DE667962C

DE667962C - Arrangement for controlling zero point discharge paths

Info

Publication number: DE667962C
Application number: DEA77956D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Fritz Hamacher; Max Stoehr
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1935-12-14
Filing date: 1935-12-14
Publication date: 1938-11-23

Description

Anordnung zur Steuerung von Nullpunktsentladungsstrecken In vielen Fällen ist es zweckmäßig, die Null-oder Sternpunktsentladungsstrecken, die mitunter zur Verbesserung des Leistungsfaktors bzw. der Spannungskurve gittergesteuerter Gleichrichter verwendet werden, ebenfalls mit Steuergittern zu versehen und entsprechend ihrer Aufgabe zu steuern. Die Nullpunktsentladungsstrecke muß regelmäßig im Nulldurchgang der Anodenspannung zünden. Sie erlischt wieder selbsttätig, wenn die nächstfolgende Anode freigegeben wird. Ihre Zündung wird erleichtert und dadurch unter Umständen verfrüht, wenn man dem zugehörigen Gitter eine positive Spannung zuführt. Damit wird aber der Spannungsverlust auf einen Kleinstwert gebracht. Bei Verwendung einer positiven Gittergleichspannung würde aber gleichzeitig die Rückzündungssicherheit der Nullpunktsentladungsstrecke verschlechtert. Esist daherzweckmäßiger, dem Gitter der Nullpunktsentladungsstrecke im Zündmoment einen kurzen positiven Spannungsstoß zuzuführen, so daß unmittelbar nach der Zündung das Gitter wieder das Potential Null oder ein negatives Potential hat. Für dieseArt der Steuerung bestehen aber gewisse Erschwernisse insofern, als die Nullpunktsentladungsstrecken im Gegensatz zu den Hauptanoden mit einem Vielfachen der Netzfrequenz gesteuert werden müssen.Arrangement for the control of zero point discharge paths In many In cases it is advisable to use the zero or star point discharge paths that sometimes occur to improve the power factor or the voltage curve of grid-controlled Rectifiers are used, also to be provided with control grids and accordingly to control their task. The zero point discharge path must be regular in the zero crossing ignite the anode voltage. It goes out again automatically when the next one Anode is released. Your ignition is made easier and therefore under certain circumstances premature if a positive voltage is applied to the associated grid. In order to but the voltage loss is brought to a minimum. When using a However, a positive grid direct voltage would at the same time reduce the reignition safety the zero point discharge path deteriorates. It is therefore more convenient to use the grid the zero point discharge path a short positive voltage surge at the moment of ignition feed, so that immediately after the ignition, the grid again the potential Has zero or a negative potential. For this type of control, however, there are certain difficulties insofar as the zero point discharge paths in contrast to the main anodes must be controlled with a multiple of the mains frequency.

Die vorliegende Erfindung gibt nun mehrere Anordnungen, mit denen die beiden Grundforderungen einer derartigen Nullpunktsentladungsstreckensteuerung leicht verwirklicht werden können, nämlich erstens eine Steuerung der Nullpunktsentladungsstrecken P-phasiger Gleichrichter mit der p-fachen Frequenz der Hauptanodenspannung und zweitens die Ausbildung dieser Steuerspannungen als Spannungen mit möglichst verkürzter Impulsdauer und steilem Spannungsanstieg. Die Erfindung beruht auf der Methode der Frequenzvervielfachung, insbesondere Frequenzverdopplung, durch Entnahme des Wechselspannungsanteils einer gleichgerichteten Spännung und gegebenenfalls nactjolgende nochmalige Gleichrichtung und kann auf Gleichrichter beliebiger Phasenzahl angewendet werden.The present invention now gives several arrangements with which the two basic requirements of such a zero point discharge path control can be easily implemented, namely firstly a control of the zero point discharge paths P-phase rectifier with p-times the frequency of the main anode voltage and second the formation of these control voltages as voltages with the shortest possible pulse duration and a steep rise in voltage. The invention is based on the method of frequency multiplication, in particular frequency doubling, by removing the alternating voltage component of a rectified voltage and, if necessary, subsequent repeated rectification and can be applied to rectifiers of any number of phases.

Um dieses Ziel zu erreichen, kann einerseits die'- Frequenzverdopplung, beispielsweise für einphasig arbeitende Umformungseinrichtungen, mit Hilfe einer Zweiweggleichrichterschaltung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung irgendwelcher phasendrehender Vorrichtungen, angewendet werden. Handelt es sich andererseits um mehrphasige Umformungseinrichtungen, so kann die gewünschte- Frequenzvervielfältigung durch eine mehrmalige, ein- oder mehrwegige Gleichrichtung erhalten werden. Schließlich kann die Differenz durch Gleichrichtung erzielter, in ihrer Speisespannung phasenverschobener Spannungen dergestalt ausgebildet werden, daß die Gleichspannungskomponente beider Spannungen zum Verschwinden gebracht wird und die Wechselspannungskomponenten sich zur gewünschten, steil ansteigenden Steuerspannung mehrfacher Frequenz ergänzen. Ein einfaches Ausführungsbeispiel für einen Einphasengegentaktgleichrichter zeigt Abb. i. Der Transformator i speist die Anoden 3 und q: des Gleichrichtergefäßes 2, während der Mittelz-,, punkt der Transformatorsekundärwicklung mzf` der Nullpunktsentladungsstrecke bzw. Nu.-punktsanode 5 verbunden ist. Sämtliche Anodensind mit Steuergittern versehen. Im Steuerkreis der Nullpunktsanode wird eine positive e6, die aus der Spannungsquelle 6 stammt, dem Spannungsabfall am Widerstand 7 überlagert, der seinerseits von der Hilfsgleichrichtereinrichtung 8, g, io, die vorzugweise mit kleinen Trockengleichrichtern g, io arbeitet, mit einem mit der doppelten Betriebsfrequenz pulsierenden Gleichstrom gespeist wird. Die Spannung am Widerstand verläuft dann nach Kurve e7 (Abb. 2)., bezogen auf die Gerade a. Durch die Überlagerung beider Teilspannungen entsteht eine Gitterwechselspannung doppelter Frequenz, bezogen auf das Kathodenpotential (Kurve b), deren positive Impulse kurz und steil sind. Durch entsprechende Einstellung der Phasenlage der Primärspannung des Transformators 8, gegebenenfalls durch besonderephasendrehende Mittel; kann erreicht werden, daß der Zeitpunkt 1ß bzw. il genau mit dem Nulldurchgang der Spannung der Anode 3 bzw. 4 von positiven nach negativen Werten zusammenfällt, so daß die Nullpunktsanode genau im frühestens möglichen Zeitpunkt zündet. Während der Sperrperiode ist das Gitter der Nullpunktsanode genügend negativ, und die Steilheit des Anstiegs der Gitterspannung im Zündaugenblick kann durch Änderung der Vorspannüng 6 in vorbestimmten Grenzen geregelt werden.To achieve this goal, on the one hand, frequency doubling, for example for single-phase converting devices, can be used with the aid of a full-wave rectifier circuit, possibly with the interposition of any phase-rotating devices. If, on the other hand, it is a question of multi-phase conversion devices, the desired frequency multiplication can be obtained by multiple, single-path or multi-path rectification. Finally, the difference between the voltages obtained by rectifying them phase-shifted in their supply voltage can be made such that the direct voltage component of both voltages is made to disappear and the alternating voltage components complement each other to the desired, steeply increasing control voltage of multiple frequencies. A simple embodiment for a single-phase push-pull rectifier is shown in Fig. I. The transformer i feeds the anodes 3 and q: of the rectifier vessel 2, while the center point of the transformer secondary winding mzf 'is connected to the zero point discharge path or zero point anode 5. All anodes are provided with control grids. In the control circuit of the zero point anode, a positive e6, which comes from the voltage source 6, is superimposed on the voltage drop at the resistor 7, which in turn comes from the auxiliary rectifier device 8, g, io, which preferably works with small dry rectifiers g, io, with one with twice the operating frequency pulsating direct current is fed. The voltage across the resistor then follows curve e7 (Fig. 2), based on straight line a. The superposition of the two partial voltages creates a grid alternating voltage of double frequency, based on the cathode potential (curve b), the positive pulses of which are short and steep. By appropriate setting of the phase position of the primary voltage of the transformer 8, if necessary by special phase-rotating means; it can be achieved that the time 1β or il coincides exactly with the zero crossing of the voltage of the anode 3 or 4 from positive to negative values, so that the zero point anode ignites exactly at the earliest possible time. During the blocking period, the grid of the zero point anode is sufficiently negative, and the steepness of the rise in the grid voltage at the instant of ignition can be regulated within predetermined limits by changing the bias voltage 6.

Der zweianodige Gleichrichter mit Nullpunktsanodensteuerung wird seltener verwendet; haufiger anzutreffen ist der drei- und sechsanodige Gleichrichter mit Nullpunktsanoden. In diesen Fällen müß die Frequenz der Gitterwechselspanneng der Nullpunktsanode i5o IIz bzw. 300 Hz betragen (5operiodiges Drehstromnetz vorausgesetzt). In Abb. 3 ist eine Schaltung angegeben, die mit einfachen Mitteln eine solche Wechselspannung spitzer Kurvenform für die Steuerung der Nullpunktsanoden eines dreiphasigen Gleichrichters zu erzeugen gestattet. i ist das Drehstromnetz mit dem Nulleiter 2; sechs Trockengleichrichter 3 sind in Doppelwegschaltung an die drei verketteten. Spannungen des Drehstromnetzes angeschlossen. Als gemeinsame Rückleitung der erzeugten Gleichströme dient der Nulleiter. Die Ströme der drei Hilfsgleichrichter durchfließen Widerstände q., zu denen in Reihe geschaltet die Primärwicklungen 5 der drei Transformatoren 6 liegen. Der Verlauf dieser Ströme ist proportional dem Spannungsverlauf, hat also das in Abb: 4 wiedergegebene Aussehen. Durch die Transformatoren wird er Wechselstromanteil des Stromes nach Abb. 4 auf die Sekundärwicklung 7 übertragen. Die an den Enden der Wicklungen 7 ;ftretende Wechselspannung hat den in Abb. 5 ` ;rgestellten Verlauf. Die Spannungen an dein Enden der Wicklungen 7 der drei Trans-Amatoren haben untereinander den gleichen Verlauf, sind aber gegeneinander in der Phase entsprechend versetzt.The two-anode rectifier with zero-point anode control is used less often; The three and six anode rectifiers with zero point anodes are more common. In these cases the frequency of the alternating grid voltage of the zero point anode must be i5o IIz or 300 Hz (assuming a five-period three-phase network). In Fig. 3 a circuit is shown which allows such an alternating voltage with a sharp curve shape to be generated by simple means for the control of the zero point anodes of a three-phase rectifier. i is the three-phase network with the neutral conductor 2; six dry rectifiers 3 are chained to the three in a two-way circuit. Voltages of the three-phase network connected. The neutral conductor serves as the common return line for the generated direct currents. The currents of the three auxiliary rectifiers flow through resistors q., To which the primary windings 5 of the three transformers 6 are connected in series. The course of these currents is proportional to the voltage course, so it has the appearance shown in Fig: 4. The alternating current component of the current is transferred to the secondary winding 7 by the transformers as shown in Fig. 4. The alternating voltage occurring at the ends of the windings 7; has the curve shown in Fig. 5. The voltages at the ends of the windings 7 of the three trans-amators have the same course as one another, but are mutually offset in phase.

Durch die Einweggleichrichter 8 werden je nach der Polarität ihrer Schaltung die positiven öder die negativen Halbwellen der Wechselspannung entnommen und dem Gitterwiderstand g zugeführt. Die an diesem Widerstand herrschende Spannung hat somit z. B. einen Verlauf nach Abb. 6. Diese Spannung wird unter Zwischenschaltung einer konstanten positiven Vorspannung über die Leitungen io, ii dem Gitterkreis der Nullpunktsanode zugeführt, so daß deren Spannung nach Abb. 7 verläuft. Die besonderen Kennzeichen dieses Spannungsverlaufes sind steile, positive Spitzen und dreifache Netzfrequenz.Through the half-wave rectifier 8, depending on the polarity of their Circuit taken the positive or the negative half-waves of the alternating voltage and fed to the grid resistor g. The voltage across this resistor thus has z. B. a curve according to Fig. 6. This voltage is interposed a constant positive bias across the lines io, ii the grid circle fed to the zero point anode so that its voltage runs as shown in Fig. 7. The special ones Characteristics of this voltage curve are steep, positive peaks and threefold Grid frequency.

Werden die Gleichrichter 8 umgekehrt geschaltet, so ergibt sich am Widerstand 4 der Spannungsverlauf nach Abb. B. Am Gitter der Nullpunktsanode herrscht demnach bei geeignetem Anschluß der Leitungen io und ii an Kathode und Gitter unter Annahme positiver Vorspannung eine Spannung, wie sie in Abb. g dargestellt ist, öder unter Annahme positiver Vorspannung bei umgekehrter Poleng eine Spannung nach Abb. io.If the rectifiers 8 are switched in reverse, the result is on Resistance 4 the voltage curve according to Fig. B. The grid of the zero point anode prevails accordingly with a suitable connection of the lines io and ii to the cathode and grid below Assuming a positive prestress a stress as shown in Fig.g, or assuming a positive bias with reversed polarity, a tension after Fig. Io.

In einfacherer Weise läßt sich eine dreieckförmige Wechselspannung dreifacher Netzfrequenzdurch eine SchaltungnachAbb. iz erzeugen. Der Steuertransformator i ist mit zwei Sekundärwicklungen 2 ausgerüstet. An j ede der dreiphasigen, gegeneinander um 6o 'versetzten Sekundär-Wicklungen sind Gleichrichterelemente 3. angeschlossen, die jeweils in Gleichrichterschaltung einen der beiden Widerstände 4 speisen. Benmerkenswert ist, daß die Elemente 3 im einen der beiden Gleichrichter mit der Kathode, im anderen reit der Anode am Transformator liegen. Der zeitliche Verlauf der Spannungen U_71) und Ulüc zwischen den Punkten AD und BC ist in Abb. m aufgezeichnet. Werden die beiden Widerstände 4 in der angegebenen Weise miteinander verbunden, so herrscht zwischen den Ausgangsklemmen A und C die Spannungsdifferenz der beiden Spannungsabfälle an den Widerständen 4; deren Verlauf in Abb. 12 eingezeichnet ist. Diese Spannung ist mit U,1c bezeichnet. Spannungen ähnlichen Verlaufes erhält man -auch dann, wenn die Amplituden der beiden Drehstromsysterne verschieden groß sind. Die Spannung U,1C unterscheidet sich dann von der in Abb. 12' aufgezeichneten im wesentlichen nur dadurch, däß eine Gleichspannungskomponente überlagert ist. Eine für sechsanodige Gleichrichter geeignete Gitterwechselspannung für Nullpunktsanoden läßt sich nach beiden beschriebenen Verfahren herstellen. Abb. =3 zeigt eine der Abb. 3 ent ' sprechende Schaltung. Die drei Gleichrichter' werden in diesem Falle von einem Sechsphasensystem gespeist, wobei die beiden Gleichrichterelemente eines jeden Doppelweggleichrichters an jeweils um 18o° versetzte Phasenspannungen des Sechsphasensystems angeschlossen werden. Den Spannungsverlauf an den Punkten A, B und C gegenüber dem Sternpunkt, d. h. die Spannungen U,1, Ui@ U(,#, zeigt Abb. 14.In a simpler way, a triangular AC voltage with three times the mains frequency can be generated by a circuit according to Fig. generate iz. The control transformer i is equipped with two secondary windings 2. Rectifier elements 3 are connected to each of the three-phase secondary windings offset from one another by 60 ' , each of which feeds one of the two resistors 4 in a rectifier circuit. It is worth noting that the elements 3 are connected to the cathode in one of the two rectifiers and the anode is connected to the transformer in the other. The time course of the voltages U_71) and Ulüc between points AD and BC is shown in Fig. M. If the two resistors 4 are connected to one another in the manner indicated, the voltage difference between the two voltage drops across the resistors 4 prevails between the output terminals A and C; the course of which is shown in Fig. 12. This voltage is denoted by U, 1c. Voltages with a similar profile are obtained even when the amplitudes of the two three-phase systems are of different sizes. The voltage U, 1C then differs from that shown in Fig. 12 'essentially only in that a direct voltage component is superimposed. A grid alternating voltage suitable for six-anode rectifiers for zero-point anodes can be produced by the two methods described. Fig. = 3 shows a circuit corresponding to Fig. 3. In this case, the three rectifiers are fed by a six-phase system, the two rectifier elements of each full-wave rectifier being connected to phase voltages of the six-phase system which are each offset by 180 °. The voltage curve at points A, B and C in relation to the star point, i.e. the voltages U, 1, Ui @ U (, #, is shown in Fig. 14.

Ähnlich wie in der Abb. 3 werden von den Trockengleichrichterpaaren 3 die Halbwellenspannungen erzeugt, die dann über Stromwandler 4 abgegeben werden können. Ein nicht bezeichneter Widerstand ist in jedem Gleichrichterkreis als Belastung eingeschaltet. Die .drei Spannungen werden über die Transformatoren 4 den Gleichrichtern g zugeführt, die die negative Halbwelle entnehmen. Der Widerstand 6 führt also einen Strom, wie ihn Abb. 1g zeigt. Der entsprechende Spannungsabfall läßt sich unter Zwischenschaltung einer positiven Vorspannung zur Steuerung der Gitter der Nullpunktsanoden eines sechsphasigen Gleichrichters verwenden.Similar to Fig. 3, the dry rectifier pairs 3 generates the half-wave voltages, which are then output via current transformer 4 can. An unmarked resistor is a load in every rectifier circuit switched on. The three voltages are fed through the transformers 4 to the rectifiers g supplied, which take the negative half-wave. The resistor 6 thus leads one Current as shown in Fig. 1g. The corresponding voltage drop can be omitted Interposition of a positive bias voltage to control the grid of the zero point anodes a six-phase rectifier.

Ebenso gestattet die Schaltung nach Abb. =3 eine Verwendung für Gleichrichter mit höherer Phasenzahl als sechs. Zu diesem Zweck wird die Frequenz der erzeugten dreieckförmigen Wechselspannung durch weitere Gleichrichtung in ganz entsprechender Weise verdoppelt. Dadurch entsteht eine mit der zwölffachen Netzfrequenz pulsierende dreieckförmige Gleichspannung.The circuit according to Fig. 3 can also be used for rectifiers with a higher number of phases than six. To this end, the frequency of the generated triangular alternating voltage through further rectification in quite the same way Way doubled. This creates a pulse that is twelve times the mains frequency triangular DC voltage.

Die Methode der Frequenzverdopplung durch Entnahme des Wechselspannungsanteils und nachfolgende Gleichrichtung kann beliebig weiter fortgesetzt werden und führt so zu dreieckförmigen Spannungen der 24fachen, 48fachen Netzfrequenz usf., so daß auf diese Weise für jeden technisch verwendeten Gleichrichter auf einfache Weise eine allen Anforderungen entsprechende Nullpunktsanodensteuerung erreicht werden kann.The method of frequency doubling by taking the alternating voltage component and subsequent rectification can be continued and leads as desired so to triangular voltages of 24 times, 48 times the mains frequency, etc., so that in this way for every technically used rectifier in a simple manner a zero-point anode control that meets all requirements can be achieved can.

Claims

PATENT CLAIMS x. Arrangement for the control of zero point discharge paths of single-phase working with grid-controlled steam or gas discharge lines Forming devices, characterized in that the feeding or the Control voltages taken from the supplied network, possibly with interconnection phase-shifting devices by means of current-permeable only in one direction Elements, for example dry rectifiers, transformed into a direct voltage with strong ripples and that for the control of the zero point discharge paths to the in the Load circuits of the auxiliary rectifier lying resistors, if necessary with the help of a suitable direct current bias, the control voltage generated in this way double frequency and sharp waveform is tapped.

2. Arrangement for the control from zero point discharge paths from grid-controlled vapor or gas discharge paths working three- or multi-phase conversion devices, characterized in that, that the voltage of each phase of the feeding or fed three- or multi-phase Network separately by means of equal. is rectified in two-way circuit and that in series with that arranged in the load circuit of each auxiliary rectifier Resistance (4) a transformer (6) is provided, by means of which the alternating voltage components taken from the three pulsating DC voltages offset against each other by z2o ° and a control resistor via further rectifying elements connected in parallel (9) to which, if necessary with an upstream DC voltage, the grid voltage for the zero point discharge path with a frequency that is the same is your product of the feed frequency and the number of phases of the Umßbrmung device and is picked up with a sharp waveform (Fig. 3).

3. Arrangement for the control from zero point discharge paths from grid-controlled vapor or gas discharge paths working three- or multi-phase conversion devices, characterized in that, that a control transformer with two separate, arranged in three-phase star connection and secondary windings offset from one another by the same phase angle are provided is, each of which has a control resistor with pulsating via rectifying elements Current three times the mains frequency feeds, and that the two control resistors in such a way are inserted in series in the control circuit of the zero point discharge path that the control grid is the approximately triangular alternating voltage resulting as a difference multiple frequency, if necessary with repeated rectification and with cooperation a DC bias.