DE638427C - Anordnung zur Regelung der Stromstaerke von Lichtbogengleichrichtern - Google Patents

Description

Im Patent 415 910 ist eine Anordnung zur Regelung der Stromstärke in Lichtbogengleichrichtern beschrieben. Diese Regelung erfolgt durch Einrichtungen, die es gestatten, die Phase der Gitterspannung gegen die Phase der Anodenspannung zu verschieben. Dies kann beispielsweise geschehen, indem man einen Drehtransformator in den Gitterspeisekreis einfügt. Die Anwendung eines Drehtransformators erweist sich als zweckmäßig, wenn es sich um mehrphasige Anordnungen handelt. In den Fällen, in denen es sich um Ein- oder "Zweiweggleichrichter handelt, die an Einphasennetze angeschlossen sind, wären jedoch zusätzliche Einrichtungen zur Erzeugung von Hilfsphasen notwendig.

Da die Gitterkreise eine verschwindend kleine Steuerleistung benötigen, ist es zweckmäßig, für solche Ein- und Zweiweggleichrichter Einrichtungen für die Phasenveränderung der Gitterspannung vorzusehen, welche eine bequeme Einstellung bei geringem Aufwand ermöglichen.insbesondereBrückenanordnungen. Es sind bereits derartige Brückenanordnungen zur Steuerung von Dampf- oder Gasentladungsstrecken entwickelt worden. Bei den bekannten Anordnungen enthalten beide Brückenzweige Scheinwiderstände, von denen wenigstens ein Scheinwiderstand des einen Zweiges veränderbar ist. Durch Veränderung des oder der Scheinwiderstände dieses Brückenzweiges kann' nun eine Phasenverschiebung der in der Brückendiagonale abgenommenen Gitterwechselspannung erzielt werden, die theoretisch zwar einen Winkel von i8o° erreichen kann, praktisch jedoch in diesem Maße nicht ausführbar ist, da hierzu eine Änderung des Scheinwiderstandes im veränderbaren Brückenzweig zwischen Null und Unendlich notwendig ist.

Diesen Nachteil der bekannten Anordnungen vermeidet die den Gegenstand der Erfindung verkörpernde, besonders zweckmäßige Ausbildung einer Brückenanordnung, bei der zwar wie bei den bekannten Anordnungen zwischen den Widerständen jedes Zweiges ein Abgriffspunkt für die der Brücke zu entnehmende Steuerspannung vorgesehen ist und die Spannungen an den beiden Scheinwiderständen des veränderbaren Brückenzweiges eine gegenseitige Phasendifferenz von etwa 90⁰ aufweisen, die sich jedoch von der bekannten Brückenanordnung grundlegend dadurch unterscheidet, daß der unveränderbare

Brückenzweig ebenfalls aus verschiedenartigen Scheinwiderstandselementen aufgebaut ist; der Aufbau des unveränderbaren Brükkenzweiges ist hierbei dadurch gekennzeic]i>i -5 net, daß der eine Widerstand dieses Zweid||| ein reiner Wirkwiderstand oder ein rei
Blindwiderstand, der andere ein Widerst:
mit Wirk- und Blindkomponente ist, die vorzugsweise derart bemessen sind, daß die an xo ihnen auftretenden Spannungsabfälle in ihrem Betrag einander angenähert gleich sind und eine merkliche Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen. Die Anordnung der Widerstandselemente der beiden Brückenzweige ist erfindungsgemäß so getroffen, daß jeweils die Spannungsvektoren der beiden an einem gemeinsamen Speisepunkt der Brücke anliegenden, -aber zu verschiedenen Brückenzweigen gehörigen Scheinwiderstände bei sämtlichen möglichen Einstellungen 'des veränderbaren Brückenzweiges einen Winkel von weniger als 90⁰ miteinander einschließen. Da also beim Erfindungsgegenstand beide Brückenzweige aus verschiedenartigen Scheinwiderständen aufgebaut "sind, treten in beiden Brückenzweigen Phasenverschiebungen zwischen den in Reihe im Brückenzweig auftretenden Spannungsabfällen auf. Im veränderbaren Brückenzweig ist diese Phasenverschiebung, wie gesagt, etwa 90⁰, im unveränderbaren Brückenzweig hat sie einen Wert, der zwischen o° und 90⁰ liegt. Diese Verhältnisse bedingen, daß die Spannung der Ausgangsdiagonalen der Brücke, bezogen auf die Brückeneingangsspannung, zwar ihrem Betrag nach etwas kleiner ist als bei den bekannten Anordnungen, daß jedoch eine Phasendrehung dieser Ausgangsspannung um i8o° durch Veränderung des einen Brückenzweigwiderstandes in bedeutend engeren Grenzen ermöglicht wird und daß bei Vorsehung einer Veränderbarkeit dieses Widerstandes in den überhaupt möglichen Grenzen Phasendrehungen der Brückenausgangsspannung bis zu etwa 240⁰ erzielt werden können. In Abb. X der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt an einer Einrichtung zur Umformung von Gleichstrom in Einphasenwechselstrom, oder umgekehrt, d. h. einer Umformungseinrichtung, die sowohl als Wechselrichter als auch als Gleichrichter arbeiten kann. Ein Gleichstromkreis 10 ist mit einem Wechselstromkreis 11 über einen Transformator 12 und gittergesteuerte Entladungsetrecken 13 und 14 verbunden. Ein Kommutierungskondensator ist zwischen die Anoden der Entladungsstrecken 13 und 14 geschaltet, um den Stromübergang zwischen diesen zu erleichtern. Wie bereits im Patent 415 910 erläutert ist, kann die Leistungsübertragung zwischen dem Gleichstromkreis 10 und dem Wechselstromkreis 11 gesteuert werden, indem man die Phase der den Gitterkreisen der beiden Ent- ^adungsstrecken zugeführten Spannungen in lljppig auf die zugehörigen Anodenspannun- «h^^i steuert. Für die Änderung der Phase der ^ppitterspannung in bezug auf die Anodenspan-" nung ist eine Brückenanordnung mit zweckmäßig gewählten Scheinwiderständen vorgesehen.

