DE662510C - Regeleinrichtung fuer mehrere gittergesteuerte Entladungsgefaesse - Google Patents

Regeleinrichtung fuer mehrere gittergesteuerte Entladungsgefaesse

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DE662510C
DE662510C DES111667D DES0111667D DE662510C DE 662510 C DE662510 C DE 662510C DE S111667 D DES111667 D DE S111667D DE S0111667 D DES0111667 D DE S0111667D DE 662510 C DE662510 C DE 662510C
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Germany
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discharge vessels
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discharge
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vessels
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DES111667D
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Dr Wilhelm Leukert
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/02Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters
    • H02M1/04Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control
    • H02M1/042Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC voltage
    • H02M1/045Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC voltage for multiphase systems
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/40Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
    • G05F1/42Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices discharge tubes only

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Description

  • Regeleinrichtung für mehrere gittergesteuerte Entladungsgefäße Die Erfindung bezieht sich auf Energieverteilungsanlagen, bei denen mehrere gittergesteuerte Entladungsgefäße zu einer Gruppe gehören, die gemeinsam regel- und steuerbar sein soll. Es kann sich dabei entweder um Anlagen handeln, in denen eine Mehrzahl von Stromverbrauchern zu einer Gruppe zusamrnengefaßt ist und für jeden dieser Stromverbraucher ein Entladungsgefäß vorgesehen ist, oder aber um Anlagen, bei denen ein einzelner Stromverbraucher über mehrere untereinander parallel geschaltete Entladungsgefäße gespeist wird. Im ersteren Falle können die Stromverbraucher beispielsweise elektrische Maschinen sein, die zu Beginn eines Arbeitsprozesses angelassen werden sollen, bei denen aber während des Betriebes die Möglichkeit gegeben sein muß, jeden Motor für sich den besonderen Arbeitsbedingungen der von ihm angetriebenen Arbeitsmaschine anzupassen. Für den zweiten Fall sei als Beispiel eine Schmelzelektrolyse für die Aluminiumherstellung genannt. Die Elektrolysezellen sind dabei an eine Gruppe von unter sich parallel geschalteten Entladungsgefäßen abgeschlossen. Während des Schmelzprozesses ändert sich der wirksame elektrische Widerstand der Elektrolysezellen, weil die Elektrolysespannung während des Schmelzprozesses zunimmt. Die Entladungsgefäße müssen daher, um bei der sich ändernden Elektrolysespannung stets gleichen Strom aufrechtzuerhalten, gemeinsam geregelt werden. Andererseits muß für jedes einzelne-der untereinander parallel geschalteten Entladungsgefäße eine besondere Regeleinrichtung vorgesehen sein, weil die Charakteristiken der Stromkreise der Entladungsgefäße, beispielsweise infolge verschiedener Streuungen der speisenden Transformatoren oder aus anderen Gründen, untereinander verschieden sind.
  • Die geschilderten Verhältnisse können nicht nur dann auftreten, wenn es sich darum handelt, Gleichstromverbraucher aus einem Wechselstromnetz gegebener Spannung und Frequenz zu speisen, sondern auch bei Anlagen, in denen eine andersartige Umformung bzw. Steuerung oder Regelung elektrischer Energie vorgenommen wird. Im allgemeinen wird es sich bei den Entladungsgefäßen um solche mit Gittersteuerung und Gas- oder Dampffüllung, wie z. B. um Quecksilberdampfgleichrichter, handeln.
  • Man könnte nun daran denken, die Regeleinrichtung so aufzubauen, daß für die gemeinsame Regelung sämtlicher Entladungsgefäße deren Steuerkreise sämtlich an eine gemeinsame Regeleinrichtung angeschlossen sind, und daß lediglich für die Einzelregelung noch jedem Entladungsgefäß eine besondere Regeleinrichtung zugeordnet ist. Es hat sich nun aber herausgestellt, daß in diesem,#Fall eine unabhängigeEinzelregelung der verschiedenen Entladungsstrecken sehr erschwer,. wenn nicht sogar unmöglich gemacht werde` kann. Im Augenblick der Zündung. springt: nämlich das Potential der Steuerelektrode, einer Entladungsstrecke von dem zur Zündung erforderlichenWert etwa auf das Potential der zugehörigen Anode. Dadurch ent-. stehen in der Steuerleitung Spannungswellen, die sich auch auf die Steuerspannungsquellen übertragen. Sind nun dieSteuerkreise mehrerer Entladungsstrecken über eine und dieselbe zur gemeinsamen Regelung dienende Regeleinrichtung miteinander verbunden, so werden diese Spannungswellen, die von der Zündung eines Entladungsgefäßes herrühren, auch die Steuerspannungen der anderen Entladungsgefäße beeinflussen. Das kann bei Dampfentladungsgefäßen in schweren Fällen unter Umständen dazu führen, daß es überhaupt nicht mehr möglich ist, an den einzelnen Entladungsgefäßen verschiedene Aussteuerungsgrade einzustellen.
  • Diese Schwierigkeiten werden nun gemäß derErfindung dadurch überwunden, daß jedes Entladungsgefäß mit zwei voneinander unabhängigen, je für sich verstellbaren Regeleinrichtungen zur Einstellung der Zündzeitpunkte versehen wird, von denen je eine Regeleinrichtung mit den entsprechenden Regeleinrichtungen der anderen Entladungsgefäße gemeinsam verstellbar verbunden ist, derart, daß seine Verstellung auf alle Entladungsgefäße in gleichem Sinne einwirkt. Die zweite Regeleinrichtung jedes Entladungsgefäßes, die nicht mit Regeleinrichtungen anderer Entladungsgefäße verbunden ist, dient dann dazu, das betreffende Entladungsgefäß bzw. bei mehreren Stromverbrauchern den an das zugehörige Entladungsgefäß angeschlossenen Stromverbraucher gesondert und entsprechend seinen eigenenBetriebsbedingungen zu steuern und zu regeln.
  • Das Erfindungsprinzip sei zunächst an Hand eines Ausführungsbeispieles näher- erläutert, welches sich auf die bekannte Regeleinrichtung zur Zündpunkteinstellung bezieht, bei der eine mit der Anodenspannungsfrequenz synchron umlaufende Steuereinrichtung, beispielsweise ein Kontaktapparat, von einem Hilfssynchronmotor angetrieben, wird, dessen Wechselstrom- bzw. Drehstromwicklung an das Anodenwechselstromnetz bzw. an ein mit der gleichen Frequenz betriebenes Wechselstromnetz angeschlossen ist. In dem in der Zeichnung dargestellten Schaltungsschema sind drei Stromverbraucher i an ein Drehstromnetz 2 angeschlossen, welches über einen Transformator 3 von den Sammelschienend. gespeist wird. Jedem Stromverbraucher i ist ein gittergesteuertes Entladungsgefäß, beispielsweise ein Quecksilberdampfgleichrich--@ ter 5, zugeordnet, der die in den Netz z zur . 'Verfügung stehende Wechselstromenergie in ,,-die für die Stromverbraucher i erforderliche '-""1lergieform umwandelt. Jedem der Entladungsgefäße 5 ist eine Kontakteinrichtung 6 zugeordnet. Die Kontaktscheiben dieser Kontaktapparate bzw. andere Träger der an die Steuergitter angeschlossenen Einzelkontakte sind über ein Getriebe - in der Zeichnung ist ein Schneckentrieb angenommen - mit Verstellmotoren 7 gekuppelt, damit die Kontakte gegenüber der umlaufenden Kontaktbürste' verdreht werden können. Die VerstellmOtOren 7 sind in beliebiger Weise entweder von Hand oder auch selbsttätig in Abhängigkeit von irgendwelchen Bestimmungsgrößen der Anlage in der einen oder anderen Drehrichtung einschaltbar, Außer der durch die Motoren 7 gegebenen Einrichtung zur Zündpunkteinstellung der Entladungsgefäße ist gemäß der Erfindung noch eine zweite Einrichtung zur Zündpunkteinstellung vorgesehen. Sämtliche Kontaktbürsten der Kontaktapparate 6 sind zu dem Zweck mit einem gemeinsamen Synchronmotor 8 gekuppelt, .welcher wechselstromseitig an das Anodenwechselstromnetz -- angeschlossen ist. Der Motor ist mit zwei Gleichstromerregerwicklungen g und io ausgerüstet, die, wie in der Zeichnung angedeutet ist, zwei in der Phase gegeneinander versetzte Komponenten der Erregung des Synchronmotors 8 liefern. Durch Verstellung der den beiden Erregerwicklungen zugeordneten Regler i i und 1z kann die resultierende Erregung des Synchronmotors 8 der Phase nach verändert werden, so daß die umlaufenden Kontaktbürsten der Kontaktapparate 6 relativ zu dem Anodenwechselstromnetz z verschied@ene Synchronlagen einnehmen können. Da sämtliche Kontaktbürsten mit dem gleichen Synchronmotor gekuppelt sind, wird durch diesen Teil der Regeleinrichtung der Zündpunkt sämtlicher Entladungsstrecken gemeinsam und im gleichen Sinne verstellt. Die Regler ii und 1z können entweder von Hand oder selbsttätig in Abhängigkeit von für den Betrieb maßgebenden Bestimmungsgrößen gesteuert oder geregelt werden.
  • Für die Verstellung der Synchronlage des Hilfssynchronmotors 8 können noch andere Mittel verwendet werden. Man kann beispielsweise in die Verbindungsleitung zwischen dem Wechselstromnetz z und der Wechselstromwicklung des Motors 8 eine Einrichtung zur Phasenverschiebung schalten. Besonders vorteilhaft sind Drosselspulen, die mit einer Gleichstromhilfserregung ausgerüstet sind, weil mit dieser Regeleinrichtung die Möglichkeit gegeben ist, in einfacher Weise die Synchronlage selbsttätig von irgendwelchen Strom- oder Spannungswerten abhängig zu machen.
  • An Stelle der. in der Zeichnung dargestellten Kontaktapparate 6 können auch andere Steuerungseinrichtungen verwendet werden, welche synchron mit dem Anodenwechselstromnetz der zugeordnetenEntladungsgefäße betrieben werden. Man kann beispielsweise einen Synchrongenerator verwenden, dessen Rotor mit dem Rotor des Hilfssynchroninotors 8 gekuppelt ist, und dessen Rotorwicklung über Schleifringe an die Steuergitter des Entladungsgefäßes angeschlossen ist. Im Stator des Generators liegen ähnlich wie bei dem Hilfssynchronmotor 8 mehrere gegeneinander versetzte Gleichstromerregerwicklungen, deren Erregerströme je für sich regelbar sind. Bezogen auf gleichbleibende Synchronlage des den Rotor antreibenden Motors läßt sich dadurch der Zündpunkt des Entladungsgefäßes einstellen. Zweckmäßig werden dabei in den Gitterkreis noch an sich bekannte Mittel, beispielsweise in Form von Transformatoren oder Drosselspulen, eingeschaltet, durch die die Gitterwechselspannung eine spitze Wellenform erhält.
  • Die Reihe der Beispiele für Steuerungsein-" r ichtungen, welche mit dem Anodenwechselstromnetz synchron umlaufen, ließe sich noch erweitern. Wichtig ist in jedem Fall, daß sowohl an dem Teil der Steuerungseinrichtung, welcher zum Antrieb der synchron umlaufenden Steuerungsmittel dient, Einrichtungen zur Verstellung der Synchronlage gegenüber dem Wechselstromnetz vorgesehen sind, als auch daß außerdem an jedem einzelnen Steuerungsapparat noch ein zweites Regelmittel vorgesehen ist, um den Zündpunkt jedes einzelnen Entladungsgefäßes für sich einzustellen.
  • Die Erfindung ist nicht nur auf solche Gittersteuerungseinrichtungen beschränkt, die mit mechanisch umlaufenden Teilen arbeiten, sondern kann unter Beibehaltung des Prinzips der Erfindung auch für sogenannte ruhende Gittersteuerungseinrichtungen angewendet werden, d. h. für Steuerungseinrichtungen, bei denen der Zündpunkt ohne Verwendung umlaufender Teile lediglich durch Eingreifen in elektrische Stromkreise verstellt wird. Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens sei aus der Fülle der bekannten oder vorgeschlagenen ruhenden Gittersteuerungseinrichtungen nur ein Beispiel angeführt.
  • Es wurde vorgeschlagen, in den Gitterkreis eines Entladungsgefäßes eine Drosselspule bzw. einen Transformator zu schalten, welcher mit zwei Wechselstromerregungen ausgerüstet ist und in seinem Magnetkreis so bemessen ist, daß Änderungen des Magnetflusses nur dann eintreten, wenn die resultierende Erregung, die aus mehreren Einzelerregungen zusammengesetzt ist, durch Null geht. Der Gittertransformator bzw. die Gitterdrosselspule wird zu dem Zweck beispielsweise mit zwei gegeneinander geschalteten und in der Phase gegeneinander um einen bestimmten Winkel verschobenen Wechselstromerregungen versehen, und die Amplitude einer dieser beiden Wechselstromerregungen ist veränderlich.
  • Bei dieser ruhenden Gitterst:euerungseinrichtung kann zur Einstellung des Zündpunktes jedes einzelnen Entladungsgefäßes ein Regelwiderstand verwendet werden, der in den Erregerstromkreis einer der beiden Wechselstromerregungen geschaltet ist, um die Amplitude des betreffenden Erregerwechselstromes zu ändern. Für den Zweck der gemeinsamen Zündpunkteinstellung sämtlicher Entladungsgefäße dient eine dritte Erregerwicklung, die über besondere gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist. Die Gleichstromerregerwicklungen dieser letztgenannten Drosselspulen sind für sämtliche Entladungsgefäße hintereinandergeschaltet und über einen gemeinsamen Regler an eine Gleichstromquelle angeschlossen. Durch diese Regler werden somit sämtliche Entladungsgefäße im gleichen Sinne und gleichzeitig gesteuert, während durch die vorstehend-erwähnten Regler -in der Wechselstromerregerwicklung der Zündpunkt jedes Entladungsgefäßes für sich einstellbar ist.
  • Eine andere ruhende Gittersteuerungseinriclitung kann beispielsweise derart ausgebildet werden, daß die Steuergitter der Entladungsgefäße je über einen Drehtransformator an das Anodenwechselstromnetz angeschlossen sind und daß die drehbaren Teile sämtlicher Drehtransformatoren miteinander mechanisch gekuppelt sind. Dieser Teil der Regeleinrichtung dient zur gemeinsamen Zündzeitpunkteinstellung sämtlicher Entladungsgefäße. Außerdem ist dann in den Gitterkreis jedes einzelnen Entladungsgefäßes noch eine besondere Regeleinrichtung geschaltet, beispielsweise ein zweiter Drehtransformator, welcher bei jedem Entladungsgefäß für sich die Phasenlage gegenüber derAnodenwechselspannung ändert.
  • Die Steuerungseinrichtung zur gemeinsamen Zündpunkteinstellung mit Hilfe mehrerer untereinander mechanisch gekuppelter Drehtransformatoren kann übrigens auch für Steuerungseinrichtungen mit umlaufenden Kontaktapparaten verwendet werden; beispielsweise derart, daß in die Wechselstromkreise der zum Antrieb der Kontaktapparate dienenden Synchronmotoren die Drehtransformatoren geschaltet werden, um die Synchronlage der Synchronmotoren von der Wechselstromseite her zu verändern.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Regeleinrichtung für mehrere gittergesteuerte Entladungsgefäße, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Entladungsgefäß mit zwei voneinander unabhängigen, je für sich verstellbaren Regeleinrichtungen zur Einstellung der Zündzeitpunkte versehen ist, von denen je eine Regeleinrichtung mit den entsprechenden Regeleinrichtungen der anderen Entladungsgefäße gemeinsam verstellbar verbunden ist, derart, daß eine Verstellung auf alle Entladungsgefäße in gleichem Sinne einwirkt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch r für mit dem Anodenwechselstromnetz synchron umlaufende Gittersteuerungseinrichtungen, beispielsweise Kontaktapparate, dadurch gekennzeichnet, daß für die gemeinsame Regelung der Entladungsgefäße die synchron umlaufenden Teile der den einzelnen Entladungsgefäßen zugeordneten Steuerungseinrichtungen miteinander me= chanisch gekuppelt und von einem gemeinsamen Synchronmotor angetrieben sind, welcher mit Einrichtungen zur Veränderung der Synchronlage ausgerüstet ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet; daß der Svnchronmotor mit mehreren gegeneinander versetzt angeordneten und je für sich regelbaren Gleichstromerregungen ausgerüstet ist. ..
  4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung zwischen der Wechselstromwicklung des Synchronmotors und dem Anodenwechselstromnetz eine Einrichtung zurPhasenverschiebung, beispielsweise ein Drehtransformator oder eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule, geschaltet ist.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch z für Gittersteuerungseinrichtungen, bei denen durch Änderung der Phasenlage einer Wechselspannung der Zündpunkt eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die gemeinsame Regelung der Entladungsgefäße jedem Entladungsgefäß ein Drehtransformator zugeordnet ist, und daß die drehbaren Teile dieser Transformatoren mechanisch miteinander gekuppelt sind.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch z für Gittersteuerungseinrichtungen, bei denen zum Zwecke der Zündpunkteinstellung die Amplitude einer Wechselspannung des Gitterkreises verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die gemeinsame Regelung der Entladungsgefäße in den Gitterkreis jedes Entladungsgefäßes eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule geschaltet ist und daß die Gleichstromerregerwicklungen dieser Drosselspulen in Hintereinanderschaltung über einen gemeinsamen Regler an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind.
DES111667D 1933-11-09 1933-11-10 Regeleinrichtung fuer mehrere gittergesteuerte Entladungsgefaesse Expired DE662510C (de)

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