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Einrichtung zur Steuerung elektrischer Stromkreise mit Hilfe gittergesteuerter
Entladungsgefäße Gittergesteuerte Entladungsgefäße können bekanntlich in Wechselstromkreisen,
ohne die Energieform des Wechselstromes zu ändern, zur Steuerung und Regelung verwendet
werden, wenn zwei Entladungsgefäße mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung in Parallelschaltung
in die Wechselstromleitung geschaltet werden. Das eine Gefäß führt jew -eils die
positive, das andere die negative Halbwelle.
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Gegenstand der Erfindung ist eine neuartige Steuereinrichtung für
die dabei verwendeten Entladungsgefäße, wie für Entladungsgefäße überhaupt, die
für verschiedene technische Zwecke mit Vorteil verwendet werden kann.
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Gemäß der Erfindung sind die Steuereinrichtungen für die Gitterspanniungen
der Entladungsgefäße so beschaffen, daß. willkürlich ausgelöste und den Gittern
der Entladungsgefäße über Stenerleitumgen zugeführte Zündimpulse jeweils selbsttätig
rund mittelbar durch den Anodenstrom der Entladungsgefäße nach dem Zünden der Entladungsgefäße
wieder beseitigt werden. Bei Anwendung auf Entladungsgefäße in Wechselstromleitungen
bietet die Erfindung den Vorteil, daß jeweils nur einzelne Wechselstromperioden
oder ganze Vielfache davon einschaltbar sind. Wenn die Wechselstromleitung beispielsweise
mit Begimi der positiven Halbwelle des Wechselstromes durch entsprechende Steuerung
des der positiven Spannungsrichtung zugeordneten Entladungsgefäßes eingeschaltet
wird, so wird die Wechselstromleitung nur dann unterbrochen, wenn eine negative
Halbwelle durchlaufen, ist, d. h. wenn eine volle Wechselstromperiode ioder ganze
Vielfache derselben durchlaufen sind.
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Ein Anwendungsgebiet für die Steuereinrichtung nach der Erfindung
ist die Wechselstromnahtschweißung, bei der der Schweißstrom nicht dauernd eingeschaltet
bleibt, sondern in bestimmten. Zeitabständen periodisch ein- und ausgeschaltet wird.
Es hat sich bei dieser Nahtschweißung gezeigt, daß an 'den zum Schalten und Regeln
im Werhselstromkreis verwendeten gittergesteuerten gas-oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen
Störungen auftreten, die ihre Ursache in überspannungserscheinungen haben. Es rührt
dies offenbar davon her, daß der Schweißtransformator eine Gleichstrommagnetisierung
,erhält, wenn der Wechselstromkreis etwa mit Beginn einer positiven Halbwelle eingeschaltet
und etwa auch nach Ablauf seiner solchen ,ausgeschaltet wird. Die durch die letzte
positive Halbwelle bewirkte Magnetisierung des Schweißtransformators wird nicht
durch eine entgegengesetzt gerichtete Magnetisierung ,einer negativen Halbwelle
ausgeglichen, und wenn der Wechselstromkreis dann wiederum mit einer positiven Halbwelle
eingeschaltet wird, addieren sich die beiden Magnetisierungen
des
Schweißtransformators und verursachen unzulässig hohe Spannungen, die zu übermäßig
hohen Belastungsströmen in den Entladungsgefäßen führen können.. Wendet man dagegen
für die Steuerung der im Primärkreis des Schweißtransformators liegenden Entladungsgefäße
die Steuereinrichtung nach der Erfindung an, so wird stets die Magneti;-sierung
einer positiven Halbwelle durch eine entsprechende Gegenmagnetisierung einer positiven
Halbwelle durch eine entsprechende Gegenmagnetisierung einer negativen Halbzvelle
ausgeglichen. Nach dem Abschaltendes Wechselstromkreises bleibt keine Gleichstrommagn:etisierung
zurück.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Gittersteuereinrichtung
nach der Erfindung dargestellt. Ein Stromverbraucher 2o ist über zwei gittergesteuerte
gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße 2 i und 22 an .ein Wechselstromnetz 23
angeschlossen. Die beiden Entladungsgefäße 2 1 rund 22 sind mit selbständigen Gittersteuerschahungen
ausgerüstet. Beiden Entladungsgefäßen sind Kondensatoren 24 und 25 zugeordnet, welche
über nicht näher bezeichnete Gleichrichter an Sekundärwicklungen 26 und 27 eines
Transformators 28 angeschlossen sind. Parallel zu den Kondensatoren liegen steuerbare
Entladungsstrecken 29 und 3o, die ihre Steuerspannung von Stromwandlern 3 i und
32 im Anodenkreis der beiden Entladungsgefäße 2 i und 22 erhalten.
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Die Wirkungsweise der Steti.ereüirichtung ist folgende: Es sei angenommen,
daß der Primärwicklung .des Transformators 28 ein Steueranstoß in Form einer Wechselstromhalbwellle
zugeführt wird, und zwar kurz vor dem Einsetzen der positiven Halbwelle der von
dem Netz 23 gelieferten Wechselspannung. Die beiden Kondensatoren 24 und 25 werden
nacheinander geladen, d. h. der eine auf dem ansteigenden und der andere auf dem
abfallenden Ast des dem Transformator 28 zugeführten Zündanstoßes. Das der positiven
Wechselstroinhalbwelle zugeordnete Entladungsgefäß 21 wird gezündet, sobald der
ihm zugeordnete Kondensator 2q. über die Zündgrenze aufgeladen ist. Durch den Anodenstrom
des Entladungsgefäßes 2 1 wird unmittelbar darauf die Entladungsstrecke 29 gezündet
und der Kondensator 24 wieder entladen. Der gleiche Vorgang spielt sich an dem Entladungsgefäß
22 ab. Dem Steueranstoß des Transformators 28 entspricht somit eine volle Wechselstnomperiode,
die durch die beiden Entladungsgefäße 2 1 und 22 eingeschaltet wird. Soll ein Vielfaches
von ganzen Wechselstromperioden eingeschaltet werden, so muß über den Transformator
28 jeweils vor Beginn der positiven Wechselstromhalbwelle ein Steueranstoß ausgelöst
werden. Man kann dem Transformator 28 zu dem Zweck entweder eine Wechselspannung
zuführen, die die gleiche Frequenz hat wie das Netz 23, oder es werden mechanische
Kontakteinrichtungen verwendet, welche in gewünschtem Zeitabstand die Steuerstöße
am Transformator 28 auslösen. Statt umlaufender mechanischer Kontakteinrichtungen
können auch Steuereinrichtungen angewendet werden, die ebenso wie die bekannten
Kippschaltungen arbeiten. Als Schalter in der Verbindungsleitung zwischen dem Steuergitter
des Hauptentladungsgefäßes 21 und der Gitter -spannungsquelle dient dann beispielsweise
ein gasgefülltes Hilfsentladungsgefäß, zwischen dessen Kathode und Steuergitter
in Parallelschaltung ein Kondensator und ein Glimmmohr liegen. Der Kondensator wird
aus einer regelbaren Stromquelle, beispielsweise über ein Elektronenrohr mit einstellbarer
Heizung, geladen. Sobald die Kondensatorspannung die Zündgrenze des Hilfsgasentladungsgefäßes
erreicht hat, wird dieses leitend und verbindet die Gitterspannungsquelle mit dem
Gitter des Hauptentladungsgefäßes 21. Dieser Zustand bleibt so lange erhalten, bis
bei weiterem Anwachsen der Kondensatorspaxmung das zu dem Kondensator parallel liegende
Glimmrohr leitend wird, so daß sich der Kondensator über das Glimmrohr entlädt.
Mit dieser oder ähnlichen Kippschaltungen läßt sich das Gitterpotential des Hauptentladungsgefäßes
in beliebig einstellbaren Zeitabschnitten auf den Zündwert bringen und wieder abschalten.
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Die in. .der Zeichnung für die beiden Entladungsgefäße 2 i und 22
vorgesehene Gittersteuereinrichtung kann zweckmäßig auch noch für andere Zwecke
angewendet werden, bei denen es sich nicht um die Steuerung von Wechselstromkreisen
mit zwei Entladungsgefäßen in Gegentaktschaltung, sondein,wie schon eingangs ,zum
Ausdruck gebracht wurde, ganz allgemein um ,die Steuerung eines gasgefüllten Entladungsgefäßes
handelt. Wesentlich ist bei der Steuereinrichtung, daß der Zeitpunkt, zu dem der
Gitterspannungsstoß gegeben wird, von dem Zeitpunkt, zu dem die Anodenspannung des
Entladungsgefäßes auftritt, unabhängig ist. Der Gitterkondensator speichert gewissermaßen
den Zündanstoß auf rund bringt ihn erst dann zur Auslösung, wenn die Anodenspannung
an das Entladungsgefäß angelegt wird. Unmittelbar darauf wird, mittelbar durch den
Anodenstrom, der Kondensator entladen und das positive Gitterpotential wieder zum
Verschwinden gebracht.
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Die in der Zeichnung für die Entladungsgefäße 2 i und 22 gewählte
Gittersteuereinrichtung kann beispielsweise angewendet werden, wenn eine an der
Anode eines Entladungsgefäßes
liegende Gleichspannung während einer
bestimmten Zeit eingeschaltet und dmin wieder ausgeschaltet werden. soll. Das Entladungsgefäß
wird hierzu mit einem Doppelgitter versehen, damit die Entladung durch einen negativen
Gitterspannungsstoß auch bei aufrechterhaltener Anodenspannung gelöscht werden kann.
Zweckmäßig wird als steuerbare Entladungsstrecke 29 ,ein Gasentladungsgefäßoder
Beine steuerbare Funkenstrecke angewendet. Letztere gibt die Möglichkeit besonders
steiler Spannungsänderungen am Steuergitter .des Hauptentladungsgefäßes.