DE629210C

DE629210C - Anordnung zur Verbesserung des Betriebes von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden, selbsterregten Wechselrichtern

Info

Publication number: DE629210C
Application number: DE1930629210D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-04-25
Filing date: 1930-12-10
Publication date: 1936-04-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung elektrischer Energie zwischen Gleichstrom- und Wechselstromkreisen. Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Anordnung, mittels welcher elektrische Energie zwischen solchen Kreisen wirksamer und über einen Frequenzbereich, der größer als bisher ist, übertragen wird. Unter anderem bezieht sich die Verbesserung darauf, daß eine kleine, von außen zugeführte fremde Steuerspannung mit verhältnismäßig kleinen Energiemengen den Wechselrichter derart zu steuern vermag, daß die für einen sicheren Wechselrichterbetrieb unbedingt zu fordernden Entionisierungsbedingungen eingehalten werden können. Zur eigentlichen Lieferung der Steuerleistung wird diese die Steuerung steuernde Fremdspannung praktisch überhaupt nicht herangezogen; vielmehr steht zu diesem Zweck die über den Gittertransformator dem Wechselstromkreis des Wechselrichters entnommene Leistung zur Verfügung.

Es sind bereits verschiedene Einrichtungen zurUmformung von Gleich- in Wechselstrom oder umgekehrt vorgeschlagen worden. Gewöhnlich enthalten diese Einrichtungen einen Transformator und mehrere Entladungsstrecken, die entweder in einem gemeinsamen Gefäß oder in getrennten Gefäßen untergebracht sind. -30 . Für ein zufriedenstellendes Arbeiten einer solchen Einrichtung ist es wesentlich, daß Mittel zur Kommutierung des Belastungsstromes vorgesehen sind. Die verschiedenen, bisher hierfür vorgesehenen Maßnahmen befriedigten nicht immer, da in einigen Fällen die Entionisierung des Entladungsweges nicht schnell genug vor sich geht, um ein zufriedenstellendes Arbeiten der Einrichtung, insbesondere bei hohen Frequenzen, zu gestatten, in anderen Fällen zu einem befriedigenden Arbeiten unverhältnismäßig hohe Steuerspannungen bzw. -leistungen benötigt werden.

Bei Entladungsstrecken in Dampfentladungsgefäßen mit einem Gitter kann schnelle Entionisierung des Entladungsweges erreicht werden, indem man dem Gitter ein stark negatives Potential zuführt. Der Verwendung von Batterien zur Erzeugung dieser negativen Spannung stehen die Aufwendungen hierfür und die Unbequemlichkeit ihrer Unterhaltung entgegen.

Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten durch eine verbesserte Anordnung

vermieden, indem die für eine rasche Entionisierung erforderliche negative Gitterspannung in Abhängigkeit von der Kommutierung des durch die Hauptstromkreise fließenden Stromes erzeugt und durch eine in den Gitterkreis eingefügte fremde Wechselspannung gesteuert wird.

Abb. ι stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung daf. Die Frequenz des erzeugten ίο Wechselstromes wird durch eine fremde Wechselstromquelle bestimmt. Die Einrichtung enthält einen Gleichstromkreis io und einen Wechselstromkreis ii, welche miteinander über eine Wicklung 12 und zwei gittergesteuerte Entladungsstrecken 13 und 14 verbunden sind. Die Gitter steuern die Einleitung der Entladung in der jeweils anzuschlagenden Entladungsstrecke. Die Entladungsstrecken 13 und 14 sind vorzugsweise Dampf entladungsstrecken und können ,so ausgelegt werden, daß der Anodenstrom zündet, wenn das Gitter das Potential Null oder ein schwach positives oder öin schwach negatives Potential erhält. Bekanntlich kann das Gitter in solchen Entladungsstrecken nur das Zünden des Stromes verhindern bzw. verzögern, aber es kann normalerweise nicht den einmal gezündeten Strom unterbrechen.

Die Wicklung 12 ist mit einer Mittelanzapfung, die an die Gleichstromleitung 10 angeschlossen ist, versehen und mit den Enden an die Anoden 16 und 19 angeschlossen. Zwischen die Endpunkte der Wicklung sind drei Parallelkreise geschaltet, von denen der erste der Verbraucherkreis 11, der zweite der Kommutierungskondensator 21 und der dritte, der einen Widerstand 22 und eine. Kapazität 23 enthält, der Primärkreis für die Steuerspannungen ist.

Parallel zum Widerstand 22 ist die Primärwicklung 24 eines Gittertransformators 25 geschaltet. Die Sekundärwicklung 26 dieses Transformators ist mit einer Mittelanzapfung versehen, die über einen Widerstand-27 an die Kathoden 17 und 20 angeschlossen ist; die Enden der Wicklung sind an die Gitter 15 und 18 über je eine Kapazität 28 bzw. 28' angeschlossen. Die Spannung zur Bestimmung der Arbeitsfrequenz wird den Kapazitäten 28 und 28' von einer passenden Wechselstromquelle aus über den Transformator 29 zugeführt. Wie später auseinandergesetzt wird, sind die Charakteristiken der Einrichtung so, daß eine kleine den Kapazitäten 28 und 28' zugeführte Spannung die Arbeitsfrequenz der Einrichtung steuern kann.

Statt der dargestellten Anordnung mit geteiltem Transformator 29 kann auch, die An-Ordnung so gewählt werden, daß zwischen die beiden Hälften der Sekundärwicklung des Gittertransformators 25 in Reihe die beiden Kondensatoren 28 und 28' geschaltet sind, die dann ihrerseits aus einer einzigen Wicklung des Transformators 29 mit der Fremdspannung versorgt werden können.

