DE592349C - Schaltungsanordnung zur Sicherung des Belastungsgleichgewichtes zwischen zwei oder mehreren parallel arbeitenden Anoden von gittergesteuerten Lichtbogengleichrichtern - Google Patents

Description

Der Parallelbetrieb von zwei oder mehreren im gleichen oder in verschiedenen Behältern angeordneten Anoden bietet gewisse Schwierigkeiten infolge der negativen Charakteristik des Lichtbogenwiderstandes.

Es ist bekannt, daß man diesen Parallelbetrieb durch verschiedene .Verfahren sichern kann. Man kann beispielsweise jeder Anode eine Induktanz vorschalten, die durch ihren

to induktiven Spannungsabfall den negativen Widerstand des Lichtbogens ausgleicht. Man kann auch magnetisch die verschiedenen Anodenkreise so koppeln, daß jeweils die folgende Anode infolge der Zündung der vorhergehenden Anoden einen die Zündung hervorrufenden Spannungsstoß empfängt. Eine solche Kopplung gestattet auch, wie leicht ersichtlich, die Unterschiede im Spannungsabfall auszugleichen. Falls die Anoden, die parallel arbeiten'

ao müssen, in ihrer Nähe mit einem oder mehreren inneren oder äußeren Steuergittern versehen sind, die dazu dienen, entweder die nachbleibende Ionisierung zu beseitigen, die zu Rückzündungen Anlaß geben kann, oder den Zündungsaugenblick zu steuern, ist vorgeschlagen worden, die Gitter parallel zu schalten und mit der gemeinsamen Steuerspannungsquelle unmittelbar oder über Widerstände zu verbinden. Diese Lösung besitzt einen sehr schweren Nachteil. Wenn ein Gitter die Zündung einer einzelnen Anode beendet hat, fällt seine Spannung sofort ab. Daraus ergibt sich, daß die Zündung der anderen Anoden erschwert wird und daß die Anodeninduktanzen verstärkt werden müssen, damit diese anderen Anoden zünden können.

Die Erfindung will eine Anordnung schaffen, die es gestattet, für den Parallelbetrieb von zwei oder mehreren mit Gittern versehenen Anoden Anodeninduktanzen zu benutzen, die nur so groß sind, daß sie die Unterschiede im Spannungsabfall der Lichtbögen ausgleichen. Die Gitterkreise sind dabei magnetisch untereinander und mit den Anodenkreisen so gekoppelt, daß das Gitter einer verzögert zündenden, parallel geschalteten Anode durch die Zündung der anderen Anoden einen positivea Spannungsstoß erhält, der die Zündung auch dieser Anode veranlaßt. ■ - ■ ■ c

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben; es zeigt

Fig. ι eine Schaltung, die auf den Parallelbetrieb von zwei Anoden mit Induktanzspulen und Gittern anwendbar ist,

Fig. 2 die entsprechende Anordnung für drei Anoden,

Fig. 3 die Anordnung für den Parallelbetrieb von zwei Anoden, die durch zwei parallele Spulen der gleichen Phase eines Transformators betrieben werden,

Fig. 4 eine Anordnung mit magnetischer

Kopplung zwischen zwei Ancden und ihren Steuergittern auf dem gleichen Magnetkern, Fig. 5 die entsprechende Anordnung für drei Anoden.

In Fig. ι speist die Hauptschiene i, die an einen Pol der Sekundärwicklung des Speisetransformators gelegt ist, die beiden Anoden 2 und 3 über die Induktanzen 4 und 5. Zwischen ίο die Anöden 2 und 3 ist die Primärwicklung 6 eines kleinen einphasigen Transformators geschaltet ; die Sekundärspule, die eine viel höhere Windungszahl hat als die Primärwicklung, besitzt eine Mittelanzapfung 7, die mit der gemeinsamen Steuerspannungsquelle 8 für die Gitter verbunden ist. Die Sekundärwicklung des Gittertransformators ist mit den Gittern 9 und 10 verbunden, und der Kopplungssinn ist der in der Zeichnung wiedergegebene, wobei vorausgesetzt ist, daß die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des Gittertransformators im gleichen Sinne gewickelt sind. Es sei beispielsweise angenommen, daß die Anode 2 zuerst zündet. Dann wird diese Anode einen plötzlichen Spannungsabfall erfahren, und zwar gleich dem Unterschied zwischen der Zündspannung und dem Spannungsabfall im Lichtbogen. Da die Spannung der Anode 3 nicht abfällt, wird an den Klemmen der Primärwicklung 6 plötzlich ein Spannungsunterschied auftreten. Dieser wird sich, vervielfältigt durch das Transformatorübersetzungsverhältnis, zwischen der Klemme 7 und dem Gitter 10 wiederfinden. Das Gitter wird dadurch plötzlich positiv. Da außerdem die Spannung der Anode 3 dann größer ist als die der Anode 2 (um den induktiven Spannungsabfall in der Induktanz 4), wird die Anode 3 zünden. Mit anderen Worten, es ruft die Zündüngsverzögerung an einer Anode einen plötzlichen positiven Spannungsstoß am Gitter der anderen hervor. Dieser Spannungsstoß kann beliebig stark gemacht werden durch Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses des Gittertransformators, der im übrigen wegen der Kleinheit der Gitterströme sehr klein ist. Daher zünden die Anoden im wesentlichen im gleichen Augenblick; erfahrungsgemäß ist eine Verzögerung kaum festzustellen. Die Anodeninduktanzen haben nur noch die Unterschiede des Spannungsabfalles im gezündeten Lichtbogen auszugleichen.

Diese Schaltung läßt sich sehr einfach auch auf den Parallelbetrieb von drei mit Induktanzen versehenen Anoden anwenden. Man kann beispielsweise drei Gittertransformatoren anwenden, die gleich dem in Fig. 1 zwischen jeder der drei paarweise einander zugeordneten Anodengruppen angeordnet sind; die drei Mittelpunkte der drei Sekundärwicklungen sind zusammengeschaltet und mit der gemeinsamen Speisequelle der Gitter verbunden, und jedes Gitter ist mit je einer Sekundärklemme von zwei Gittertransformatoren verbunden. Es ist dabei leicht zu erkennen, daß jede Anode, die früher zündet, den Gittern der beiden anderen einen starken Spannungsstoß zufließen läßt, der deren Zündung bewirkt. Man kann ohne Nachteil einen der drei Transformatoren weglassen; man kann weiter (s. Fig. 2) die drei Gittertransformatoren zu einem dreischenkligen Transformator vereinigen.

Nach Fig. 2 speist die Hauptschiene 11 die drei Anoden 12, 13 und 14 über Induktanzen 15, 16 und 17. Auf einem dreischenkligen Magnetkern 18 sind drei sterngeschaltete Spulen 19, 20, 21 angeordnet, deren freie Enden mit den drei Anoden verbunden sind. Auf dem gleichen Kern finden sich weiter drei Spulen 22, 23 und 24, die gleichfalls in Stern geschaltet sind. Ihr Sternpunkt ist mit der Steuerspannungsquelle 25 für die Gitter verbunden. Die freien Enden der Spulen 22, 23, 24 sind bezüglich mit den Gittern 26, 27, 28 verbunden. Wenn unter dem Einfluß der Gitterspannungsquelle 25 beispielsweise die Anode 12 zuerst zündet, so entsteht ein plötzlicher Spannungsabfall gegenüber den Anoden 13, 14, der in den Spulen 19, 20, 21 einen Strom hervorruft, welcher seinerseits die plötzliche Entstehung go eines magnetischen Feldes in dem Eisenkern zur Folge hat. Durch dieses entstehende magnetische Feld werden nun in der Sekundärwicklung, deren freie Enden mit den Gittern verbunden sind, entsprechend dem Übersetzungsverhältnis gegenüber dem vSpannungsabfall auf der Primärseite erhöhte Spannungen induziert, welche zufolge des gewählten Wicklungssinnes als positive Gitterspannungen die Zündung des Lichtbogens auch derjenigen Anoden be- :on wirken, die unter dem Einfluß der Gitterspannungsquelle allein bisher nicht gezündet hatten. Wenn zwei Anoden vorzünden, so wird das Gitter der dritten ebenfalls einen die Zündung hervorrufenden Spannungsstoß empfangen. Diese Schaltungen lassen sich ohne Schwierigkeit auf eine beliebige Zahl η mit Induktanzen versehener, parallel arbeitender Anoden übertragen, sei es, daß man η bzw. n¹ einphasige Gittertransformatoren verwendet no oder einen einzigen Transformator mit »-Schenkeln.

Die beschriebenen Schaltungen können auch angewendet werden, wenn die zum Ausgleich des Unterschiedes in den Lichtbogenabfällen der parallel arbeitenden Anoden dienenden besonderen Vorschaltinduktanzen ersetzt sind durch die Streureaktanzen mehrerer gleichphasiger Wicklungen des Speisetransformators, an die die einzelnen parallel arbeitenden Anoden angeschlossen sind.

Eine solche Anordnung ist beispielsweise in

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Fig. 3 dargestellt. Diese zeigt einen einphasigen Gittertransformator, der benutzt wird, um die gleichzeitige Zündung von zwei Anoden hervorzurufen. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. ι versehen; doch werden die Anoden hier durch zwei unabhängige Wicklungen 29, 30 gespeist, die sich auf dem gleichen Schenkel des Speisetransformators befinden.

Die Erfindung ist auch- anwendbar, wenn statt unabhängiger Anodeninduktanzen magnetisch gekoppelte verwendet werden. Dabei können die von den Anodenströmen durchflossenen und die zur Steuerung der Gitter dienenden Wicklungen auf einem und demselben Magnetkern vereinigt werden. Das zeigen beispielsweise die Fig. 4 und 5.

In Fig. 4 ist 31 ein zweischenkeliger Magnetkern, auf dem die vor den Anoden 34, 35

ao liegenden Wicklungen 32, 33 so angeordnet sind, daß ihre Amperewindungen einander entgegenarbeiten. Die Steuerspannungsquelle 36 speist die Gitter 37, 38 über dünndrähtige Wicklungen 39, 40, die gleichfalls auf dem Magnetkern entgegengesetzt geschaltet angeordnet sind.

Wenn unter der Wirkung der Spannungsquelle 36 die Anode 34 zuerst zündet, entsteht als Folge des plötzlichen Spannungsabfalles an dieser. Anode ein magnetisches Feld.in dem Eisenkern und dadurch eine stoßartige Spannung in den Spulen 33 und 40, welche die sofortige Zündung der Anode 35 bewirkt. Haben beide Anoden gezündet, so gleichen die beiden Wicklungen 32, 33 die Unterschiede der Spannungsabfälle im Lichtbogen aus. Der Unterschied im Strom, der durch einen gegebenen Unterschied der beiden Spannungsabfälle entsteht, ist um so schwächer, je höher die Induktanz der Wicklungen ist. Da die Unterschiede in der Zündspannimg durch die dünndrähtige Wicklung ausgeglichen werden und die starkdrähtige Wicklung nur die Unterschiede im Spannungsabfall im Lichtbogen auszugleichen braucht, kann die Induktanz sehr klein sein.

Fig. 5 zeigt die Anwendung einer ähnlichen Schaltung auf den Parallelbetrieb von drei Anoden. Die Klemme 42 der Sekundärwicklung des Speisetransformators ist mit den drei Anoden 49, 50, 51 mittels dreier starkdrähtiger Wicklungen 43, 44, 45 verbunden, die auf einen dreischenkligen Magnetkern 56 gewickelt sind. Auf diesem gleichen Kern sind drei dünndrähtige, in Stern geschaltete Wicklungen 46 bis 48 angebracht, deren Sternpunkt mit der gemeinsamen Steuerspannungsquelle 55 verbunden ist, während die freien Enden an die Gitter 52,53,54 angeschlossen sind. Diese Schaltung wirkt ähnlich der vorbeschriebenen; die dünndrähtigen Wicklungen rufen die gleichzeitige Zündung der drei Anoden hervor, und die dickdrähtigen Wicklungen gleichen die Unterschiede der Spannungsabfälle des Lichtbogens aus. Dieser Ausgleich erfolgt nicht vollkommen, wenn nicht die magnetischen Widerstände der den drei Schenkeln entsprechenden Magnetkerne gleich sind, oder wenn nicht die Windungszahlen im umgekehrten Verhältnis zu den magnetischen Widerständen gewählt sind.

Man könnte auch drei Anordnungen ähnlich der der Fig. 4 derartig vereinigen, daß der Parallelbetrieb der drei Gruppen von Anoden, die paarweise einander zugeordnet sind, sichergestellt wird. Weiter könnte man auch diese Anordnung auf Schaltungen mit beliebiger Anodenzahl ausdehnen.

Im vorstehenden ist angenommen, daß die Steuerelektroden durch Gitter gebildet werden, doch gelten die Schaltungen ohne Abänderung für den. Fall der Steuerung durch äußere Steuerelektroden. Weiter kann man in die Kreise der Steuerelektroden vor oder hinter den beschriebenen Anordnungen Widerstände oder Impedanzen einschalten.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Sicherung des Belastungsgleichgewichtes zwischen zwei oder mehreren parallel arbeitenden Anoden von gittergesteuerten Lichtbogengleichrichtern, bei welcher die Unterschiede des Spannungsabfalles im Lichtbogen durch unabhängige oder untereinander gekoppelte Induktanzen ausgeglichen werden, die gegebenenfalls durch die Wicklungen des Speisetransformators gebildet werden können, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Kopplungstransformatoren für die parallel arbeitenden Anoden jeder Phase, die mit ihren Primärwicklungen zwischen die parallel arbeitenden Anoden geschaltet und deren sekundäre Wicklungsenden an die den Anoden zugeordneten Steuergitter angeschlossen ^sind, während die Steuerspannungsquelle mit dem sekundären Wicklungs-Mittel- bzw. -Sternpunkt verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen des Kopplungstransformators in die Anodenzuleitungen eingeschaltet sind und so gleichzeitig als Anodendrosseln wirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen