DE1000936B

DE1000936B - Zuendverfahren und elektrischer Zuendstromkreis fuer Entladungsstrecken

Info

Publication number: DE1000936B
Application number: DES43513A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolfgang Meissen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-03-17
Filing date: 1955-07-26
Publication date: 1957-01-17
Also published as: CH340811A; GB792394A; BE547009A; FR1157756A; DE1039044B; CH341914A; DE1024493B; BE545242A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Zündverfahren und einen elektrischen Zündstromkreis für Entladungsstrecken, insbesondere zur Gittersteuerung gas- oder dampfgefüllter Entladungsgefäße und beruht auf dem bereits in einem früheren Vorschlag enthaltenen Gedanken, einen Gittersteuersatz unter Verwendung von Transistoren aufzubauen. Die Erzeugung der Steuerimpulse, ihre zeitliche Verschiebung und ihre Verstärkung sollen durch Transistorschaltungen erreicht werden. Diese haben gegenüber den bisher bekannten, insbesondere magnetischen Gittersteuersätzen verschiedene Vorteile, von denen einige im folgenden genannt werden. Erstens können verzögernde Schaltelemente weitgehend vermieden werden, so daß eine praktisch trägheitslose Steuerung möglich ist. Zweitens kann durch Wegfall magnetischer Sättigungserscheinungen der Steuerbereich vergrößert und die Steilheit der Steuerimpulse erhöht werden. Drittens ist es bei der Verwendung von Transistoren oder anderer Halbleitertrioden möglich, die erforderliche Regelleistung sehr klein zu halten, sie kann sogar praktisch zu Null werden.

In besonders einfacher Weise wird erfindungsgemäß die Zündung elektrischer Entladungsstrecken dadurch herbeigeführt, daß durch eine Steuerwechselspannung von gleicher Frequenz wie die Speisespannung der Entladungsstrecke mittels einer Halbleitertriode, vorzugsweise eines Flächentransistors, ein pulsierender Strom mit steiler Anstiegsflanke der einzelnen Stromabschnitte erzeugt und einem Übertrager zugeführt wird, dessen Sekundärspannung an der Zündeinrichtung der Ent-Iadungsstrecke liegt.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Zündstromkreisen zur Durchführung des neuen Zündverfahrens in den Fig. 1 und 3 schematisch dargestellt; die Fig. 2 und 4 zeigen Strom- und Spannungskurven und dienen zur Erläuterung des Verfahrens.

Nach dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel wird für die Impulserzeugung der Kollektorsättigungsstrom eines Flächentransistors verwendet. Dieser Strom stellt sich bereits bei einer sehr geringen Spannung zwischen Kollektor und Emitter des Flächentransistors mit einem auch bei weiterer Zunahme der Spannung nahezu konstanten Wert ein, so daß trapezförmige Stromabschnitte entstehen. Anstieg und Abfall dieses Sättigungsstromes erzeugen auf der Sekundärseite eines Übertragers, dem die Trapezströme zugeführt werden, steile Spannungsimpulse für die Gittersteuerung.

Gemäß Fig. 1 liegt mit der Sekundärwicklung eines Hilfstransformators T_r, dessen Primärwicklung an das Speisespannungsnetz N des zu steuernden Stromrichters St angeschlossen ist, eine Gleichspannungsquelle G in Reihe, deren Spannung willkürlich verändert werden kann. Die Reihenschaltung dieser beiden Spannungsquellen ist über ein Trockenventil TV und über die Primärwicklung Zündverfahr en und elektrischer
Zündstromkreis für Entladungsstrecken

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktienges ells chaf t,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Wolfgang Meissen, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

eines Übertragers Ü an Kollektor C und Emitter E eines Flächentransistors T angeschlossen. Die Sekundärwick-

lung des Übertragers Ü liegt in Reihe mit einer Sperrspannungsquelle Sf und einem Gitterwiderstand R am Steuergitter des Stromrichters St. Im Eingangskreise des Flächentransistors T, der dessen Basis mit dem Emitter verbindet, liegt eine Gleichspannungsquelle G_e, welche eine konstante Eingangsspannung liefert. Der dargestellten Polung dieser Gleichspannungsquelle und des Trockenventils TV liegt ein n-p-n-Transistor zugrunde. Bei Verwendung eines p-n-p-Transistors sind die beiden genannten Schaltungselemente umgekehrt zu polen.

Fig. 2 a zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannungen im Ausgangskreise des Transistors T. U_a ist die Resultierende aus der im wesentlichen sinusförmigen Spannung Ut_t des Hilfstransformators T_r und der veränderlichen Spannung U₁. der Gleichspannungsquelle G.

In dem Augenblick, in welchem diese Spannung U_a positiv wird, beginnt, wie aus Fig. 2 b ersichtlich ist, ein

Kollektorstrom I₀ zu fließen, dessen Höhe durch die konstante Eingangsspannung G_e gegeben ist. Da dieser Sättigungswert des Kollektorstromes schon bei weniger als 1 Volt positiver Kollektorspannung erreicht ist, so erfolgt der Stromanstieg sehr plötzlich. Diesem plötzlichen Stromanstieg entspricht auf der Sekundärseite des Übertragers Ü ein Spannungsimpuls % gemäß Fig. 2 c, der in an sich bekannter Weise einer negativen Sperr-609. 766/352

spannung w_SJ) überlagert und dem Gitter des Stromrichters Si zur Zündung zugeführt wird.

Mit der verhältnismäßig einfachen Anordnung nach Fig. 1 wird unter der Voraussetzung, daß die Richtung der Steuerspannung U_r umkehrbar ist, ein Aussteuerungsbereich von nahezu 180° erreicht.

Eine andere Ausführungsform der Steuerschaltung zur Durchführung des neuen Zündverfahrens zeigt Fig. 3. Danach liegt der Hilfstransformator T_r, welcher die steuernde Wechselspannung Ut₇. liefert, im Eingangskreise eines Flächentransistors T₁, dessen Ausgangskreis die Reihenschaltung des Übertragers Ü und einer konstanten Gleichspannungsquelle G_a enthält. Mit dem Hilfstransformator T_r sind zwei Gleichspannungsquellen G„ und G₁ in Reihe geschaltet, von denen die erste eine konstante Vorspannung U_n von der Höhe des Scheitelwertes der Hilfswechselspannung Up₇. und die zweite eine veränderliche Spannung U_rl liefert. Aus der Überlagerung dieser drei Spannungen ergibt sich gemäß Fig. 4 a die resultierende Spannung U_b, welche dem Transistor T₁ als Eingangsspannung zugeführt wird. Sobald die Spannung U_b einen verhältnismäßig kleinen positiven Wert erreicht, fließt im Ausgangskreise des Transistors T₁ ein Kollektorstrom I₀. Ein in diesem Stromkreise angeordneter weiterer Flächentransistor T₂ begrenzt infolge seiner von einer konstanten Gleichspannungsquelle Gb gelieferten konstanten Basisspannung den Kollektorstrom I₀ auf einen konstanten Wert gemäß Fig. 4 b. Bei Wahl einer ausreichend hohen Eingangsspannung U₁, ist der Anstieg des Kollektorstromes I₀ auch in diesem Falle sehr steil, so daß auf der Sekundärseite des Übertragers Ü ein kräftiger Spannungsimpuls U₁ gemäß Fig. 4 c entsteht, welcher unter Überwindung einer Sperrspannung u_sv die Zündung des in Fig. 3 zu ergänzenden Entladungsgefäßes herbeiführt. Durch Veränderung der von der Gleichspannungsquelle G₁ gelieferten Regelspannung wird der Zeitpunkt des Zündimpulses innerhalb des Bereiches einer Wechselspannungsperiode verändert. Auch für dieses Beispiel beträgt der Aussteuerungsbereich nahezu 180°. Die Regelspannungsquelle G₁ hat in dieser Schaltung nur einen verschwindend kleinen Strom zu liefern, da bei der gezeichneten Polarität von G₁ die Basis-Emitterstrecke des Transistors T₁ sperrt.

Der mit den Anordnungen nach Fig. 1 bzw. 3 erzielte Zündspannungsimpuls kann im Bedarfsfalle durch weitere Flächentransistoren verstärkt und über einen zweiten Übertrager dem Steuergitter des Stromrichtergefäßes zugeführt werden.

Die in den beiden Schaltungsbeispielen verwendete synchrone, sinusförmige Hilfsspannung Ut_t, die über einen Transformator dem Netz entnommen wird, ist nur als Beispiel angeführt. Statt dessen kann eine solche Hilfsspannung auch durch geeignete Transistorschaltungen erzeugt und in ihrer Kurvenform den gestellten Anforderungen angepaßt werden.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch so abgeändert werden, daß sechsphasige Steuerimpulse, die auf andere Weise hergestellt sind, über entsprechende Transistorschaltungen geführt werden, so daß sie .verstärkt werden bzw. mit steilerer Anstiegsflanke verlaufen.

Die zur Aussteuerung der Stromrichtergefäße notwendige Verstellung der Phasenlage kann auch so durchgeführt werden, daß durch eine besondere Phasen-Schiebereinrichtung die Phasenlage der Steuerwechselspannung gegenüber der Speisewechselspannung geändert wird. Unter Umständen kann auch die Transistorschaltung selbst zur Verschiebung der Phasenlage der Impulse, sei es bei der Verstärkung, sei es bei der Impulserzeugung, verwendet werden. Die vorerwähnten beiden Möglichkeiten können auch miteinander vereinigt werden. Es ist auf diese Weise auch möglich, die Verstellung des Aussteuerungsgrades in Abhängigkeit von mehreren Steuergrößen mit verschiedenen Mitteln zu bewirken.

Unter Umständen kann es von Vorteil sein, die Steuerschaltungen, bei denen Flächentransistoren in der beschriebenen Weise verwendet werden, in einphasige Einrichtungen aufzuspalten, so daß eine Steuerung der Stromrichter auch dann möglich ist, wenn die Kathoden mehrerer Gefäße nicht galvanisch miteinander verbunden sind.

An Stelle der von einem Hilfstransformator gelieferten Hilfswechselspannung Ut_t kann gegebenenfalls die Anodenspannung der betreffenden Entladungsstrecken verwendet verden.

Die Ausführungs- und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden durch die hier behandelten Beispiele keineswegs erschöpft, die Vorschläge der Erfindung können vielmehr auch unabhängig davon einzeln oder in sinngemäßer Verbindung miteinander mit Vorteil verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Zündverfahren für elektrische Entladungsstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Steuerwechselspannung von gleicher Frequenz wie die Speisespannung der Entladungsstrecke mittels einer Halbleitertriode, vorzugsweise eines Flächentransistors, ein pulsierender Strom mit steiler Anstiegsflanke der einzelnen Stromabschnitte erzeugt und einem Übertrager zugeführt wird, dessen Sekundärspannung an der Zündeinrichtung der Entladungsstrecke liegt.

2. Zündverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündzeitpunkt innerhalb einer Periode der Speisewechselspannung durch Veränderung einer der Steuerwechselspannung überlagerten Gleichspannung verstellt wird.

3. Elektrischer Zündstromkreis zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangskreise eines Flächentransistors, dessen Eingangskreis eine Gleichspannungsquelle enthält, die Steuerwechselspannungsquelle in Reihenschaltung mit dem Übertrager liegt.

4. Elektrischer Zündstromkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangskreise des Transistors zusätzlich ein Trockengleichrichter mit der Steuerwechselspannungsquelle und dem Übertrager in Reihe geschaltet ist.

5. Elektrischer Zündstromkreis zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwechselspannungsquelle im Eingangskreise eines Flächentransistors liegt, dessen Ausgangskreis die Reihenschaltung des Übertragers und einer Gleichspannungsquelle enthält.

6. Elektrischer Zündstromkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerwechselspannung eine konstante Gleichspannung von der Höhe des Scheitelwertes der Steuerwechselspannung und eine entgegengerichtete veränderliche Gleichspannung überlagert sind.

7. Elektrischer Zündstromkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Übertrager ein weiterer Flächentransistor in Reihe liegt, dessen Eingangskreis eine Gleichspannungsquelle enthält.

8. Elektrischer Zündstromkreis nach Anspruch 3 oder 5, gekennzeichnet durch weitere Transistoren enthaltende Verstärkerstufen.

9. Elektrischer Zündstromkreis zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Veränderung der Phasenlage der Steuerwechselspannung gegenüber der Speisewechselspannung.

10. Elektrischer Zündstromkreis zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerwechselspannung die Anodenspannung der Entladungsstrecke dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen