DE628543C - Rectifier or inverter system with noble gas or metal vapor discharge paths provided with a common cathode or separate but electrically connected cathodes - Google Patents
Rectifier or inverter system with noble gas or metal vapor discharge paths provided with a common cathode or separate but electrically connected cathodesInfo
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Description
DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE
AUSGEGEBEN AM
6. APRIL 1936ISSUED ON
APRIL 6, 1936
REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE
PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING
KLASSE 21 d2 GRUPPE 12osCLASS 21 d 2 GROUP 12os
MetalldampfentladüngsstreckenMetal vapor discharge paths
Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Januar 1932 abPatented in the German Empire on January 27, 1932
Die Erfindung betrifft eine Gleich- oder Wechselrichteranlage mit mit gemeinsamer Kathode oder getrennten, aber elektrisch miteinander verbundenen Kathoden versehenen Edelgas- oder Metalldampf entladungsstrecken, die über einen Transformator mit dem zugehörigen Wechselstromnetz beliebiger Phasenzahl verbunden und zur Leistungsregelung mit Steuerelektroden verbunden sind und in deren Gleichstromkreis zur Erzielung eines annähernd stetigen Stromflusses Energiespeicher als Glättungsmittel vorhanden sind. Gittergesteuerte Edelgas- oder Metalldampfgleichrichter gestatten eine praktisch verlustlose Regelung der gleichgerichteten Spannung, wenn der Zündzeitpunkt der positiven Anodenspannungshalbwelle mit Hilfe der Gitter verzögert wird. Sie verursachen phasenverschobene Ströme im speisenden Wechselstromnetz, so daß der Leistungsfaktor um so kleiner wird, je mehr sich die geregelte Spannung dem Nullpunkt nähert. Wie groß die verbrauchte Blindleistung ist, geht aus der in der Zeichnung dargestellten Fig. 1 hervor, in der als Abzisse die GleichspannungS^ in Prozenten ihres Höchstwertes und als Ordinate die Wirk- und Blindleistungen Nw und Nb bei konstanter Gleichstromabgabe ebenfalls in Prozenten ihres Höchstwertes aufgetragen sind. Die sehr beträchtliche Blindleistung muß in manchen Fällen von besonderen Blindstromerzeugern, z. B. Kondensatoren, aufgebracht werden.The invention relates to a rectifier or inverter system with a common cathode or separate, but electrically interconnected cathodes, noble gas or metal vapor discharge paths, which are connected via a transformer to the associated alternating current network of any number of phases and are connected to control electrodes for power control and in their direct current circuit for Achieving an almost constant flow of current energy storage devices are available as smoothing means. Grid-controlled noble gas or metal vapor rectifiers allow a practically lossless regulation of the rectified voltage if the ignition point of the positive anode voltage half-wave is delayed with the help of the grid. They cause out-of-phase currents in the feeding AC network, so that the power factor becomes smaller the closer the regulated voltage approaches the zero point. How large the consumed reactive power is, can be seen in Fig. 1 shown in the drawing, in which the abscissa is the direct voltage S ^ as a percentage of its maximum value and the ordinate is the active and reactive powers Nw and Nb with constant direct current output also as a percentage of their maximum value are. The very considerable reactive power must in some cases of special reactive power generators, z. B. capacitors are applied.
Durch die vorliegende Erfindung wird dieser Nachteil praktisch beseitigt, wenn die neutralen Punkte oder Sternpunkte der Transformatorwicklung oder der Saugdrosselanordnung an besondere Sternpunktanoden angeschlossen sind. Die Sternpunktanoden sind vorteilhaft im Gleichrichtergefäß selbst anzuordnen, weil sie sich in der Stromführung mit den anderen Anoden abwechseln. In bereits vorhandenen Anlagen würde ein Umbau der Gleichrichtergefäße Unkosten verursachen. In diesem Falle und in solchen Fällen, wo auf Grund der Schaltung Gefäße mit getrennten Kathoden verwandt werden, kann man die Entladungsstrecke mit der Sternpunktanode bzw. mit den Sternpunktanoden auch gesondert anordnen. SoThe present invention practically eliminates this disadvantage when the neutral points or star points of the transformer winding or the suction throttle arrangement are connected to special star point anodes. The star point anodes are advantageously to be arranged in the rectifier vessel itself, because they alternate with the other anodes in the current conduction. In already Existing systems would incur costs to convert the rectifier vessels. In this case and in those cases where, due to the circuit, vessels with separate Cathodes are used, one can create the discharge path with the star point anode or arrange them separately with the star point anodes. So
Die Wirkungsweise der neuen Anlage wird in der Zeichnung näher erläutert. In Fig. 2 stellen die Kurven 1 und 2 die vom Transformator gelieferten Spannungen an den Hauptanoden einesEinphasen-(Zwei weg-) Gleichrichters, bezogen auf den Sternpunkt (Mittelpunkt)The way in which the new system works is explained in more detail in the drawing. In Fig. 2 curves 1 and 2 represent the voltages supplied by the transformer to the main anodes of a single-phase (two-way) rectifier, based on the star point (center point)
*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker indicated the following as the inventors:
Dipl.-Ing. Dr. liirgen von Issendorff in Berlin-Siemensstadt.Dipl.-Ing. Dr. lie by Issendorff in Berlin-Siemensstadt.
der Transformatorwicklung, dar (vgl. auch Fig. 3). Durch Anlegen positiver Spannungen an die Gitter, mögen die Hauptanoden in den Zeitpunkten Z1 und Z2 gezündet werden. Vom Punkt Z1 ab führt die Anode 1 den Gleichstrom, den man durch Induktivitäten im Gleichstromkreis einigermaßen glättet, zumindest als stetig fließend annehmen kann. Die Anode behält den Strom bis zum Löschpunkt L1, der mit dem Zündpunkt Z2 zeitlich übereinstimmt. Es sind hier zwei Spannungsbereiche zu unterscheiden: ein senkrecht schraffiertes Gebiet treibender Spannung und ein waagerecht schraffiertes Gebiet bremsender Spannung. Die nutzbare Gleichrichterspannung ist proportional der Differenz bei der Flächen. Die im Negativen liegende Fläche bedeutet zurückfließende Leistung von erheblichem Betrag und ist im Falle der Abgabe geregelter Gleichstromleistung an sich ganz nutzlos, ja als Blindleistung sogar recht nachteilig. the transformer winding, is (see. Also Fig. 3). By applying positive voltages to the grid, the main anodes may be ignited at times Z 1 and Z 2 . From point Z 1 onwards, the anode 1 carries the direct current, which is smoothed to some extent by inductances in the direct current circuit, and can at least be assumed to be continuously flowing. The anode maintains the current up to the extinguishing point L 1 , which coincides in time with the ignition point Z 2 . A distinction must be made here between two voltage areas: a vertically hatched area of driving voltage and a horizontally hatched area of braking voltage. The usable rectifier voltage is proportional to the difference in the areas. The area lying in the negative means a considerable amount of power flowing back and, in the case of the delivery of regulated direct current power, is in itself quite useless, and even quite disadvantageous as reactive power.
Die erfindungsgemäß eingeführte Sternpunktanode, etwa in der Schaltung der Fig. 3, wird nun immer dann in Tätigkeit treten können, wenn ihre auf die Kathode bezogene Spannung positiver wird als -die Spannung der gerade brennenden Hauptanode 1. Dies tritt im Punkte Z0 der Fig. 2 ein. Hier übernimmt die Sternpunktanode den gesamten Strom, welcher sonst infolge der Speicherwirkung des Glättungsmittels (Induktanz), trotz negativer Transformatorspannung bis zum Zeitpunkt Z2 weiterhin über Anode 1 fließen würde. Die Anode 1 erlischt daher bereits im Zeitpunkt Z0. Die Zündung der folgenden Anode 2 wird dadurch in keiner Weise beeinträchtigt; sie übernimmt im Zündzeitpunkt Z2 ohne weiteres den Strom, so daß die Sternpunktanode im Löschpunkt L0 stromlos wird. Die Stromübergänge erfordern natürlich eine gewisse Zeit (Kommutierungszeit), die wegen ihrer Kleinheit vernachlässigt werden kann. Der Vorteil dieser Wirkungsweise liegt darin, daß die Energierückgabe vermieden wird und die Blindleistung infolgedessen erheblich herabgesetzt wird. In Fig. 1 ist die resultierende Blindleistung bei Betrieb mit Sternpunktanode als Kurve NBo eingezeichnet. Die Blindleistung wird also" im Mittel auf den halben Betrag herabgesetzt, wenn ein Einphasengleichrichter mit Sternpunktanode ausgeführt wird. In Mehrphasenschaltungen ist der Vorteil nicht ganz so groß, kann aber trotzdem noch entscheidend ins Gewicht fallen, wenn die Regelung vorwiegend im Gebiet sehr kleiner Gleichstromspannung erforderlich ist, wie z. B. beim Anfahren von Gleichstrommotoren.The star point anode introduced according to the invention, for example in the circuit in FIG. 3, will now always be able to come into operation when its voltage related to the cathode becomes more positive than the voltage of the main anode 1 that is currently burning. This occurs at point Z 0 in FIG .2 a. Here, the star-point anode takes over the entire current that would otherwise continue to flow through anode 1 up to time Z 2 despite the negative transformer voltage due to the storage effect of the smoothing agent (inductance). The anode 1 therefore already extinguishes at the point in time Z 0 . The ignition of the following anode 2 is not impaired in any way; it takes over the current at the ignition point Z 2 without further ado, so that the star point anode at the extinguishing point L 0 is de-energized. The current transitions naturally require a certain time (commutation time), which can be neglected due to its small size. The advantage of this mode of operation is that the energy return is avoided and the reactive power is consequently considerably reduced. In Fig. 1, the resulting reactive power during operation with the star point anode is shown as curve N Bo . The reactive power is "reduced to half the amount on average if a single-phase rectifier with a star-point anode is used. The advantage is not that great in multi-phase circuits, but can still be of decisive importance if the regulation is required primarily in the area of very low DC voltages such as when starting up DC motors.
So Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt. Fig. 3 zeigt einen zweiarmigen gesteuerten Glasgleichrichter 3. Die an den sekundären Sternpunkt des Transformators 7 anzuschließende Sternpunktanode 4 ist in ein gas- oder dampfgefülltes Glühkathodenrohr S verlegt. Wenn dieses, wie in der Figur angedeutet, ebenfalls ein Steuergitter 6 besitzt, so ist das Gitter entweder dauernd oder mindestens zur Zeit Z0 (Fig. 2) an positive Zündspannung zu legen. Fig. 4 veranschaulicht einen Sechsphasengleichrichter S mit einer Saugdrossel 9. Hier sind die beiden dreiphasigen Sternpunkte 10 und 11 an je eine zusätzliche angebrachte Anode 12 und 13 angeschlossen.Exemplary embodiments of the invention are shown in FIGS. 3 and 4. 3 shows a two-armed controlled glass rectifier 3. The star point anode 4 to be connected to the secondary star point of the transformer 7 is laid in a hot cathode tube S filled with gas or steam. If this, as indicated in the figure, also has a control grid 6, the grid is to be connected to positive ignition voltage either permanently or at least at time Z 0 (FIG. 2). 4 illustrates a six-phase rectifier S with a suction throttle 9. Here, the two three-phase star points 10 and 11 are each connected to an additional anode 12 and 13 attached.
Auch im Falle der Energierückgabe durch den Gleichrichter in das Wechselstromnetz oder allgemein bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom läßt sich eine Blindstromersparnis mit den Sternpunktanöden erzielen. Hier ist der Blindstromverbrauch um so höher, je kleiner die zugeführte Gleichspannung im Vergleich zu der Gegenspannung des Wechselstromnetzes ist. Die Energierückgabe ist gekennzeichnet durch verspätetes Zünden der Anodenspannungen, so daß die im Negativen liegende, waagerecht schraffierte Fläche (Fig. 2) größer als die im Positiven liegende, senkrecht schraffierte Fläche wird. Man wird dann zur Vermeidung der Blindleistung die- positive Fläche ganz klein zu machen trachten, indem die Zündung jeder Hauptanode kurz vor dem Nulldurchgang der Spannung vorgenommen wird. Die gezündete Anode brennt dann so lange, bis ihr der Strom durch die zu einer beliebigen ' Zeit gezündete Sternpunktanode abgenommen wird, die ihn ihrerseits wieder an die folgende Hauptanode abgibt. Hier wird also die Sternpunktanode nicht im Zeitpunkt Z0, sondern in einem späteren Zeitpunkt gezündet. Dadurch kann die im Negativen liegende Fläche beliebig groß werden, während die positive Fläche dauernd klein bleibt, so daß die Leistungsrückgabe mit einem Mindestmaß an Blindverbrauch gesteuert werden kann.In the case of energy being returned by the rectifier to the alternating current network or generally when converting direct current into alternating current, reactive current savings can be achieved with the star point anodes. Here, the reactive power consumption is higher, the smaller the supplied direct voltage is compared to the counter voltage of the alternating current network. The energy return is characterized by delayed ignition of the anode voltages, so that the horizontally hatched area in the negative (FIG. 2) becomes larger than the vertically hatched area in the positive. In order to avoid reactive power, one will try to make the positive area very small by igniting each main anode shortly before the voltage crosses zero. The ignited anode then burns until the current is taken from it by the star point anode ignited at any given time, which in turn transfers it to the following main anode. In this case, the star point anode is not ignited at time Z 0 , but at a later time. As a result, the area lying in the negative can be as large as desired, while the positive area remains permanently small, so that the power return can be controlled with a minimum of reactive consumption.
Ist die Gleichstromspannung entweder bei Leistungsabgabe oder bei Leistungsrückgabe bereits sehr von Null verschieden, so wird die Teilnahme der Sternpunktanoden an der no Stromführung naturgemäß geringer werden. Bei mehrphasigen Gleichrichtern wird die Teilnahme unter Umständen ganz aufhören, z. B. beim einfachen Sechsphasengleichrichter schon bei halber Normalspannung des Gleichrichters. Dann ist der Sternpunkt desselben dauernd negativ gegenüber der Kathode und könnte unter Umständen auch Rückzündungsströme führen. Daher ist es zweckmäßig, die außer Betrieb kommenden Sternpunktanoden, soweit sie mit Steuergittern versehen sind, selbsttätig durch dauernde negative Gitter-Is the DC voltage either when power is output or when power is returned already very different from zero, the participation of the star point anodes in the no Current conduction will naturally be lower. With polyphase rectifiers, the You may stop participating altogether, e.g. B. the simple six-phase rectifier even at half the normal voltage of the rectifier. Then the star point is the same permanently negative in relation to the cathode and could possibly also reignition currents to lead. It is therefore advisable to remove the star point anodes that are no longer in operation, provided they are provided with control grids, automatically through permanent negative grid
spannungen zu sperren. Die Festlegung bzw. Veränderung der Phasenlagen der Zündzeitpunkte kann in üblicher Weise durch Phasenänderung einer Gitterwechselspannung oder S durch Bürstenbewegung eines Kontaktapparates oder andere entsprechend wirkende S teuer verfahr en erfolgen.to lock tensions. The definition or change of the phase positions of the ignition times can be done in the usual way by changing the phase of an alternating grid voltage or by brushing a contact device or other correspondingly effective expensive procedures are carried out.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Einrichtung liegt darin, daß die Welligkeit derAnother advantage of the device described is that the waviness of the
ίο niederen Gleichrichterspannungen beträchtlich geringer ist als bei Steuergleichrichtern ohne Sternpunktanoden. Beim Einphasengleichrichter hat die abgegebene Gleichstromspannung nach Fig. 2 den Verlauf Z1, Z0, L0, Z2 mit Sternpunktanode und Z1, Z0, L1, L0, Z2 ohne Sternpunktanode. Die Welligkeiten zeigen im ganzen einen ähnlichen Verlauf wie die Blindleistungen in Fig. 1. Es ergibt sich daraus, daß die Glättungsdrossel im Gleich-Stromkreis wesentlich kleiner ausgelegt werden kann, und daß etwa gespeiste Gleichstrommotoren kommutieren und weniger Kupferverluste aufweisen. Außerdem werden durch die Sternpunktanoden auch die Kupferverluste des Gleichrichtertransformators erheblich geringer, weil deren Sekundärwicklungen zeitweise überhaupt keinen Strom zu führen brauchen.ίο the low rectifier voltages is considerably lower than with control rectifiers without star point anodes. In the case of a single-phase rectifier, the direct current voltage output according to FIG. 2 has the profile Z 1 , Z 0 , L 0 , Z 2 with a star-point anode and Z 1 , Z 0 , L 1 , L 0 , Z 2 without a star-point anode. On the whole, the ripples show a course similar to the reactive powers in FIG. 1. It results from the fact that the smoothing choke in the direct current circuit can be designed to be much smaller and that, for example, fed direct current motors commutate and have fewer copper losses. In addition, the star point anodes also significantly reduce the copper losses of the rectifier transformer, because their secondary windings do not have to carry any current at all at times.
Die beschriebene Erfindung wird am besten dort Anwendung finden, wo sehr kleine Teilspannungen der Gleichrichterspannung geregelt werden müssen, also beim Anlassen motorischer Antriebe, insbesondere da, wo große Anlaßströme abzugeben sind und Einphasenspeisung vorliegt, z. B. bei Gleichrichterlokomotiven. Hier wird die Gewichtsersparnis an Blindstromkondensatoren und Glättungsdrosseln besonders vorteilhaft sein.The invention described is best used where very small partial voltages the rectifier voltage must be regulated, so when starting motor drives, especially where large starting currents are to be delivered and single-phase supply is present, e.g. B. in rectifier locomotives. The weight savings in reactive current capacitors and smoothing reactors will be particularly advantageous here.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES102964D DE628543C (en) | 1932-01-27 | 1932-01-27 | Rectifier or inverter system with noble gas or metal vapor discharge paths provided with a common cathode or separate but electrically connected cathodes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES102964D DE628543C (en) | 1932-01-27 | 1932-01-27 | Rectifier or inverter system with noble gas or metal vapor discharge paths provided with a common cathode or separate but electrically connected cathodes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE628543C true DE628543C (en) | 1936-04-06 |
Family
ID=7524822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES102964D Expired DE628543C (en) | 1932-01-27 | 1932-01-27 | Rectifier or inverter system with noble gas or metal vapor discharge paths provided with a common cathode or separate but electrically connected cathodes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE628543C (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE971062C (en) * | 1943-10-30 | 1958-12-04 | Asea Ab | Arrangement on converters |
| DE1092558B (en) * | 1952-01-25 | 1960-11-10 | Erwin Kuebler Dr Ing | Single-phase rectifier circuit, especially for single-phase alternating current powered electric traction vehicles with direct current traction motors |
| DE1143576B (en) * | 1959-04-04 | 1963-02-14 | Siemens Ag | Device for controlling the zero anode vessels of an arrangement equipped with these for regulating the speed of a direct current shunt motor |
-
1932
- 1932-01-27 DE DES102964D patent/DE628543C/en not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE971062C (en) * | 1943-10-30 | 1958-12-04 | Asea Ab | Arrangement on converters |
| DE1092558B (en) * | 1952-01-25 | 1960-11-10 | Erwin Kuebler Dr Ing | Single-phase rectifier circuit, especially for single-phase alternating current powered electric traction vehicles with direct current traction motors |
| DE1143576B (en) * | 1959-04-04 | 1963-02-14 | Siemens Ag | Device for controlling the zero anode vessels of an arrangement equipped with these for regulating the speed of a direct current shunt motor |
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