Der eine Brückenzweig enthält einen veränderbaren Ohmschen Widerstand 19 und eine Drosselspule 20, der andere Brückenzweig einen Ohmschen Widerstand 1(5 und einen Scheinwiderstand, der durch die Parallelschaltung eines Widerstandes 17 und einer Induktivität 18 gebildet wird. Die Primärwicklung 21 eines Gittertransfarmators 22 ist zwischen die Eckpunkte der Brückendiagonale geschaltet. Die Sekundärwicklung 23 dieses Transformators ist mit einer Mittelpunktsanzapfung versehen, die an die Kathoden der Entladungsstrecken 13 und 14 über einen Strombegrenzungswiderstand 24 und eine • Vorspannbatterie 25 angeschlossen ist, während die Enden der Wicklung an die Gitter der Entladungsstrecken 13 und 14 angeschlossen sind. Durch Verändern der Größe des Widerstandes 19 innerhalb mäßiger Grenzen kann die Phase der den Gittern der Entladungsstrecken 13 und 14 zugeführten Spannung um mehr als i8o° verändert werden.

In Abb. 5 wird dies an einem Vektordiagramm erläutert. Der Vektor OA stellt die der Brückenanordnung zugeführte Wechselspannung dar. Vektor OB ist die am Widerstand 16 liegende Spannung und Vektor BA die an der Parallelanordnung am Widerstand 17 und Drosselspule 1.8 liegende Span- too nung. Wir nehmen an, daß die Größe des Widerstandes 19 verändert wird, bis die Gitterspannung um i8o° phasenverschoben ist gegen die Anodenspannung. Dann wird die Spannung am Widerstand 19 durch den Vektor OC und die Spannung an der Drosselspule 20 durch den Vektor CA dargestellt, und der Vektor BC ist die Spannung, die der Primärwicklung 21 des Gittertransformators 22 zugeführt wird, Wenn der Widerstand" 19 ein reiner Wirkwiderstand und die Drosselspule 20 eine reine Induktivität ist, so haben die Spannungen an diesen beiden Schein widerständen eine gegenseitige Phasenverschiebung von 90⁰. Der geometrische Ort für den Punkt C ist daher der Halbkreis über OA als Durchmesser. Infolgedessen wird die der Primärwicklung 21 zugeführte Spannung BC durch die\^rektorenJ3C", BC" usw. dargestellt. Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß eine Phasendrehung um i8o° erreicht werden kann mit einer Änderung von

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etwa 12 : ι der Widerstandswerte des Widerstandes 19, welche leicht zu bewerkstelligen ist. Es ist außerdem aus der Abb. 5 zu ersehen, daß theoretisch eine größte Phasenver-Schiebung von etwa 240⁰ erreicht \verden kann durch Änderung des veränderbaren Scheinwiderstandes an einem Brücke'iizweig zwischen den Grenzen Null und Unendlich. Man kann somit eine Phasendrehung um mehr als i8o° erreichen, wenn eine Änderung der Widerstandswerte eines Zweiges in einem Verhältnis größer als 12 : 1 ist.

Der Betrag des Widerstandes 16 soll vorzugsweise gleich dem der Parallelschaltung aus Widerstand 17 und Induktivität 18 sein, so daß der Betrag des Vektors OB gleich dem Betrag des Vektors BA ist. Jedoch kann es gelegentlich zweckmäßig sein, die Beträge der beiden Scheinwiderstände des unveränderbaren Brückenzweiges verschieden groß zu wählen.

In Abb. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung angedeutet. Der eine veränderliche Brückenzweig enthält einen 0hmsehen Widerstand 30 und eine Drosselspule mit veränderbarer Induktivität 29 und der unveränderbare Brückenzweig einen 0hmschen Widerstand 26 und einen gemischten Scheinwiderstand, der aus der Reihenschaltung des Ohmschen Widerstandes 27 und einer Drosselspule 28 gebildet wird. Wie zuvor stellt auch hier der Vektor BC die der Primärwicklung 21 des Gittertransformators zugeführte Spannung dar.

In Abb. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der veränderbare Brückenzweig besteht aus einem Kondensator 35 veränderbarer Kapazität und einem Ohmschen Widerstand 34, der unveränderbare Brückenzweig aus einer Parallelschaltung von Widerstand 32 und Kapazität 33 sowie einem Ohmschen Widerstand 31.

Ferner ist ein Ausführungsbeispiel in Abb. 4 dargestellt, bei dem die beiden Brükkenzweige einen veränderbaren Widerstand 44 bzw. einen Widerstand 40 und eine Kapazität 43 bzw. eine Reihenschaltung von Widerstand 41 und Kondensator 42 enthalten.
Den genannten Ausführungsbeispielen, die jedoch nicht sämtliche Möglichkeiten erschöpfen, ist also allen gemeinsam, daß der veränderbare Brückenzweig Widerstandselemente mit 90⁰ gegenseitiger Phasenverschiebung besitzt und der feste Brückenzweig aus zwei Teilwiderständen aufgebaut ist, die eine gegenseitige Phasenverschiebung von weniger als 90⁰ aufweisen, deren Spannungsabfall jedoch im allgemeinen von einander gleichem Betrag ist; hierbei ist die gegenseitige Anordnung der Widerstandselemente in den beiden Brückenzweigen an gleichen Brücken^ speisepunkten vorzugsweise eine derartige, daß die beiden Spannungsabfälle der jeweils an einem Brückenspeisepunkt anliegenden Widerstände beider Brückenzweige gegenüber der Brückenspeisespannung in der gleichen Richtung phasenverschoben sind.

Mit dieser Änderung ist also eine bequeme und einfache Regelung in den für Regelzwecke notwendigen Grenzen von i8o° mög-Hch, ohne daß der veränderbare Widerstand des einen Brückenzweiges in einem größeren Verhältnis als etwa 1 : 12 geregelt werden müßte; dadurch wird wiederum in vielen Fällen ein billigerer Aufbau der Regeleinrichtung und die Vermeidung sekundärer, durch zu große Widerstandswerte bedingter Steuerstörungen möglich.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur Regelung der Stromstärke von Lichtbogengleichrichtern nach Patent 415 910 unter Verwendung einer aus zwei parallelen Zweigen bestehenden wechselstromgespeisten Brückenanordnung, bei der zwischen den Widerständen jedes Zweiges ein Abgriffspunkt für die der Brücke zu entnehmende Steuerspannung vorgesehen ist und bei der die Spannungen an den beiden Widerständen des go einen Zweiges eine Phasendifferenz von etwa 90⁰ aufweisen und mindestens einer dieser beiden Widerstände stetig veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden unveränderbaren Widerständen des anderen Zweiges der eine ein reiner Wirkwiderstand oder ein reiner Blindwiderstand, der andere ein Scheinwiderstand mit Wirk- und Blindkomponente ist, daß ferner diese beiden Widerstände derart bemessen sind, daß die an ihnen auftretenden Spannungen ihrem Betrage nach vorzugsweise einander angenähert gleich sind und gegeneinander eine merkliche Phasenverschiebung aufweisen, und daß schließlich die gegenseitige Anordnung der Widerstände der beiden Brückenzweige eine solche ist, daß jeweils die Spannungsvektoren der beiden an einem Speisepunkt der Brücke anliegenden, zu jeweils verschiedenen Brückenzweigen gehörigen Widerstände bei sämtlichen möglichen Einstellungen des veränderbaren Brückenzweiges einen Winkel von weniger als 90⁰ miteinander einschließen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen