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Verfahren. zum Anlassen von sich selbst steuernden Umrichtern Es ist
bereits ein Verfahren zur Gittersteuerung von gittergesteuerten Entladungsstrecken,
vorzugsweise mit Dampf- oder Gasfüllung, insbesondere bei der Umformung von Wechselstrom
höherer Frequenz in Wechselstrom niederer Frequenz, bekanntgeworden. Die Gitter
erhalten dabei eine von den Frequenzen beider Netze abhängige Steuerspannung und
werden einzeln gesteuert. Ferner wird die Gitterspannung von den Spannungen der
beiden Netze beeinflußt. Dieses Verfahren kommt für alle möglichen Frequenzwandler
(Umrichter) in Betracht, insbesondere auch für sich selbst steuernde Umrichter.
Nun weiß man bereits von selbsterregten Wechselrichtern her, daß es Schwierigkeiten
bereitet, die Entladungsstrecken in der vorgeschriebenen Reihenfolge in Betrieb
zu nehmen. Diese Schwierigkeiten sind beim Anlassen von sich selbst steuernden Umrichtern
ebenfalls, und zwar in erheblich erhöhtem Maße, vorhanden. Erstens handelt es sich
bei Umrichtern stets um zwei Gruppen von Entladungsstrecken, die an sich nicht gegeneinander
bevorzugt sind. Zweitens ist die Steuerung :eine Auswahlsteuerung; d. h. wenigstens
in einzelnen Zeitteilchen besteht die Möglichkeit, daß Entladungsstrecken mit größerer
positiver Anodenspannung den Strom übernehmen .können, während in. Wirklichkeit
Entladungsstrecken mit kleinerer positiver -Anodenspannung den Strom zu übernehmen
haben. Beachtet man dies ;nicht, so ergeben sich Falschsteuerungen, insbesondere
Kurzschlüsse.
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Die vorliegende Erfindung gibt nun einen Weg an, der diese Schwierigkeiten
beim Anlassen vermeidet. Erfindungsgemäß wird eine vorbestimmte Reihenfolge des
Leitendwerdens der einzelnen Entladungsstrecken während des Anlaßvorganges dadurch
erzielt, daß sämtliche Entladungsstrecken, die in mindestens zwei Gruppen unterteilt
sind, zunächst gesperrt sind, und daß das Einschalten der einzelnen Gruppen und
innerhalb jeder Gruppe das Einschalten der einzelnen Entladungsstrecken bei der
vorgesehenen Phasenlage zumindest der Primärspannung erfolgt, und zwar vorzugsweise
derart, daß der Wechselstrom im Nulldurchgang beginnt.
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In Abb. i der Zeichnung ist ein Ausfüh, rungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Das sekundäre Wechselstromnetz i erhält Energie aus dem primären mehrphasigen
Wechselstromnetz 2 über einen Transformator 5. Die Primärwicklung 3 des Transformators
ist an das speisende Netz z angeschlossen, während die einzelnen Phasen der Sekundärwicklung
über
Paare gittergesteuerter Entladungsstrecken 6', 6" bis i i', i i" den Verbraucher
i speisen, und zwar liefern die eingestrichenen Entladungsstrecken die eine Halbwelle,
die zweigestrichenen Entladungsstrecken die atl-. dere Halbwelle des erzeugten Wechseistrome@w
Die Kathoden der eingestrichenen Entläl dungsstrecken sind an die Anode einer gittergesteuerten
Entladungsstrecke i S' angeschlossen. Entsprechend sind die Anoden der zweigestrichenen
Entladungsstrecken mit der Kathode einer gittergesteuerten Entladungsstrecke 18"
verbunden. Der Verbraucher i ist zwischen den Sternpunkt der Sekundärwicklung ¢
und die Verbindung von Kathode der Entladungsstrecke 18' mit Anode der Entladungsstrecke
18" geschaltet. Ferner sind zwei gittergesteuerte Entladungsstrecken i g' und i
g" vorgesehen, die zur Steuerung der Gitterkreise der Entladungsstrecken 18' bzw.
18" dienen: Der Ablauf des Anlaßvorganges soll nachstehend an Hand der Abb. 2 geschildert
werden: Bis zum Arbeitsbeginn sind die gittergesteuerten Entladungsstrecken 18',
18", i9' und i9" infolge ausreichend gewählter negativer Vorspannungen 2o' bzw.
2o" bzw: 21' bzw. 21" nichtleitend. Mittels zweier starr miteinander gekuppelter
Schalter 22' und 22" wird zu gleicher Zeit den Gitterkreisen der Entladungsstrecken
i9' bzw. i9" eine Wechselspannung spitzer Wellenform 23' bzw. 23" zugeführt. !An
den Entladungsstrecken i 9' und i g" liegt also die Anodenspannung Als und die resultierende
Gitterspannung G,9. Die Einfügung der Wechselspannung geschieht mittels der Widerstände
2q,' bzw. 2q.". Die Verwendung von-Wechselspannungen spitzer Wellenform hat den
Vorteil, daß das Einleiten der Entladung in den Entladungsstrekken nur ermöglicht
wird, wenn die Wechselspannung ihre positive Spitze erreicht. Die Wechselspannungen
23' und 23" haben gleiche Phasenlage und ermöglichen daher ein gleichzeitiges Zünden
der Entladungsstrecken i 9' und i g", deren Anodenkreise von einem Transformator
25: gespeist werden, der seinerseits über einen Phasenwandler 26 Energie vom Primärnetz
2 erhält. Nach erfolgtem Zünden der Entladungsstrecken i 9' und i g" werden. die
Kondensatoren 27' und 27" aufgeladen. Parallel zu den Kapazitäten 27' und 27" liegt
je ein hochöhmiger Widerstand 28' bzw. 28". Die Zeitkonstanten der aus der Kapazität
27' und dem Widerstand 28' bzw. aus der Kapazität 27" und dem Widerstand 28" gebildeten
Kreise sind -größer zu wählen als die Periodenlänge der die Anodenkreise der Entladungsstrecken
i9' und i9" speisenden Wechselspannung. Zweckmäßig wird man sie etwa dreimal so
groß wählen. Infolge der Aufladung des KOndensatOrS 27' wird die Entladungsstrecke
18' leitend, und zwar etwa zu dem Zeitpunkt, in dem die die Entladungsstrecken 6'
und 6" speisende Sekundärwicklung .eine gegen den Sternpunkt positive Spannung liefert
(vgl. hierzu die 9-urve 01ß der Gitterspannung der Entladungsstrecke 18' und die
Kurve H' der ersten Halbwelle des erzeugten Wechselstromes). Zunächst ist die Entladungsstrecke
6' an der Stromleitung beteiligt, dann übernimmt die Entladungsstrecke 7' die Stromleitung
usw. Der Kondensator 27" führt dem Gitterkreis fier Entladungsstrecke 18" eine positive
Gitterspanneng zu, und zwar über einen Kreis, den man als Verzögerungskreis bezeichnen
kann. Dieser Kreis enthält eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Widerstand
29, einer Glimmlampe 3o mit parallel geschalteter Kapazität 31- und einem Widerstand
32. Die Konstanten dieses Kreises werden so gewählt, daß die zum Zünden der Entladungsstrecke
18" erforderliche positive Spannung am Widerstand 32 erst auftritt, wenn die erste
Halbwelle der sekundären Wechselspannung nahezu beendet ist. Alsdann -erfolgt die
Zündung der Entladungsstrecken 6" bis i i" in entsprechender Weise wie die Zündung
der Entladungsstrecken 6' bis i i' (vgl. hierzu die Kurve Crlß' der Gitterspannung
der Entladungssstrecke i 8" und die Kurve H" der zweiten Halbwelle des -erzeugten
Wechselstromes).
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Da es im allgemeinen Schwierigkeiten bereiten wird, die Schalter 222'
und 2a" gleichzeitig einzuschalten, so dürfte es sich empfehlen, nur einen Sehälter
vorzusehen, durch den dann gleichzeitig oder mit einstellbarem Phasenabstand den
Gittern der beiden Entladungsstre.ckexl die Wechselspanneng spitzer Wellenform zugeführt
wird. Diese Maßnahme ist in Abb. 3 dargestellt. Ein Schalter 22 ermöglicht, eine
Wechselspannung spitzer Wellenform dem Gitterkreis einer Elektronenröhre 33 zuzuführen,
und zwar geschieht dies durch den Widerstand 3q.. Damit die Elektronenröhre 35 bei
geöffnetem Sehälter 22 nichtleitend ist; ist eine negative Vorspannung 35 vorgesehen.
Bei geschlossenem Schalter 22 wird dem Gitterkreis eine Wechselspannung spitzer
Wellenform 36 zugeführt. Der Anodenkreis kann durch eine Gleichspannung gespeist
,.erden. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel ist jedoch eine Wechselspannung vorgesehen,
die mittels Transformators 37 und gegebenenfalls mittels .eines Phasenwandlers dem
Primärnetz 2 entnommen wird. Infolge der spitzen Wellenform der Gitterwechsel- i
spannurig wird auch der Anodenstrom i" der Elektronenröhre 33 sich rasch von einem
sehr
kleinen Wert auf einen sehr großen Wert und wieder auf einen sehr kleinen Wert ändern.
Der Anodenkreis speist die Primärwicklung eines Transformators 38, dessen Sekundärwicklungen
den Gitterkreisen der Entladungsstrecken i g' und i g" die gewünschte Wechselspannung
spitzer Wellenform 019 zuführen. In Abb. ¢ der Zeichnung ist der Verlauf
des Anodenstromes l" der Röhre 33 und der den Gitterkreisen der Entladungsstrecken
i g' und i g" zugeführten Wechselspannung spitzer Wellenform G19 in Abhängigkeit
von der Zeit dargestellt. Die Wirkungsweise der in Abb.3 dargestellten Steuerung
mittels der Entladungsstrecken ig' und i g" und dem Verzögerungskreis entspricht
dem in Abb. i dargestellten Ausführungsbeispiel. Nur unterscheidet sich der Verzögerungskreis
dadurch, daß an die Stelle der Parallelschaltung von Glimmlampe und Kapazität eine
Induktivität 3g gesetzt ist.
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Die Erzeugung der Wechselspannung spitzer Wellenform 36 für den Gitterkreis
der Elektronenröhre 33 kann in an sich bekannter Weise geschehen, beispielsweise
mittels eines gesättigten Transformators oder eines gleichstromvormagnetisierten
Transformators oder eines fremdgesteuerten übererregten Röhrensenders in Gegentaktschaltung.
Solange es sich um nur einen Frequenzwandler handelt, wird 'man zweckmäßig der Wechselspannung
spitzer Wellenform 36 die Frequenz des Primärnetzes 2 geben. Handelt es sich jedoch
darum, zu einem vorhandenen Frequenzwandler noch weitere parallel zu schalten, so
wird man zweckmäßig der Wechselspannung spitzer Wellenform 36 die Frequenz des Sekundärnetzes
i geben, damit sämtliche Frequenzwandler die gleiche Phasenlage haben. Die Einstellung
der richtigen Phasenlage der Wechselspannung 36 erfolgt in an sich bekannter Weise,
beispielsweise mittels Brückenanordnungen.
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Der Vorteil der soeben beschriebenen Maßnahmen gegenüber ähnlichen
Frequenzwandlern besteht darin, daß, abgesehen von dem kleinen Schalter 22 bzw.
den kleinen Schaltern 22' und 22", keinerlei bewegliche Teile für den Frequenzwandler
benötigt werden. Durch die hier beschriebene Erfindung wird ferner das Anlassen
von Frequenzwandlern in einfachster Weise bewirkt, nämlich durch Einlegen eines
einzigen kleinen Schalters 22 bzw. zwei kleiner Schalter 22' und 22". Auch das Abschalten
der Frequenzwandler kann in ebenso einfacher Weise geschehen, indem der bzw.* die
kleinen Schalter geöffnet werden. Dann verringert sich die Ladung der Kondensatoren
27' und 27".' Infolgedessen verringert sich die positive Gitterspannung der Gefäße
18' und 18", so daß die Gefäße 18' und 18" schließlich nichtleitend werden.
Die Dauer des Abschaltvorganges ist nicht genau angebbar, da sie in erster Linie
von den Zeitkonstanten der beiden Kondensatorkreise abhängig ist.
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Bei Verwendung von -Entladungsstrecken mit Glühkathode dürfte es zweckmäßig
sein, die Betätigung des Schalters 22 von der Temperatur der Glühkathoden abhängig
zu machen, damit die Glühkathoden nicht bei zu niedriger Temperatur zerstört werden.
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Es wird ferner bemerkt, daß die geschilderte "Anordnung der beiden
Entladungsstrecken 18' und 18" nicht notwendig ist. Beispielsweise können sie fortgelassen
werden und die entsprechenden Steuerspannungen den Entladungsstrecken 6' bis i i'
bzw. 8" bis i i" unmittelbar zugeordnet werden. Aber auch mehr als eine Entladungsstrecke
18' bzw. 18" kann den beiden Gruppen 6' bis i i' bzw. 6" bis i i" zugeordnet
werden, insbesondere dann, wenn die einzelnen Wicklungen der Sekundärwicklung q.
mehrere Anzapfungen haben.