DE640916C

DE640916C - Verfahren zur Steuerung des Stromdurchganges durch eine wechselstromgespeiste gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecke mit lichtbogenfoermiger Entladung

Info

Publication number: DE640916C
Application number: DEA64428D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-12-24
Filing date: 1931-12-13
Publication date: 1937-01-15
Also published as: US1866343A

Description

Es ist bekannt, den Stromdurchgang durch eine wechselstromgespeiste gittergesteuerte Dampf- oder Gasentlädungsstrecke. mit lichtbogenförmiger Entladung dadurch zu steuern, daß man mittels einer veränderbaren Gitterspannung das Einsetzen des Stromes innerhalb der positiven. Halbwella der Anodenwechselspannung bestimmt. Für die Steuerung dieser Entladungsstrecken sind' verschiedene Verfahren durchgebildet worden, die als bekannt gelten können. Bei diesen Entladungsstrecken erlischt der Anodenstrom, wenn die an der Entladungsstrecke liegende Spannung · kleiner wird als die Brennspannung. Der Spannungswert, bei dem dies eintreten möge, sei als Löschspannung bezeichnet. Er liegt in der Größenordnung .von 10 bis 20 V, je nach der Art der Entladungsstrecke.

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß bei Verwendung von Gasentladungsstrecken in Gleichrichteranordnung sich im speisenden Wechselstromnetz eine induktive Phasenverschiebung, bei Verwendung in Wechselrichteranordnung im gespeisten Wechselstromnetz eine kapazitive Phasenverschiebung einstellt. Diese Nachteile können vermieden werden, wenn es gelingt, bei Dampf- oder Gasentladungsstrecken nicht nur den Zeitpunkt des Entladungseinsatzes, sondem auch den Zeitpunkt des Löschens der Entladung zu steuern. Es ist nun an sich schon bekanntgeworden, einen in einer Entladungsstrecke brennenden Gleichstrom dadurch zu unterbrechen, daß eine gegenelektromotorische Kraft- in dem von einer Gleichspannungsquelle gespeisten Anodenkreis eingefügt wird, und damit nach Rückkehr der Spannung gegebenenfalls unter Mitwirkung von Steuergittern den Stromdurchgang durch das Gefäß zu sperren. Derartige Einrichtungen zur Kommutierung von Gleichstrom wurden in erster Linie bei gleichstromgespeisten Motoren angewendet, insbesondere für den Anlaßvorgang. Es handelt sich bei derartigen Anlagen darum, daß die gleichstromgespeiste Entladungsstrecke ihre Steuerfähigkeit überhaupt verloren hat und daß zu dem genannten Zweck diese Steuerfähigkeit periodisch erst erzwungen werden muß.

Im Gegensatz hierzu handelt es sich beim Gegenstand der Erfindung um die Steuerung von Entladungsstrecken, welche von einer Wechselspannung gespeist werden und daher bekanntlich ohne weiteres schon periodisch einen Steuereingriff vermittels der Gitter zu-

gänglich sind. Eine Notwendigkeit zur Ein- I liegender Transformator ist mit 14 und ein

