DE649089C

DE649089C - Process for converting multi-phase to single-phase alternating current of any frequency

Info

Publication number: DE649089C
Application number: DES105434D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Moritz Schenkel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-07-08
Filing date: 1932-07-08
Publication date: 1937-08-16

Description

Es sind Verfahren, zur Frequenzumformung von Wechselströmen mit Hilfe elektrischer Entladungsgefäße vorgeschlagen worden, die auf der Annahme beruhen, daß man hinsichtlich der für diese Zwecke benötigten Ventile zwei Arten von Ventilen zu unterscheiden habe, nämlich solche, deren innerer Widerstand allmählich geändert wird, und solche, bei denen er plötzlich geändert wird,There are methods for frequency conversion of alternating currents with the help of electrical Discharge vessels have been proposed based on the assumption that there are two types of valves with regard to the valves required for this purpose have differentiated, namely those whose internal resistance is gradually changed, and those in which it is suddenly changed,

ίο und es ist bereits richtig erkannt worden, daß die Ventile, die ihren inneren Widerstandplötzlich ändern, den anderen überlegen sind dadurch, daß sie die Umformung mit besserem Wirkungsgrade zu ermöglichen gestatten. Bevorzugt werden bei dem älteren Verfahren magnetisch beeinflußte, elektrostatisch gesteuerte, thermionische Ventile, in denen, wenn das Ventil den Stromdurchgang gestattet, die Elektronen von der Kathode durch eine auf positivem Potential befindliche gitterförmige Steuerelektrode beschleunigt und zugleich gezwungen werden, sich entlang den Linien eines magnetischen Flusses zu bewegen. Dabei sollen gewöhnlich die Hauptelektroden abwechselnd Anode und Kathode, beide also emissionsfähig, und die Ventile für beide Stromrichtungen durchlässig sein.ίο and it has already been correctly recognized that the valves, which suddenly change their internal resistance, are superior to the others that they allow reshaping with better efficiency. Preferred in the older process, magnetically influenced, electrostatically controlled, thermionic valves in which, when the valve allows current to pass, the electrons are removed from the cathode accelerated by a grid-shaped control electrode at positive potential and at the same time being forced to move along the lines of a magnetic flux. Usually should the main electrodes alternate between anode and cathode, i.e. both emissive, and the Valves must be permeable for both directions of flow.

Es ist nun aber nach neuerer Erkenntnis zu bezweifeln, daß der mehr oder weniger große Eigenverbrauch eines solchen Ventils lediglich davon abhängt, welche Widerstandsverhältnisse es hat, vielmehr müssen bestimmte physikalische Voraussetzungen erfüllt sein, die dem Ventil seine Eigenart und damit die gewünschte Wirkung erst geben. Diese physikalischen Voraussetzungen bestehen darin, daß sowohl das plötzliche öffnen eines Ventils als auch die Erreichung eines guten Wirkungsgrades von der Anwesenheit von Gasen oder Dämpfen in dem Ventil abhängig ist. Die Anwesenheit solcher Gase oder Dämpfe hat aber die Folge, daß nach· dem Öffnen des Ventils die elektrostatische Steuerwirkung der Gitter verlorengeht. Bekanntlich zieht das elektrostatisch gesteuerte Gitter, das ja zu den Sperrzeiten des Ventils negativ geladen sein muß, die positiven Ionen aus der Gasentladung heraus -wegen seiner negativen Ladung, und das von 5°· ihm vor der Zündung durch das ganze Ventil hindurchreichende elektrostatische Feld schrumpft auf einen ganz kleinen Bereich in der Nähe des Steuergitters zusammen und endigt auf den dort sich anhäufenden positiven Ionen. Hierdurch verliert das Steuergitter bekanntlich seine Wirksamkeit, nachdem die Entladung einmal eingeleitet ist.According to more recent knowledge, however, it is now to be doubted that the more or less large internal consumption of such a valve only depends on the resistance ratios it has, rather, certain physical requirements must be met that give the valve its peculiarity and so that only give the desired effect. These physical requirements exist that both the sudden opening of a valve and its attainment of good efficiency from the presence of gases or vapors in the Valve is dependent. The presence of such gases or vapors has the consequence that after opening the valve the electrostatic control effect of the grilles is lost. As is well known, the electrostatically controlled grid pulls in during the blocking times of the valve must be negatively charged, the positive ions from the gas discharge -because of its negative charge, and that of 5 ° · it before the ignition by the whole valve The electrostatic field passing through it shrinks to a very small area in close to the control grid and ends on the positive ones that accumulate there Ions. As a result, the control grid is known to lose its effectiveness after the discharge has been initiated once.

Da nun aber das vorstehend genannte Umrichtersteuerverfahren derart arbeitet, daß zurBut since the above-mentioned converter control method works in such a way that for

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. e. h. Moritz Schenkel in Berlin-Charlottenburg.Dr.-Ing. e. H. Moritz Schenkel in Berlin-Charlottenburg.

Gewinnung des sekundären Wechselstroms beliebige Entladungsstrecken herangezogen werden, d. h. auch solche Entladungsstrecken, deren Spannung niedriger ist als die der vorher brennenden Anode, so ist leicht ersichtlich, daß bei Verwendung von Gasentladungsstrecken dieses Umrichtersteuerverfahren versagen muß, denn, da das Steuergitter in der brennenden Entladung seine Steuerfähigkeit ίο verloren hat, ist es unmöglich, durch Löschung der vorher brennenden Entladungsstrecke mit Hilfe eines entsprechenden Steuerpotentials den Stromübergang auf eine Entladungsstrecke mit niederer Spannung zu erzwingen. Extraction of the secondary alternating current used any discharge paths be, d. H. also those discharge paths whose voltage is lower than that of the previous one burning anode, it is easy to see that this converter control method fails when gas discharge paths are used must, because since the control grid in the burning discharge its controllability ίο has lost, it is impossible by extinguishing the previously burning discharge path with the help of an appropriate control potential to force the current transfer to a discharge path with low voltage.

Errindungsgemäß soll jedoch die Ausführung dieses Unirichtersteuerverfahrens bei Verwendung von Gasentladungsstrecken dadurch ermöglicht werden, daß stets zwei Gasentladungsstrecken mit je zwei einander entgegengesetzt gewickelten Transformatorwicklungen in einer Gruppe in Reihe liegen, wobei die beiden Entladungsstrecken siel? für jeden dem Mehrphasennetz entnommenen Stromstoß gegeneinander in der Arbeit ablösen, indem die zweite Gasentladungsstrecke jedes Ventilpaares gegenüber der ersten Entladungsstrecke jedes Ventilpaares mit einer der jeweiligen Stromstoßdauer entsprechenden Verzögerung gesteuert wird. Es sind also bei der Anordnung gemäß der Erfindung für jeden dem Mehrphasennetz entnommenen Stromstoß zwei einander entgegengesetzt geschaltete Ventile vorhanden, wobei in den Stromkreis der beiden Ventile die zugehörigen Transformatorwicklungen einbezogen sind. Will man eine bestimmte Kurvenform, beispielsweise eine Sinusform, dem zu erzeugenden Wechselstrom geben, so ist es bei dem in Frage stehenden Umrichtersteuerverfahren notwendig, die Weite der einzelnen dem Mehrphasennetz entnommenen Stromstöße verschieden groß zu bemessen. Das Steuergitter des für jeden Stromstoß vorgesehenen, zu dem ersten, den Vorwärtsstrom führenden Ventil in Reihe liegenden, den Rückwärtsstrom führenden zweiten Ventils wird mit der gleichen Steuerspannung, die den Steuergittern der ersten Ventilgruppe zugeführt wird, jedoch mit einer entsprechenden Zeitverzögerung beaufschlagt. An Stelle eines sinusförmigen Wechselstroms kann mit Hilfe der Anordnung ein anders geformter, beispielsweise ein rechteckförmiger Wechselstrom erzeugt werden, wobei sich alsdann gegebenenfalls eine Vereinfachung der Steuerung erzielen läßt. Die Kurvenbildung des zu erzeugenden Wechselstroms, insbesondere im Falle der Erzeugung eines sinusförmigen Wechselstroms, kann weiterhin dxtrch Wahl verschiedener Windunsrszahlen oder Anzapfungen an den primär- oder sekundärseitigen Transformatorwicklungen unterstützt werden. Die für jeden Stromstoß einander ■ parallel geschalteten Kreise werden vorteilhaft §ö geschaltet, daß sie kurzschlußfrei sind. Öeispielsweise sind bei Mehrphasenanordnun·· gen nur Kurzschlußwege über verschiedene voneinander getrennte Phasen möglich.According to the invention, however, the execution of this university judge tax procedure should be Use of gas discharge paths are made possible in that there are always two gas discharge paths with two oppositely wound transformer windings in a group in series, where the two discharge paths fell? for each taken from the multiphase network Current impulses relieve each other in the work by the second gas discharge path each pair of valves opposite the first discharge path of each pair of valves with one the delay corresponding to the respective surge duration is controlled. It are therefore taken from the multi-phase network for each in the arrangement according to the invention Current impulse two oppositely connected valves are present, whereby in the circuit of the two valves the associated transformer windings are included. If you want a certain curve shape, For example, give the alternating current to be generated a sinusoidal shape, so it is with the converter control method in question necessary to measure the width of the individual current surges drawn from the multi-phase network of different sizes. That Control grid of the one provided for each current surge, to the first one, the forward current leading valve in series, the reverse flow leading second valve is supplied with the same control voltage that is supplied to the control grids of the first valve group is, however, applied with a corresponding time delay. Instead of a sinusoidal alternating current can with the help of the arrangement a differently shaped, for example a rectangular one Alternating current can be generated, in which case a simplification of the Control. The curve formation of the alternating current to be generated, in particular in the case of the generation of a sinusoidal alternating current, dxtrch Choice of different numbers of windings or taps on the primary or secondary side Transformer windings are supported. The one for each power surge ■ Circuits connected in parallel are advantageously connected so that they are short-circuit-free. For example, in the case of a multi-phase arrangement, gen only short-circuit paths across different phases that are separate from one another are possible.

Auf der Zeichnung ist dies veranschaulicht. Fig. ι zeigt beispielsweise einen Teil der bekannten Umformereinrichtung. Der Pfeil α gibt den Vorwärtsstrom, der Pfeil b den Rückwärtsstrom an; bei c erfolgt die Abnahme des Wechselstroms mit niederer Frequenz, der aus dem höher freqiuenten Drehstrom mit den Phasen I, II, III entsteht.This is illustrated in the drawing. Fig. Ι shows, for example, part of the known converter device. The arrow α indicates the forward flow, the arrow b the reverse flow; at c there is a decrease in the alternating current with a lower frequency, which arises from the higher freqiuenten three-phase current with phases I, II, III.

Fig. 2 erläutert ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.Fig. 2 illustrates an embodiment of the invention.

Man erkennt daß die Ventile 1, 101, 201 bzw. 2, 102, 202 der bekannten Anordnung je durch ein zweites Ventil + Transformatorwicklung ergänzt sind. Damit diese Transformatorwicklungen bei kleinen Spannungsunterschieden durch die Ventile hindurch nicht einen Kurzschluß geben, müssen diese Ventile entsprechend gesteuert werden, was jederzeit möglich ist. Die neuen Ventile sind mit i°j ιοί", 2oi^fl, 2", IO2", 2O2° bezeichnet. Während z. B. in Fig. 1 das Ventil 1 sowohl einen Vorwärts- wie einen Rückwärtsstrom zu führen hat und entsprechend konstruiert sein müßte, was aber nicht möglich ist, fließt nach der Erfindung beispielsweise der Vorwärtsstrom durch das Ventil 1 und die entsprechende Transformatorwicklung, der Rückwärtsstrom indessen durch das umgekehrt gelegte Ventil i" und dessen Transformatorwicklung und entsprechend durch die anderen Ventile. Die einzelnen Ventile können zu mehranodigen Gefäßen mit gemeinsamer Kathode zusammengefaßt werden; die zugehörigen Transformatorwicklungen lassen sich ebenfalls vereinigen.It can be seen that the valves 1, 101, 201 or 2, 102, 202 of the known arrangement are each supplemented by a second valve + transformer winding. So that these transformer windings do not cause a short circuit in the event of small voltage differences through the valves, these valves must be controlled accordingly, which is possible at any time. The new valves are designated with i ° j ιοί ", 2oi ^fl , 2", IO2 ", 2O2 °. While, for example, in Fig. 1 the valve 1 has to guide both a forward and a reverse flow and be designed accordingly would have to, but this is not possible, according to the invention, for example, the forward current flows through valve 1 and the corresponding transformer winding, while the reverse current flows through the reversed valve i "and its transformer winding and correspondingly through the other valves. The individual valves can be combined to form multi-anode vessels with a common cathode; the associated transformer windings can also be combined.

In Fig. 3 ist die Anordnung in dieser Art dargestellt. Die Anordnung hat u. a. gegenüber anderen Vorschlägen den Vorteil, daß dadurch zwei Ventilanordnungen in Reihe liegen, und daß sie demgemäß wegen der Aufteilung der Spannung auf jeweils zwei Ventile besonders für hohe ,Spannungen geeignet ist und sich in einer Einzelventilgruppe, z. B. 2 und 2", die EMK der Transformatorwicklungen immer aufheben.In Fig. 3 the arrangement is shown in this way. The arrangement has, inter alia. opposite to other proposals have the advantage that thereby two valve assemblies are in series, and that they are accordingly because of the Distribution of the voltage to two valves each, particularly suitable for high voltages is and is in a single valve group, e.g. B. 2 and 2 ", the emf of the transformer windings always pick up.

Claims

Patent claims:

ι. Method of converting multiphase in single-phase alternating current of any frequency by means of the phase network connected, in a Rieh- iao conduction of current-permeable, possibly in pairs oppositely switched electrical

Irish valves which are arranged or controlled in this way at least in two groups are that the one half-wave of the single-phase current and the other of it second half-wave, characterized in that there are always two gas discharge paths, those with two oppositely wound transformer windings in a group in series lie, replace each other in the work for each current surge taken from the multiphase network by the second gas discharge path of each valve pair opposite the first discharge path of each valve pair with one of the delay corresponding to the respective surge duration is controlled.

2. Arrangement for performing the method according to claim i, characterized in that that the desired curve formation of the alternating current output by choosing different Number of turns or taps on the transformer windings is supported.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the current path each pair of valves is designed to be short-circuit free.

4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that a possible Short-circuit only run through different phases that are separate from one another can.

1 sheet of drawings