DE661540C - Einphasiger regelbarer Wechselstromwiderstand, bestehend aus einem Reihentransformator mit sekundaerseitig angeordneten gittergesteuerten Entladungsstrecken - Google Patents

Description

• Einphasiger regelbarer Wechselstromwiderstand, bestehend aus einem Reihentransformator mit sekundärseitig angeordneten gittergesteuerten Entladungsstrecken -In Wechselstromkreisen, in denen die Stromstärke in weiten Grenzen geregelt werden muß, insbesondere in solchen, bei denen es auf die Kurvenform weniger ankommt, wie es z: B. bei elektrischen Öfen und Theater- und Saalbeleuchtungsanlagen der Fall ist, wird die Regelung vorteilhaft durch gesteuerte Entladungsstrecken,- insbesondere gittergesteuerte Entladungsstrecken, gemäß Abb. i vorgenommen, da diese Regelung stufenlos und verlustlos ist. Aus derWechselstromquelle i wird die Belastung 4 über die beiden gegensinnig parallel geschalteten gitteigesteuerten Entladungsstrecken 2 und 3 gespeist. - Genügt es, nur eine Halbwelle der Wechselspannung auszunutzen, so kann gemäß Abb.2 ein Ventil fortgelassen werden.
• GittergesteuerteEntladungsstrecken, gleichgültig, ob mit oder ohne ionisierbarem Medium, sind im Hinblick auf ihre Ausnutzung im allgemeinen für höhere Spannungen und kleine Stromstärken besser geeignet als für kleine Spannungen und große Stromstärken.
• Um diesem Rechnung zu tragen, hat man bereits vorgeschlagen, als regelbaren Wechselstromwiderstand einen Reihentransformator mit sekundärseitig in gegensinniger Parallelschaltung angeordneten Entladungsstrecken mit Glühkathode anzuwenden, die entsprechend der eingestellten Heizstromstärke die Sekundärwicklung des Reihentransformators unmittelbar kurzschließen. Bei diesen bekannten Anordnungen ist jedoch eine Veränderung der zu regelnden bzw. einzustellenden Stromstärke des zu regelnden Stromkreises nur in beschränkten Grenzen möglich, da der Emissionsstrom einer Glühkathode nur in einem engen Temperaturintervall einen beträchtlichen Wert besitzt, der bei Veränderung der Heizstromstärke und damit der Temperatur der Glühkathode auf einen äußerst geringen Wert abfällt. Diese Art der Veränderung oder Regelung der Stromstärke des zu regelnden Stromkreises ist des ,weiteren mit Trägheit behaftet, und zwar infolge der Wärmeträgheit der Glühkathode. Auch wirkt sich ein Betrieb der Glühkathodenröhre bei verminderter Emission vielfach schädlich auf die Lebensdauer der Röhre aus, insbesondere bei Entladungsgefäßen mit Gas- oder Dampffüllung (mit lichtbogenartiger Entladung).
• Es ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden, Gas-, Dampf- oder Hochvakuum= entladungsstrecken mit Gittersteuerung im Sekundärkreis des Reihentransformators zu verwenden, und zwar um die beiden Halbwellen der Speisewechselspannung auszunutzen in gegensinniger Parallelschaltung oder in Zweiweggleichrichterschaltung, wie es in den Abb. 3 und 5 der Zeichnung dargestellt ist.
• Die Verwendung von in den Sekundärkreis eingeschalteten, gittergesteuerten Entladungsstrecken gestattet es, die Stromstärke des zu regelnden Kreises in einem sehr weiten Bereich zu verändern, und zwar entweder kontinuierlich oder aber auch sprunghaft, da die Gittersteuerung trägheitslos arbeitet. Der Widerstand kann daher vorteilhaft in allen den Fällen verwendet werden, wo es darauf ankommt, in dem zu regelnden Stromkreiswährend eines kurzen Zeitintervalls oder aber in aufeinanderfallen.den kurzen Zeitintervallen eine erhöhte Stromstärke fließen zu lassen. Besonders geeignet sind hierfür gittergesteuerte Entladungsstrecken mit ionisierbarem Medium (lichtbogenartiger Entladung), da diese im Gegensatz zu einer Hochvakuumröhre einen sehr beträchtlichen Anodenstrom bei außerordentlich geringem Spannungsabfall zu führen vermögen.
• Weiterhin sind schon Reihentransformatoren als Wechselstromwiderstände' bekanntgeworden, bei denen nur eine Entladungsstrecke zur Überbrückung der Sekundärwicklung benutzt wird.
• Gemäß der Erfindung wird nun der bekannte Wechselstromwiderständ für Einphasenbetrieb dadurch verbessert, daß bei Verwendung nur einer einzigen gittergesteuerten Entladungsstrecke auf der Sekundärseite des Reihentransformators dieser zwecks Ausnutzung beider Wechselspannungshalbwellen im Betriebsstromkreis so bemessen ist, daß er während der Sperrzeit der Entladungsstrecke hochgesättigt ist. Die Änderung der Durchlässigkeitsdauer der Entladungsstrecke erstreckt sich dabei vorzugsweise nur auf den Bereich bis zur Erreichung des primären ennbelastungsstromes. Die Gitterspannung N N der Entladungsstrecke wird vorteilhaft von der Netzspannung abgeleitet, wobei die Phase der Eingangsspannung zum Gittertransformator zweckmäßig mittels vorgeschalteter Scheinwiderstände eingestellt wird.
• Das Wesen der Erfindung und ihre weiteren Vorteile sind im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
• Abb. 4. zeigt eine Anordnung, bei der die Sekundärwicklung des Transformators 5 durch eine gittergesteuerte Entladungsstrecke kurzgeschlossen werden kann. Bei vollgeöffnetem Ventil sind die Vorgänge folgende Während des Durchlässigkeitsabschnittes des Ventils läßt der dann kurzgeschlossene Serientransformator den vollen Strom passieren. In der Sperrzeit drosselt jedoch der nun eigentlich im Leerlauf befindliche Transformator den Strom ebenfalls nicht merklich, da die Ausgleichsvorgänge dem Transformator einen so hohen Primärstrom aufzwingen, daß die Transformatorinduktivität infolge der weit über das Knie der '#'\'lagnetisierungskurve- hinaufgetriebenen Sättigung auf etwa 11111 bis 1/21o ihres Leerlaufwertcs absinkt.
• Abb.6 zeigt ein Osillograinm des Priinärstromes t i und des Ventilstromes 12 einer Anordnung nach Abb. .f. Der Primärstrom i i verläuft sowohl währenddes Durchlässigkeitsabschnittes 13, 1.1 als auch ,vä hrend des Sperrintervalls 14., 15 fast sinusförmig. Es ist also durch Einschaltung eines Serientransformators, der so bemessen ist, daß er während der Sperrzeit der Entladungsstrecke hochgesättigt ist, im 'Gegensatz zu der Anordnung nach Abb. 2 möglich, auch bei @"orhandensein nur eines Ventils beide Hall)-wellen auszunutzen. Auch bei Drosselung des Stromes mittels der Gittersteuerung tritt in der Sperrzeit infolge der Ausgleichsvorgänge ein Stromstoß auf, dessen Richtung dein im Durchlässigkeitsabschnitt fließenden entgegengesetzt ist, so daß der Gesamtstrom wechselstromähnlicher ist als der Strom der Anordnung nach Abb. 2, wo während- -des Sperrintervalls überhaupt kein Strom fließen kann. Dies ist für die Anwendung bei Beleuchtungsanlagen wichtig; da hierdurch die. Flackergefahr vermindert wird.
• Abb. 7 zeigt: ein Oszillogramm für eine Anordnung nach Abb.:f, wenn der Strom stark gedrosselt wird. Der Ventilstrom l= fließt nur noch kurze Zeit, der Primärstrom i i zeigt im Sperrintervall 14, 15 noch einen Stromstoß 16.
• Der oben geschilderte Stromverlauf bei voll durchlässigem Ventil kann eintreten, wenn der Durchlässigkeitsabschnitt mehr als 18o' beträgt. Die Dauer des Durchlässigkeitsabschnittes kann aber je nach Größe der Induktivität bis 36o' ansteigen, wobei der sinusförmige Ventilstroinanteil durch überlagerte, gleichstromartige Ausgleichsglieder immer weiter über die Nullinie emporgehoben wird. Bei einer Vergrößerung des Durchlässigkeitsabschnittes über 18o' hinaus steigt also der Effektivwert und der -Scheitelwert des Ventilstromes immer weiter an, während der schon bei 18o' in voller Stärke fließende primäre Belastungsstrom sich nicht mehr ändert. Man wird daher, um Transformator und Ventil möglichst klein halten zu können, mittels der Gittersteuerung das Ventil nur so weit öffnen, bis der primäre Belastungsstrom in voller Stärke fließt.
• Erfolgt die 'Gittersteuerung des Ventils durch Verschiebung der Phase der Gitterspannung gegenüber der Anodenspannung, so ist folgendes zu beachten. Vor der Zündung ist die Anodenspannung, d. h. die Sekundärspannung des Reihentransformators, gegen den sie erzeugenden Primärstrom um go° phasenverschoben. Der Primärstrom ist aber wegen der infolge der hohen Sättigung geringen Transformatorreaktanz bei Ohmscher Belastung nahezu in Phase mit der Netzspannung. Netzspannung und Anodenspannung sind also um etwa go° in der Phase gegeneinander verschoben. Bei Anschluß einer der bekannten Phasenschieberanordnungen an die Netzspannung muß diesem Umstand durch eine geeignete Abänderung dieser Schaltung Rechnung getragen werden. Dies zeigt z. B. Abb. B. Der schwach belastete Phasenschiebertransformator 17, dessen Sekundärseite beispielsweise eine aus Kapazität 18 und regelbarem Widerstand.ig bestehende Phasenschieberschaltung zur Erzeugung der Gitterspannung zwischen den Punkten 2o und 2i enthält, ist nicht direkt, sondern über den Widerstand 2a an die Netzspannung i gelegt. Das entsprechende Vektordiagramm zeigt Abb. g. Die Spannung i' teilt sich in die Spannung 2a' am Widerstand und Spannung i7' am Transformator auf; dieTransformatorspannung 17' ist also gegen die Netzspannung i-' in der Phase verschoben.
• Bei Verwendung eines Entladungsgefäßes mit Glühkathode kann es zweckmäßig sein, die zur Heizung erforderliche Leistung dem Reihentransformator zu entnehmen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einphasiger, regelbarer Wechselstromwiderstand, der aus einem Reihentransformator mit -sekundärseitig angeordneten, gittergesteuerten Entladungsstrecken besteht, die entsprechend der gewählten Steuerung die Sekundärwicklung des Reihentransformators unmittelbar kurzschließen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung nur einer einzigen gittergesteuerten Entladungsstrecke auf der Sekundärseite des Reihentransformators dieser zwecks Ausnutzung beider Wechselspannungshalbwellen im Betriebsstromkreis so bemessen ist, daß er während der Sperrzeit der Entladungsstrecke hochgesättigt ist (Abb. ¢). a. Wechselstromwiderstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Durchlässigkeitsdauer der Entladungsstrecke sich nur auf den Bereich bis zur Erreichung des primären Nennbelastungsstromes erstreckt. 3. Wechselstromwiderstand nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterspannung von der Netzspannung abgeleitet ist. 4.. Wechselstromwi.derstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspannung zum Gittertransformator gegenüber der Netzspannung in der Phase mittels vorgeschalteter Widerstände eingestellt wird. 5. Wechselstromwiderstand nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Entladungsstrecke mit Glühkathode die Heizwicklung auf dem Reihentransformator angeordnet ist.