DE642068C - Einrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromes mittels gittergesteuerter Dampfentladungsstrecken - Google Patents
Einrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromes mittels gittergesteuerter DampfentladungsstreckenInfo
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
- G05F1/40—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
- G05F1/42—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices discharge tubes only
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Description
Gegenstand des Patentes 641131 ist eine
Einrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromes, insbesondere zur Regelung elektrischer
Maschinen, mittels- gittergesteuerter Dampf-5 oder Gasentladungsgefäße, -und zwar sind Größe,
Richtung und Zeitdauer des dem Verbraucher von einer Speisewechselspannung unmittelbar
zugeführten Stromes und der Spannung allein durch die willkürlich oder selbsttätig erfolgende
Beeinflussung der Gitter mindestens zweier Gruppen gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken
bestimmt, von denen stets höchstens eine einer -möglichen Richtung entsprechende.
Gruppe leitend ist, wobei die zu dieser Gruppe gehörenden .gittergesteuerten
Dampf- oder Gasentladungsstrecken einzeln gesteuert werden, während sämtliche übrigen
Entladungsstrecken gesperrt sind. Wie ferner im genannten Patent erläutert ist, kann man
die Steuerung in verschiedenartiger Weise durchbilden. So kann man z. B. eine aus einer
konstanten negativen Vorspannung und einer amplitudenveränderlichen Wechselspannung zusammengesetzte
Steuerspannung für die Gitter-
kreise verwenden. Man kann aber auch die Gitterkreise mit einer phasenveränderlichen
Steuerwechselspannung, speisen, der gegebenenfalls eine wenigstens annähernd konstante Vorspannung
überlagert ist.
Gegenstand der Erfindung stellt eine Weiterbildung des im obigen Patent angegebenen
Erfindungsgedankens dar und bezieht sich auf eine zweckmäßige Erzeugung der Steuerspannung.
Erfindungsgemäß besteht die Steuerspannung aus zwei Teilwechselspannungen, von denen die eine konstante .Amplitude und Phase,
die andere eine konstante, aber gegenüber der ersten Teilspannung verschobene. Phasenlage
und eine veränderliche Amplitude hat, wozu noch eine Steuergleichspannung treten kann. Die
Amplitudenänderung kann gemäß einer Weiterbildung periodisch erfolgen, wodurch die Erzeugung
eines Wechselstromes niedrigerer Frequenz ermöglicht wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der- Abb. 1 dargestellt und wird an Hand des
Vektordiagramms in Abb. 2 im folgenden erläutert :
In Abb. ι ist mit ίο (oben) eine Wechselstromquelle
bezeichnet, aus welcher ein an die Leitungen ii angeschlossener Gleichstromver-,
braucher gespeist werden soll. An der Wechselrstromquelle liegt ein Transformator 12, dessen
sekundärer Mittelpunkt den positiven Pol des; Gleichstromnetzes bildet. An die äußeren
Klemmen der Sekundärwicklung sind je zwei Entladungsgefäße 13, 14 und 15, 16 angeschlossen,
und zwar in der Weise, daß die Gefäße 13 und 14 mit ihrer Kathode, die Gefäße 15 und 16
mit ihrer Anode an der Sekundärwicklung des Transformators 12 liegen, während die Anoden
der beiden ersten Gefäße und die Kathoden der beiden letzteren über die Widerstände 17 und
18 an dem negativen Pol des Gleichstromnetzes liegen. Jedes der Entladungsgefäße 13 bis 16
besitzt ein Steuergitter. Es sollen vorzugsweise Dampfentladungsgefäße verwendet werden, in
welchen der Einsatz der Entladung durch die dem Gitter aufgedrückte Spannung bewirkt
wird und durch Verminderung der Anodenspannung die Entladung zum Erlöschen kommt.
Die Steuergitter der Entladungsgefäße 13 und 14
sind an die " Sekundärwicklungen 19, 20 eines Steuertransformators 21 derart angeschlossen,
daß ihnen gegenphasige Spannungen aufgedrückt werden, ebenso werden die Gitter der Gefäße 15
und 16 von den Sekundärwicklungen 22 und 23 eines Steuertransformators 24 mit gegenphasigen
Spannungen gespeist. In jedem der Gitterkreise ist ein Strombegrenzungswiderstand 25
und ein dazu parallel liegender Kondensator 26 vorgesehen. In dem Primärkreise der Transformatoren
21 und 24 liegt die Sekundärwicklung 32 eines Drehtransformators 27, dessen
Primärwicklung ebenfalls an die Wechselstromquelle 10 (unten) angeschlossen ist, und
außerdem je eine der Sekundärwicklungen 28 und 29 eines Transformators 30, dessen Primärwicklung
über einen Ohmschen Widerstand 31 ebenfalls an die Wechselstromquelle 10 (unten)
angeschlossen ist. Der Widerstand 31- ruft eine Phasenverschiebung der an den Primärklemmen
des Transformators 30 liegenden Spannung gegenüber der Spannung der Wechselstromquelle
10 hervor. Für den Fall, daß an Stelle eines Gleichstromes ein Wechselstrom niedrigerer
Frequenz als diejenige der Wechselstromquelle 10 hergestellt werden soll, wird die Sekundärwicklung
32. des Drehtransformators 27 durch
den Motor 33 über das Übersetzungsgetriebe 34 kontinuierlich gedreht.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung läßt sich leicht verstehen, wenn man die Entladungsgefäße 13 und 14 und den Transformator 12
. sowie die Entladungsgefäße 15 und 16 und den Transformator 12 als zwei unabhängig voneinander
gesteuerte Gleichrichtereinrichtungen betrachtet. Die Gitterspannungen eines Paares
der Gefäße sind praktisch in Phasenopposition mit den Anodenspannungen dieser Röhren, so
daß bei der Umformung auf Gleichstrom einer bestimmten Richtung jeweils nur ein Paar der
Gefäße wirksam ist. Wenn die Gitterspannung !"mit der Anodenspannung eines Entladungs-.-$efäßes
genau in Phase ist, ist die Entladungsstrecke jeweils während einer ganzen HaIbperiode
in Betrieb, und der Gleichstromkreis 11 wird mit einem doppelseitig gleichgerichteten
Strom gespeist. Eilt jedoch die Gitterspannung der Anodenspannung nach, so verschiebt sich
der Punkt, an welchem die Entladung einsetzt, innerhalb einer Halbperiode, und es kann somit
durch eine Phasenänderung der Gitterspannung der Mittelwert des von dem betreffenden Gefäß
gelieferten Stromes geregelt werden.
In welcher Weise die Gitterspannungen erzeugt werden, durch welche ein Paar der Entladungsgefäße völlig nichtleitend gehalten wird, wäh-
rend für das andere Gefäßpaar eine Spannung, deren Phasenlage veränderlich ist, hergestellt
wird, sei an Hand der Abb. 2 erläutert, die ein Vektordiagramm der für je ein Entladungsgefäß
der beiden Gefäßpaare "maßgebenden Spannungen zeigt. Das gleiche Vektordiagramm gilt für das andere Gefäßpaar, jedoch
mit vertauschten Phasen. In Abb. 2 bedeutet OA die an der Anode des einen Entladungsgefäßes, beispielsweise des Gefäßes 15, liegende
Spannung, während mit OA' die Anodenspannung des Gefäßes 14 bezeichnet ist. Der
Widerstand 31 bewirkt eine gewisse Phasenverschiebung der an der Primärwicklung des
Transformators 30 liegenden Spannung gegenüber der Spannung der Wechselstromquelle 10.
Die Spannungen an den Sekundärwicklungen 29 und 28 des Transformators 30 sind durch die
Vektoren OA bzw. OB' dargestellt, während der Vektor BD und B' C jeweils die von der
Sekundärwicklung 32 des Drehtransformators 27 gelieferte Spannung angibt. Die Sekundärspannung
des Drehtransformators ist je nach dessen Einstellung immer in Phasenübereinstimmung
oder in Phasenopposition mit der Spannung der Wechselstromquelle 10, veränderlich
ist lediglich die Größe dieser Spannung. Die Gitterspannung des Entladungsgefäßes 15, die
von der -Sekundärwicklung 22 des Transformators 24 geliefert wird, ist demgemäß die no
Resultierende der Vektoren OB und BD; dießer
resultierende Vektor OD ist gegenüber der Anodenspannung des Gefäßes 15 um den Phasenwinkel
a, der nahezu i8o° beträgt, verschoben.
Die an dem Gitter des Entladungsgefäßes 14 liegende Spannung, die von der Sekundärwicklung
20 des Transformators 21 geliefert wird, ist die Resultierende der Vektoren OB'
und B' C; diese resultierende Spannung OC ist gegenüber der Anodenspannung OA' des Ge- iao
fäßes 14 um den Phasenwinkel b verschoben. Aus der Abb. 2 geht nun hervor, daß durch
Veränderung der Größe der Spannungsvektoren BD bzw. B' C, die sich durch Einstellung der
Sekundärwicklung 32 des Drehtransformators 27 regeln läßt, der Vektor OD praktisch in Phasenopposition
zu dem Vektor OA*bleibt; die Grenzlagen
des Vektors OD sind dabei durch 'den Vektor OB bzw. OA' gegeben. Das Entladungs-'
gefäß 15 und das ihm zugeordnete Gefäß 16 * bleiben daher praktisch während je einer ganzen
Halbperiode nichtleitend. Der Vektor OC dagegen, der gegen den Vektor OA' um den Phasenwinkel
b verschoben ist, ändert bei Einstellung des Drehtransformators 27 seine Phasenlage
beträchtlich, die dem Gitter des Gefäßes 14 zugeführte Spannung wird also durch Einstellung
des Drehtransformators 27 erheblich in ihrer Phasenlage geändert. Dasselbe gilt bezüglich der Gitterspannung des Gefäßes 13.
Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß der den Primärwicklungen der Transformatoren
21 und 24 seitens des Drehtransformators zugeführte Spannungsvektor die Entladung
in den Gefäßen 15 und 16 nicht einsetzen läßt, während die den Gefäßen 13 und 14 zugeführte
Gitterspannung ihrer Phasenlage nach kontinuierlich veränderlich ist, und zwar von praktisch
der Phasenlage Null gegenüber den Anodenspannungen dieser. Gefäße bis zu praktisch
einem Phasenunterschied von i8o° gegenüber diesen Anodenspannungen. Wenn der Drehtransformator
so eingestellt wird, daß die Primärspannungen der Transformatoren 21 und
24 ungefähr entgegengesetzte Phasenlage besitzen, sind die Gefäße 13 und 14 praktisch
während der ganzen Halbperiode nichtleitend, während die Phase der den Gefäßen 15 und 16
zugeführten Gitterspannung sich kontinuierlich ändert, wenn der Drehtransformator weiter verstellt
wird, so daß demzufolge in den Gleich-Stromkreis 11 ein Strom fließt, der die umgekehrte
Richtung besitzt als diejenige, die in der Abb. ι durch die Zeichen + und — angedeutet
ist. Wenn die Sekundärspannung des Drehtransformators 27 praktisch Null geworden
ist, eilt die Gitterspannung eines jeden Entladungsgefäßes der betreffenden Anodenspannung
um nahezu i8o°.nach. Durch die Widerstände 25 und die ihnen parallel hegenden
Kondensatoren 26 in den Gitterkreisen wird eine kleine negative Gittervorspannung erzeugt,
welche der Zündung der betreffenden Röhre im letzten Teil jeder Halbperiode, in welcher die
betreffende Anode positives Potential hat, entgegenwirkt. Es tritt also mit Rücksicht
darauf, daß die betreffenden Gitterspannungen nicht genau um i8o° gegen die betreffenden
Anodenspannungen phasenverschoben sind, in dem letzten Teil der Periode keine Entladung
in denjenigen Entladungsgefäßen ein,, die bei der betreffenden Stromrichtung im Gleichstromkreis
nichtleitend bleiben sollen.
Wenn in dem bisher als Gleichstromkreis bezeichneten Stromkreis 11 ein Wechselstrom erzeugt
werden soll,'wird durch den Motor 33 über das Übersetzungsgetriebe 34 der|Drehtransformator
27 mit einer bestimmten Geschwindigkeit ständig angetrieben. Der Motor 33 kann von
beliebiger Art sein. Es kann z. B. ein Gleichstrommotor verwendet werden, dessen Geschwindigkeit
mit Rücksicht auf die gewünschte Frequenz im Stromkreise 11 gewählt wird.
Wenn es sich darum handelt, einen Wechselstrom von konstanter Frequenz herzustellen,
wird zweckmäßig ein Synchronmotor benutzt* werden, welcher an eine Wechselstromquelle
dieser gewünschten Frequenz anzuschließen ist. In diesem Falle arbeitet die Einrichtung
als Frequenzumformer zwischen dem Wechselstromnetz 10 und dem Wechselstromnetz 11.
Die Einrichtung zur Umformung von Wechselstrom arbeitet besonders günstig, wenn die
Frequenz des Wechselstromnetzes 10 ein ganzes Vielfaches derjenigen des Wechselstromnetzes 11
ist.
Wenn die beschriebene Einrichtung induktiv stark belastet ist, z. B. durch die Erregerwicklung
einer Dynamomaschine, und die Stromrichtung in dieser sehr schnell umgekehrt werden soll, kann dasjenige Gefäßpaar, das bei
der Umkehrung nichtleitend werden muß, möglicherweise auch noch Strom führen, wenn
die beiden anderen Entladungsgefäße bereits gezündet haben. Um hierbei einen vollständigen
Kurzschluß des Transformators 12 zu vermeiden,
sind die Widerstände 17 und 18 zwischen den Entladungsgefäßen 13 und 14 bzw. den Entladungsgefäßen
15 und 16 und dem Verbraucherstromkreis 11 eingefügt.
Claims (5)
- Patentansprüche: 1o°I. Einrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromes mittels gittergesteuerter Dampfentladungsstrecken, bei der nach Patent 641131 Größe, Richtung und Zeitdauer des dem Verbraucher von einer Speisewechselspannungsquelle unmittelbar zugeführten Stromes und der Spannung allein durch die willkürlich oder selbsttätig erfolgende Beeinflussung der Gitter zweier Gruppen gittergesteuerter Dampf entladungsstrecken bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gitterkreis einer jeden Entladungsstrecke zugeführte Steuerspannung sich aus zwei Teilwechselspannungen der Frequenz der Speisewechselspannung zusammensetzt, von denen die eine eine konstante Amplitude und eine konstante, gegen die Anodenwechselspannung um annähernd i8o° nacheilende Phasenlage, die andere ebenfalls eine konstante, im wesentlichen mit der Phase der Anoden-wechselspannung übereinstimmende Phasenlage, aber eine nach Größe und Vorzeichen veränderliche Amplitude hat.
- 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der beiden Teilwechselspannungen derart erfolgt, daß die amplitudenveränderliche Teilwechselspannung bei der gesperrten Gruppe von Entladungsstrecken negatives, bei der stromführenden Gruppe von Entladungsstrecken positives Vorzeichen hat.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 für zwei Gruppen zu je zwei Entladungsstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen der beiden Gittertransformatoren (21, 24) in Reihe geschaltet an der mit einer Mittelanzapfung versehenen Wicklung (28, 29) eines eine Wechselspannung konstanter Phasenlage liefernden Transformators (30) liegen und daß zwischen die Mittelanzapfung und die Verbindung der Primärwicklungen der beiden Gittertransformatoren die amplitudenveränderliche Wechselspannung geschaltet ist.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung der » veränderlichen Amplitude ein einphasiger Drehtransformator (27) vorgesehen ist, der motorisch angetrieben sein kann.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, insbesondere zur Erzeugung eines Wechselstromes niederer Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenänderung periodisch erfolgt.Hierzu ι Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US642068XA | 1930-11-21 | 1930-11-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE642068C true DE642068C (de) | 1937-02-24 |
Family
ID=22054286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA63817D Expired DE642068C (de) | 1930-11-21 | 1931-10-20 | Einrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromes mittels gittergesteuerter Dampfentladungsstrecken |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE642068C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE975852C (de) * | 1949-11-01 | 1962-11-22 | Siemens Ag | Anordnung zum Steuern und Regeln der Drehzahl und Drehrichtung eines Gleichstromstellmotors |
-
1931
- 1931-10-20 DE DEA63817D patent/DE642068C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE975852C (de) * | 1949-11-01 | 1962-11-22 | Siemens Ag | Anordnung zum Steuern und Regeln der Drehzahl und Drehrichtung eines Gleichstromstellmotors |
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