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Schaltungsanordnung zur Regelung der Gleichspannung von Gleichrichteranlagen,
die mit gittergesteuerten dampf oder gasgefüllten Entladungsstrecken arbeiten Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Gleichspannung
von Gleichrichteranlagen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen.
Durch die Erfindung sollen die elektrischen Größen des Ausgangskreises innerhalb
bestimmter Betriebsgrenzen entweder im wesentlichen konstant gehalten oder in bestimmter
Weise in Abhängigkeit von der Belastung geändert werden.
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Bekanntlich ändert sich die Größe der erzeugten Gleichspannung bei
Gleichrichteranlagen in Abhängigkeit von der Belastung. Die Erfindung sieht nun
eine besondere Art der Steuerung der Gitterspannung des Gleichrichters vor, wodurch
die Beziehung zwischen erzeugter Gleichspannung und Belastung wesentlich beeinflußt
wird, und zwar ist das Steuergitter des Entladungsgefäßes betriebsmäßig über einen
vorgeschalteten, gegebenenfalls regelbaren, induktiven Widerstand, vorzugsweise
in Verbindung mit einem Ohmschen Widerstand, mit einem Punkt des Gleichstromkreises
verbunden, - der gegenüber der Kathode ein negatives Potential hat. Dieser Widerstand
ist derart bemessen, daß eine vorbestimmte lastabhängige Spannungskennlinie erzielt
wird. Die Verbindung des Gitterkreises mit einem gegen die Kathode der Entladungsstrecke
negativen Punkt des Belastungskreises bedeutet die Einfügung einer der Spannung
des Gleichstromkreises proportionalen Gleichspannung in den Gitterkreis. Es ist
zwar schon bekanntgeworden, die Spannung einer von einem Gleichrichter zu ladenden
Batterie oder eine ihr proportionale Gleichspannung als Steuerspannung zu verwenden.
Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch diese im Laufe der Ladung nach Maßgabe
des Ladeprozesses ansteigende Gitterspannung nur zur Herabsetzung des Ladestromes
benutzt, während die Gleichspannung der Batterie unmittelbar nicht beeinflußt, insbesondere
nicht konstant gehalten wird. Die Erfindung dagegen verwendet außer der der erzeugten
-und in vorbestimmter Weise unmittelbar zu regelnden - Gleichspannung als weitere
Steuerspannungskomponente eine veränderliche Gleichspannung, die durch den Spannungsabfall
des Gitterstromes an dem Widerstand im Gitterkreis erzeugt wird und wegen der Lastabhängigkeit
des Ionengitterstromes ebenfalls lastabhängig ist: Gemäß einer Weiterbildung der
Erfindung ist der Widerstand im Gitterkreis einstellbar, so daß das Verhältnis
der
beiden Steuergleichspannungskomponenten und damit die vorbestimmte Regelkennlinie
beliebig verändert werden kann.
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Der Erfindungsgedanke soll an Hand j
| Abb. i der Zeichnung, die eine Zwei w ` |
| gleichrichterschaltung darstellt, näher erläuft |
werden, wobei sich auch vorteilhafte Weitem; Bildungen ergeben werden. Abb.2 dient
zur Erläuterung der Wirkungsweise. Das Wechselstromnetz i speist das Gleichstromnetz
2-2'. Zwischen beiden Netzen liegt eine Gleichrichteranordnung, bestehend aus dem
Transformator 3 und den beiden Gleichrichtergefäßen q. und 5. Der Transformator
3 umfaßt eine Primärwicklung 6 und eine -Sekundärwicklung 7 mit zwei Endanschlüssen
und einem Mittelanschluß, der unmittelbar mit dein negativen Gleichstromleiter verbunden
ist. Das Entladungsgefäß q. besitzt eine Anode 8, die mit einem Ende der Wicklung
7 verbunden ist, eine Kathode g und ein Gitter i o. Dieses Gitter ist einerseits
an einen Punkt des Verbraucherwiderstandes, der gegenüber der Kathode ein negatives
Potential hat, also -beispielsweise an den negativen Gleichstromleiter, angeschlossen,
und zwar über einen dem beabsichtigten Regeleffekt entsprechend gewählten Widerstand,
der im vorliegenden Fall durch einen regelbaren Widerstand i i dargestellt sein
möge. Andererseits ist das Gitter mit der Kathode über einen Kondensator 12 oder
andere geeignete Schaltungsmittel zum Glätten des den Widerstand i i durchfließenden
Stromes verbunden. ' Das Zuschalten des Kondensators 12 bewirkt gleichzeitig eine
Vergrößerung der natürlichen Kapazität zwischen Gitter und Kathode und damit auch
eine Änderung der äußeren Charakteristik.
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Die Schaltungsanordnung für das Gefäß 5 entspricht vollkommen der
des Gefäßes r1, so daß eine nähere Beschreibung sich erübrigt. Die Gefäße q. und
5 enthalten ein ionisierbares Medium, beispielsweise Argon, Quecksilberdampf o.
dgl. Gegebenenfalls kann ein Beruhigungskondensator 13 parallel zum Verbraucherwiderstand
1q. des Gleichstromkreises geschaltet werden.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ergibt sich an Hand der Abb. 2. In
dieser Abbildung stellt a das Potential des negativen Gleichstromleiters des Gleichstromkreises
dar. Die Kurve b gibt den Verlauf der an die Anode 8 angelegten Wechselspannung
an, c soll angenähert den Potentialverlauf des Gitters io und. d angenähert den
Potentialverlauf der Kathode 9 wiedergeben.
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Aus der in Abb, i dargestellten Schaltung folgt, daß das Potential
des Gitters io gegenüber dem der Kathode 9 negativ und unabhängig ist, sowohl von
der Spannung des Gleichstromkreises als auch von dem Spannungsabfall an dem Widerstand
i i. Die ,Spannung zwischen den Anschlüssen 2-2' des @tterstromkreises ist infolgedessen
abhängig
| dem Widerstand des Gleichstromkreises. |
| Spannung zwischen den Enden des Wider- |
'ändes i i hängt von dem durchfließenden Strom ab, und zwar fließt ein Strom durch
den Gitterkreis während der Arbeitszeit des Gefäßes. In der Sperrzeit des Gefäßes,
wenn das andere bzw. bei mehrphasigen Anordnungen die anderen Gefäße leitend sind,
liegt die erzeugte Gleichspannung an der Reihenschaltung von dem Widerstand i i
und Kondensator 12. Das Gitter io erhält somit eine negative Steuerspannung, die
gleich der Differenz der erzeugten Gleichspannung und des infolge des durchfließenden
Stromes am Widerstand i i auftretenden Spannungsabfalles ist. Während der Sperrzeit
des Gefäßes dient somit die am Kondensator i2 liegende Spannung als Steuerspannung
für den Gitterkreis.
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Bei einer Gleichspannung a-d an den Klemmen des Gleichstromkreises
und einer resultierenden negativen Steuerspannung c-d am Gitter des Gefäßes q. ergibt
sich z. B. eine derartige Charakteristik der Anordnung, daß ein Strom zwischen der
Anode 8 und der Kathode 9 einsetzt zu einem Zeitpunkte, wo die Wechselspannung der
Anode einen genügend hohen Wert erreicht hat. Der Anodenstrom, dessen Dauer schematisch
durch den Linienzug f dargestellt ist, fließt bis zum Zeitpunkt g, in welchem die-
Anodenspannung niedriger wird als die Spannung des gleichgerichteten Stromes. Zwischen
den Zeitpunkten e und g fließt ein positiver Ionenstrom, der -ebenfalls schematisch
durch den Linienzug h dargestellt ist, durch den Gitterkreis. Hierdurch entsteht
an dem Widerstand i i ein Spannungsabfall, der gleich der Differenz der Spannungen
c und a ist.
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Solange die Anodenspannung und der Widerstand des Gleichstromkreises
sich nicht ändern, setzt der durch das Gefäß q. während der Halbperiode der Anodenspannung
hindurchgelassene Strom im Zeitpunkte ein und ist im Zeitpunkt ä wieder unterbrochen.
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Nimmt nun der Widerstand des Gleichstromkreises ab, d. h. die Belastung
zu, so nimmt auch die Spannung a-d zwischen den Klemmen 2-2' des Gleichstromkreises
ab und beeinflußt das Gefäß q. in dem Sinne, daß das Einleiten der Entladung bereits
vor dem Zeitpunkte stattfindet und die. Stromdurchlässigkeit im allgemeinen erst
nach dem Zeitpunkt g aufhört. Infolge der Zunahme des Anodenstromes bzw. der Verringerung
des Verbraucherwiderstandes fließt ein größerer Strom durch. den Widerstand i i,
so daß der Spannungsabfall an diesem Widerstand ebenfalls
zunimmt.
Das Gitterpotential erreicht schließlich Kathodenpotential, -und die erzeugte Gleichspannung
wird dadurch in dem Sinne beeinflußt, daß sie je nach der Bemessung des Widerstandes
i i entweder ihren ursprünglichen Wert erreicht oder größer bzw. kleiner ist als
dieser.
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Nimmt umgekehrt der Widerstand des Gleichstromkreises zu, d. h. die
Belastung ab, so nimmt die Spannung an den Klemmen 2-2' des Gleichstromkreises ebenfalls
zu und beeinflußt das Gefäß q. in dem Sinne, daß es einen Strom während des Zeitraumes
durchläßt, der nach dem Zeitpunkte beginnt und im allgemeinen vor dem Zeitpunkt
g beendet ist. Infolgedessen nimmt der Anodenstrom ab, es fließt ein geringerer
positiver lonenstrom durch den Widerstand i i, der Spannungsabfall an diesem Widerstand
nimmt ab und die Differenz zwischen Kathoden- und Gitterpotential wird größer, so
daß infolgedessen die Gleichspannung in dem Sinne beeinflußt wird; daß ihr Wert
wieder gleich dem ursprünglichen Wert oder größer oder kleiner als dieser Wert wird,
je nach der Einstellung des Widerstandes i i.
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Wie ohne weiteres verständlich ist, kann die Größe des Widerstandes
i i, der im übrigen nach den die Steuerungsvorgänge beeinflussenden Größen, wie
Kondensator 12, Belastung i4:,. Kondensator i3 und Gleichspannung 2, zu wählen ist,
so eingestellt werden, daß die Gleichspannung ihren Wert behält, gleichgültig welche
Änderungen die Belastung in dem in Frage kommenden Bereich erfährt. Indessen kann
der Widerstand auch so eingestellt werden, daß durch ihn Änderungen der Gleichspannung
hervorgerufen werden, die im gleichen oder umgekehrten Sinne mit den Änderungen
des Widerstandes des Gleichstromkreises verlaufen.
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Zweckmäßigerweise wird man den Widerstand i i einstellbar wählen,
um bei Änderung der Betriebsverhältnisse den entsprechend erforderlichen Steuerungsänderungen
Rechnung tragen zu können.