DE657738C - Einrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromes mittels gittergesteuerter Dampfentladungsgefaesse - Google Patents

Description

Gegenstand des Patents 642 068 ist eine Einrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromes mittels gittergesteuerter Dampfentladungsgefäße. Größe, Richtung und Zeitdauer des dem Verbraucher von einer Speisewechsel Spannungsquelle unmittelbar zugeführten Stromes und der Spannung werden allein durch die willkürlich oder selbsttätig erfolgende Beeinflussung der Gitter zweier Gruppen gittergesteuerter Dampfentladungsstrekken bestimmt, und zwar setzt sich die den Gitterkreisen einer jeden Entladungsstrecke zugeführte Steuerspannung aus zwei Teilwechselspannungen der Frequenz der Speisewechselspannung zusammen, von denen die eine konstante Amplitude und konstante Phase besitzt, die andere ebenfalls eine konstante, im wesentlichen mit der Phase der Anodenwechselspannung übereinstimmende

ao Phase hat, wobei aber Größe und Vorzeichen der Amplitude veränderlich sind. Dabei erfolgt die Zusammensetzung der beiden Teilwechselspannungen derart, daß die amplitudenveränderliche Teilwechselspannung bei der gesperrten Gruppe von Entladungsstrekken negatives, bei der stromführenden Gruppe von Entladungsstrecken positives Vorzeichen hat, d. h. im einen Falle etwa phasengleich, im anderen Falle in Phasenopposition mit der Anodenspannung verläuft. Infolge dieser eigenartigen Zusammensetzung der Steuerspannung liegt am Gitter eine Steuerspannung, die sowohl phasen- als auch amplitudenveränderlich ist. Vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine Verbesserung der Steuerung von vorstehend beschriebenen Umformungseinrichtungen. Erfindungsgemäß sind in die Gitterkreise nichtlineare Widerstände, beispielsweise Glimmröhren, zwischen Gitter und Kathode geschaltet.

Es sind schon Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen Glimmröhren in den Steuerkreisen von Wechselrichtern verwendet werden, welche mit zwei Steuerwechselspannungskomponenten gesteuert werden. Bei diesen bekannten Einrichtungen dient jedoch die Einschaltung der Glimmlampe dazu, die eine Steüerspannungskomponente in ihrer Kurvenform derart zu beeinflussen, daß eine spitze Steuerspannungskurve entsteht. Demgegenüber soll gemäß der Erfindung durch die Glimmlampe ohne jede Beeinflussung der

Kurvenförm der Einzelkomponenten lediglich auf die Gesamtsteuerspannung in dem Sinne eingewirkt werden, daß diese am Gitter auftretende resultierende Spannung bestimmte-Beträge nicht überschreiten kann. Es wiV dadurch die Sicherheit der Steuerung gerff' dem Hauptpatent bedeutend erhöht, da'.fifscheinungen wie Gitterzerstäubung oder Gitteremission, die bei Anwendung hoher Gitterspannungen, wie sie das Steuerverfahren gemäß dem Hauptpatent an sich bedingt, unter Umständen zu ungewollten Zündungen der Entladung und damit zum Versagen der Einrichtung führen könnten, vollkommen unterbunden werden. Außerdem wird durch eine Einrichtung gemäß der Erfindung die Steuerleistung auf den kleinstmöglichen Betrag gebracht, im übrigen jedoch der Verlauf der Steuerspannungen in den für die Steuerung maßgeblichen Abschnitten in keiner Weise beeinflußt.

Der Erfindungsgedanke soll nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden, das sich auf die Anwendung einer Steuerung gemäß dem Hauptpatent auf eine Fernverstellung irgendwelcher Geräte, die durch einen Motor 10 bewirkt wird, bezieht. Wie beim Hauptpatent wird der Verbraucher, in diesem Falle der Anker des Gleichstrommotors 10, aus einem Wechselstromnetz 14 über den Haupttransformator 15 mit Sekundärwicklungen 15₀ und IS₆ sowie über zwei Gruppen gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken 16, 17 bzw. 18, 19, die gruppenweise in Vollweggleichrichterschaltung angeordnet sind, gespeist. Gemäß dem Hauptpatent soll stets die eine der beiden Gruppen von Entladungsstrecken gesperrt sein, wenn die andere Strom liefert bzw. sollen beide Gruppen von Entladungsstrecken unter Umständen nicht leitend sein. Für die Steuerung der beiden Gruppen von Entladungsstrecken dienen die Gittertransformatoren 28, 31, welche über Strombegrenzungswiderstände 51 bis 55 mit den Steuergittern, beispielsweise 22 und 23, und den Kathoden der zugehörigen Entladungsstrecken in bekannter Weise verbunden sind. Diesen Gittertransformatoren 28, 31 werden zwei Steuerwechselspannungskomponenten gemäß dem Hauptpatent zugeführt. Dabei liefert der Transformator 32 eine Wechselspannung konstanter Amplitude, deren feste Phasenlage in bezug auf die Anodenspannungen durch einen entsprechenden Abgriff an der Primärwicklung des Transformators 15 und einer Leitung des speisenden Wechselstromnetzes 14 auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann. Die vom Transformator 32 gelieferte Spannung setzt sich für jeden Gittertransformator in entgegengesetzter Richtung" mit einer Wechselspannung ebenfalls konstanter Phase zusammen, deren Amplitude jedoch veränderlich ist, und die f"her einen Transformator 41 dem einphasig wickelten Läufer 38 eines dreiphasig geeisten Drehreglers 34 entnommen wird, ■jeur Amplitudenänderung der über den Transformator 41 in die Gitterkreise eingeführten Steuerwechselspannungskomponente dienen die beiden Drehregler 33, 34 in einer an sich bekannten Anordnung. Der Läufer 36 des Drehreglers 33, dessen Welle von Hand oder selbsttätig zur Einleitung der gewünschten Regelimpulse verstellt werden kann, wird einphasig aus dem speisenden Wechselstromnetz 14 über die Leitungen 40 gespeist. Der Lauf er strom erzeugt ein magnetisches Wechselfeld, dessen räumliche Lage mit Bezug auf die Ständerwicklung von der Einstellung des Läufers abhängt. Durch die im Ständer induzierten Spannungen wird über die Leitungen 3 in bekannter Weise im Läufer 37 des zweiten Drehreglers 34 dieses magnetische Feld nachgebildet, so daß im Läufer 38 dieses Drehreglers 34 eine Spannung induziert wird, deren Größe von der relativen Läuferstellung abhängt, d. h. aber auch von dem Winkel zwischen der Stellung des Läufers 36 und des Läufers 38 der beiden Drehregler 33 bzw. 34. Die Phasenlage der über die Leitungen 42 dem Gitterkreis zugeführten Steuerspannungskomponente ist im wesentlichen die gleiche wie die der dem Transformator 15 zugeführten Anodenspannungen, da die Leitungen 40 an die gleichen Stränge des speisenden Wechselstromnetzes 14 angeschlossen sind. Der Läufer des Sekundärdrehreglers 34 wird beispielsweise mit dem Motor 10 gekuppelt. Auf diese Weise kann mit der beschriebenen Anordnung erreicht werden, daß bei einer Verstellung des Drehreglers 33 der Motor durch die der relativen Läuferverschiebung entsprechende Gitterspannungsänderung einen Regelimpuls im Sinne der Verminderung dieses Winkelunterschiedes erhält, der erst dann verschwindet und die Anordnung wieder zur Ruhe kommen läßt, wenn der Motor und damit der Drehregler 34 eine neue, der Stellung des Drehreglers 33 no entsprechende Lage erreicht haben.

Für das Zusammenarbeiten der Steuerspannungen bei diesem Vorgang ergibt sich an Hand der Abb. 2 etwa das folgende Bild. Die feste, dem Transformator 32 entnommene Gitterwechselspannungskomponente möge durch den Vektor E_b dargestellt sein, dessen Phasenverschiebung gegenüber der Anodenspannung E_a der Deutlichkeit halber in der Abbildung ziemlich groß gewählt ist. In Wirklichkeit ist die Phasenverschiebung dieser Spannung derart zu wählen, daß diese

Steuerspannungskomponente, wenn sie allein wirksam ist, im Sinne des Hauptpatents den Entladungsdurchgang durch die Entladungsstrecken verhindert. Mit der Steuerspannung E_b wird die aus dem Transformator 41 entnommene größenveränderliche Spannung E_c bzw. E_cl in die Primärkreise der beiden Gittertransformatoren 28 bzw. 31 mit jeweils " entgegengesetztem Vorzeichen eingefügt, so daß die resultierenden, von den Gittertransformatoren gelieferten Steuerspannungen durch den Vektor E_g für die eine Gruppe von Entladungsstrecken und durch den Vektor E_gl für die andere Gruppe darge-

• 5 stellt werden. Die Spannungen, die vom Transformator 41 geliefert werden, sind, wie aus der Abb. 2 hervorgeht, im wesentlichen phasengleich bzw. vermöge der Schaltung der Gittertransformatoren in Phasenopposition mit der Anodenspannung·. Die Steuerung arbeitet nun derart, daß in der Ruhelage, d. h. wenn die magnetische Achse des Läufers 38 mit der magnetischen Achse des im Ständer 3.7 induzierten Feldes einen rechten Winkel bildet, die dem Transformator 41 zugeführte Spannung und damit die Spannungskomponenten E_c bzw. E_cl verschwinden. Die Steuerspannungen E_g bzw. E_gl fallen dann mit der Spannung E_b zusammen, und beide Gruppen von Entladungsstrecken sind gesperrt. Der Motor bleibt in Ruhe. Bei Verdrehung des Läufers 36 des Drehreglers 33 wird die magnetische Achse des Ständerfeldes im Drehregler 34 verdreht. Demzufolge erhalten die Gitterkreise veränderliche Steuerspannungskomponenten E_c bzw. E_cl. Wegen der entgegengesetzten Phasenlage dieser Komponente wird durch die entstehenden resultierenden Gitterspannungen E_g bzw. E_gi nur eine Gruppe von Entladungsstrecken freigegeben, und zwar diejenige, welche dem Motor einen Gleichstrom zuführt, der den Einstellungsunterschied zu verringern trachtet; die andere Gruppe von Entladungsstrecken bleibt dagegen gesperrt. Zur Begrenzung von Kurzschlußströmen, wie sie allenfalls bei gleichzeitigem Leitendwerden beider Gruppen von Entladungsstrecken auftreten könnten, sind in den Hauptstromkreisen Induktivitäten 26 bzw. Widerstände 27 vorgesehen.

Gemäß der Erfindung enthalten die Gitterkreise nichtlineare Widerstände 43 bzw. 46, die vorzugsweise als Glimmröhren ausgebildet sein können und zwischen die Steuergitter und die Kathode 20, 21 usf. eingeführt sind. In Reihe mit den Glimmröhren können vorteilhaft noch Widerstände 47 bis 5° ^vor~ gesehen sein, und außerdem können die Glimmröhren samt den Reihenwiderständen durch Kondensatoren zwischen Gitter und Kathode überbrückt werden. Infolge der Einfügung der Glimmröhren wird die zwischen Gitter und Kathode auftretende resultierende Steuerspannung begrenzt, ohne daß in dem Bereich, der für den Zündeinsatz und dessen Beeinflussung maßgebend ist, eine Änderung des Spannungsverlaufes bedingt wird. Außer der schon oben beschriebenen Schutzwirkung und der Verringerung der Steuerleistung besitzt diese Anordnung auch noch den Vorzug, daß durch die Unterbindung allzu hoher Spannungsamplituden bei einer Steuerung gemäß dem Hauptpatent vermieden wird, daß wegen zu großer Phasenverschiebung der resultierenden Spannungen in Verbindung mit dem hohen Amplitudenwert ein ungewolltes Zünden der Entladungsstrecken beider Gruppen erfolgt, wie es sonst bei der vorliegend beschriebenen Anordnung beispielsweise dann auftreten könnte, wenn der Drehregler 33 sehr plötzlich um große Beträge verstellt wird und demgemäß die Steuerspannungskomponenten E_c bzw. E_cl unverhältnismäßig große werden.

An Stelle der Glimmröhren, welche vorzugsweise für die Anwendung des Erfindungsgedankens in Frage kommen, können auch andere nichtlineare Widerstände verwendet werden, el. h. solche Widerstände, bei denen die Änderung des Widerstandswertes mit zunehmender Spannung negativ ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zur Steuerung eines elektrischen Stromes mittels gittergesteuerter Dampfentladungsgefäße, bei der nach Patent 642 068 unter Mitwirkung einer aus zwei Teilwechselspannungen zusammengesetzten Steuerspannung 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 en tladungs strekken bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nichtlineare Widerstände, vorzugsweise Glimmröhren, gegebenenfalls in Reihe mit Widerständen und zusammen mit die Widerstände einschließlich der Gleichrichterröhren überbrückenden Kondensatoren, zwischen Gitter und Kathode geschaltet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen