DE653213C

DE653213C - Arrangement for the regulation of operating parameters (voltage, current) in rectifier systems with grid-controlled vapor or gas discharge paths

Info

Publication number: DE653213C
Application number: DEA65109D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-04-17
Filing date: 1932-02-18
Publication date: 1937-11-18

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf eine Anordnung zur Regelung von Betriebsgrößen, beispielsweise der Spannung oder des Stromes, in Gleichrichteranlagen mit gittergesteuerten. Dampf- oder Gasentladungsstrecken, deren Steuergittern Wechselspannungen veränderlicher Phase über Brückenanordnungen zugeführt werden. Es sind bereits ähnliche Anordnungen vorgeschlagen worden, bei denen die Änderung der den Gittern zuzuführenden Steuerspannungen unter Verwendung eines über Ventilgleichrichter kurzschließbaren Transformators erfolgt, der als veränderlicher Schieinwiderstand in einem der Brückenzweige angeordnet ist.The invention relates to an arrangement for regulating operating variables, for example the voltage or the current, in rectifier systems with grid-controlled. Vapor or gas discharge paths, whose control grids change alternating voltages Phase are fed via bridge arrangements. There are already similar arrangements have been proposed in which the change of the control voltages to be supplied to the grids using a The transformer can be short-circuited via valve rectifier and is considered to be variable Shear resistance is arranged in one of the bridge branches.

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung und Verbesserung derartiger Einrichtungen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als Ventilgleichrichter zur Kurzschließung des Transformators Entladungsstrecken mit -■ Glühkathode und im wesentlichen reiner Elektronenentladung vorgesehen sind, uiid daß die Heizspannung der Kathode in Abhängigkeit von der zu regelnden Betriebsgröße selbsttätig verändert wird, wodurch auch die Phasenlage der Steuerspannung der Gasentladungsstrecken sich verschiebt. Gemäß einer Weiterbildung wirkt die zu regelnde Betriebsgröße, insbesondere bei der Anwendung der Anordnung für die Konstanthaltung der vom Gleichrichter gelieferten Gleichspannung, vorteilhaft unter Zwischenschaltung eines Widerstandes, der zur Einstellung des Sollwertes dient, unmittelbar auf die Glühkathoden ein.The invention relates to a further development and improvement of such devices, which is characterized in that as a valve rectifier for short-circuiting the transformer Discharge paths with - ■ hot cathode and essentially pure electron discharge are provided, uiid that the heating voltage of the cathode as a function is automatically changed by the operating variable to be controlled, which also causes the phase position the control voltage of the gas discharge path shifts. According to a further development, the size of the company to be regulated acts particularly advantageous when using the arrangement for keeping the direct voltage supplied by the rectifier constant with the interposition of a resistor, which is used to adjust the setpoint, directly on the hot cathodes.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung wird im folgenden beschrieben, das sich auf die Regelung der Spannung an einem Gleichstromverbraucher bezieht, der über einen Quecksilberdampfgleichrichter aus einem Wechselstromnetz gespeist werden soll. Inder Zeichnung bedeutet 1 das Entladungsgefäß, das als zweianodiger Quecksilberdampfglasgleichrichter gezeichnet ist und das die Anoden 2, die Quecksilberkathode 8 und die Steuergitter 9 besitzt. Die zu dem speisenden Wechselstromnetz führenden Leitungen sind mit 3, die zu dem gespeisten Gleichstromkreis führenden mit 7 bezeichnet. Das Gleichrichtergefäß ist an das Wechselstromnetz über einen Transformator 4 angeschlossen, in dessen Sekundärwicklung 5 an der Stelle 6 der Gleichstromkreis in bekannter Weise einmündet. Die Steuergitter 9 des Gleichrichtergefäßes sind über Strombegrenzungswiderstände 12 an die Sekundärwicklung 11 eines Gittertransformators ι ο gelegt, dessen Primär-An embodiment of the invention is described below, which relates to the regulation of the voltage at a direct current consumer, which refers to a Mercury vapor rectifier is to be fed from an alternating current network. In the Drawing 1 denotes the discharge vessel, which is designed as a two-anodic mercury vapor glass rectifier is drawn and that the anodes 2, the mercury cathode 8 and the control grid 9 has. The one to the dining one AC power lines have 3 lines leading to the fed DC circuit leading with 7 designated. The rectifier vessel is connected to the alternating current network a transformer 4 connected, in the secondary winding 5 at the point 6 of the DC circuit opens in a known manner. The control grid 9 of the rectifier vessel are connected to the secondary winding 11 via current limiting resistors 12 Grid transformer ι ο placed, whose primary

wicklung 13 an eine Widerstandskombination angeschlossen ist. Diese selbst ist in der . Zeichnung als eine aus Drosselspulen 14, 15 und der Primärwicklung 16 eines Transf orma-5' tors 17 bestehende Brückenschaltung dargestellt. Der eine Zweig dieser Brücke wird durch die Drosselspule 14, der andere Zweig durch die Reihenschaltung der Drosselspule 15 und der Primärwicklung 16 gebildet. Die Vereinigungspunkte P₁ und P₂ der beiden unter sich parallelen Brückenzweige sind an die Leitungen 3 und damit an die Wechselstromquelle angeschlossen, welche die Energie zur Versorgung des Gleichstromkreises liefert. Die beiden anderen gegenüberliegenden Punkte der Brücke, nämlich der Mittelpunkt P₃ der Drosselspule 14, sowie der gemeinsame Punkt P₄ der Drosselspule 15 und der Primärwicklung 16 liegen an der Primärwicklung 13 des Gittertransformators 10. Die Sekundärwicklung 18 des Transformators 17 besitzt ebenfalls eine Mittelanzapfung 23; ihre beiden Endpunkte liegen an den Anoden 19 zweier Hochvakuumventilxohren 20 und ihre «5 Mittelanzapfung an den Glühkathoden 21 dieser Ventilröhren. Die Heizwicklungen der beiden Röhren liegen unter, sich, in Reihe und über den Widerstand 22 an den Gleichstromleitungen 7, d. h. an der Spannung längs des zu speisenden Gleichstrom Verbrauchers. Der Widerstand 22 ist nun derart eingestellt, daß, solange die Spannung an dem zu speisenden Gleichstromverbraucher ihren Sollwert besitzt, zwischen der Gitterspannung und der Anodenspannung des Entladungsgefäßes eine bestimmte feste Phasenverschiebung von beispielsweise 30 el. Grad bestehen möge. Die Gitterspannung eilt dabei der Anodenspannung ium diesen Phasenwinkel nach. Daß eine derartige Phasenverschiebung zwischen der Anodenspannung und der Gitterspannung, d.h. also zwischen den beiden Spannungen, die an je zwei einander gegenüberliegenden Punkten der Brückenschaltung 14, 15, 16 auftreten, tatsächlich. ~ durch. Einstellung des Widerstandes 22 erhalten werden kann, ist verständlich, wenn man sich vergegenwärtigt, daß der Transformator 17 für die Brücke einen im wesentlichen induktionsfreien Widerstand darstellt, dessen Größe durch die Einstellung des Vorschaltwiderstandes 22 der Heizwicklungen 21 bestimmt ist, während .in den anderen Brückenzweigen nahezu . rekl induktive Widerstände liegen. Wenn die an dem Gleichstromverbraucher liegende Spannung aus irgendeinem Grunde ansteigt, so steigt auch der die Glühkathoden 21 durchfließende Strom - und demgemäß auch der Emissionsstrom der Glühkathoden. Hierdurch wird die Belastung der Sekundärwicklung 18 des Transformators 17 gesteigert, so daß also dessen Primärwicklung in der Brückenschaltung nunmehr einen kleineren, im wesentlichen Ohmschen Widerstand darstellt 'als vor der Spannungssteigerung. Die an der Primärwicklung 13 des Gitter transf ormators 10 ■ liegende Spannung erhält daher eine größere Phasennacheilung gegenüber der an den beiden anderen einander gegenüberliegenden Brückenpunkten herrschenden Spannung, als 'dies beim Spännungssollwert am Gleichstromverbraucher der Fall ist. Die Gitterspannung eilt also der Anodenspannung um mehr als 30 el. Grad nach. Die Entladung setzt infolgedessen innerhalb jeder Halbperiode in einem Zeitpunkt ein, der um diesen durch die Spannungsabweichung hervorgerufenen Phasenunterschied gegenüber dem Einsatz der Entladung beim Spannungssollwert im Verbraucher verzögert ist, und die Stromlieferung in den Gleichs'tromverbraucher nimmt infolgedessen ab. Dies bedeutet aber, daß die an dem Verbraucher liegende Spannung sich wieder vermindert. Wenn eine Abweichung vom Spannungssollwert in umgekehrter Riehrung, also eine Spannungsabsenkuiig, eintritt, vermindert sich der durch die Heizwicklungen 21 fließende Strom, und dadurch wird mittelbar eine Verringerung des Phasenwinkels zwischen der Gitterspannung und der Anodenspannung bewirkt. Die Entladung setzt demnach nunmehr innerhalb jeder Halbperiode früher ein als 30 el. Grad, vom Beginn der Anodenspannungshalb welle aus gerechnet. Der Strom durch den Verbraucher steigt also an und wird damit auch die am Verbraucher aufgetretene Spannungsabsenkung wieder ausgeglichen. Wenn der Sollwert wieder erreicht ist, verschwindet auch die Verlagerung der Gitterspannung, und es besteht wieder der ursprünglich vorhandene, oben zu 30⁰ vorausgesetzte Phasenwinkel.winding 13 is connected to a resistor combination. This itself is in the. Drawing shown as a bridge circuit consisting of choke coils 14, 15 and the primary winding 16 of a transformer 5 'tor 17. One branch of this bridge is formed by the choke coil 14, the other branch by the series connection of the choke coil 15 and the primary winding 16. The junction points P ₁ and P _{2 of} the two parallel bridge branches are connected to the lines 3 and thus to the alternating current source which supplies the energy for supplying the direct current circuit. The other two opposite points of the bridge, namely the center point P _{3 of} the choke coil 14 and the common point P _{4 of} the choke coil 15 and the primary winding 16 are located on the primary winding 13 of the grid transformer 10. The secondary winding 18 of the transformer 17 also has a center tap 23 ; Its two end points lie on the anodes 19 of two high vacuum valve tubes 20 and their center tap on the hot cathodes 21 of these valve tubes. The heating coils of the two tubes are under, themselves, in series and across the resistor 22 on the direct current lines 7, ie on the voltage along the direct current consumer to be fed. The resistor 22 is now set in such a way that as long as the voltage at the direct current consumer to be fed has its nominal value, there may be a certain fixed phase shift of, for example, 30 eldegrees between the grid voltage and the anode voltage of the discharge vessel. The grid voltage lags the anode voltage by this phase angle. That such a phase shift between the anode voltage and the grid voltage, ie between the two voltages which occur at two opposite points of the bridge circuit 14, 15, 16, is actually true. ~ through. Setting of the resistor 22 can be obtained is understandable if one realizes that the transformer 17 for the bridge is a substantially induction-free resistor, the size of which is determined by the setting of the ballast resistor 22 of the heating windings 21, while .in the other bridge branches nearly . rekl inductive resistances lie. If the voltage applied to the direct current consumer increases for any reason, the current flowing through the hot cathodes 21 also increases - and accordingly also the emission current of the hot cathodes. This increases the load on the secondary winding 18 of the transformer 17, so that its primary winding in the bridge circuit now has a smaller, essentially ohmic resistance than before the voltage increase. The voltage across the primary winding 13 of the grid transformer 10 ■ therefore has a greater phase lag compared to the voltage prevailing at the two other opposing bridge points than is the case with the voltage setpoint at the direct current consumer. The grid voltage thus lags the anode voltage by more than 30 el. Degrees. As a result, the discharge begins within each half cycle at a point in time that is delayed by this phase difference caused by the voltage deviation compared to the start of the discharge at the voltage setpoint in the consumer, and the current delivery to the DC consumer decreases as a result. However, this means that the voltage applied to the consumer is reduced again. If there is a deviation from the voltage setpoint in the opposite direction, i.e. a voltage drop, the current flowing through the heating windings 21 is reduced, and this indirectly causes a reduction in the phase angle between the grid voltage and the anode voltage. The discharge begins within each half cycle earlier than 30 el. Degrees, calculated from the beginning of the anode voltage half wave. The current through the consumer rises and is thus also compensated for the voltage drop that has occurred at the consumer. When the target value is reached again, the shift in the grid voltage also disappears, and the originally existing phase angle, assumed ^{above at 30 0, is restored.}

Die Erfindung ist nicht auf die Steuerung von gläsernen Entladungsgefäßen mit Qjuecksilberkathoden als Hauptentladungsgefäße beschränkt¹, sondern kann auch zur Steuerung beliebiger gittergesteuerter Bogenentladungsgefäße, insbesondere auch solcher mit Glühkathode, verwendet werden. Des weiteren stellt die Anwendung der Brückenschaltung no überhaupt und innerhalb der möglichen Brükkenschaltungen die Verwendung einer solchen, die aus Drosselspulen und einem als Ohmschen Widerstand wirkenden Brückenzweig gebildet ist, nur eine spezielle Ausführung dar. Die beschriebene Anordnung, bei welcher der Emissionsstrom der Glühventilröhren von der zu regelnden elektrischen Größe, im Falle des Ausführungsbeispiels also von der Spannung am Gleichstromverbraucher, abhängt, ist ebenfalls durch andere Anordnungen ersetzbar, beispielsweise durch temperaturabhängigeThe invention is not limited to the control of glass discharge vessels with mercury cathodes as the main discharge vessels ¹ , but can also be used to control any grid-controlled arc discharge vessels, in particular those with a hot cathode. Furthermore, the use of the bridge circuit no at all and, within the possible bridge circuits, the use of one which is formed from inductors and a bridge arm acting as an ohmic resistance is only a special embodiment The electrical variable to be regulated, that is to say, in the case of the exemplary embodiment, depends on the voltage at the direct current consumer, can also be replaced by other arrangements, for example by temperature-dependent ones

