CH168859A - Device for controlling grid-controlled discharge vessels. - Google Patents

Device for controlling grid-controlled discharge vessels.

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CH168859A
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Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur .Steuerung von gitterge steuerten Entladungsgefässen (Stromrichtern) durch .synchrone Zündimpulsverteiler oder durch synchrone Generatoren zur Erzeugung von Steuer-Wechselspannungen beliebiger Frequenz, .deren Synchron-Antriebsmotor in seinem gleichstromerregten Rotor oder Stator mehrere gegeneinander versetzte W!icklun- gen besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen aus verschiedenen Stromkreisen derart gespeist werden, PATENT CLAIM: Device for .control of grid-controlled discharge vessels (converters) through .synchronous ignition pulse distributors or through synchronous generators for the generation of control AC voltages of any frequency, whose synchronous drive motor in its DC-excited rotor or stator has several turns offset against each other , characterized in that the windings are fed from different circuits in such a way .dass die resultierende magnetische Achse die gewünschte Phasen lage zur Verschiebung der Zündpunkte der Anoden annimmt. UNTERANSPRüCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine Wicklung mit konstantem oder annähernd konstan tem Strom gespeist wird und eine zweite Wicklung mit einem Strom, der von einer zu regelnden Grösse derart abhängig ist, dass die eintretende Verdrehung der mag netischen Achse die gewünschte Span- nungs-, Strom- oder Leistungs-Charak- teristik ergibt, .that the resulting magnetic axis assumes the desired phase position to shift the ignition points of the anodes. SUBClaims 1. Device according to claim, characterized in that one winding is fed with a constant or approximately constant current and a second winding with a current that is dependent on a variable to be controlled in such a way that the rotation of the magnetic axis that occurs results in the desired voltage, current or power characteristics, deren Verlauf nach Be darf geregelt werden kann. Einrichtung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass -die Grössendes Gleichstromnetzes direkt zur Speisung,der Gleichstrom-Wicklungen benutzt werden. 3. Einrichtung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass Wechselstrom- grössen nach Gleichrichtung dem .Syn chronmotor zugeführt werden. 4. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine gleich zeitige Beeinflussung der Stellung der magnetischen Achse durch verschiedene Grössen vorgenommen wird. 5. the course of which can be regulated as required. Device according to dependent claim 1, characterized in that the quantities of the direct current network are used directly for feeding the direct current windings. 3. Device according to dependent claim 1, characterized in that alternating current quantities are fed to the .Syn chronotor after rectification. 4. Device according to claim, characterized in that a simultaneous influencing of the position of the magnetic axis is carried out by different variables. 5. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass bei Potential unterschieden zwischen Regelkreis und Zündverteiler die Steuerung mit Wechsel strom über Isoliertransformatoren in Ver bindung mit einem Gleichrichter ge- sühieht. 6. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Ausgangs- winkel.stellung der magnetischen Achse geändert wird, um eine bestimmte Form 'der Spannungs-, Strom- oder Leistungs charakteristik zu erzielen. 7. Device according to patent claim, characterized in that, if there is a potential difference between the control circuit and the ignition distributor, the control with alternating current via insulating transformers in conjunction with a rectifier takes place. 6. Device according to claim, characterized in that the starting angle position of the magnetic axis is changed in order to achieve a certain shape 'of the voltage, current or power characteristics. 7th Einrichtung nach Unteranspruch 6, .da durch gekennzeichnet, dass das Verhältnis ,der Ströme in den Gleichstromwicklungen geändert wird. ä. Einrichtung nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass in einer Wick lung die Stromrichtung umgekehrt und eine Vorspannung eingeführt wird. 9. Einrichtung nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, @dass stromabhän <B>gige</B> Widerstände in .die Wieklungen ein geschaltet werden. Device according to dependent claim 6, .da characterized in that the ratio of the currents in the direct current windings is changed. Ä. Device according to dependent claim 6, characterized in that the current direction is reversed in a winding and a bias voltage is introduced. 9. Device according to dependent claim 6, characterized in that the current-dependent <B> gige </B> resistors in .die Wieklungen are switched on.
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