DE639903C - Anordnung zur Inbetriebsetzung und betriebsmaessigen Gittersteuerung von mehrphasigen Gleich- oder Wechselrichtern mit ungerader Phasenzahl, die mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken in Graetzschaltung arbeiten - Google Patents

Description

Im Hauptpatent ist eine Anordnung beschrieben, welche vermittels einer geeigneten Durchbildung der Gittersteuerung ein sicheres Inbetriebsetzen und auch die betriebsmäßige Steuerung von Umformungseinrichtungen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen, die in einer Graetzschaltung ungerader Phasenzahl angeordnet sind, erlaubt. Um die angegebene Art der Gittersteuerung auch praktisch zu erreichen, ist im Hauptpatent eine Einrichtung angegeben, bei der eine Kontaktwalze für denrichtigen Wechsel vonpositivenundnegativen Steuerspannungswerten sorgt. Diese Anordnung weist die bekannten Mängel auf. Die Kontaktig walze muß überwacht werden; durch die Abnutzung können Ungenauigkeiten im Einsatz der Entladung entstehen, und es müssen besondere Gleichstromquellen für die Lieferung der Steuerspannung vorgesehen sein. Außerdem ist die Kontaktwalze samt ihrem Antrieb eine träge Masse, wodurch die Schnelligkeit der Regelung unter Umständen stark beeinflußt wird.

Gegenstand der Erfindung sind nun Anordnungen, bei denen die Steuerenergie dem den Gleichrichter speisenden bzw. vom Wechselrichter gespeisten mehrphasigen Wechselstromnetz unmittelbar entnommen werden kann und die ohne jede mechanische Trägheit vermittels ruhender Apparate eine regelbare Steuerspannung der gewünschten Form liefern können. Zu diesem Zweck werden vorteilhaft gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken verwendet. Gemäß der Erfindung erhalten die beiden je einer Hauptstromphase zugeordneten^ in bezug auf das Gleichstromnetz in Reihe liegenden Hauptentladungsstrecken ihre Steuerspannungen aus der gleichen Phase des Mehrphasenstromnetzes über zwei gegensinnig parallel geschaltete Hilfsentladungsstrecken, deren Steuer-Spannungen der in der Phasenfolge vorangehenden benachbarten Phase des Mehrphasennetzes transformatorisch entnommen werden.

Die Anordnung dieser Entladungsstrecken möge an Hand eines Ausfiihrungsbeispieles, das

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

Dr.-Ing. Gustav Reinhardt in Berlin,

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die Steuerung einer dreiphasigen Graetzschaltung betrifft, näher erläutert werden.

In Abb. ι der Zeichnung ist ι ein dreiphasiger Gleichrichter in Graetzschaltung, dessen Entladungsstrecken ii, 12, 13, 21, 22, 23 unmittelbar mit dem Drehstromnetz 2 bzw. dem Gleichstromnetz 3 verbunden sind. Die Steuerspannung für die Steuergitter dieser Entladungsstrecken wird über einen Drehtransformator 4 dem Netz 2 entnommen. Die Sekundärwicklungen in, 121, 131 des Drehreglers 4 sind in offenem Stern geschaltet, und jede von ihnen ist jeweils über zwei gegensinnig parallel geschaltete, gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken 112 und 113 bzw. 122 und 123 bzw. 132 und 133 und die Primärwicklung 114' bzw. 124' bzw. 134' eines Gittertransformators 114, 124, 134 geschlossen. Jeder Gittertransformator hat zwei getrennte Sekundärwicklungen, von denen jeweils die eine, 114" bzw. 124" bzw. 134", die Steuerspannung für eine der an die positive Gleichstromleitung angeschlossenen Hauptentladungsstrecken 11 bzw. 12 bzw. 13 liefert und mit deren gemeinsamer Kathodenleitung sowie ihren Steuergittern gegebenenfalls über Begrenzungswiderstände 110, 120, 130 verbunden ist, während die jeweils andere Sekundärwicklung 214" bzw. 224" bzw. 234" die Steuerspannung für je eine Hauptentladungsstrecke der Gruppe 21, 22, 23 liefert und mit deren Kathode und Steuergitter gegebenenfalls über die Widerstände 210, 220, 230 verbunden ist. Die Hilfsentladungsstrecken 112, 113, 122, 123, 132, 133 werden ihrerseits über Transformatoren 115, 125, 135 gesteuert. Jeder dieser drei Transformatoren besitzt eine Primärwicklung und zwei getrennte Sekundärwicklungen, von denen je eine die Steuerspannung für eine der in einer Phase gegensinnig parallel geschalteten Hilfsentladungsstrecken liefert. Die Primärwicklung jedes der drei Transformatoren 115,125,135 wird von der Spannung der vorhergehenden Phase gespeist, also 115 aus der Wicklung 131 des Drehreglers, 125 aus der 45. Wicklung in und 135 aus der Wicklung 121. Damit wird erreicht, daß jeweils 60 ° nach dem Durchgang der Anodenspannung einer Hilfsentladungsstrecke durch Null auch die Gitterspannung der betreffenden Entladungsstrecke durch Null geht; durch geeignete Polung der Transformatorwicklungen der Transformatoren 115,125,135 ist dafür zu sorgen, daß hierbei die Gitter- und die Anodenspannung einer Entladungsstrecke ihre Polarität im gleichen Sinne wechseln. Es ergibt sich dann für die Arbeitsweise der Hilfsentladungsstrecken ein Diagramm nach Abb. 2.

In Abb. 2 sind die Spannungen e_ltl, e₁₂₁, e_13l der drei Drehreglerwicklungen in, 121, 131 in ihrem zeitlichen Ablauf über eine Periode dargestellt. Bei Annahme eines Übersetzungsverhältnisses ι: ι der Transformatoren 115, 125, 135 gelten dabei die folgenden Beziehungen zwischen Phasenspannungen e und den Anoden- e_a bzw. Gitterspannungen e der einzelnen Entladungsstrecken:

. — ^&α112 — ^&αΐ13 — ' ^;— &ni η» — &moit — "

^eal2S

131 """"" öl32 ^"**

— ^123

— %133

^113

= Co

Sie lassen ohne weiteres erkennen, daß die Entladung¹ in jeder Hilfsentladungsstrecke 60 ° el. nach dem Nulldurchgang der Anodenspannung einsetzt und dann 120 ° el. bestehen bleibt. Die Zeitdauer des Brennens jeder Hilfsentladungsstrecke möge im Diagramm durch die entsprechend bezifferten schraffierten Flächen verdeutlicht werden, wobei die Flächen 123, 133, 113 an sich umgeklappt zu denken sind. Die Hilfsentladungsstrecken zünden bzw. führen Strom in der Reihenfolge 112, 133, 122, 113, 132, 123, und zwar mit einem Phasenabstand von jeweils 60°. Die durch die Entladungsströme in den Gittertransformatoren 114, 124, 134 erzeugten Spannungsstöße entsprechen also vollkommen der im Hauptpatent beschriebenen Aufeinanderfolge der Steuerstöße und gestatten somit die gewünschte Betriebsweise.

In den dargestellten Zeichnungen haben die Gitterspannungsstöße der Hauptentladungsstrecken eine Dauer von 120 ° el. Es läßt sich natürlich leicht durch Vorsehen fester, phasenverschiebender Elemente, beispielsweise Brükkenanordnungen, auf der Primär- oder der Sekundärseite der Transformatoren 115, 125, 135 in bekannter Weise eine für alle Phasen gleiche, feste Phasenverschiebung der Steuerspannungen der Hilfsentladungsstrecken erzielen, so daß jede gewünschte Steuerspannungsstoßdauer xoo für die Hauptstrecken zwischen 60 und 120 ° el. erreicht werden kann.

Die beschriebene Anordnung hat außer dem Vorzug des trägheitslosen Arbeitens und den obigen, schon genannten Vorteilen noch den weiteren, daß zur betriebsmäßigen Steuerung in einfachster Weise lediglich der Drehregler 4 verstellt zu werden braucht, wodurch der Entladungseinsatz in den Hauptentladungsstrecken in der Phase verschoben wird, ohne daß sich no in der Arbeitsweise der Hilfsentladungsstrecken das geringste ändert.

Ein weiterer, sehr wichtiger Vorzug macht sich besonders dann bemerkbar, wenn es sich um Hochspannungsumformungseinrichtungen handelt, die bekanntlich mit Vorteil in Graetzschaltung ausgeführt werden. Die Anordnung gestattet nämlich eine sehr einfache Ausbildung der Überstrom-Schutzeinrichtung bzw. -schaltung, da die Abschaltung durch einfaches Anlegen von Sperrpotential an die Gitter der Hilfsentladungsstrecken erfolgen kann, die ja nur

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mit Niederspannung arbeiten, und besondere Isoliertransformatoren für die Abschaltvorrichtung daher vermieden werden können.

Die Einrichtung ist im übrigen nicht auf die beschriebene Steuerung dreiphasiger Gleich- und Wechselrichter beschränkt, sondern' für,.

Umformungseinrichtungen beliebiger, ungerader Phasenzahl verwendbar.

Zur Erzielung von Spannungsstößen beliebiger

ίο Länge durch feste Phasenverschiebung der Steuerspannungen der Hilfsentladungsstrecken ist man selbstverständlich nicht auf Brückenanordnungen angewiesen, sondern es kann dies auch beispielsweise durch Kombination mit einem Transformator erreicht werden, dessen in Stern geschaltete Wicklungen mit entsprechenden Anzapfungen versehen sind, an welchen die Steuerspannungen mit der entsprechenden Phasenlage abgenommen werden können.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Inbetriebsetzung und betriebsmäßigen Gittersteuerung von mehrphasigen Gleich- oder Wechselrichtern mit ungerader Phasenzahl, die mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken in Graetzschaltung arbeiten, nach Patent 588 079 unter Verwendung von gesteuerten, mit entgegengesetzter Stromdurchlaßrichtung parallel zueinander angeordneten Hilfsentladungsstrecken in den Gitterkreisen,

   dadurch gekennzeichnet, daß die beiden jeweils an eine Hauptstromphase angeschlossenen, in Reihe liegenden Hauptentladungsstrecken ihre Steuerspannungen aus der gleichen Phase des Mehrphasenstromnetzes über zwei gegensinnig parallel geschaltete Hilfsentladungsstrecken erhalten, deren Steuerspannungen der in der Phasenfolge vorangehenden benachbarten Phase des Mehrphasenstromnetzes transformatorisch entnommen werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich im Primäroder Sekundärkreis der die Steuerspannung der Hilfsentladungsstrecken liefernden Transformatoren (115, 125, 135) jeweils phasenverschiebende Einrichtungen, beispielsweise Brückenanordnungen, vorgesehen sind, die in an sich bekannter Weise die Phasenverschiebung zwischen Gitter- und Anodenspannung einer Hilfsentladungsstrecke zu vergrößern und damit die Länge der Steuerspannungsstöße für die Hauptentladungsstrecken zu verringern gestatten.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwischen dem speisenden Wechselstromnetz und der Steuereinrichtung der Hilfsentladungsstrecken ein Drehregler vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Phase der Steuerspannungen der Hauptentladungsstrecken gegenüber deren Anodenspannungen geändert werden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen