DE645248C

DE645248C - Einrichtung zur lastabhaengigen Spannungs-Kompoundierung und zum Schutz gegen Kurzschluesse von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken ausgestatteten Gleichrichtern

Info

Publication number: DE645248C
Application number: DEA72279D
Authority: DE
Original assignee: ACEC
Current assignee: ACEC
Priority date: 1933-09-26
Filing date: 1934-01-16
Publication date: 1937-05-24
Also published as: BE399645A; FR775503A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur ] astabhängigen Spannungs-Kompoundierung und zum Schutz gegen Kurzschlüsse von mit gittergesteuerten Dampf- oder GasentLadungsstrecken ausgestatteten Gleichrichtern, deren jedes Gitter eine Spannung erhält, die aus einer negativen Halbwelle fester, gegenüber der positiven Halbwelle der Anodenwechselspannung ein wenig verschobener Lage und einer wähnend der Stromführungszeit der entsprechenden Anode auftretenden positiven Welle regelbarer Größe zusammengesetzt ist. Es ist bekannt, daß ein Kurzschluß in einem gittergesteuerten elektrischen Entladungsapparat schnell dadurch beseitigt werden kann, daß man die Gitter gegenüber der Kathode auf ein negatives Potential' bringt. Da der Lichtbogen alsdann an keiner der Anoden mehr entstehen kann, so erlischt der Kurzschluß.

Es ist fernerhin bekannt, zunächst eine Regelung der Spannung in Abhängigkeit von der Belastung und schließlich eine Sperrung des Apparates im Falle einer Überlastung vorzunehmen, indem die Gitter ausschließlich durch eine Gleichspannung wechselnder Größe polarisiert werden. Ein derartiges Verfahren, bei dem die besondere Form der

Zündcharakteristik mitbestimmend ist, erlaubt jedoch nur eine unstabile und wenig genaue Regelung.

Erfindungsgemäß ist diesen Übelständen nun dadurch abgeholfen, daß zusammen mit den beiden Spannungshalbwellen eine negative Gleichspannung von mit wachsender Last wachsender Größe im Gitterkreis wirksam ist und die positive Welle beim Anwachsen der Last von Null auf einen vorbestimmten Wert schneller als die negative Gleichspannung wächst, wodurch die Kompoundierung erfolgt, während bei einem gefahrbringenden Ansteigen der Belastung die negative Gleichspannung schneller als die positive Welle wächst, wodurch eine Sperrung des elektrischen Entladungsapparates eintritt, und daß die Erzeugung der positiven Welle und der negativen Gleichspannung jeweils für die Gitter zweier verschiedener Anoden durch einen Transformator erfolgt, dessen Primärwicklung von dem wechselstromseitig aufgenommenen Hauptstrom des Entladungsapparates durchflossen ist und der zwei auf bei sehr verschiedenen Primärstromwerten gesättigten Schenkeln angeordnete Sekundärwicklungssysteme besitzt, von denen das auf dem weniger gesättigten Schenkel befindliche eine die

negative Gleichspannung liefernde Hilfsgleichrichteranordnung speist, während das andere auf dem stärker gesättigten Schenkel befindliche über eine weitere Hilfsgleichrichteranordnung Widerstände speist, die in den Gitterkreisen eingeschaltet sind und die positive Welle veränderlicher Amplitude erzeugen. Der Transformator, der beispielsweise schematisch in Abb. ι dargestellt ist, bestellt aus ίο einem mechanischen Teil mit drei verschiedenen Schenkeln, auf denen drei verschiedene Wicklungen angeordnet sind.

Die Primärwicklung dieses Transformators wird von dem Primärstrom des Speisetransformators des elektrischen Entladungsapparates durchflossen. Diese Wicklung kann bis auf eine Schiene zusammenschrumpfen, die von dem magnetischen Kreis umgeben ist, wie dies Abb. 1 bei I zeigt. Eine zweite Wicklung II, die die eine Sekundärwicklung bildet, ist insgesamt auf einem der äußeren Schenkel angeordnet. Die zweite Sekundärwicklung III ist insgesamt auf dem letzten Schenkel des Transformators angeordnet.

Der Querschnitt des die Sekundärwicklung 11 tragenden Schenkels ist derart bemessen, daß das Eisen bei normalen Werten des Primärstromes nicht gesättigt ist. Man kann zu diesem Zweck einen kleinen Luftspalt anordnen. Der mittlere Schenkel hat einen Querschnitt der gleichen Größenordnung wie der erste Schenkel und besitzt einen größeren Luftspalt. Der Querschnitt des dritten Schenkels schließlich ist beträchtlich kleiner als der der beiden ersten Schenkel und nicht durch einen Luftspalt unterbrochen.

Abb. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des besonderen Transformators zur Regelung des Gitterpotentials gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform besitzt der Transformatorkern vier Schenkel und ebenfalls drei verschiedene Wicklungen.

