DE631690C - Feinregelung elektrischer Stromkreise - Google Patents

Description

Zur Regelung von Betriebsgrößen elektrischer Stromkreise kann man eine Schaltung verwenden, bei der die zu regelnde Größe auf einen Brückenkreis einwirkt, der entweder unmittelbar oder mittelbar (über eine Hochvakuumröhre) den Gitterkreis von elektrisch gesteuerten gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen beeinflußt, wobei den Steuergittern der Entladungsgefäße außerdem eine Wechselspannung aufgedrückt wird. Derartige Einrichtungen werden zur Regelung der Temperatur von elektrischen Heizvorrichtungen verwendet. Dadurch aber, daß den Steuergittern des Hauptentladungs-

ig gefäßes eine mehr oder weniger positive Zusatz- oder Einzelsteuerspannung aufgedrückt wird, ist, wie die Praxis gezeigt hat, eine Feinregelung der Temperatur elektrischer Heizvorrichtungen mit Hilfe einer solchen Anordnung nicht möglich, denn bei einer solchen Steuerung ist die sich ständig ändernde Dampfdichte bzw. Gasdichte in dem Entladungsgefäß nicht berücksichtigt. Durch die stetig wechselnde Belastung des Hauptentladungsgefäßes sowie durch die Eigenart des Kathodenfleckes bei Quecksilberdampfentladungsgefäß en tritt nämlich eine sich stetig ändernde Dampfdichte in dem Entladungsgefäß ein, durch die eine Verlagerung der Zündspannungskurve der Entladungsstrecke verursacht wird. Ist beispielsweise in dem Entladungsgefäß eine verhältnismäßig hohe Dampfdichte vorhanden, so tritt schon bei einem positiven Potential verhältnismäßig geringer Größe an dem Steuergitter der Entladungsstrecke eine Entladung in dieser. Strecke ein, während in geringer Dampfdichte das Einsetzen der Entladung bei einer gleich großen, dem Gitter aufgedrückten Spannung unmöglich, zumindest erschwert ist. Es laßt sich also durch eine nur in kleinen Grenzen zwischen positiven und negativen Werten schwankende S teuer Spannung keine genaue Regelung des Zündeinsatzpunktes und damit der dem. Entladungsgefäß entnommenen Leistung erreichen. Vielmehr ist es erforderlich, zur Erreichung,; eines genauen, den Regelverhältnissen entsprechenden Zündeinsatzpunktes den Gittern eine Steuerspannung aufzudrücken; die sich,'-z.wi sehen verhältnismäßig hohen negativen. und positiven Werten schnellstens ändert, oder mit anderen Worten, es muß ■ den Steuergittern eine Steuerspannung möglichst steiler Wellenfront aufgedrückt werden. ' ' .

Es sind nun Einrichtungen vorgeschlagen worden, die eine Steuerung; von Entladungsgefäßen mit Steuerspannungen .'steiler Wellenfront dadurch ermöglicht, daß in den, Gitterkreis des gas- oder dampf gefüllten Ent-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Mas Steenbeck in Berlin-Siemensstadt,

ladungsgefäßes ein Kondensator eingeschaltet wird, der vor Beginn der positiven Arbeitshalbwelle auf einen beliebig· hohen negativen-Wert aufgeladen wird und sich mit beliebig wählbarer Steilheit der Entladespannungskurve entlädt.

Eine solche bekannte Steuerung von gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen soll gemäß der Erfindung zu einer Feinregelung ίο elektrischer Stromkreise derart verwendet werden, daß die zu regelnde Größe über eine Brückenanordnung die Entladezeit bzw. Entladegeschwindigkeit eines Kondensators beeinflußt, der in den Steuerkreis der elekt5 frischen Gas- oder Dampfentladungsstrecke eingeschaltet und vor Beginn jeder positiven Anodenspannungshalbwelle der Entladungsstrecke auf einen beliebig hohen negativen Wert aufgeladen ist. Durch diese Vereinigung zweier Steuerverfahren für gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße wird wohl die höchstmöglich erreichbare Genauigkeit bei der Regelung elektrischer Stromlireise erzielt, denn durch die äußerst empfindlich arbeitende Brückenkreisanordnung wird die zu regelnde Größe auf eine ebenso genau arbeitende Steuerung von elektrischen gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen übertragen, wobei insbesondere auf- die verhältnismäßig große Einfachheit der Anordnung hinzuweisen ist. Die praktische Ausführung einer solchen Schaltung kann so getroffen werden, daß die zu. regelnde Größe über einen Brückenkreis den inneren Widerstand eines Hilfsentladungsgefäßes beeinflußt, das die Entladezeit bzw. Entladegeschwindigkeit des Gitterkondensators bestimmt. Bei einer solchen' Schaltung wird man vorteilhaft einen wechselstromgespeisten Brückenkreis verwenden, wobei die Phasenlage der von dem Diagonalkreis der Brückenanordnung gelieferten Regelwechselspannung in Übereinstimmung mit der Phasenlage der Speisewechselspannung des gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßes gebracht wird. Falls es sich als notwendig erweisen sollte, kann noch eine weitere Erhöhung der Genauigkeit in der Betriebsweise der Regelanordnung dadurch erzielt werden, daß die "von dem Diagonalkreis der. Brückenanordnung gelieferte Regelwechselspannung durch an sich bekannte Einrichtungen, z, B. durch einen gesättigten Eisenkreis, in eine Wechselspannung mit spitzer Wellenform umgewandelt wird.

Eine andere Schaltung zur Feinregelung elektrischer Stromkreise, bei der der beschriebene Erfindungsgedanke angewendet wird, kann so· getroffen werden, daß die zu regelnde Größe über einen Brückenkreis eine Spannung beeinflußt, gegen die sich der Gitterkondensator über einen konstanten Widerstand entlädt. Die Spannung, gegen die sich der; Gitterkondensator entlädt, kann entweder eine Wechselspannung oder eine Gleichspannung sein. Im ersteren Falle können die entsprechenden Teile der erstgenannten Schaltung ebenfalls verwendet werden. Im letzteren Falle, d. h. also, wenn als Spannung, gegen die sich der Gitterkondensator entlädt, eine Gleichspannung verwendet wird, kann eine gleichstromgespeiste Brückenanordnung benutzt werden, durch deren Diagonalkreis gegebenenfalls über Verstärkereinrichtüngen die Größe der Gleichspannung verändert wird. Die von dem Diagonalkreis der Brückenanordnung gelieferte veränderliche Gleichspannung kann als Zusatzspannung für eine Grundspannung wirken, gegen die sich der Kondensator entlädt. Diese Anordnung erweist sich auch aus einem anderen Grunde noch als besonders vorteilhaft. Es läßt sich nämlich durch die Anordnung einer einzigen Spannung, gegen die sich sämtliche Gitterkondensatoren in den einzelnen Gitterkreisen entladen, auf einfachste Weise eine Steuerung von mehrphasigen Entladungsgefäßanlagen ermöglichen; durch die Verwendung einer mehrphasig gespeisten Entladungsgefäßanordnung wird aber eine Vergleichmäßigung des der Entladungsgefäßanordnung ■ entnommenen Spannung bzw. Stromes erzielt, eine Tatsache, die besonders zu berücksichtigen ist, da bekanntlich die Welligkeit der einem Gleichrichter entnommenen Spannung durch die Anwendung von Steuerungen noch bedeutend erhöht und somit die Einstellung des Mittelwertes der der Entladungsgefäßanordnung entnommenen Spannung bzw. Leistung bei einer Feinregelung bedeutend erschwert wird.

Wie die Beschreibung der erwähnten Schaltungen zeigt, werden in diesen keinerlei Einrichtungen benutzt, die in ihrer Ärbeitsweise einer mechanischen Tätigkeit unterworfen sind. Außerdem sind die Schaltelemente so beschaffen, daß sich ohne weiteres eine selbsttätige Regelanordnung herstellen läßt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, und zwar zeigt Fig. 1 eine Anordnung zur Regelung eines Maschinenkreises und Fig. 2 eine Anordnung zur Regelung der Temperatur eines elektrischen Ofens. In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird ein elektrisches gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäß 1 mit der Anode 2, der Kathode 3 und dem Gitter 4 aus einer Wechselstromquelle 5 gespeist. Die Anordnung dient zur Speisung der Erregerwicklung 6 einer elektrischen

Maschine 7. An den Anker der Maschine 7 ist eine Brückenschaltung 8 angeschlossen, die aus zwei konstanten Widerständen 9 und 10 und zwei temperaturabhängigen Widerständen 11 und 12 besteht. An die Diagonale des Brückenkreises 8 ist einerseits die Kathode 3 und andererseits über einen Widerstand 13 das Gitter 4 des Entladungsgefäßes ι angeschlossen. Ferner liegen im Gitterkreis des Entladungsgefäßes 1 der Kondensator, 14 und das Ventil 15.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Aus der Wechselstromquelle erhält der Kondensator 14 über das Ventil 15 während der negativen Spannungshalbwelle an der Anode 2 eine negative Aufladung, so daß das Gitter 4 ein negatives Potential erhält und hierdurch der Stromdurchgang durch die Röhre 1 gesperrt wird. Der Kondensator 14

ao kann sich nun über den Widerstand 13 entladen, und je nach der Entladegeschwindigkeit wird die Gitterspannungskurve früher oder später die Zündkennlinie des Entladungsgefäßes ι während der an der Anode anliegenden positiven Spannungshalbwelle erreichen und hierdurch eine Entladung in dem Gefäß 1 freigeben. Die Entladegeschwindigkeit des Kondensators 14 wird nun durch die an der Diagonale des Brückenkreises 8 herrschende Spannung bestimmt. Überschreitet beispielsweise die Spannung am Anker der Maschine 7 den Normalwert, so wird das Gleichgewicht der Brücke 8 gestört und hierdurch eine Entladung des Kondensators 14 entweder vollkommen verhindert oder so weit verzögert, daß nur eine verhältnismäßig kleine Leistung von dem Entladungsgefäß ι an die Erregerwicklung 6 der Maschine 7 geliefert wird. Unterschreitet hingegen die Ankerspannung den Normalwert, so wird die Entladegeschwindigkeit des Kondensators 14 erhöht und hierdurch das Entladungsgefäß 1 auf einen höheren Wert des Erregerstromes ausgesteuert. Durch die beschriebene Anordnung wird also selbsttätig eine einmal eingestellte Ankerspannung der Maschine 7 innegehalten.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird die Heizwicklung 21 des elektrischen Ofens 22 über das Entladungsgefäß 23 aus der Wechselstromquelle 5 gespeist. Das Entladungsgefäß 23 besitzt die Anode 24, die Kathode 25 und das Gitter 26. Die Temperatur des Ofens 22 wird nun durch ein Thermoelement 27 auf einen bestimmten Wert eingeregelt bzw. auf diesem erhalten. Der von dem Thermoelement 27 gelieferte Strom sättigt nämlich die Eisenkreise zweier Drosselspulen 28 und 29, die mit anderen ungesättigten Induktivitäten 30 und 31 in einer Brückenschaltung 32 angeordnet sind. Der Diagonalkreis der Brückenschaltung 32 enthält den Transformator 33, dessen Sekundärwicklung einerseits mit der Kathode 34 und andererseits mit dem Steuergitter 35 eines Hilfsentladungsgefäßes 36 in Verbindung steht. Das Hilfsentladungsgefäß 36, vorzugsweise eine Hochvakuumröhre, besitzt ferner die Anode 37. Der Steuerkreis des Entladungsgefäßes 23 enthält den Kondensator 38, das Ventil 39 und den Transformator 40, , der an die Wechselstromquelle 5 angeschlossen ist. Die mit dem Gitter 26 unmittelbar verbundene Belegung des Kondensators 38 wird also über das Ventil 39 während der an der Anode 24 des Entladungsgefäßes 23 anliegenden negativen Halbwelle negativ aufgeladen. Die Entladung des Kondensators erfolgt über das Hilfsentladungsgefäß 36, das als veränderlicher Widerstand wirkt. Je nach der Höhe der dem Gitter 35 aufgedrückten Soannung. wird sich der Kondensator 38 schneller oder langsamer entladen und dadurch die Aussteuerung des Entladungsgefäßes 23 bzw. die der Heizwicklung 21 des elektrischen Ofens 22 zugeführte Energie auf den gewünschten Wert einregeln. Zeigt das Thermoelement 27 eine Unterschreitung dieses Normalwertes an, so wird das Gleichgewicht des Brückenkreises 32 derart verändert, daß die am Diagonalkreis abgegriffene Wechselspannung ansteigt und hierdurch der Widerstandswert des Hilfsgefäßes 36 kleiner wird. Der Kondensator wird sich also schneller entladen, und dadurch wird seine Entladekurve früher die Zündkennlinie des Entladungsgefäßes 23 schneiden. Das Entladungsgefäß 23 wird also höher ausgesteuert, und der Wicklung 21 wird eine größere Heizenergie zugeführt. Überschreitet die Temperatur im Ofen den Normalwert, so erfolgt ein Steuervorgang in entgegengesetztem Sinne.

Es ist leicht ersichtlich, daß statt eines einzigen Entladungsgefäßes in den gezeigten Schaltungen auch mehrere verwendet werden können.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i« Feinregelung elektrischer Stromkreise mit Hilfe gesteuerter elektrischer Gas- oder Dampfentladungsstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die zu regelnde Größe über eine Brückenanordnung die Entladezeit bzw. Entladegeschwindigkeit eines Kondensators beeinflußt, der in den Steuerkreis der elektrischen Gas- oder Dampfentladungsstrecke eingeschaltet und vor Beginn jeder positiven Anodenspannungshalbwelle der Entladungsstrecke auf 12c einen beliebig hohen negativen Wert aufgeladen ist.

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2. 2. Feinregelung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zu regelnde Größe über eine Brückenanordnung den inneren Widerstand eines Hilfsentladungsgefäßes beeinflußt, das die Entladegeschwindigkeit des Gitterspannungskondensators, bestimmt.
3. 3. Feinregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu regelnde Größe über einen Brückenkreis eine Spannung beeinflußt, gegen die sich der Gitterkondensator über einen konstanten Widerstand entlädt.
4. 4. Feinregelung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer wechselstromgespeisten Brükkenanordnung die Phasenlage der dein Diagonalkreis der Brückenanordnung entnommenen Regelwechselspannung mit der Phasenlage der Speisewechselspannung des Entladungsgefäßes in Übereinstimmung gebracht ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen