DE1466617B2 - Schaltungsanordnung für einen selbsterregten Thyristor-Generator oder -Umformer - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- anzapfung versehen, die über eine Induktivität 17 anordnung für einen an eine Gleichspannungsquelle mit der positiven Klemme der Quelle 3 verbunden angeschlossenen selbsterregten Thyristor-Generator ist. An die Sekundärwicklung 16 ist eine Belastung 18, oder selbsterrcgten -Umformer, welche Schaltungs- z. B. eine fluoreszierende Gasentladungsröhre, angeaiiordnimg eine Anlaßvorrichtung besitzt, bestehend 5 schlossen. Zwei auf einem Kern 6 aus ferromagneaus einem Kippgenerator mit einem Kondensator, tischem Material angebrachte Wicklungen 19 und der über einen Widerstand an die Gleichspannungs- 20 bilden noch einen Teil des Thyristorwandlers, quelle angeschlossen ist, und mit einem nichtlinearen Über diese Wicklungen sind die Kreise der Steuer-Element, das in Reihe mit einer für Gleichstrom elektroden der Thyristoren 11 und 12 in Gegenphase durchlässigen Impedanz über diesen Kondensator io miteinander gekoppelt, wodurch der Wandler zum geschaltet ist, so daß bei einem bestimmten Wert Selbstgenerieren gebracht wird. Dieser Wandler ist der Spannung am Kondensator das nichtlineare vom in der älteren Patentanmeldung PH16 796 Element durchschlägt, nach Patent 1 295 687. beschriebenen Typ, und seine Wirkungsweise gründet

Die Anwendung dieser Schaltungsanordnung in sich auf die Tatsache, daß die Leitfähigkeitsperiode Thyristorumwandlern bereitet gewisse Schwierigkei- 15 jedes der Thyristoren 11 und 12 durch den Reihenten, da die Thyristoren mitunter beschädigt wurden. resonanzkreis bestimmt wird, der durch die Induk-

Mit Rücksicht auf die Amplitude und die günstige tivität 17 und durch die Kapazität des Resonanz-Form der erzeugten Startimpulse hat man längere kreises 14, 13 bei der Arbeitsfrequenz über die dem Zeit angenommen, daß diese Schwierigkeiten durch leitenden Thyristor entsprechende Hälfte der Wickden Umwandlerkreis selber herbeigeführt wurden. 20 lung 14 gebildet wird, und auf das Auftreten eines Diese Schwierigkeiten traten aber bei jeder geprüften starken Rückwärtsstromimpulses durch den Steuer-Wandlerschaltung auf. Schließlich wurde überlegt, kreis jedes erlöschenden Thyristors. Dieser Rückob auch die angewandte Startschaltung die Schwierig- wärtsstromimpuls, z. B. durch die Wicklung 19, keiten herbeiführen könnte, und es hat sich tat- erzeugt, gegebenenfalls mit geringer Verzögerung, sächlich herausgestellt, daß die erwähnten Schwierig- 25 einen Vorwärtsstromimpuls durch die Wicklung 20, keiten vermieden werden können, wenn nach der und dieser letzte Stromimpuls bewirkt das Leitendvorliegenden Erfindung die Zeitkonstante des aus werden des anderen Thyristors 12 im Augenblick dem Kondensator und dem Widerstand bestehenden oder eine Weile nach dem Augenblick, in dem der Netzwerkes, unter Berücksichtigung der Spannung Thyristor 11 erlischt.

der Gleichspannungsquelle, der Durchschlagspan- 30 Der Anschluß des oben beschriebenen Thyristor-

ining des nichtlinearen Elementes und der Lösch- wandlers an die Speisespannungsquelle 3 verursacht

spannung derselben, derart gewählt ist, daß die nirgendwo einen Spannungs- oder Stromstoß genü-

Wiederholungsperiode der erzeugten Impulse so lang gender Stärke, um einen der Thyristoren 11 und 12

ist, daß die durch einen ersten Startimpuls im Gene- in den leitenden Zustand zu versetzen. Dadurch,

rator (Umformer) hervorgerufenen Einschalterschei- 35 daß die Reihenschaltung des Kondensators 1 und

nungen, im Augenblick, in dem der nächste Start- des Widerstandes 2 zugleich mit dem Wandler an

impuls auftritt, nahezu völlig beendet ist. die Speisequelle angeschlossen wird, lädt sich der

Jeder selbstgeneriercnde Oszillator enthält einen Kondensator 1 verhältnismäßig langsam an der Span-Schwingungskreis irgendwelcher Form, und meist nung dieser Quelle. In einem gegebenen Augenblick wird der erzeugte Wechselstrom, z. B. durch induk- 40 erreicht die Spannung über diesen Kondensator und tive Kopplung, diesem Schwingungskreis entnom- somit auch die Spannung über die über den Widermcn, wobei der Schwingungskreis durch die Wechsel- stand 4 parallel zum Kondensator 1 geschaltete Gasstrombelastung des Oszillators gedämpft wird. Vor- entladungsröhre 4 einen Wert, bei dem diese Gaszugsweise ist die Wiederholungsperiode der Start- entladungsröhre plötzlich stromdurchlässig wird. Es impulse daher langer als zweimal die Zeitkonstante 45 ist wohl bekannt, daß die Zündspannung einer Gasdieses Schwingungskreises in unbelastetem Zustand. entladungsröhre höher als ihre Brennspannung, d. h.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die höher als die Spannung über die gezündete oder

der F i g. 1 der Hauplpatentanmeldung entspricht leitend gewordene Entladungsröhre ist. Der Kon-

und eine Aiisführungsform der Schaltungsanordnung densator 1 entlädt sich somit über die Gasentladungs-

nach der Erfindung zeigt, näher erläutert. 50 röhre 4 und den Widerstands, und der Spannungs-

Die gezeigte Aiisführungsform enthält einen Kon- stoß über diesen Widerstand erzeugt.einen Vorwärts-

dcnsator 1, der über einen Widerstand 2 an eine stromimpuls durch die Wicklung 19 und durch den

Gleichspaniumgsqiielle 3 angeschlossen ist. 'Weiter Steuerelektrodenkreis des Thyristors 11. Der Thy-

enthält sie ein durch eine Gasentladungsröhre gebil- ristor 11 wird also leitend gemacht. Infolge der

detes nichtlineares Element, das in Reihe mit einem 55 Reihenresonanzeigenschaften des Hauptstromkreises

Widerstand 5, in der Größenordnung von einigen dieses Thyristors, der aus der Induktivität 17 und

zehn Li, über den Kondensator 1 geschaltet ist. der entsprechenden Hälfte des Schwingungskreises 13,

Die Zeichnung stellt auch einen selbstgenerierenden 14 besteht, neutralisiert sich der Strom durch die Thyristor-Oszillator, und zwar einen selbstgenerie- Hauptstromelektrodenstrecke des Thyristors 11 nach rcnden Thyristorwandlcr, dar. Der Thyristorwandler 60 einer halben Schwingungsperiode des Reihenresonanzenthält zwei in Gegentakt geschaltete Thyristoren 11 kreises. Der Thyristor 11 erlischt dann, und ein und 12, deren Emitterelektroden unmittelbar mit Rückwärtsstromimpuls fließt von seiner Steuerelekder negativen Klemme der Speisequelle 3 und deren trode her durch die Wicklung 19 und den WiderAnoden oder Kollcktorelektroden über einen Schwin- stand 5. Dieser Rückwärtsstromimpuls induziert einen gungskreis miteinander verbunden sind, der aus 65 Vorwärtsstromimpuls durch die Wicklung 20 und einem Kondensator 13 und aus der Primärwicklung den mit dieser in Reihe geschalteten Widerstand 5' eines Transformators 15 mit Sekundärwicklung 16 und der letztere Impuls zündet den Thyristor 12. besteht. Die Primärwicklung 14 ist mit einer Mittel- Von diesem Augenblick an ist der Thyristorwandler

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somit selbstgenerierend. Wie im Falle des Thy- worden wäre oder irgendein Element mit Schwellenristors 11 gezeigt, werden von der Anode oder der spannung, z. B. eine Gasröhre, enthalten würde, so Kollektorelektrode eines der Thyristoren her über daß sie erst in dem Augenblick wirksam werden einen Strombegrenzungswiderstand 8 und einen würde, wenn die Sehwellenspannung über die Wiek-Gleichrichter 7 dem gemeinsamen Punkt des Konden- 5 lung 16 einen Schwellenwert erreichte, würde die sators 1 und des Widerstandes 2 negative Strom- Belastung 18 beim Einschalten des Wandlers den impulse zugeführt. Durch diese Impulse wird die Schwingungskreis 13-14 nicht dämpfen, und die Inobere Elektrode des Kondensators 1 negativ geladen, duktivität dieses Kreises wäre gleich der der Primärso daß diese Elektrode keinesfalls über den Wider- wicklung 14. Im letzteren Falle wurden die Iiinschaltstand und gegenüber der unteren Elektrode des io erscheinungen am längsten dauern. In erster Instanz Kondensators 1 so stark positiv werden kann, daß bestehen diese Erscheinungen aus einer infolge der die Gasentladungsröhre 4 durch die Spannung über Dämpfung abnehmenden Wechselspannung K₁₁ über den Kondensator 1 gezündet wird. Infoige des Selbst- die Wicklung 14. Wird nun nach einem ersten Startgenerierens des Thyristorwandlers ist die Startschal- impuls ein zweiter oder weiterer Startiinpuls in dem tung nun also außer Betrieb gesetzt. Wenn dieses 15 Augenblick erzeugt, wenn die noch erhebliche Selbstgenerieren aus irgendwelchem Grunde aufhört, Wechselspannung l'_u sich zu der Speisegleichspanwird die Startschaltung sofort wieder in Betrieb nung der Quelle 3 addiert, so kann unter Umständen gesetzt und erzeugt periodische Stromimpulse durch die für die Thyristoren höchstzulässige Spannung den Widerstand 5, bis der Thyristorwandler wieder überschritten werden, wodurch die Thyristoren zerselbstgenerierend wird. 20 stört werden.

Unter Umständen könnten die über den Wider- Um dies zu verhüten, wird nach der Erfindung stand 8 und den Gleichrichter 7 an den Konden- die Zeitkonstante des aus dem Kondensator 1 und sator 1 angelegten negativen Stromimpulse so stark dem Widerstand 2 bestehenden Netzwerkes, unter sein, daß das Potential des .gemeinsamen Punktes Berücksichtigung der Spannung der Glcichspannungsdes Kondensators 1 und des Widerstandes 2 negativ 25 quelle 3, der Durchschlagspannung des nichtlinearen gegenüber der negativen Klemme der Speisequelle 3 Elementes 4 und dessen Löschspannung, derart gewerden würde, und diese negative Spannung über wählt, daß die Wiederholungsperiode der erzeugten den Kondensator 1 könnte sogar so hoch werden, Startimpulse so lang ist, daß die im Oszillator 5, 5', daß die Gasentladungsröhre 4 dadurch gezündet wird. 6, 11 bis 20 durch einen ersten Siartimpuls hervor-Dies würde wieder vorzeitige und unerwünschte 30 gerufenen Ein^chalterscheinungen im Augenblick, in Startimpulse über den Widerstand 5 zur Folge haben. dem der nächste Startimpuls auftritt, nahezu völlig Um dies zu verhüten, ist über den Kondensator 1 beendet sind.

ein Gleichrichter 9 geschaltet. Dieser Gleichrichter Die von einem Startimpuls herbeigeführten Einist für die Ladespannung der Polarität der Spannung Schalterscheinungen können oszillographisch wahrder Speisequelle 3 gesperrt und für die vom Kollektor 35 genommen werden, ihre Dauer kann bestimmt und des Thyristors 11 her über den Widerstände und die Zeitkonstante des Netzwerkes 1,2 kann demden Gleichrichter 7 zugeführten Stromimpulse durch- entsprechend gewählt werden. Es sei z. B. angelässig. Beim Betrieb kann somit der Kondensator 1 nommen, daß die Zeitdauer der Einschalterscheinicht durch die Stromimpulse mit einer der der nungen 11 msec beträgt, wonach ihre Amplitude Spannung der Speisequelle 3 entgegengesetzten Po- 40 auf z. B. weniger als ein Siebentel ihres ursprünglarität aufgeladen werden. liehen Wertes abgefallen ist, der wieder gleich zweimal

Ein erster Startimpuls, der vom nichtlinearen der Spannung der Gleichspannungsquelle ist, daß Element 4 erzeugt und über den Widerstand 5 angelegt der Nennwert dieser Spannung 130 V . und deren wird, zündet zunächst der Thyristor 11. Dieser nahezu Höchstwert 143 V ist, während die Durehsdilugsägezahnförmige Startimpuls fließt von der Zünd- 45 spannung bzw. die Löschspannuni; des Elementes 4, elektrode des Thyristors 11 her nach dessen Kathode, das z. B. eine Gasröhre vom Typ 75 Cl ic in kann, polarisiert dabei den Kern 6 in einer ersten Richtung einen Mindestwert von 110 V h/u. einen Höchstwert und erlischt am letzten mit dem Thyristor 11 während von 80 V hat. Die Wiederholungsperiode ist also die des Nulldurchganges der Spannung über diesen Zeit τ, während der Kondensator 1 sich über den Thyristor. Einschalterscheinungen können aber im 50 Widerstand 2 und durch die Quelle 3 von 80 auf durch den Kondensator 13 und die Primärwicklung 14 110 V lädt, des Ausgangstransformators 15 gebildeten Schwingkreis auftreten. Infolge des Vorhandenseins der AE — 110 — 80 - 30V - 1/-' U—e~ ^H-^c·! Belastung 18 ist dieser Schwingungskreis 13-14 mehr ° oder weniger stark gedämpft. Wenn die Belastung 18 55
beim Einschalten des Wandlers zunächst ausgeschaltet in welcher Formel Δ E_a — 143 — 80 == 63 V, woraus:

" _ _Λ_ -in _ ^r τ „ ,.

l_e **^c. = -,0,475 e ^Ä'^c· = 0,525 =0,64

63 "a f-i

und bei τ = 0,011 sec A₂C₁ = 0,0172 sec. Wiederholungsperiode der Startimpulse vorzugsweise

Wird z. B. C₁ = 2μΡ gewählt, so muß R₂ min- länger als zweimal die Zeitkonstante dieses Schwin-

destens gleich 8600 A sein. 65 gungskreises in unbelastetem Zustand gewählt.

Wenn der Oszillator, wie im vorliegenden Fall, Die Resonanzfrequenz und der Gütefaktor Q des

einen Schwingungskreis 13-14 enthält, dem der Schwingungskreises 13-14 können also auch in un-

erzeugte Wechselstrom entnommen wird, wird die belastetem Zustand gemessen werden. Wenn dieser

Kreis ζ. B. eine Resonanzfrequenz / von 2000/sec und einen Gütefaktor

Q -=

L-In f R

von 70 hat. so wird seine Zeitkonstante

70
2.Ύ2000

Θ ~ ^L g.eich <?
R 2-τ/

0,0055 see

Nach einer Wiederhohmgsperiodc länger als oder gleich zweimal dieser Zeitkonstante wird die Amplitude der Finschaltcrscheinungen über den unhelasteten Kreis 13-14 auf weniger als ein Siebentel der ursprünglichen · Amplitude abgefallen sein, so daß sie den Thyristor nicht mehr gefährden kann. Fs wird also gefunden: R₂C₁ ~^ 2 ■ 5.5 msec oder "^; 11 msec. ao

Naturgemäß kann die vorgeschlagene und beschriebene Maßnahme in allen Ausführungsfnrmcn und Abarten der Startschaltung nach dem Patent 1295687 angewandt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für einen an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen selbstcrrcgten Thyristor-Generator oder selbsterrcgtcn -Umformer, welche Schaltungsanordnung eine Anlaßvorrichtung besitzt, bestehend aus einem Kippgenerator mit einem Kondensator, der über einen Widerstand an die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, und mit einem nichtlinearen Element, das in Reihe mit einer für Gleichstrom durchlässigen Impedanz über diesen Kondensator geschaltet ist, so daß bei einem bestimmten Wert der Spannung am Kondensator das nichtlineare Element durchschlägt, nach Patent 1 295 687, dadurchge kennzeichnet, daß die Zeitkonstante des aus dem Kondensator (1) und dem Widerstand (2) bestehenden Netzwerkes, unter Berücksichtigung der Spannung der Gleichspannungsquelle, der Durchschlagspannung des nichtlinearen Elementes (4) und der Löschspannung derselben, derart gewählt ist, daß die Wiederholungsperiodc der erzeugten Impulse so lang ist, daß die durch einen ersten Startimpuls im Generator (Umformer) hervorgerufenen Einschalterschcinungen, im Augenblick, in dem der nächste Startiinpuls auftritt, nahezu völlig beendet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. bei der der Oszillator einen Schwingungskrcis enthält, dem der erzeugte Wechselstrom entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederholungsperiodc der Startimpulse länger als das Zweifache, vorzugsweise das Fünffache der Zeitkonstante dieses Schwingungskreises in unbelastetem Zustand ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen