(Zusatzpatent zum Hauptpatent 425 907) Die Erfindung berieht sich auf eine Verbesserung der Schaltungsanordnung zum Anlassen eines Thyristor- Oszillators nach dem Hauptpatent. Die Schaltungsanord nung nach dem Hauptpatent enthält einen Kondensator, der über einen Widerstand an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, und ein nichtlineares Element, das, in Reihe mit einer für Gleichstrom durchlässigen Impedanz, parallel zu diesem Kondensator geschaltet ist, so dass bei einem bestimmten Wert der Spannung an diesem Kon densator das nichtlineare Element durchlässig wird und über der Impedanz ein Potentialsprung erzeugt wird,
der einer Steuerelektrode eines Thyristors des Oszillators zu geführt wird.
Die Anwendung dieser Schaltungsanordnung in Thy- ristorumwandlern bereitete grosse Schwierigkeiten. Zahl reiche Thyristoren wurden zerstört.
Mit Rücksicht auf die Amplitude und die günstige Form des erzeugten Potentialanstiegs hat man längere Zeit angenommen, dass diese Schwierigkeiten durch den Umwandlerkreis selber herbeigeführt wurden. Diese Schwierigkeiten traten aber bei jeder geprüften Wandler- schaltung auf.
Schliesslich wurde überlegt, ob auch die angewandte Anlassschaltung die Schwierigkeiten herbei führen könnte und es hat sich tatsächlich herausgestellt, dass die erwähnten Schwierigkeiten vermieden werden können, wenn nach der vorliegenden Erfindung die Zeit konstante des aus dem Kondensator und dem Widerstand der Anlassschaltung bestehenden Netzwerkes derart ge wählt ist, dass die Widerholungsperiode der erzeugten Potentialsprünge so lang ist, dass die durch einen ersten Potentialsprung im Oszillator hervorgerufenen Ein schalerscheinungen im Augenblick, in dem der nächste Potentialsprung auftritt, nahezu völlig beendet sind.
Jeder Oszillator enthält einen Schwingungskreis ir gendwelcher Form, und meist wird der erzeugte Wechselstrom, z.B. durch induktive Kopplung, diesem Schwingungskreis entnommen, wobei der Schwingungs kreis durch die Wechselstrombelastung des Oszillators gedämpft wird. Vorzugsweise ist die Wiederholungspe riode der Potentialsprünge daher länger als zweimal die Zeitkonstante dieses Schwingungskreises in unbelastetem Zustand. Die Erfindung wird anhand beiliegender Zeichnung, die der Fig. 1 des Hauptpatentes entspricht und eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der Er findung zeigt, näher erläutert.
Die gezeigte Ausführungsform enthält einen Konden sator 1, der über einen Widerstand 2 an eine Gleich spannungsquelle 3 angeschlossen ist. Weiter enthält sie ein durch eine Gasentladungsröhre gebildetes nichtlinea res Element, das in Reihe mit einem Widerstand 5, in der Grössenordnung von einigen Zehn SZ, über den Konden sator 1 geschaltet ist.
Die Zeichnung stellt auch einen Thyristor-Oszillator, und zwar einen Thyristorwandler, dar. Der Thyristor- wandler enthält zwei in Gegentakt geschaltete Thyri- storen 11 und 12, deren Emitter-Elektroden unmittelbar mit der negativen Klemme der Speisequelle 3 und deren Anoden oder Kollektor-Elektroden über einen Schwin gungskreis miteinander verbunden sind, der aus einem Kondensator 13 und aus der Primärwicklung eines Trans formators 15 mit Sekundärwicklung 16 besteht.
Die Pri märwicklung 14 ist mit einer Mittelzapfung versehen, die über eine Induktivität 17 mit der positiven Klemme der Quelle 3 verbunden ist. An die Sekundärwicklung 16 ist eine Belastung 18. z.B. eine fluoreszierende Gasentla- dungsröhre, angeschlossen. Zwei auf einem Kern 6 aus ferromagnetischem Material angebrachte Wicklungen 19 und 20 bilden noch einen Teil des Thyristorwandlers. Über diese Wicklungen sind die Kreise der Steuerelek troden der Thyristoren 11 und 12 in Gegenphase mit einander gekoppelt, wodurch der Wandler zum Schwin gen gebracht wird.
Dieser Wandler ist von dem in der Schweizer Patentschrift 412 091 beschriebenen Typ und seine Wirkungsweise gründet sich auf die Tatsache, dass die Leitfähigkeitsperiode jedes der Thyristoren 11 und 12 durch den Reihenresonanzkreis bestimmt wird, der durch die Induktivität 17 und durch die Kapazität des Reso nanzkreises 14, 13 bei der Arbeitsfrequenz über die dem leitenden Thyristor entsprechende Hälfte der Wicklung 14 gebildet wird, und auf das Auftreten eines starken Rück wärtsstromimpulses durch den Steuerkreis jedes erlö schenden Thyristors. Dieser Rückwärtsstromimpuls,
z.B. durch die Wicklung 19, erzeugt, gegebenenfalls mit ge ringer Verzögerung, einen Vorwärtsstromimpuls durch die Wicklung 20, und dieser letzte Stromimpuls bewirkt das Leitendwerden des anderen Thyristors 12 im Augen blick oder eine Weile nach dem Augenblick, in dem der Thyristor 11 erlischt.
Der Anschluss des oben beschriebenen Thyristor- wandlers an die Speisespannungsquelle 3 verursacht nir gendwo einen Spannungs- oder Stromstoss genügender Stärke, um einen der Thyristoren 11 und 12 in den lei tenden Zustand zu versetzen. Dadurch, dass die Reihen schaltung des Kondensators 1 und des Widerstandes 2 zugleich mit dem Wandler an die Speisequelle angeschlos sen wird, lädt sich der Kondensator 1 verhältnismässig langsam an der Spannung dieser Quelle.
In einem gege benen Augenblick erreicht die Spannung über diesen Kondensator und somit auch die Spannung über die über den Widerstand 4 parallel zum Kondensator 1 geschal tete Gasentladungsröhre 4 einen Wert, bei dem diese Gas entladungsröhre plötzlich stromdurchlässig wird. Es ist wohl bekannt, dass die Zündspannung einer Gasentla- dungsröhre höher als ihre Brennspannung, d.h. höher als die Spannung über die gezündete oder leitend gewordene Entladungsröhre ist.
Der Kondensator 1 enthält sich so mit über die Gasentladungsröhre 4 und den Widerstand 5 und der Spannungsstoss über diesen Widerstand erzeugt einen Vorwärtstromimpuls durch die Wicklung 19 und durch den Steuerelektrodenkreis des Thyristors 11. Der Thyristor 11 wird also leitend gemacht.
Infolge der Rei- henresonanz-Eigenschaften des Hauptstromkreises die ses Thyristors, der aus der Induktivität 17 und der ent sprechenden Hälfte des Schwingungskreises 13, 14 be steht, neutralisiert sich der Strom durch die Hauptstrom elektrodenstrecke des Thyristors 11 nach einer halben Schwingungsperiode des Reihenresonanzkreises. Der Thy- ristor 11 erlischt dann und ein Rückwärtsstromimpuls fliesst von seiner Steuerelektrode her durch die Wicklung 19 und den Widerstand 5.
Dieser Rückwärtsstromimpuls induziert einen Verwärtsstromimpuls durch die Wicklung 20 und den mit dieser in Reihe geschalteten Widerstand 5' und der letztere Impulse zündet den Thyristor 12. Von diesem Augenblick an ist der Thyristorwandler somit schwingend. Wie im Falle des Thyristors 11 gezeigt, wer den von der Anode oder der Kollektorelektrode eines der Thyristoren her über einen Strombegrenzungswiderstand 8 und einen Gleichrichter 7 dem gemeinsamen Punkt des Kondensators 1 und des Widerstandes 2 negative Strom impulse zugeführt.
Durch diese Impulse wird die obere Elektrode des Kondensators 1 negativ geladen, so dass diese Elektrode keinesfalls über den Widerstand und ge genüber der unteren Elektrode des Kondensators 1 so stark positiv werden kann, dass die Gasentladungsröhre 4 durch die Spannung über den Kondensator 1 gezündet wird. Infolge des Schwingens des Thyristorwandlers ist die Anlassschaltung nun also ausser Betrieb gesetzt.
Wenn Schwingbedingung aus irgendwelchem Grunde nicht mehr erfüllt ist, wird die Anlassschaltung sofort wieder in Betrieb gesetzt und erzeugt periodische Strom impulse durch den Widerstand 5, bis der Thyristorwand- ler wieder zum Schwingen angefacht wird.
Unter Umständen könnten die über den Widerstand 8 und den Gleichrichter 7 an den Kondensator 1 ange legten negativen Stromimpulse so stark sein, dass das Potential des gemeinsamen Punktes des Kondensators 1 und des Widerstandes 2 negativ gegenüber der negativen Klemme der Speisequelle 3 werden würde, und diese ne gative Spannung über den Kondensator 1 könnte sogar so hoch werden, dass die Gasentladungsröhre 4 dadurch gezündet wird. Dies würde wieder vorzeitige und uner- wünschte Startimpulse über den Widerstand 5 zur Folge haben. Um dies zu verhüten, ist über den Kondensator 1 ein Gleichrichter 9 geschaltet.
Dieser Gleichrichter ist für die Ladespannung der Polarität der Spannung der Speisequelle 3 gesperrt und für die vom Kollektor des Thyristors 11 her über den Widerstand 8 und den Gleich richter 7 zugeführten Stromimpulse durchlässig. Beim Betrieb kann somit der Kondensator 1 nicht durch die Stromimpulse mit einer der der Spannung der Speise quelle 3 entgegegesetzten Polarität aufgeladen werden.
Ein erster Startimpuls, der vom nichtlinearen Ele ment 4 erzeugt und über den Widerstand 5 angelegt wird, zündet zunächst der Thyristor 11. Dieser nahezu säge- zahnförmige Startimpuls fliesst von der Zündelektrode des Thyristors 11 her nach dessen Kathode, polarisiert dabei den Kern 6 in einer ersten Richtung und erlischt am letzten mit dem Thyristor 11 während des Nulldurch ganges der Spannung über diesen Thyristor. Einschalter scheinungen können aber im durch den Kondensator 13 und die Primärwicklung 14 des Ausgangstransformators 15 gebildeten Schwingkreis auftreten.
Infolge des Vor handenseins der Belastung 18 ist dieser Schwingungs kreis 13-l4 mehr oder weniger stark gedämpft. Wenn die Belastung 18 beim Einschalten des Wandlers zunächst ausgeschaltet worden wäre, oder irgendein Element mit Schwellenspannung z.B. eine Gasröhre, enthalten würde, so dass sie erst in dem Augenblick wirksam werden wür de, wenn die Schwellenspannung über die Wicklung 16 einen Schwellenwert erreichte, würde die Belastung 18 beim Einschalten des Wandlers den Schwingungskreis 13-14 nicht dämpfen, und die Induktivität dieses Kreises wäre gleich der der Primärwicklung 14. Im letzteren Falle würden die Einschalterscheinungen am längsten dauern.
In erster Instanz bestehen diese Erscheinungen aus einer infolge der Dämpfung abnehmenden Wechselspannung V14 über die Wicklung 14. Wird nun nach einem ersten Startimpuls ein zweiter oder weiterer Startimpuls in dem Augenblick erzeugt, wenn die noch erhebliche Wechsel spannung V14 sich zu der Speisegleichspannung der Quel le 3 addiert, so kann unter Umständen die für die Thy- ristoren höchstzulässige Spannung überschritten werden, wodurch die Thyristoren zerstört werden.
Um dies zu verhüten, wird nach der Erfindung die Zeitkonstante des aus dem Kondensator 1 und dem Wi derstand 2 bestehenden Netzwerkes, derart gewählt, dass die Wiederholungsperiode der erzeugten Startimpulse so lang ist, dass die im Oszillator 5, 5', 6, 11 bis 20 durch einen ersten Startimpuls hervorgerufenen Einschalter scheinungen im Augenblick, in dem der nächste Startim puls auftritt, nahezu völlig beendet sind. Dabei ist die Zeitspanne zwischen den genannten Startimpulsen ab hängig von der Spannung der Gleichspannungsquelle 3, der Durchscblagspannung des nichtlinearen Elementes 4 und dessen Löschspannung.
Die von einem Startimpuls herbeigeführten Einschalt erscheinungen können oszillographisch wahrgenommen werden, ihre Dauer kann bestimmt und die Zeitkonstan te des Netzwerkes 1, 2 kann dementsprechend gewählt werden. Es sei z.B. angenommen, dass die Zeitdauer der Einschalterscheinungen 11 msec beträgt, wonach ihre Amplitude auf z.B. weniger als 1/7 ihres ursprünglichen Wertes abgefallen ist, der wieder gleich zweimal der Spannung der Gleichspannungsquelle ist, dass der Nenn wert dieser Spannung<B>130</B> V und deren Höchstwert 143 V ist,
während die Durchschlagspannung bzw. die Lösch- spannung des Elementes 4, das z.B. eine Gasröhre vom Typ 75 Cl sein kann, einen Mindestwert von 110 V bzw. einen Höchstwert von 80 V hat. Die Wiederholungsperiode ist also die Zeit -c, während der der Kondensator 1 sich über den Widerstand 2 und durch die Quelle 3 von 80 auf 110 V lädt.
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und bei r = 0,011 sec R2Ci = 0,0172 sec.
Wird z.B. Cl = 2 #tF- gewählt, so muss R. mindestens gleich 8600<B>9</B> sein.
Wenn der Oszillator, wie im vorliegenden Fall, einen Schwingungskreis 13-14 enthält, dem der erzeugte Wech selstrom entnommen wird, wird die Wiederholungsperio de der Startimpulse vorzugsweise länger als zweimal die Zeitkonstante dieses Schwingungskreises in unbelastetem Zustand gewählt.
Die Resonanzfrequenz und der Gütefaktor Q des Schwingungskreises 13-14 können also auch in unbela stetem Zustand gemessen werden. Wenn dieser Kreis z.B. eine Resonanzfrequenz f von 2000/sec und einen Gütefaktor Q =
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von 70 hat, so wird seine Zeit konstante
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gleich _ = 0,0055 sec
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sein. Nach einer Wiederholungsperiode länger als oder gleich zweimal dieser Zeitkonstante wird die Amplitude der Einschalterscheinungen über den unbelasteten Kreis 13-14 auf weniger als 1/; der ursprünglichen Amplitude abgefallen sein, so dass sie den Thyristor nicht mehr ge fährden kann.
Es wird also gefunden: R2Ci >- 2 X 5,5 msec oder > 11 msec.
Naturgemäss kann die vorgeschlagene und beschrie bene Massnahme in allen Ausführungsformen ,und Abar ten der Startschaltung nach dem Hauptpatent angewandt werden.