Widerstände, deren Temperatur etwa mit Hilfe einer Heizwicklung von de"r zu überwachenden elektrischen Größe abhängig ge-" macht ist, wenn auch die in der Zeichnung dargestellte Anordnung mit Glühventilen den Vorteil besitzt, innerhalb des Regelbereiches eine außerordentlich stark veränderliche Belastung des Transformators 17 zu bilden und damit bereits bei geringen Spannungsschwankungen an dem Verbraucher eine wirksame Verlagerung der Gitterspannung gegenüber der Anodenspannung zu erreichen.Resistors, the temperature of which is to be monitored by de "r, for example with the help of a heating coil electrical size is made dependent, even if the arrangement shown in the drawing with glow valves The advantage is that there is an extremely variable load within the control range of the transformer 17 and thus even with small voltage fluctuations to achieve an effective shift of the grid voltage compared to the anode voltage at the consumer.

Zur Erläuterung dafür, daß die Erfindung auch für andere Zwecke als zur Spannungsregelung eines Gleichstromkreises verwendet werden kann, sei der Fall erwähnt, daß ein Gleichstromverbraucher aus einem Wechselstromnetz gespeist werden möge und entweder die Stromstärke im Gleichstromverbraucher oder die Strombelastung des Wechselstromnetzes konstant zu halten sei. Diese Aufgabe läßt sich mit den gemäß, der Erfindung vorgeschlagenen Anordnungen ebenfalls lösen, u. a. kann dazu die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung mit geringen Abänderungen verwendet werden. Falls der Strom im Gleichstromverbraucher konstant gehalten werden soll, besteht diese Änderung darin, daß der Strom, welcher in einer der Leitungen 7 fließt, gegebenenfalls unter Verwendung eines Nebenschlußwiderstandes durch die Glühkathoden 21 der Glüh ventilröhren 20 geleitet wird. Die Wirkungsweise dieser eben skizzierten Anordnung 'unterscheidet sich von derjenigen des zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiels nur dadurch, daß der Anoden- ' strom der Glühventile und damit der Phasenunterschied zwischen der Gitterspannung und der Anodenspannung des Entladungsgefäßes von dem Strom im Gleichstromverbraucher und nicht wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel von der an ihm liegenden Spannung abhängt. Handelt es sich um die Aufgabe, den in den Wechselstromleitungen 3 fließenden Strom konstant zu halten, so sind die Glühkathoden ebenfalls zweckmäßig unter Verwendung eines Nebenschlußwiderstandes in diese Leitungen 3 einzuschalten. Auch in diesem letzteren Falle stimmt die Wirkungsweise der Anordnung in allen wesentlichen Punkten mit derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels überein.To illustrate that the invention can also be used for purposes other than voltage regulation a DC circuit can be used, the case should be mentioned that a DC consumer from an AC network may be fed and either the current intensity in the direct current consumer or the current load of the alternating current network to be kept constant. This object can be achieved with the proposed according to the invention Solve arrangements as well, i.a. can do this with the circuit arrangement shown in the drawing with minor modifications be used. This change exists if the current in the direct current consumer is to be kept constant in that the current which flows in one of the lines 7, optionally using a shunt resistor through the hot cathodes 21 of the glow valve tubes 20 is directed. The mode of operation of this arrangement just outlined 'differs from that of the first described embodiment only in that the anode ' current of the glow valves and thus the phase difference between the grid voltage and the anode voltage of the discharge vessel from the current in the direct current consumer and not, as in the exemplary embodiment described above, from the one lying on it Voltage depends. Is it the job in the AC power lines 3 to keep the flowing current constant, the hot cathodes are also useful to be switched into these lines 3 using a shunt resistor. In this latter case too, the mode of operation of the arrangement is correct in all of them essential points with that of the first embodiment.

Claims

Patent claims:

I. Arrangement for the regulation of operating parameters (Voltage, current) in rectifier systems with grid-controlled vapor or gas discharge paths, their AC voltages of variable phase are fed to control grids via bridge arrangements, using a A transformer that can be short-circuited via a valve rectifier as a variable impedance in a bridge branch, characterized in that discharge paths with hot cathodes are used as valve rectifiers and essentially pure electron discharge are provided and the heating voltage of the cathode through the too regulating company size is changed automatically.

2. Arrangement according to claim 1, in particular for keeping the of DC voltage supplied to a rectifier, characterized in that the operating variable to be controlled! advantageously with the interposition of one which is used to set the setpoint value Resistance (22) acts on the hot cathode.

1 sheet of drawings