DE666801C - Anordnung zur Beeinflussung des Leistungsflusses in Wechselstromnetzen mittels abwechselnd arbeitender gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit im wesentlichen lichtbogenfoermiger Entladung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf mit Gasentladungsstrecken arbeitende Anordnungen zur Beeinflussung des Leistungsflusses in Wechselstromnetzen mittels abwechselnd arbeitender gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit im wesentlichen lichtbogenförmiger Entladung, insbesondere auf solche Einrichtungen, in denen der in einem Stromkreis fließende Strom durch die Leitfähigkeit von Entladungsgefäßen gesteuert wird, wo also beispielsweise gittergesteuerte Entladungsstrecken als regelbare Wechselstromwiderstände verwendet werden.

Es sind schon zahlreiche Einrichtungen bekannt, bei denen der in einem Stromkreis fließende Strom mittels einer oder mehrerer Entladungsstrecken beeinflußt werden kann. Im ,allgemeinen sind dazu wenigstens zwei Entladungsstrecken notwendig. Im Fall der Energieübertragung aus einem Wechselstromnetz in ein Gleichstromnetz erfüllen diese Entladungsstrecken die Aufgabe sowohl der Gleichrichtung als auch der Steuenung bzw. Größenregelung des Stromes. In solchen Fällen sind sie gewöhnlich in einer der bekannten Schaltungen für Vollweggleichrichtung angeordnet. Ist anderseits eine Beeinflussung des in einem Wechselstromkreis fließenden Stromes erwünscht, so pflegt man zwei solche Entladungsstrecken mit entgegengesetzter Stromdurchlaßrichtung parallel zu schalten, so daß jede Entladungsstrecke jeweils die Halbwellen einer Richtung des Wechselstromes führt. In. den genannten und ähnlichen Fällen ist es nun im .allgemeinen üblich, die Steuerelektroden der Entladungsstrecken symmetrisch so zu erregen, daß beide Entladungsstrecken gleiche Teile der Belastung übernehmen. Diese Art der Steuerung von Entladungsstrecken wird z. B. verwirklicht durch die Anordnung eines Steuertransformators mit einer oder mehreren. Sekundärwicklungen, die mit den Steuergittern, der einzelnen Entladungsstrecken verbunden sind. In der Mehrzahl der Anwendungen, bei denen eine beträchtliche Leistung zu steuern ist, fand man die Verwendung von Dampf- oder Gasentladungsstrecken als besonders günstig wegen des verhältnismäßig großen Leistungsbetrages, welcher bei normaler Betriebsspannung in solchen Entladungsstrecken beherrscht werden kann, sowie wegen des außerordentlich hohen Wirkungsgrades dieser Röhren. Indessen verlangen gewisse Röhren dieser Type die Atifbringung einer Steuer-

leistung, die zwar an. sich gering ist und im Vergleich zu den gesteuerten Leistungsbeträ gen sogar als außerordentlich klein zu bezeichnen ist, die jedoch besonders bei größeren Anlagen mit einer größeren Anzahl von Entladungsstrecken für die Gesamtheit der Entladungsstrecken einen Betrag erreicht, der für manche Anwendungen, wo nur geringe Steuerleistungen zur Verfugung stehen, bei der ίο normalen Anordnung der Steuerung zu groß wird. In solchen Fällen ist es schwierig, mit dem sehr kleinen zur Betätigung der Steuergitter zur Verfügung stehenden Energiebetrag mehrere solche Entladungsstrecken befriedigend zu steuern.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine verbesserte, ebenfalls mit Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitende Anordnung zur Beeinflussung des Leistungsflusses in Wechselstromnetzen, bei der die obengenannten Schwierigkeiten vermieden werden und die dabei einfach und zweckmäßig in Betrieb ist. Die Höhe des in den Hauptstromkreisem fließenden Stromes kann dabei durch einen außerordentlich kleinen Energiebetrag gesteuert werden. Gemäß der Erfindung wird jeweils nur eine der abwechselnd arbeitenden Entladungsstrecken von einem äußeren Steuerstromkreis beeinflußt, während die Gitter der übrigen mit ihr zusammenarbeitenden Entladungsstrecken normalerweise durch eine Vorspannungsquelle gesperrt gehalten sind und nur in Abhängigkeit von dem die erste bzw. die jeweils in der Stromführung vorhergehende Entladungsstrecke durchsetzenden Stromstoß mit der entsprechenden zeitlichen Verzögerung für den Stromdurchlaß freigegeben werden.

Der Erfindungsgedanke ist an zwei Ausführungsbeispielen dargestellt.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dies dadurch bewerkstelligt, daß der Belastungskreis mit der Stromquelle bzw. dem die Entladungsstrecken enthaltenden Zwischenkreis über einen Transformator verbunden ist. Der von außen beeinflußte Steuerkreis ist mit dem Gitter der einen Entladungsstrecke verbunden, während das Gitter der ■ anderen Entladungsstreeke an den negativen So Pol einer Vorspannungsbatterie und eine Hilfswicklung des genannten Transformators angeschlossen ist. Sobald ein Strom in der von außen gesteuerten Entladungsstreeke fließt bzw. zu fließen aufhört, wird in einer besonderen, in den Gitterkreis der zweiten Entladungsstreeke eingefügten Hilfswicklung des Transformators eine EMK solcher Polarität induziert, daß die zweite Entladungsstreeke leitend wird. .

Entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Stromtrans formator in Reihe zu zwei gegensinnig parallel geschalteten Entladungsstrecken angeordnet, deren Stromkreis sich über die Spannungsquelle und die Belastung schließt. Ein äußerer Steuerkreis ist mit der Steuerelektrode der einen Entladungsstreeke verbunden, während die Steuerelektrode der anderen Entladungsstreeke über die Sekundärwicklung des Stromtransformators und eine Vorspannungsbatterie mit der Kathode verbunden ist.

Zum besseren Verständnis sind die Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher veranschaulicht. In Abb. 1 ist die Anwendung der Erfindung auf eine Einrichtung zxir Energieübertragung von einem Einphasenwechselstromnetz zu einem mit Einphasenwechselstrom zu betreibenden Belastungskreis angedeutet, bei der ein besonderer Übertragungstransf ormator zur Steuerung herangezogen werden kann. Abb. 2 zeigt eine Abänderung der Anordnung nach Abb. 1, bei welcher ein Leistungstransformator vermieden ist.

Im einzelnen stellt Abb. 1 eine Anordnung zur Regelung der Energieübertragung aus dem Wechselstromnetz 10 nach dem Belastungskreis 11 dar, der aus induktiven und Ohmschen Widerständen bestehen möge. Die Einrichtung enthält zwei Entladungsstrecken 12 und 13, die mit entgegengesetzter Stromdurchlaßrichtung parallel geschaltet sind und die Wechselstromquelle 10 mit der Primärwicklung 14 des Transformators 15 verbinden, dessen Sekundärwicklung 16 die Belastung 11 speist. Die Entladungsstrecken 12 und 13 besitzen außer den Hauptelektroden noch je eine Steuerelektrode, vorzugsweise ein Gitter, und können an sich beliebiger Art sein; besonders wirkt sich jedoch der Vorteil der Erfindung bei Verwendung von Dampf- oder Gasentlädungsstrecken mit im wesentlichen lichtbogenförmiger Entladung aus. Die Leitfähigkeit der Entladungsstreeke 12 kann durch einen äußeren Steuerkreis 17, der über einen strombegrenzten Widerstand 18 mit dem Gitter der Entladungsstrecke verbunden ist, auf irgendeine der vielfach bekannten Arten willkürlich oder selbsttätig gesteuert werden. Das Gitter der Entladungsstreeke 13 wird von einem Steuerkreis gespeist, der eine Hilfswicklung 19 des Transformators 15, eine Vorspannungsbatterie 20 und einen strombegrenzten Widerstand 21 enthält.

Die Wirkung der beschriebenen Einrieb.-tung ist die folgende: Nimmt man an, daß anfänglich die Entladungsstreeke 12 durch ihren äußeren Steuerkreis nichtleitend gehalten wird, so wird der Primärwicklung 14 des Transformators 15 keine Spannung zugeführt; iao daher kann auch in der Hilfswicklung Γ9 keine EMK induziert werden, weshalb die Ent-

ladungsstrecke 13 wegen der negativen Vorspannung durch die Batterie 20 ebenfalls gesperrt bleibt. Wird nun. die Entladungsstrecke 12 durch den Steuerkreis 17 für den Stromdurchhang freigegeben, so wird ein Strom durch den Transformator 15 nach dem. Verbraucher 11 fließen, und zwar während derjenigen Halbwelle, in der die Anode der Entladungsstrecke 12 positives Potential gegenüber der Kathode besitzt. Dieser Strom wird indessen wegen der im Verbraucherkreis vorhandenen Induktivität auch noch für eine gewisse Zeitspanne weiterfließen, nachdem bereits die Spannung des Netzes 10 ihre Eichtung geändert hat. Wenn nun die der Primärwicklung 14 des Transformators 15 über die Entladungsstrecke 12 aufgedrückte Spannung ihre Polarität wechselt, so wird die in der Wicklung 19 induzierte EMK gleichfalls die Polarität wechseln; diese Hilfswicklung ist aber mit dem Gitter der Entladungsstrecke 13 so verbunden, daß das Gitter im Verlauf derjenigen Halbwellen positiv wird, die, auf jene folgen, in denen die Entladungsstrecke 12 leitend war; das bedeutet, daß die Gitterspannung der Entladungsstrecke 13 angenähert in. Phase mit der Anodenspannung der Entladungsstrecke 13 ist. Auf diese Weise wird die Entladungsstrecke 13 für die Dauer der in bezug auf diese Entladungsstrecke positiven Halbwellen der Anodenspannung leitend gemacht, so daß dem Verbraucherkreis 11 Wechselstrom zugeführt wird. Der wechselweise Stromdurchgang durch die beiden Entladungsstrecken wird andauern, solange die Entladungsstrecke 12 durch den äußeren Steuerkreis 17 freigegeben wird. Sobald indessen der Stromdurchlaß durch die Entladungsstrecke 12 gesperrt wird, wird der Strom durch die Primärwicklung 14 des Transformators 15 unterbrochen; in der Wicklung 19 wird damit auch keine EMK mehr induziert, und die Entladungsstrecke 13 bleibt daher wieder vermöge der Vorspannung durch die Batterie 20 gesperrt. Die Anordnung der Abb. ι arbeitet also nur bei induktiver Belastung ordnungsmäßig, wobei jedoch zu bemerken ist, daß in vielen Fällen bereits die geringe, durch die Magnetisierungsleistung des Transformators 15 bedingte Nacheilung des Belastungsstromes genügt, um ein befriedigendes Arbeiten der beschriebenen Anordnung zu erzielen.

Die Anordnung der Abb. 2 ähnelt weitgehend der der Abb. 1. Ein Unterschied besteht hauptsächlich in der Art der Steuerung der Entladungsstrecke 13. Deren Gitterkreis enthält die Sekundärwicklung eines Stromtransformators 22, der primär in Reihe zu den gegensinnig parallel geschalteten Entladungsstrccken 12 und 13 sowie dem Verbraucher 11 angeordnet ist. Der Steuerkreis der Entladungsstrecke 13 enthält ferner eine Vorspannungsquelle 20 und einen strombegrenzenden Widerstand 21, genau wie die An-Ordnung gemäß Abb. 1. Gegebenenfalls kann die Sekundärwicklung des Stromtransformators 22 durch eine Einrichtung mit fester Ansprechspannung, beispielsweise eine Glimmlampe 23, überbrückt werden, um die Amplitude der in. der Sekundärwicklung induzierten EMKK zu begrenzen. Die Arbeitsweise dieses Steuerkreises ist ähnlich wie die des Steuerkreises der Anordnung gemäß Abb. 1. Solange die Entladungsstrecke 12 durch den äußeren Steuerkreis 17 gesperrt gehalten wird, wird in der Sekundärwicklung des Stromtransformators 22 keine EMK induziert, und die Entladungsstrecke 13 bleibt durch die in ihrem Gitterkreis vorgesehene negative Vorspannung der Batterie 20 ebenfalls gesperrt. Wird jedoch die Entladungsstrecke 12 von dem Steuerkreis 17 freigegeben, so fließt der die Entladungsstrecke 12 durchsetzende Strom durch die Primärwicklung des Stromtransformators 22, dessen Sekundärwicklung so geschaltet ist, daß in dem Augenblick, in welchem der von der Entladungsstrecke 12 gelieferte Strom in der Primärwicklung des Stromtransformators unterbrochen wird, also am Ende der einen Halbwelle des Wechselstromes, die in der Sekundärwicklung induzierte EMK eine solche Polarität und Größe besitzt, daß sie die negative Vorspannung der Batterie 20 aufhebt und die Entladungsstrecke 13 leitend macht. Auf diese Weise wird dem Verbraucherkreis r 1 ein Wechselstrom während derjenigen Zeiten zugeführt, in denen die Entladungsstrecke 12 durch ihren Steuerkreis 17 für den Stromdurchlaß freigegeben wird. Die Anordnung gemäß Abb. 2 arbeitet sowohl mit nacheilendem Leistungsfaktor als auch bei rein Ohmscher Belastung.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Beeinflussung des Leistungsflusses in Wechselstromnetzen mittels abwechselnd arbeitender gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrekken mit im wesentlichen lichtbogenförmiger Entladung, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nur eine der abwechselnd arbeitenden Entladungsstrecken von einem äußeren Steuerstromkreis beeinflußt wird, während die Gitter der übrigen mit ihr zusammenarbeitenden Entladungsstrecken normalerweise durch eine Vorspannungsquelle gesperrt gehalten sind und nur in Abhängigkeit von dem die erste bzw. die jeweils in der Stromführung vorhergehende Entladungsstrecke durchsetzenden Stromstoß mit der entsprechenden zeitlichen Ver-

   zögerung für den Stromdurchlaß freigegeben werden.
2. 2. Anordnung nach. Anspruch, ι zur Regelung einer Wechselstromübertragung, dadurch, gekennzeich.net, daß in Reihe mit der Spannungsquelle und zwei gegensinnig parallel geschalteten Entladungsstrecken ein zur Energieübertragung dienender Transformator vorgesehen ist, der eine Hilfswicklung besitzt, deren Spannung in den Steuerkreis der nicht von außen gesteuerten, normalerweise gesperrten Steuerelektrode so eingefügt ist, daß beim Abklingen der über die von außen gesteuerte Entladungsetrecke fließenden Stromhalbwelle die über die Hilfswicklung gesteuerte Entladungsstrecke freigegeben wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu den Entladungsstrecken ein Stromtransformator vorgesehen ist, dessen Sekundärwicklung in den Steuerkreis der nicht von außen gesteuerten Entladungsstrecke so eingefügt ist, daß der Entladungseinsatz dieser Entladungsstrecke durch die Sekundärspannung des Stromtransformators im Augenblick der Unterbrechung des Stromes in der anderen von außen gesteuerten Entladungsstrecke freigegeben wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen