Einrichtung zur Steuerung von gittergesteuerten Entladungsgefässen. Für gittergesteuerte Entladungsgefässe (Gleichrichter, Umrichter, Wechselrichter) werden synchron mit der Frequenz des Haupt- oder iSekundärnetzes umlaufende Zündimpulsverteiler, zum Beispiel durch Synchronmotor angetriebene Steuerwalzen, verwendet, :die den Gittern der einzelnen Anoden in dem geeigneten Zeitpunkt die Zündspannung aufdrücken. Zu Zwecken der Regulierung ist es erforderlich, den Zünd punkt gegenüber der Anodenspannung zeit lich zu verschieben.
Das kann dadurch ge schehen, dass durch einen Drehtransformator die Phasenlage der dem,Stator des Synchron motors zugeführten :Spannung verdreht wird, Eine andere Methode erzielt die Verschiebung durch Verdrehung der magnetischen Achse des mit Gleichstrom erregten Rotors (oder auch Stators) .des !Synchronmotors.
In Abb. 1, ist angenommen, dass als An triebsmotor ein gewöhnlicher Schleifring- ankermotor verwendet ist, der durch Einfüh- rung von Gleichstrom in. den Rotor synchroni- siert wird. Die dreiphasige Wicklung des Rotors sei in 'Stern geschaltet und eine der Phasen u kurzgeschlossen, um eine wirksame Dämpfung bei Pendelungen zu erreichen.
Der Gleichstrom wird in den :Sternpunkt einge führt und tritt aus den Enden der beiden Phasen v und w aus. Mit Hilfe eines Poten- tiometers p kann die Verteilung des Gleich stromes auf .die beiden Phasen geändert wer den. Je nach der Grösse der Ströme in den beiden Phasen kann die magnetische Achse des Rotors um 120' bei der gezeichneten Anordnung gedreht werden, was eine ent sprechende Verschiebung der Zündmomente des Verteilapparates zur Folge hat.
Für eine automatische Regulierung kann bei -dieser be kannten Anordnung die Verstellung des Po- tentiemeters p durch ein automatisches Regel organ, zum Beispiel einen Schnellregler, vor genommen werden. Diese Anordnung bietet jedoch Schwierigkeiten bei der Ausführung des Reglers, insbesondere bei Potentialunter schieden zwischen Verteiler und Regler; sie ist teuer und bringt durch den Regler mit seinen mechanisch bewegten Teilen eine uner wünschte Verzögerung und Komplikation mit sich.
Erfindungsgemäss wird nun die Zwischen- schaltung eines Potentiometers und eines besonderen Reglers zu .seiner Verstellung -da durch vermieden, :dass die Wicklungen aus verschiedenen Stromkreisen derart gespeist werden, :dass die resultierende magnetische Achse die gewünschte Phasenlage zur Ver schiebung der Zündpunkte der Anoden an nimmt.
In der Zeichnung .sind Ausführungsbei spiele der Erfindung schematisch in :den Abb. 2 bis 4 dargestellt.
Gemäss Abb. 2 wird Phase v von einem konstanten Gleichstrom durchflossen, der von einer eigenen Stromquelle a (Batterie, kleiner Gleichrichter oder zweckmässig Hilfserregung des -Gleichrichters) erzeugt wird. Phase w ist an einen .Shunt h angeschlossen, der im Gleichstromkreis liegt und vom Haupt strom .7g durchflossen wird. Der Syncliron- verteiler für :die Zündimpulse sei so einge stellt, dass der gesteuerte Apparat, zum Bei spiel ein Gleichrichter seine maximale Gleich spannung abgibt, wenn der Netzstrom J = o ist.
Wird nun der Gleichrichter belastet, so fliesst auch in der Phase w ein Gleichstrom und die magnetische Achse des Synchron motors, die als die resultierende aus. den, Strömen in v und w bestimmt wird, erhält eine Winkelverdrehung, die eine Verzögerung ,der Zündimpulse ergibt und :dadurch die abgegebene Gleichspannung erniedrigt. Man hat auf diese einfache Weise einen selbst tätigen gegenkompoundierten Gleichrichter erhalten.
Wählt man die Anordnung so, dass bei Leerlauf die :Spannung o vorhanden ist und der in zo fliessende Strom eine Vorverlegung der Zündpunkte zur Folge hat, so wird :die Gleichspannung mit wachsender Belastung erhöht, der Gleichrichter also überkompoun- ,diert. Durch geeignete Wahl der Schaltung und der Bedingungen lassen sich verschiedene Sfrom-Spannungs-Charakteristiken erzielen. Ebenso lässt sich in gewissen Grenzen eine Regelung auf konstanten ,Strom vornehmen.
Die beeinflussende Grösse braucht nicht unbedingt ein Gleichstrom zu sein, sondern es können auch Wechselstromgrössen verwen det werden, wenn der Wechselstrom vor Einführung in den Rotor gleichgerichtet wird. Zum Beispiel kann :die oben geschil derte Kompoundierung statt durch einen Gleichstromshunt auch über einen oder meh rere auf der Wechselstromseite des Gleich richters eingebaute Stromwandler c erfolgen, deren .Sekundärstrom durch Ventile d gleich gerichtet wird, wie in Abb. 3 dargestellt.
Eine Regelung der abgegebenen Spannung in Abhängigkeit von der Spannung des Wechselstromnetzes e erhält man, wenn man die Wechselspannung nach passender Trans formation und Gleichrichtung in eine der Rotorphasen einführt, um eine Verlegung der Zündpunkte bei Änderung der .Spannung zu erreichen.
Es steht grundsätzlich nichts im Wege, die Methoden zu kombinieren und eine ge meinschaftliche Beeinflussung,durch mehrere Grössen vorzunehmen, oder auch noch andere Grössen zur Regelung heranzuziehen, die sich in Gleichströme überführen lassen. Die genannte Methode bietet in bestimm ten Fällen auch bei Steuerung von Hand Vorteile. Befindet sich der Zündverteiler mit Motor auf einem hohen Potential gegen Erde, was in Hochspannungsanlagen vorkommt, so bot bisher :die Verstellung des Potentiometers zur Regulierung .Schwierigkeiten, insbeson dere wenn 'die :Steuerung von einem entfern ten ;Schaltpult aus, erfolgen sollte.
Nach der Erfindung kann man jedoch eine Rotor- wieklung über einen kleinen Gleichrichter und einen vorgeschalteten Isoliertransfor- mator speisen und braucht dann nur die dem Isoliertransformator zugeführte Spannung durch einen Vorsclialtwiderstand oder der gleichen zu ändern, um den Gleichrichter zu steuern. Dieser Vorteil der Steuerung über Wechselstrom ist immer vorhanden, wenn die den Regelvorgang beeinflussende Grösse sich auf einem andern Potential befindet als der Zündlzngsver feiler.
Es ist oft erwünscht, den Charakteristiken der gesteuerten Ventile einen bestimmten Verlauf zu geben. Dieser lässt sich in ver schiedenster Weise beeinflussen, zum Bei spiel durch die Wahl der Ausgangsstellung des Verteilers, durch den Winkel, den die Rotorphasen miteinander einschliessen, durch Umkehr der Stromwicklung in einer Rotor phase usw. Dabei kann man in den Stromkreis einer Phase auch eine Gegenspannung f ein schalten (siehe Abbildung 4), so dass zu nächst ein negativer Strom fliesst, der erst mit wachsendem Netzstrom seine Richtung ändert, oder bei Verwendung eines Gleich richters der Strom erst von einem bestimm ten Wert an fliessen kann.
Gibt man dem Verteilapparat eine bestimmte Winkelvor- eilung, so wird erst von einer bestimmten Stromstärke ab eine Änderung der Gleich spannung und eine Art Überstromregelung bewirkt. Weiter besteht die Möglichkeit, mehr als zwei Motorwicklungen zu verwen den, die von verschiedenen Grössen beein flusst werden können, oder auch den bisher als konstant angenommenen Strom der einen Phase in gewissen Grenzen durch eine zu sätzliche Grösse zu ändern.
Durch Einschal tung von stromabhängigen Widerständen oder durch die Verwendung von Wandlern mit passenden Fehlerkurven ergeben sich Möglichkeiten, den Verlauf der Charak teristiken zu beeinflussen.
Die beschriebenen Einrichtungen lassen sieh sinngemäss auf alle Arten gittergesteuer- ter Ventile anwenden. Sie waren bisher speziell für Zündimpulsverteiler mit Steuer walzen geschildert, die im allgemeinen mit Gleichstrom-Impulsen arbeiten. Sie lassen sich jedoch in gleicher Weise anwenden, wenn die Speisung der Gitter mit Wechsel spannung gleicher oder erhöhter Frequenz als die Netzfrequenz :erfolgt, die zum Beispiel durch einen Periodenumformer erzeugt wird.
Die Phasenlage der erzeugten Wechselspan nung kann durch Verstellung der magne tischen Achse des antreibenden Synchron- motors geändert werden, wodurch die Zünd- punkte der Gitter entsprechend verschoben werden. Ebenso sind diese Steuermethoden anzuwenden, wenn .der @Gittersteuerapparat nicht mit dem speisenden und gespeisten Netz, sondern einem Sekundärnetz von ab weichender Frequenz synchron läuft.
Device for controlling grid-controlled discharge vessels. For grid-controlled discharge vessels (rectifiers, converters, inverters), rotating ignition pulse distributors, for example control rollers driven by synchronous motors, are used synchronously with the frequency of the main or secondary network: they apply the ignition voltage to the grids of the individual anodes at the appropriate time. For purposes of regulation, it is necessary to shift the ignition point in relation to the anode voltage.
This can be done by using a rotary transformer to twist the phase position of the voltage supplied to the stator of the synchronous motor. Another method achieves the shift by twisting the magnetic axis of the DC-excited rotor (or stator) of the synchronous motor .
In Fig. 1, it is assumed that an ordinary slip ring armature motor is used as the drive motor, which is synchronized by introducing direct current into the rotor. Let the three-phase winding of the rotor be connected in 'star and one of the phases u short-circuited in order to achieve effective damping in case of oscillations.
The direct current is fed into the neutral point and exits from the ends of the two phases v and w. With the help of a potentiometer p, the distribution of the direct current on the two phases can be changed. Depending on the size of the currents in the two phases, the magnetic axis of the rotor can be rotated through 120 'in the arrangement shown, which results in a corresponding shift in the ignition moments of the distributor.
In this known arrangement, the adjustment of the potentiometer p can be made for automatic regulation by an automatic control element, for example a rapid regulator. However, this arrangement offers difficulties in the execution of the controller, especially with Potentialunter different between the distributor and controller; it is expensive and brings with it an undesirable delay and complication due to the controller with its mechanically moving parts.
According to the invention, the interconnection of a potentiometer and a special controller for. Its adjustment is avoided by: The windings from different circuits are fed in such a way that: The resulting magnetic axis has the desired phase position for shifting the ignition points of the anodes takes.
In the drawing .sind Ausführungsbei play the invention schematically in: Figs. 2 to 4 shown.
According to Fig. 2, phase v is traversed by a constant direct current, which is generated by its own power source a (battery, small rectifier or useful auxiliary excitation of the rectifier). Phase w is connected to a .Shunt h, which is in the direct current circuit and through which the main current .7g flows. The Syncliron distributor for: The ignition pulses are set in such a way that the controlled apparatus, for example a rectifier, delivers its maximum DC voltage when the mains current is J = 0.
If the rectifier is now loaded, a direct current flows in phase w and the magnetic axis of the synchronous motor, which is the resulting one. the currents in v and w is determined, receives an angular rotation, which results in a delay of the ignition pulses and: thereby lowers the output DC voltage. In this simple way, an automatic counter-compounded rectifier has been obtained.
If the arrangement is chosen so that when the load is idle: voltage o is present and the current flowing in zo leads to an advance of the ignition points, then: the DC voltage increases with increasing load, i.e. the rectifier is overcompounded. Various Sfrom voltage characteristics can be achieved by suitable selection of the circuit and the conditions. A constant current can also be regulated within certain limits.
The influencing quantity does not necessarily have to be a direct current, but alternating current quantities can also be used if the alternating current is rectified before it is introduced into the rotor. For example: instead of a direct current shunt, the compounding described above can also take place via one or more current transformers c built into the alternating current side of the rectifier, the secondary current of which is rectified by valves d, as shown in Fig. 3.
A regulation of the output voltage as a function of the voltage of the alternating current network e is obtained if the alternating voltage is introduced into one of the rotor phases after appropriate transformation and rectification in order to move the ignition points when the voltage changes.
Basically, nothing stands in the way of combining the methods and using several variables to jointly influence them, or to use other variables for regulation that can be converted into direct currents. In certain cases, this method also offers advantages when controlled by hand. If the ignition distributor with the motor is at a high potential to earth, which occurs in high-voltage systems, this previously offered: the adjustment of the potentiometer for regulation. Difficulties, especially when: the control should be carried out from a remote control panel.
According to the invention, however, a rotor oscillation can be fed via a small rectifier and an upstream insulating transformer and then only the voltage supplied to the insulating transformer needs to be changed through a series resistor or the like in order to control the rectifier. This advantage of controlling via alternating current is always available when the variable influencing the control process is at a different potential than the ignition distributor.
It is often desirable to give the characteristics of the controlled valves a certain course. This can be influenced in various ways, for example by choosing the starting position of the distributor, by the angle that the rotor phases enclose with one another, by reversing the current winding in a rotor phase, etc. You can also add a Switch on the counter voltage f (see Figure 4) so that a negative current flows first, which only changes direction as the mains current increases, or if a rectifier is used, the current can only flow above a certain value.
If the distribution device is given a certain angle lead, a change in the direct voltage and a kind of overcurrent control are only effected from a certain current strength. It is also possible to use more than two motor windings, which can be influenced by different variables, or to change the current of one phase, which was previously assumed to be constant, within certain limits by an additional variable.
By switching on current-dependent resistors or by using converters with suitable error curves, it is possible to influence the course of the characteristics.
The devices described can be applied to all types of grid-controlled valves. They were previously described specifically for ignition pulse distributors with control rollers that work in general with direct current pulses. However, they can be used in the same way if the grid is fed with alternating voltage of the same or higher frequency than the mains frequency: which is generated, for example, by a period converter.
The phase position of the generated alternating voltage can be changed by adjusting the magnetic axis of the driving synchronous motor, whereby the ignition points of the grid are shifted accordingly. These control methods are also to be used if the @grid control apparatus does not run synchronously with the feeding and powered network, but with a secondary network with a different frequency.