Die Wicklung I, die die Primärwicklung bildet, kann ebenfalls nur durch eine Schiene gebildet werden, die von dem magnetischen Kreis umgeben ist. Die Wicklung II ist unterteilt und auf den beiden äußersten Schenkeln angeordnet, während die Wicklung III ebenfalls unterteilt ist und sich auf den beiden mittleren Schenkeln befindet. Der Querschnitt der äußersten Schenkel ist derart bemessen, daß, solange der Primärstrom nicht einen gewissen vorher festgelegten Wert überschreitet, das Eisen nicht gesättigt ist. Der Querschnitt der mittleren Schenkel ist im Gegensatz dazu ein Bruchteil des Querschnittes der äußeren Schenkel, so daß hier die Sättigung des Eisens schnell erreicht wird. Aus diesen Anordnungen folgt, daß, wenn die Belastung und damit auch der Strom der Primärwicklung des Haupttransformators wachsen, das gleiche für den Strom gilt, der die Primärwicklung des die Gitter steuernden Transformators durchfließt, da die Primärwicklungen dieser beiden Transformatoren in Reihe geschaltet sind.

Infolgedessen vergrößert sich die Spannung an den Klemmen der Wicklung III des Gittertransformators bei wachsender Belastung zuerst linear, um schließlich schnell einen Sättigungswert zu erreichen, über den hinaus sie nicht weiter ansteigt.

Im Gegensatz dazu verändert sich die Spannung an den Klemmen der Wicklung II linear als Funktion des Primärstromes, und der Sättigungswert wird erst viel später erreicht.

Wenn man die beiden Wechselspannungen an den Klemmen der Wicklungen II und III in Gleichspannungen V_n und V _p umformt und *o annimmt, daß V_n negativ und V _p positiv ist, so kann die Veränderung dieser Spannungen als Funktion des Stromes / primär dargestellt werden, der die Primärwicklung des Transformators durchfließt, so wie dies Abb. 3 zeigt. Wenn man diese Spannungen V_n und V_ß gegeneinanderschaltet, so erhält man eine Spannung, deren Veränderungsgesetz durch die Kurve V der Abb. 3 dargestellt ist. Diese Spannung ist zuerst positiv und wächst bis zu dem Stromwert /„, sie geht jedoch, da V_n schneller wächst als V₁,, durch den Nullwert hindurch und wächst alsdann im negativen Bereiche an.

Abb. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der 9S Erfindung.

Der elektrische Entladungsapparat 1 wird von dem Transformator 2 gespeist und besitzt sechs mit Gittern 4 versehene Anoden 3. Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern und die Abbildung zu vereinfachen, ist nur der Steuerstromkreis eines der Gitter in dicken Linien dargestellt. Eine solche Anordnung wiederholt sich so oft, als Gitter 4 vorhanden sind.

Die bei 5 in Abb. 4 dargestellten Wicklungen bilden die Sekundärwicklungen von drei besonderen Transformatoren entsprechend den oben mit Bezug auf die Abb. 1 und 2 beschriebenen Transformatoren. Die Primärwicklungen I derselben, die in der Abbildung nicht dargestellt sind, und die Primärwicklung des Haupttransformators 2 sind in Serie geschaltet. Die Sekundärwicklungen II und III der drei besonderen Transformatoren sind in Stern geschaltet.

Die Wicklungen II speisen drei Gleichrichter 6, die den Strom über eine Glättungsdrossel 8 an einen Widerstand 7 liefern. Es entsteht an den Klemmen dieses Widerstandes iao eine Potentialdifferenz, die vorstehend mit V_n bezeichnet wurde. Die positive Klemme des

Widerstandes 7 ist unmittelbar mit der Kathode des elektrischen Entladungsapparates 1 verbunden, während die negative Klemme über eine Selbstinduktion 10 mit dem gemeinsamen Punkt 5 der Wicklungen II und III in Verbindung steht. Die Selbstinduktion 10 und die zu dem Widerstand 7 im Nebenschluß liegende Kapazität 9 haben den Zweck, die Zeitbonstante des oben angegebenen Stromkreises zu vergrößern, um iiri Falle eines Kurzschlusses eine genügende Dauer der negativen Gitterspannung zu erzielen, so daß der Hauptausschalter zur Auslösung Zeit erhält.

Die Wicklungen III speisen sechs Gleichrichter 11, die die Widerstände 12 mit Strom versorgen. Jeder derselben ist in Serie in dem Steuerstromkreis eines der Gitter 4 angeordnet. An den Klemmen jedes Wider-Standes 12 entsteht während der Lieferungsperiode des entsprechenden Gleichrichters 1 r eine vorstehend mit V_p bezeichnete Potentialdifferenz. Die negative Klemme des Widerstandes 12 ist mit der negativen Klemme des Widerstandes 7 verbunden, während die positive Klemme des Widerstandes 12 unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 13 mit dem Gitter 4 in Verbindung steht.

Die Sekundärwicklung eines Transformators 15 speist einen Gleichrichter 14, der an den Klemmen des in dem betreffenden Gitterstromkreis angeordneten Widerstandes 13 eine Potentialdifferenz erzeugt.

Jedes der Gitter 4 erhält also ein Potential, das sich aus der Übereinanderlagerung einer in dem Widerstand 7 erzeugten negativen Gleichspannung V_n, einer an den Klemmen eines der Widerstände 12 auftretenden positiven Halbwelle V_p und einer an den Klemmen des Widerstandes 13 auftretenden negativen Halbwelle von der Größe V_r zusammensetzt.

Das so bestimmte Potential des Gitters 4

gegenüber der Kathode ist durch die Kurven der Abb. 5 dargestellt.

Wenn die Belastung verhältnismäßig gering ist, so sind die Spannungswerte V_n und V_p klein, und die Form der Gitterspannung stellt sich durch die strichpunktiert gezeichnete Kurve 1' dar. Diese Kurve schneidet die das Kathodenpotential darstellende Achse im Punkten. Wenn man annimmt, daß diese Achse mit der Zündcharakteristik zusammenfällt, so wird die Anode in diesem Punkt zünden.

Wenn die Belastung wächst, ohne jedoch die Normalbelastung zu überschreiten, so wachsen die Spannungen V_n und V_p, wie dies Abb. 3 zeigt. Man sieht, daß sich diese beiden Spannungen zwischen den Punkten^ und B der Abb. 5 überlagern und eine Spannung Vergeben, die sich gemäß Abb. 3 ändert. Diese Spannungsänderung bewirkt, daß ein Teil der HalbwelleV_r zwischen den Punkten^, und B nach oben verschoben wird, wenn der von dem gesteuerten Apparat abgegebene Strom wächst. Die Polarisation des Gitters im Augenblick voller Belastung zeigt die Kurve 2', die die Zündcharakteristik in einem Punkte b schneidet, der dem Punkte α zeitlich vorhergeht. Der Zündmoment der Anoden wird also vorgeschoben, was bekanntlich eine Vergrößerung der Spannung an den Klemmen des Entladungsapparates und eine Kompensierung des Spannungsabfalles in dem Speisetransformator zur Folge hat.

Wenn der Strom in gefährlicher Weise anwächst, beispielsweise unter dem Einfluß eines Kurzschlusses im Netz, so wächst die Spannung)V_n 'viel mehr als V_p, wie dies Abb. 3 zeigt, und das dem Gitter 4 zugeführte Potential ergibt sich aus der Kurve 3'. Alle Gitter 4 werden dann also gegenüber der Kathode negativ polarisiert, so daß der elektrische Entladungsapparat 1 stillgelegt wird.

Es versteht sich, daß die beschriebenen Vorrichtungen nur beispielsweise Ausführungsformen darstellen und daß Abänderungen möglich sind, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

Claims

90 Patentanspruch:

Einrichtung zur lastabhängigen Spannungs-Kompoundierung und zum Schutz gegen Kurzschlüsse von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken ausgestatteten Gleichrichtern, deren jedes Gitter eine Spannung erhält, die aus einer negativen Halbwelle fester, gegenüber der positiven Halbwelle der Anodenwechselspannung ein wenig verschobener Lage und einer während der Stromführungszeit der entsprechenden Anode auftretenden positiven Welle regelbarer Größe zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterspannung eine negative Gleichspannung von mit wachsender Last wachsender Größe überlagert ist und die positive Welle beim Anwachsen der Last von Null auf einen vorbestimmten Wert schneller als die negative Gleichspannung wächst, wodurch die Kompoundierung erfolgt, während bei einem gefahrbringenden Ansteigen der Belastung die negative Gleichspannung schneller als die positive Welle wächst, wodurch eine Sperrung des elektrischen Entladungsapparates eintritt, und daß die Erzeugung der positiven Welle und der negativen Gleichspannung jeweils für die Gitter zweier verschiedener Anoden durch einen Transformator erfolgt, dessen Primärwicklung von dem wechselstromseitig aufgenommenen Haupt-

strom des Entladungsapparates durchflossen ist und der zwei auf bei sehr verschiedenen Primärstromwerten gesättigten Schenkeln angeordnete Sekundärwicklungssysteme besitzt, von denen das auf dem weniger gesättigten Schenkel befindliche eine die negative Gleichspannung liefernde Hilfsgleichrichteranordnung speist, während das andere auf dem stärker gesättigten Schenkel befindliche über eine weitere Hilfsgleichrichteranordnung Widerstände speist, die in den Gitterkreisen eingeschaltet sind und die positive Welle veränderlicher Amplitude erzeugen.

Hierzu I Blatt Zeichnungen