fügung gegenelektromotrischer Kräfte, wie bei den bekannten Anordnungen, besteht daher nicht. Wenn gleichwohl gemäß der Ε%ΐ findung außer der Steuerung des EntladungjUf einsatzes vermittels der Gitterspannung aüiB eine künstliche Beeinflussung der Löschung des Anodenstromes mit an sich bekannten Mitteln vorgesehen wird, so geschieht dies, ίο um eine zeitliche Verschiebung des Anodenstromes bei gleichem Mittelwert innerhalb der positiven Spannungshalbwelle zu erreichen, d. h. um'den Leistungsfaktor bei solchen Anlagen mit wechselstrombetriebenen Entladungsstrecken nach Belieben beeinflussen zu können. Die Erfindung ist also dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkreis der Entladungsstrecke von zwei Wechselspannungen wesentlich verschiedener Frequenz und annähernd gleichen Scheitelwerts derart gespeist wird, daß die an der Entladungsstrecke liegende resultierende Spannung im Takt der höheren Frequenz unter die Löschspannung sinkt, und daß der Mittelwert des. Anodenstromes während der Zeiten positiver Anodenspannung sowohl durch zeitlich wählbare Zündpunkte wie durch zeitlich wählbare Löschpunkte der Entladung in jeder Halbwelle festgelegt wird, indem die Zündung in an sich bekannter Weise durch einen Gitterspannungssto'ß und die Löschung in an sich bekannter Weise durch vorübergehende Unterdrückung des Anodenstromes mittels einer gegenelektromotorischen Kraft erfolgt, ■ nämlich durch die Einwirkung der höherfrequenten überlagerten Wechselspannung im Anodenkreis, zusammen mit einer gleichzeitigen Sperrung des Steuergitters.

Es wird also die dem Gitter nach dem Entladungsbeginn an sich entzogene Steuerfähigkeit in einer Reihe von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten der Strom führenden positiven Halbwelle der Anodenspannung immer wieder kurzzeitig hergestellt, so daß durch geeignete Ausbildung der Gitterspannung nicht nur in beliebigen Zeitpunkten der Entladungseinsatz freigegeben, sondern auch das Ende der Stromführungsperiode innerhalb der positiven Anodenspannungshalbwelle bestimmt werden kann.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden beschrieben. In Abb. 1 ist die entsprechende Schaltungsanordnung ■schematisch dargestellt, während die Abb. 2 einige Kurven zeigt, welche zur Erläuterung der Wirkungsweise dienen.

In Abb. ι bedeutet 10 einen Stromverbraucher, 11 die Wechselstromquelle niedrigerer Frequenz und 12 die zu der Entladungsstrecke 13 führenden Leitungen. Ein in dem. Gitterkreis der Entladungsstrecke Strombegrenzungswiderstand im Gitterkreis mit 15 bezeichnet. 16 ist der Läufer, 17 der inlander eines Drehtransformators, welcher

Wechselstromquelle 11 mit Hilfe des '; Phasenspaltung dienenden Kondensators und der Drosselspule 19 gespeist wird. Die Wechselstromquelle 20, die eine Frequenz besitzt, welche größer ist als diejenige der Wechselstromquelle 11, liegt ebenfalls an der Anode der Entladungsstrecke 13, und zwar parallel zu der Wechselstromquelle niedrigerer Frequenz. Ein Strombegrenzungswiderstand, welcher der Wechselstromquelle 20 vorgeschaltet ist, ist mit 21 bezeichnet. Jeder der beiden Wechselstromquellen 11 und 20 ist schließlich noch ein Resonanzkreis vorgeschaltet, und zwar liegt ein Spannungsresonanzkreis, bestehend aus dem Konden- sator 22 und der Drosselspule 23, vor der Wechselstromquelle 11 und ein Stromresonanzkreis, bestehend aus dem Kondensator 24 und der Drosselspule 25, vor der-Wechselstromquelle 20. Der Spannungsresonanzkreis ist derart abgestimmt, daß er für Ströme der Frequenz der Wechselstromquelle 11 einen verschwindend kleinen Widerstand darstellt, für Ströme von der Frequenz der Wechselstromquelle 20 dagegen fast undurchlässig ist; der Stromresonanzkreis sperrt die Ströme von der Frequenz der Wechselstromquelle 11 ab und stellt für diejenigen der Wechselstromquelle 20 einen verschwindend geringen Widerstand dar. Die Resonanzkreise 22, 23 und 24, 25 wirken also in der Weise, daß der höherfrequente Anteil des Anodenstromes von dem Verbraucher 10 und der Wechselstromquelle 11 ferngehalten wird, und daß der niederfrequente Anteil des Anodenstromes auf den Kreis 10, 11, 12, 13, 22,23 beschränkt bleibt. Wenn auf die Trennung der beiden Wechselstromanteile kein Wert gelegt wird, können einer oder beide Resonanzkreise weggelassen werden.