Die Wirkungsweise der Anordnung möge an Hand der Abb. 2 näher erläutert werden. In Abb. 2 bedeuten die Kurven B_a, B_g und J_s die Anodenspannung bzw. die Gitterspannung bzw. den Gitterstrom einer der Entladungsstrecken, z. B. 13.

Zur Zeit t_± erhalten die Anode und das Gitter der Entladungsstrecke 13 stark negatives Potential. Während des Zeitabschnittes t_t bis i₂ führt die Entladungsstrecke 13 keinen Strom. Die Anodenspannung wird positiv, die Kapazitäten 21 und 23 werden geladen, und der Transformator 25 erzeugt in dem Gitterkreis der Entladungsstrecke 13 ein ,abnehmendes negatives, in dem Gitterkreis der Entladüngsstrecke 14 ein abnehmendes positives Potential. Zur Zeit t₂ führt der Transformator 29 dem Gitterkreis der Entladungsstrecke 13 zusätzlich ein solches Potential zu, daß der Strom in dieser Entladungsstrecke gezündet wird.

Während der Zeit t₂ bis t₃ wird Strom durch die Entladüngsstrecke 13 übertragen, wie es in Abb. 1 durch die voll ausgezogenen Pfeile dargestellt ist; gleichzeitig erhalten ■ der Wechselstromkreis 11 und die Kondensatoren 21 und**23 Spannung, wie es durch die gebrochenen Pfeile gezeigt ist. Im Zeitpunkt i₃ sind die Kapazitäten 21 und 23 geladen, die den Gitterkreisen mittels des Transformators 25 zugeführten Spannungen sind im, wesentlichen Null, und das Gitter und die Anode der Entladungsstrecke 14 erhalten solche Potentiale, daß der Strom in dieser Ent-Iadiungs strecke in Abhängigkeit von einer nur kleinen positiven Spannung, die über den Transformator 29 in den Gitterkreis eingeführt wird, zündet.

Der Widerstand 27 dient zur Erzeugung eines positiven Potentials, welches das Zünden des Stromes in den Entladungsstrecken erleichtert. Wie durch die Kurve E_R erläutert ist, erhält das Gitter der Entladungsstrecke 13 ein vergleichsweise hohes negatives Potential zu den Zeiten t_v t_a usw., wenn die Kommutierung erfolgt. Für die Entladungsstrecken 13 und 14 ergeben sich gleiche Kurven, nur ist zu beachten, daß sie gegeneinander um i8o° phasenverschoben sind.

Die Gefahr der Zerstörung der Gitter durch zu großen Gitterstrom, wie sie z. B. bei alleiniger Anwendung einer sinusförmigen Fremdspannung in der für eine sichere Entionisierung erforderlichen Höhe gegeben ist, wird vermieden; denn die Gitter führen praktisch nur während der kurzen Kommutierungszeit

Strom. Mit einer sehr kleinen dem Transformator 29 zu entnehmenden Steuerleistung kann mithin eine Entionisierung erhalten werden, die gleichwertig ist einer, die mit einer Vorspannungsbatterie hoher Spannung oder einer hohen, fremden Wechselspannung erreicht wird, und die Belastungsmöglichkeit der Einrichtung wird beträchtlich vergrößert. Denn mit der für die Entionisierung notwendigen Gitterleistung wird die Zusatzspannungsquelle praktisch überhaupt nicht belastet, sondern nur der von den Hauptstromkreisen gespeiste Eigensteuerkreis, dessen steil abfallende und dann wieder exponentiell ansteigenden Spannungskurve an sich für diese Aufgabe die denkbar zweckmäßigste ist. Die Anwendung der zusätzlichen Wechselspannungsfremderregung zusammen mit einer an den Hauptstromkreisen des Wechselrich-

ao ters abgenommenen Steuerspannung hat also den Vorteil, daß einerseits eine rasche Entionisierung ermöglicht wird, ohne daß die von der äußeren, die Frequenz und die Belastungsverhältnisse des Wechselrichters letzten Endes bestimmenden Steuerspannungsquelle aufzubringende Leistung merklich wird, und sie verbindet außerdem den Vorzug einer gegenüber einer reinen Selbsterregung viel genaueren und von den Belastungs-Verhältnissen des Wechselrichters völlig unabhängigen Steuerung. Infolge der raschen Entionisierung arbeitet die Einrichtung im übrigen bei normalen Frequenzen an sich schon genauer und sicherer, und der Frequenzbereich nach oben wird durch die beschriebene Einrichtung erheblich erweitert.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Verbesserung des Betriebes von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden, selbsterregten Wechselrichtern in Parallelanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerkreise der Umformungseinrichtung außer der dem Wechselstromkreis entnommenen Steuerspannung noch zusätzliche, einer fremden Wechselspannungsquelle entnommene Spannungen eingefügt sind und das Verhältnis zwischen der dem Wechselstromkreis entnommenen und den von der fremden Wechselspannungsquelle gelieferten Spannungen derart gewählt ist, daß die Steuerleistung im wesentlichen dem Arbeitskreis der Umformungseinrichtung entnommen, die Genauigkeit der Steuerung jedoch durch die überlagerten Fremdsteuerspannungen bei kleiner Leistung gewährleistet wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Sekundärwicklung des Gittertransformators Kondensatoren in die Gitterkreise eingefügt sind, über welche die Fremdsteuerspannungen den Gitterkreisen aufgedrückt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen