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Regelbare Gleichrichteranordnung Die bisher entwickelten steuerbaren
Groß-und .Glasgleichrichter -für Mehrphasenstrom besitzen praktisch den Nachteil,
daß mit ihnen die Steuerung, d. h. z. B. die Spannungsregelung von Null bis zur
vollen Spannung, nur unter Zulassung erheblicher Phasenverschiebungen auf der speisenden
Primärseite vorgenommen werden kann. Diese Eigenart ist bekanntlich im Wesen der
sogenannten gittergesteuerten gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäße, vornehmlich
Quecksilbergleichrichter, begründet, deren Anoden durch vor ihnen angeordnete, auf
entsprechende Spannung gebrachte Gitter zwar gezündet, d. h. zur Stromabgabe zugelassen
werden, aber nicht wieder gesperrt werden können, solange nicht der Strom von einer
anderen, der jeweils Strom liefernden Anode benachbarten Anode übernommen wird.
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Es sind nun aber auch bereits O_uecksilberdampfventile bekanntgeworden,
welche diesen Nachteil nicht besitzen. Wird der Quecksilberdampfdruck in einem Anodenrohr
durch richtige Künlung auf ein gewisses Maß gebracht und wird gleichzeitig eine
bestimmte Formgebung für die Gitter gewählt (die Bedingungen hierfür finden sich
beispielsweise in der Arbeit »Wandstromverstärker« von E. Lübcke und W. Schottky
in den Wissenschaftlichen Veröffentlichungen aus dem Siemens-Konzern, 9. Band, Heft
i, 1930, S. 395 -bis 4oo ausgesprochen), so erhält man grundsätzlich eine Entladung,
die nicht mehr nur angestoßen -werden kann und dann sich selbst überlassen werden
muß, sondern eine Entladung, die in kontinuierlichen Formen verläuft. Die ersten
Anlässe zur Herstellung derartiger Röhren hat der Wunsch gegeben, an Stelle der
Hochvakuum-Verstärkerröhren für kleine Ströme, wie sie für die Rundfunkübertragungen
gebraucht werden, für verschiedene Zwecke auch Röhren zu besitzen, die stärkere
Ströme als diese Röhren zu beherrschen vermögen. Hierzu eignet sich wesentlich besser
als eine Glühkathode eine OOnecksilberkathode. In den darüber erschienenen Veröffentlichungen
ist nachgewiesen worden, daß sich solche Arten von Röhren kontinuierlich steuern
lassen, wobei über das Maß der Kontinuität eine bestimmte Verfügung nicht getroffen
ist und wobei durch geeignete Formgebung auch eine plötzliche Löschung des die Röhre
durchfließenden Stromes zu Zeiten erfolgen kann, in denen die an die Röhre angelegte
Spannung noch nicht abgeklungen ist.
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Würden solche Röhren an Stelle der bisherigen gittergesteuerten Stromrichter
verwendet werden., dann würde man an Stelle der Stromnacheilung, die man durch einen
der erwähnten Stromrichter erhält, eine erhebliche Stromvoreilung bekommen, d. h.
die
Verhältnisse würden zu sehr nach der dein jetzigen Zustand entgegengesetzten
Richtung verlagert werden. Da jeder Gleichrichtet= nicht selbst Spannung erzeugt,
sondern Spari2 nungen nur von seinem Transformator erhält so ist inan also genötigt,
entweder auf dein absteigenden Ast der Spannungskurve wie bei den üblichen gittergesteuerten
Gas- oder Dampfentladungsstrecken zu arbeiten oder aber auf den aufsteigenden Ästen,
wie es bei den Wandstrotnverstärkern möglich ist. Deswegen wird geiiläli vorliegender
Erfindung vorgeschlagen, zum Zwecke der Spannungsregelung beide Arten von Entladungsstrecken
gleichzeitig zur Speisung desselben Stromkreises zu verwenden und sie so zu steuern,
daß die von den beiden Arten von Entladungsstrecken auf den Leistutlgsfaktor ausgeübten
Einflüsse sich gegenseitig ganz oder teilweise aufheben.
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Es ist in vielen Fällen, besonders bei Großgleichrichtern erwünscht,
regelbare Gleichrichtereinheiten zu besitzen, die imstande sind, finit einem beliebigen
Leistungsfaktor, beispielsweise finit dem Leistungsfaktor t, zu arbeiten. Gemäß
der weiteren Erfindung soll aus diesem Grunde ein mit beliebiger Phasenverschiebung
arbeitender Groß- oder Glasgleichrichter so gebaut werden, daß die zündpunktgesteuerten
Gas- oder Dampfentladnngsstrecken mit den zur Speisung desselben Stromkreises dienenden
Entladungsstrecken nach Art der R-andstromverstä rker in einem Entladungsgefäß vereinigt
sind, wobei für beide Entladungsstrecken eine gemeinsame Kathode benutzt wird. An
sich ist die Vereiniung von Enladungsstrecken verschiede-Z, nett Charakters in einem
gemeinsamen Gefäß bereits bekannt, jedoch dienen die bekannten Anordnungen gänzlich
anderen Zwecken. Von den nach der Erfindung baulich in einem genieinsamen Gefäß
angeordneten Entladungsstrecken wirkt die eine Gruppe auf den speisenden Transformator
im Sinne der Nacheilung, die andere dagegen im Sinne der Voreilung ein. d. lt. ihre
Einflüsse hinsichtlich des Leistungsfaktors wirken sich entgegen.
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Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in Fig. r dargestellt.
- Diese zeigt im Schnitt ein Gefäß r, wie das eines Großgleichrichters mit Quecksilberkathode
2, Kühlern 3, Dampfablenkschirmen d. und mehreren Anoden. Bei 5 ist eine der bisher
üblichen Anoden dargestellt. die mit einem Rippenkühler 6 versehen und durch Isolatoren
; . gegen das Gefäß isoliert eingesetzt ist. Diese Anode ist von einem Schutzrohr
umgeben, und dieses ist gegen den Dampfraum durch ein gewöhnliches Schutzgitter
8 und ein Steuergitter 9 abgeschlossen, welch letzteres durch eine Leitung ro an
eine Steuerapparatur angeschlossen ist. Sowohl die normalen ionenverzehrenden Gitter
8 wie die Steuergitter 9 können in .mehrfacher Anzahl und beliebiger Anordnung `;ürnerhalb
des Anodenschutzroares enthalten .-.seid. Die so atisgeriistetetl Anoden sollen
!(leiten der bisher üblichen gittergesteuerten Entladungsgefälle entsprechen und
belasten das den Gleichrichter speisende Drehstromnetz mit nacheilendem Strom, weint
die Spannung geregelt wird.
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Geni;i13 der Erfindung trägt nun das Gleichrichtergefäß eine der Zahl
der Anoden 5 entsprechende Zahl von Anoden r ;, die ebenfalls mit Kühlern r r ausgerüstet
sind. Diese Anoden sind nach Art der Wandstroaiverstärker ausgerüstet, so da13 sie
imstande sind, einen Strom, den sie aufnelinlen, in einem beliebigen Moment zu unterbrechen.
Die Anordnung ist, da es hierbei bekanntlich auf Gitterabstände. Gitterformen und
Kühlung ankommt, beispielsweise so getroffen, claß ein von Wasser durchflossenes
Gitter 12 diese Anoden gegen den Hauptdanlpfrauin des Gefäßes r abschließt, daß
die Kühlung innerhalb des Raumes, wo die Anode 15 sitzt, richtig eingestellt «-erden
kann. und claß ferner nach außen abgeleitete Gitter r ; und 14 vorhanden sind, die
die in den obengenannten Veröffentlichungen über Wandstromverstärker beschriebenen
Bedingungen für Abstände und Lochgrößen erfüllen.
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Die Arbeitsweise eines solchen z. B. 6hhasigen Apparates ist in Fig.2
und 3 näher dargestellt. Der ihn speisende Transformator möge diese Phasenzahl zweimal
abzunehmen gestatten. Beispielsweise sollen die gittergesteuerten Anoden 5 an die
Phasen I bis VI angeschlossen werden, während die Anoden 15, die nach
der Wandstrornverstärkermetliode arbeiten. an die Spannungen I' bis V1' angeschlossen
sein mögen. @ orausgesetzt wird ferner, claß jeweils die Spannungen l und I',
11 und 11' usw. gleichphasig sind. Wird nun z. B. die Anode 5 mit der Phase
111
beaufschlagt und ebenso die Anode 1.3 mit der Phase I11', und werden diese
Spannungen zu gleicher Zeit angelegt. so arbeiten zunächst diese beiden Anoden 5
und i_5 völlig konform, und jede von ihnen trägt den halben Betriebsstrom zur Stromlieferung
nach der Kathode 2 hin bei. Werden aber die Zündzeitpunkte der beiden verschiedenartigen
Anoden 5 und 15 verschoben. indem die beiden Anoden nicht mehr in den Punkten A
und A', sondern in den Punkten B und B' gezündet werden, so wird, wenn im Stromkreis
durch eine Drosselspule in bekannter Weise für genügenden Ausgleich der überschießenden
Spannung gesorgt ist, die Atiode lII einen nacheilenden Strom außen aufnehmen, während
zur gleichen Zeit die Anode\"einen voreilenden
Strom von B' aus
aufzunehmen beginnt. Die Summe dieser beiden Ströme ist wiederum gleich dem gesamten
Betriebsstrom. Die gemeinsame Spannung zwischen diesen beiden Anoden wird durch
die im Strorrikreis vorhandene Induktivität in dem gleichen Maße für. beide Anoden
gleichgestaltet, wie dies bei den üblichen Regelanordnungen für Großgleichrichter
bekannt ist. Die ausgesteuerte Spannung fällt alsdann von dem Höchstwerte 1V11 zu
dem Mittelwerte i112 ab. Um diese Steuerung zu bewerkstelligen, benötigt man für
jede der Anodengruppen eine besondere Kontaktbahn, die in Fig.4 dargestellt ist,
und zwar als Abwicklung von Kontakten K1 bis Ka, die zu den Phasen I und VI gehören,
und von Kontakten K,' bis Kß, die zu den Phasen I' bis VI' gehören. Diese Kontakte
sind auf einer gemeinsamen Walze angeordnet, die beispielsweise bei einer Frequenz
von 5o Per./Sek. mit der Geschwindigkeit von 3000 U/min umläuft. Auf dieser
Kontaktwalze schleifen zwei Bürsten, von denen die eine bei der Spannungsregelung
in der Umlaufsrichtung der Walze, die andere aber in entgegengesetztem Sinne verschoben
wird. Dann treten die Zündungen der Phasen III und V zu den oben angegebenen Augenblicken
ein, und damit wird der Leistungsfaktor dieses Gleichrichters für alle kommenden
Belastungen und Regelungsarten der Einheit gleich. Während die Anoden I bis VI durch
die übliche Methode zur Stromübergabe an die jeweils nächste Anode veranlaßt werden,
ist bei den Anoden I' bis VI' noch eine besondere Kontakteinrichtung erforderlich,
die am Ende der betreffenden Stromperiode die Löschung der Anode vornimmt, was nach
den bekannten Veröffentlichungen durch Anlegen einer Spannung an das der Anode 15
benachbarte Gitter 13 erfolgt. Für diese Löschung benötigt man einen dritten Satz
von Kontakten, der in Fig. 4 zuunterst dargestellt ist und durch eine dritte Bürste
bestrichen wird, die gleichsinnig mit der anderen für das Anschlagen der Anoden
erforderlichen Bürsten in Bewegung gesetzt ,.wird.