Die Wirkungsweise der Einrichtung sei an Hand der Abb. 2 erläutert. In dieser ist die Kurve I die an der Anode der Entladungsstrecke liegende, von der Wechselstromquelle 11 gelieferte, niederfrequente Spannung. Die Kurve II ist die ebenfalls an der Anode der Entladungsstrecke liegende, von der Wechselstromquelle 20 gelieferte, höherfrequente Spannung. Die resultierende Anodenspannung ergibt sich durch Überlagerung der beiden Wechselspannungen und ist in der Kurve III dargestellt. Da die Amplitude b der Kurve II etwas größer ist als die Amplitude α der Kurve I, geht die Kurve III im Takte der höherfrequenten Anodenspannung durch Null. Wenn also durch Verdrehung des Läufers 16 des Drehtransformators die

Gitterspannung in ihrer Phasenlage gegenüber der von der Wechselstromquelle ii gelieferten Anodenspannung verschoben wird, muß der Anodenstrom innerhalb der positiven Halbwelle der Kurve I verschwinden:,, sobald die Gitterspannung negativ ist und die resultierende Anodenspannung das nächste. Mal durch Null geht.

Es ist zweckmäßig, die Frequenz der Wechselstrotnquelle 20 gleich einem möglichst hohen ganzzahligen Vielfachen der Frequenz der Wechselstromquelle 11 zu wählen, um möglichst genau in einem vorbestimmten Zeitpunkt der positiven Halbwelle der niederfrequenten Anodenspannung den Stromdurchgang durch die Entladungsstrecke unterbrechen zu können.

Bei der beschriebenen Einrichtung findet ein Stromdurchgang durch die Entladungsstrecke 13 nur statt, wenn die resultierende Anodenspannung positiv ist, also nur bei den ausgezogen gezeichneten Spannungswerten in Kurve III. Sollen auch die entgegengesetzten Halbwellen, also auch die punktiert gezeichneten Spannungswerte in Kurve III, einen Strom zur Folge haben, so ist eine zweite Entladungsstrecke mit umgekehrter Durchlaßrichtung der in Abb. 1 dargestellten Entladungsstrecke 13 parallel zu schalten.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Steuerung des Stromdurchganges durch eine wechselstromgespeiste gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecke mit lichtbogenförmiger Entladung, unter Verwendung von den Stromdurchgang sperrenden gegenelektromotorischen Kräften im Anodenkreis, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkreis der Entladungs strecke von zwei Wechselspannufi'gen wesentlich verschiedener Frequenz und annähernd gleichen Scheitelwertes derart gespeist wird, daß die an der Entladungsstrecke liegende resultierende Spannung im Takt der höheren Frequenz unter die Löschspannung sinkt und daß der Mittelwert dds Anodenstromes während der Zeiten positiver Anodenspannung durch zeitlich wählbare Zünd- und Löschpunkte fest- gelegt wird, indem die Zündung durch einen Gitterspannungsstoß, die Löschung hingegen durch vorübergehende Unterdrückung des Anodenstromes durch die höherfrequente Gegen-EMK und gleichzeitige Gittersperrung erfolgt.
2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der höherfrequenten Wechselspannung ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der anderen Wechselspannung ist.
3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der höherfrequenten Wechselspannung groß gegenüber der Frequenz der anderen Wechselspannung ist.
4. Einrichtung zur Ausübung des Ver-.fahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wechselspannungsquellen parallel zueinander und zur Entladungsstrecke liegen und jeder der Wechselspannungsquellen ein für die Frequenz der anderen Wechselspannungsquelle undurchlässiger Wechselstromwiderstand (Resonanzkreis) vorgeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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