and 13 can be fed to the grid directly or via a transformer.
The valve 2 can be, for example, a copper oxide dry rectifier, or a spark gap (for example, noble gas spark gap), or a rectifier filled with ionized gas, which can be combined with the main rectifier to be controlled if necessary.
Fig. 3 shows the application of the device according to Fig. 1 and 2 on the control in a three-phase Q, mercury vapor rectifier. A three-phase network 15 feeds through a transformer with the primary winding 16, 17, 18 and the secondary winding 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 seen on the transformer, which feeds the auxiliary valves 36, 37, 38 via the inductances 30, 31, 32 and three ohmic resistors 33, 34, 35.
Resistors 42 to 44 are connected upstream of the three grids 39, 40, 41 of the rectifier; They receive a negative bias voltage, possibly smoothed by a capacitor 46, from a tap on the resistor 45 and, superimposed on this, the control voltages from the valves 36 to 38 and the resistors 33 to 35.
In Fig. 4, the curves 47 to 49, the voltages at the anodes 22, 23 respectively. 24 shown. For example, if the valve 36 carries a current in the passage direction, there is a voltage between the associated grid 39 and the cathode according to curve 50. This results from the superposition of the DC voltage 51 tapped at the resistor 45 and the voltage drop in the Wi derstand 33 and the valve 36. When the valve closes at time ti, the voltage between the cathode and resistor of the grid 39 suddenly changes to the sinusoidal 52, which represents the voltage delivered by the winding 27.
The anode 22 is ignited at instant ti, and the voltage between the grid and cathode then corresponds to curve 53. Since the resistor 42 is assumed to be very large, the grid current is not significantly the voltage curve between the input of the resistor and cathode (illustrated by curve 52). The voltages applied to the other grids cause the anodes 23 and 24 to ignite at times t2 and 1s. The voltage supplied by the rectifier corresponds to the full curve 47, 48, 49.
The ignition times ti, t2 and 1s can be shifted arbitrarily in order to regulate the middle rectified voltage. For this purpose, the three resistors 33 to 35, or the inductances 30 to 32, or both must be changed at the same time. The change in the inductances can be achieved by direct current pre-magnetization if inductances with a ferromagnetic core are involved.
For example, the inductances 30 to 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 nerve and connected in such a way that their ampere turns do not cause any flow of force in the middle limb. On this be there are one or more windings, for example 57, 58, through which direct currents flow, which can be dependent on the voltage and current of the rectifier.
If, for example, the voltage drop of the rectifier is to be compensated for in such a way that compounding or overcompounding is obtained, a winding can be attached to each of the center legs of the inductances 30 to 32, which is derived from the current supplied by the rectifier or a part is traversed by it. Then an increase in the load current will reduce magnetic saturation in the egg,
This means that the inductances are reduced and the ignition instants ti to t3 are advanced. This increases the voltage of the rectifier.
If, on the other hand, you want to achieve a rectifier whose current changes as little as possible within certain limits of the rectified voltages, you can provide two windings on the center core of the inductances 30 to 32, namely a finely stranded one through which an essentially constant direct current flows . which is picked up at the <U>] terminals </U> 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 Am perewindings work in opposition, and the number of turns is selected so that a relatively small change in the current supplied by the rectifier compared to the value to be kept constant causes a relatively large change in the ampere turns.
In order to reduce the voltage when the current increases, i.e. delay the ignition, the Am perewindungen in the windings with constant direct current must always be larger than in the series windings.
Finally, if you want a rectifier with essentially constant voltage, you can use a coil made of thin wire on the middle legs of the inductances, through which a current flows proportional to the difference between the rectified voltage and a constant one DC voltage a little higher than what is required.
Under this condition, a slight reduction in the rectified voltage leads to a large increase in the current in the center coil, resulting in a reduction in the inductances and an advance in the instant of ignition; that is, an increase in voltage, results. The constant auxiliary voltage can be achieved, for example, by an auxiliary rectifier who is provided with a voltage regulator, for example with magnetic saturation.
In the circuit according to FIG. 3, one can set a single one for the three ohmic resistors 33 to 35 without the fact that the arrangement changes significantly. The manual or automatic regulation of the rectifier voltage can be carried out by changing this single ohmic resistance.
Of course, the circuit of FIG. 3 can undergo numerous modifications. For example, a separate transformer can be used to feed the auxiliary valves, and also external control electrodes instead of the internal grid, and the like.
In the case of converters with different number of phases, one can either assign a common ohmic resistance to the auxiliary circuits of all phases, or, for example, with a six-phase rectifier, one can provide a common resistance for the auxiliary circuits of three phases offset by 120 ', or also for every two phases offset by <B> 180 '</B>.
Under certain circumstances it can be useful to give the voltages applied to the auxiliary valves a certain phase shift compared to the anode voltages of the main rectifier, for example by feeding the auxiliary valves through a special auxiliary transformer. which is connected to the main transformer via resistors, inductors or capacitors, or by feeding the auxiliary valves from windings in a so-called zigzag circuit.
As mentioned above, it is also possible to use valves for feeding the grid, which form a uniform 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 mercury cathode 59, the ignition of the main anode 6 (1 is to be controlled by a voltage on the grid 61, which has the same shape as that described above. The valve is used Auxiliary electrode 62, which is fed from an alternating voltage source 64 via a transformer 63, an inductance 65 and the ohmic resistor 66. The circuit is identical to that described above. However, it results from the arrangement that the sudden change in voltage between point 67 and the cathode is directed nega tively.
To ignite the main anode, however, a positive grid voltage is required. For the reversal of the voltage required, a transformer can be used whose primary winding 68 is connected between point 67 and the cathode, while secondary winding 69 between the grid resistor 70 and the negative pole of a (otherwise arbitrary) DC voltage source is whose positive pole is connected to the cathode.
The DC voltage source 71 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; An inductance 72 and a capacitor 73, for example, can be used to smooth the voltage across this resistor. However, smoothing is not absolutely necessary.
If several rectifiers are to be controlled, the auxiliary anodes of one can remain to control the grids of the other, since the transformer 68, 69 enables 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 be used, for example, in inverters (for converting direct current into alternating current). In Fig. 8, an inverter with three single-anode tubes is shown, the example, the recovery of energy can perform in a rail network substation.
A three-phase alternating current network 74 is connected to the cathodes of three Mercury tubes 75 to 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 un indirectly 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, the primary winding of which consists of the star-connected coils 80 to 82, is fed from the mains.
The secondary winding 83, 84, 85 of this transformer feeds an inductance 86 to 88 and an ohmic resistor 89 to 91 each one of the auxiliary electrodes 92 to 94. At the terminals of the coil group 83 to 86, 84 to 87, 85 to 88 are the primary windings 95, 96, 97 of three reversing transformers. The circuit of the secondary windings 98, 99, 100 is such that, for example, the winding 98 of the phase 80 works on the grid of the tube 77 connected to the phase 82 and receives the grid bias from the resistor 91 also assigned to the phase 82.
From Fig. 9, the time course of the grid voltage Ver results in this Anord voltage. The curves 104 to 106 are the voltage curves of the windings 80 to 82: the curves 107 to 109, which are solid, dashed and respectively. dashed-dotted lines illustrate the voltage at the terminals of windings 99, 100 and 98.
The solid curve 110, which borders a hatched area, represents the voltage between the cathode of the tube 7 5 and the input of the resistor 101, which is connected to the grid of the tube, that is, 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, neglecting the voltage drop in the auxiliary arc, determines the voltage at the terminals of the ohmic resistance 89 represents.
The translation ratio of the transformers 95 to 98 respectively. 96 to 99 resp. 97 to 100 is assumed to be equal to one. With a different transmission ratio, a different curve shape results. In particular, through the use of voltage-reducing transformers, the negative ordinates of the curve can be increased and the period of time during which the grid voltage is positive can be reduced.
The timing of the ignition moment 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 calls. a delay in ignition, while a decrease causes an earlier ignition. The relationship: inductance to resistance can be changed arbitrarily by hand or automatically. The back electromotive force. of the inverter can be set once and for all or as a function of the load.
The arrangements described so far and dargestell th can still be modified and simplified in different ways.
According to FIG. 10, for example, when using auxiliary anodes of the main tube as control valves, the transformer Tertiärwick boys serving for their feeding can go; 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 piston 111 of the rectifier has an anode 112 with a control grid <B> 113, </B> and also a special auxiliary anode 114. The auxiliary valve circuit, consisting of the cathode 115 and the auxiliary anode 114, is made up of the winding 118 of the three Transformer 116 provided with windings fed through resistor 121. The primary winding 117 of this transformer is fed from the alternating current network 119 via the inductor 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 122 and the resistor 124. The relocation of the choke coil, which is essential for the phase position of the control pulses, in the primary circuit of the auxiliary transformer has the advantage that, in the case of multi-phase arrangements, all coils can be arranged on the same magnetic circuit. The effect of the circuit corresponds to that of FIG. 6.
The arrangement and effect of the scarf device is essentially the same if the valves used are not auxiliary anodes of the main rectifier, but a special polyphase auxiliary rectifier with a common cathode, for example a small mercury vapor rectifier.
The arrangement according to FIG. 11 is similar to that according to FIG. 3. Here, the anodes 126 to 128 of the rectifier piston 125 are fed via a transformer (autotransformer tor) 132 from a three-phase network 129 to 131. The transformer carries a three-phase auxiliary winding 133 to 135, the voltages of which are in phase with the voltages of the three phases 129 to 131. The auxiliary winding feeds via three iron inductances <B> 136 </B> to 138 auxiliary rectifiers (for example copper oxide elements) 139 to 141.
The anodes of the three auxiliary valves are connected to one another. The connection point is connected to the star point of the auxiliary winding via a resistor 143 and a choke coil 142. The resistor 143 or a part that may be broken down into two parallel branches 1.43a and 143u can be provided with adjustable current taps. The grid 145 to 147 of the main rectifier are connected via resistors 148 to 150 to the cathodes of the auxiliary valves.
The connection point of the anodes of the auxiliary valves is connected to the cathode of the main rectifier, but has a negative bias voltage, which in the example is generated by a voltage divider resistor 151 between the plus and minus poles of the main rectifier, which is preceded by a smoothing choke 152 can be.
Due to the effect of the throttle 1.12, the current rectified by the auxiliary valves becomes practically pure direct current. As a result, the sum of the current changes in the three chokes 136 to 138 is zero, and in the auxiliary windings 154 to 156 respectively connected to these chokes and connected in series. 157 to 159, no AC voltage is induced, even if these windings are magnetically coupled to the windings 136 to 138.
With this arrangement, a special design of the magnetic circuits (see. Fig. 5) is unnecessary, 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 to 159 can be connected, for example, 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.
The three windings 154 to 156 can be connected to the current taps on the resistors 143a and 143b. By adjusting these current taps, any desired direct current biasing of the chokes can be generated, independent of the load current. Of course, the adjustment of the current taps can also be done by a corresponding controller for the purpose of automatic regulation.
The interaction of windings 154 to 156 and 157 to 159 allows almost any current voltage characteristic of the main rectifier to be achieved. One can achieve, for example, that the voltage drop under load remains approximately the same for all the rectifier voltages set by the resistors 143a and 143b. You can also achieve 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 several grid-controlled rectifiers fed by a common transformer.
In Fig. 12 an arrangement for Sta bilization of the parallel operation of three rectifiers is shown schematically.
Three shunts 161 to 163 are in the main circuit of three rectifiers (not shown) that work on a common busbar 164. The premagnetization windings 165 to 167 are located on the inductances of the three control devices belonging to these rectifiers.
For the sake of clarity, these windings are shown as one coil each, while in reality they are distributed over a number of inductances corresponding to the number of phases of the rectifiers, i.e. consist of a corresponding number, for example three or six individual coils connected in series.
In addition to the windings 165 to 167, the inductances also carry further pre-magnetization windings through which a constant or variable direct current flows by 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 165 to 167. But if one of the rectifiers, for example the one working via the shunt 1.62, supplies a stronger current than the other two, which should be indicated by the different lengths of the feathered arrows drawn next to the shunts, then flow in the pre-magnetization waves 165 bis 167 currents in the sense of the smooth arrows drawn next to them.
Due to the effect of these currents, the ignition of the rectifier working on the shunt 162 is delayed when the coupling sense is suitable, while the ignition instant is brought forward in the two other rectifiers. As a result, the current in shunt 162 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, i.e. the parallel operation is stabilized.
The method can also be used with other types of power converters.
It has already been shown how the direct current bias of the inductances in the circuit of the auxiliary valves can be compensated for the voltage drop when a grid-controlled rectifier is loaded, so that such a rectifier emits a direct voltage that does not change with the load , provided that the single or multi-phase AC voltage fed to the rectifier remains unchanged.
However, the ratio: resistance to inductance in the RiUs circuits can now also be set as a function of the voltage in the AC or three-phase supply system, for example in such a way that changes in this voltage are compensated for by shifting the ignition instant accordingly .
This is possible in different ways: For example, a special auxiliary rectifier can be used to generate a direct current that is dependent on the voltage in the alternating current network, and thus feed a direct current 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, however, a highly evacuated hot cathode rectifier is used for this, 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, for example, when the alternating voltage decreases, the associated reduction in the The anode voltage of the auxiliary rectifier also increases due to the reduced heating of the cathode, the internal resistance.
Likewise, through known current-dependent resistors in series or parallel connection, any dependence of the direct current generated by the auxiliary rectifier on the alternating voltage can be achieved within certain limits.
For example, if you use a tax arrangement. 11. in which the choke coils decisive for the control already have an essentially constant respectively. adjustable direct current fed before the magnetization winding, and attaches another auxiliary winding to the chokes, which is fed by the direct current dependent on the alternating voltage, such that its ampere turns counteract those of the first-mentioned winding, the following effect results: If the voltage drops in feeding three-phase network, the current generated by the auxiliary rectifier decreases to a greater extent, and the counter-amp turns dependent on it on the choke coils.
The total DC bias of the chokes is therefore greater, and their inductance is correspondingly smaller. This means that the main rectifier will ignite earlier. By designing the arrangement accordingly, 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 rectifier 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 ignition moment forward, i.e. compensating for the voltage drop in the three-phase network.
In both cases, the change in cathode heating described can be supplemented by a manual or automatic regulator adjustable series resistor or the like, or by the above-mentioned current-dependent resistors, depending on the voltage in the three-phase network.
The arrangements described, it is possible to make the voltage of the main rectifier independent of voltage fluctuations in the three-phase network. If one unites such an arrangement with another one through which the voltage drop of the rectifier is compensated under load, as is also shown, for example, in FIG. 11, then one has a completely automatic voltage constant.
In the described and illustrated embodiments, it is mostly a matter of mercury vapor valves with Glasge housing. The invention can, however, also be used for mercury vapor valves with a metal housing.