DE667983C - Anordnung zur Regelung von gittergesteuerten Quecksilberdampfgleichrichtern - Google Patents

Description

• Anordnung zur Regelung von gittergesteuerten Quecksilberdampfgleichrichtern Es sind zahlreiche Verfahren zur Regelung des Stromdurchganges durch elektrische Dampf- oder Gasentladungsstrecken mittels der Gittersteuerung bekannt, so z. B. die Regelung mittels einer gegenüber der Anodenwechselspannung in der Phase veränderbaren Wechselspannung oder einer Gleichspannung, die im Augenblick der Zündung umgekehrt wird, oder einer der Phase und Amplitude nach festen Wechselspannungen, der eine in ihrer Größe veränderbare Gleichspannung überlagert ist.
• In Anbetracht der Neigung der Äste der Wechselspannungskurven ist es mittels des ersten und letzten Verfahrens nicht möglich, die Anodenzündung in einem ganz genau bestimmten Augenblick eintreten zu lassen. Das zweite Verfahren jedoch benötigt zwei Spannungsquellen oder eine verwickelte Apparatur.
• Die Erfindung will den obenerwähnten Mißständen wirksam begegnen. Sie bezweckt, sämtliche Steuerkörper (Gitter) der Entladungsstrecken ohne Zuhilfenahme einer negativen Gleichspannungsquelle während des größeren Teiles der positiven Anodenhalbwellen auf ein negatives Potential und im Augenblick der Zündung auf ein. positives Potential gegenüber der Kathode zu bringen. . Es ist bereits eine Anordnung zur Zündung von Ouecksilberventilen bekannt; bei der den Zündelektroden der beiden abwechselnd arbeitenden Ventile die positive Zündspannung mit Hilfe eines Unterbrechers zugeführt wird, der in Reihe mit einer Gleichstromquelle im Stromkreis der Primärwicklung eines die Zündspannung liefernden Transformators liegt. Der Unterbrecher ist dabei von einem Kondensator überbrückt. Bei der periodischen Öffnung und Schließung des Kontaktes wird an der Zündelektrode eine Wechselspannung erzeugt, die aus einer hohen positiven Spannungsspitze und einer kleinen negativen Halbwelle zusammengesetzt ist. Abgesehen davon, daß diese Anordnung hohe Zündspannungen zur Erzeugung einer Initialzündung in Queck-/silberventilen mit unbestimmter Durchlaßrichtung liefert und für die Regelung von gittergesteuerten Quecksilberdampfgleichrichtern, bei denen es sich um verhältnismäßig niedrige Steuerspannungen handelt, nicht ohne weiteres verwendbar ist, besteht ein grundsätzlicher Unterschied gegenüber der Erfindung darin, daß in Reihe mit dem erwähnten Unterbrecher ein Umschaltkontakt liegt, der sowohl den Unterbrecher als auch den diesen überbrückenden Kondensator abwechselnd mit der einen oder anderen Primärwicklung der beiden Transformatoren verbindet. Wührend also der eine Transformator arbeitet ist der Primärkreis des anderen Transformators weder mit dem Unterbrecher noch mit dem Kondensator verbunden, so: daß während dieser Zeit die mit ihm verbundene Zündelektrode, wie dies erforderlich ist, keine neg-tj@ J, , Sperrspannung erhält. Die für die Erfinltt ` wesentliche Form der Steuerspannung, n,zxi@ lich eine annähernd gleichbleibende, nur von positiven Impulsen unterbrochene- negative Spannung, die an sämtlichen Gittern liegen muß, kann deshalb mit der bekannten-Anordnung nicht erzielt werden. Vielmehr wird bei dieser Anordnung die Steuerspannung stets von spannungslosen Pausen unterbrochen sein, die länger oder mindestens ebenso lang sind, wie die erzeugten Wechselspannungszüge.
• Gemäß einer besonderen. Ausführungsform finden zwei pulsierende Spannungen geeigneter Form und einer gegenüber der Speisespannung vielfachen Frequenz Verwendung, die vermittels einer Vorrichtung erzeugt werden, die auf- dem-Grundgedanken der Erfindung beruht.
• In der Zeichnung ist Abh. i eine schematische Darstellung einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung, wobei mit Hilfe einer einzigen Gleichstromquelle eine pulsierende Spannung besonderer Form und von einer Frequenz er- -zeugt wird, die ein Vielfaches der Speisefrequenz ist, - Abb.-2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die ähnlich derjenigen gemäß Abb. i ist, wobei jedoch im Gegensatz zu dieser zwei voneinander getrennte Transformatorsekundärwicklungen vorhanden sind, Abb: 3 ä, b je eine Darstellung der Kurven der beiden pulsierenden Spannungen, Abb. 3c eine Abwicklung des- Rotors des Verteilers unter Berücksichtigung der Stellungen der verschiedenen Bürsten, Abb.4 eine Ausführungsform der Erfindung, bei- der zwei Unterbrecheranordnungen benutzt werden.
• Bei der Ausführungsform nach Abb. i besitzt die' Vorrichtung zur - Steuerung der Steuerkörper des elektrischen Entladungsapparates irgendeine beliebige Gleichstromquelle i und einen Kontakt oder Unterbrecher-5 betätigenden Nocken 2, wobei zu -' dem Kontakt oder Unterbrecher 5 im Nebenschluß ein Kondensator 4 geschaltet ist.
• Wenn der Kontakt 5 geschlossen wird, so durchfließt der der Stromquelle i entnommene `Strom die Primärwicklung 3 eines Transformators. Bei der Ausführungsform der Vorrichtung nach Abb. i wird der Kontakt 5 sechsmal je Periode geäffnet. Somit durchfließt die Primärwicklung 3 ein unterbrochener Strom, der in den Sekundärwicklungen 6 und 7 eine pulsierende Spannung mit einer Frequenz erzeugt, die sechsmal größer ist als diejenige der Speisespannung des Entladungsapparates, und positive Spannungsspitzen aufweist, die durch negative Spannungsperioden :-,getrennt sind oder umgekehrt.
• Die Wicklung 6 lädt über ein Ventil g einen Kondensator io. Die positive Seite des Kondensators io ist mit der Kathode 13 des Entladungsapparates verbunden, während die negative: Seite mit dem gleichen Ende von sechs Widerständen i2 in Verbindung steht, Die anderen Enden dieser Widerstände sind an die Steuerkörper 14 angeschlossen, so daß diese von dem Kondensator io auf einem gegenüber der Kathode 13 negativen Potential gehalten werden. In der Zeichnung ist nur eine einzige Anode 15 und der zu dieser gehörige Steuerkörper 14 dargestellt.
• Die Sekundärwicklung 7 sendet über einen Gleichrichter oder ein Ventil 8 eine Reihe von positiven Impulsen aus, die in der angegebenen Weise erzeugt werden. Die Impulse werden durch einen Verteiler i i auf die verschiedenen Steuerkörper 14 verteilt. Es sei dabei bemerkt, daß der Verteiler i r Stromunterbrechungen nicht vornimmt, da er derart eingeregelt ist, daß _ der Übergang von einem Kontakt zum folgenden zwischen zwei Spannungsspitzen vor sich geht, d. h. also in einem Augenblick, wo kein Strom durch den Verteiler fließt.
• Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Steuerkörper 14 über die Wicklung 6, das Ventil g, den Kondensator io und die Widerstände 12 während des größeren Teiles der Periode eine gegenüber der Kathode 13 negative Spannung erhalten und über die Wicklung 7, -das Ventil 8 und den Verteiler i i während einer sehr kurzen Zeit positive Impulse empfangen, die die Zündung des Lichtbogens an der entsprechenden Anode hervorrufen.-Man kann den Zündungszeitpunkt der Zeit nach verschieben, indem man die Vorrichtung, bestehend aus dem Unterbrecher 2 und dem Verteiler i i, um ihre Achse verstellt. .
• An dem Grundgedanken der Vorrichtung wird nichts geändert, wenn man das Ventil 9 zwischen der negativen Seite des Kondensators io und dem gemeinsamen Punkt der Wicklungen 6 und 7 anordnet. Man kann in diesem Falle sogar das Ventil 8 in Fortfall kommen lassen, ohne dadurch das gute Arbeiten der Vorrichtung zu gefährden: Die Ausführungsform nächAbb..2 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Abh. i, nur sind hier die Wicklungen 6 und 7 getrennt. Im übrigen sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Abb. i. , Das Ventil 8 kann durch einen Widerstand 8' ersetzt werden, wie dies in Abb. 2 dargestellt ist.- Eines der Enden der Wicklung 7 ist ferner statt mit der negativen Seite des Kondensators io unmittelbar mit der Kathode 13 verbunden. Arbeitsweise und Regelung des Ganzen sind im übrigen die gleichen.
• Um ein gutes Arbeiten der Vorrichtung zu sichern, ist es bekanntlich zweckmäßig, den Steuerkörpern nur während einer sehr kurzen Zeit einen positiven Impuls zu erteilen, der genügt, um die Zündung der entsprechenden Anoden hervorzurufen und während des Restes .der Periode die -Steuerkörper gegenüber der Kathode auf einer negativen Spannung zu halten. Zu diesem Zweck haben die beiden Kontaktringe des Verteilers die in Abb. 3 c dargestellte Form. Diese Abbildung zeigt die Abwicklung der äußeren Fläche der beiden Ringe, die gegeneinander isoliert sind. Die durch die Kurve gemäß Abb.3a dargestellte Spannung wird auf den Ring 6 übertragen, während der- untere Ring 6' die durch die Kurve gemäß Abb. 3 b.dargestellte Spannung erhält. Die Stelle; an welcher die Bürsten 7, 8, g und 7', 8', g' auf den Kontaktringen aufliegen, sind in Abb. 5 c durch die strichpunktierten Linien I und II dargestellt.
• Wenn man beispielsweise die Bürste 7- betrachtet, so folgt ihre Berührungsstelle mit dem Verteiler, wie bereits oben gesagt, der-Linie I. Man sieht, daß die Bürste von A bis D die Spannung von dem oberen Ring 6 erhält, die durch die Kurve gemäß Abb. 3 a dargestellt ist. Daraus ergibt sich, daß von A bis B die Spannung gegenüber dem Potential der Kathode negativ ist. Zwischen B und C erhält die Bürste 7 einen positiven Impuls, der die Zündung der entsprechenden Anode ii hervorruft. Von C bis D ist die Spannung der Bürste 7 wieder negativ, und sie bleibt es bis zum Ende der Periode, da zwischen D und E durch einen Ausschnitt des Verteilers der positive Impuls, der an den oberen Ring geliefert wird, in Fortfall kommt. Die Bürste 7 läuft nämlich an diesem Ausschnitt auf dem unteren Ring, der in diesem Augenblick ein negatives Potential aufweist. Zwischen E und F läuft die Bürste wieder auf dem oberen Ring und alsdann zwischen F und G oder A auf dem unteren Ring. Von dieser Stelle an wiederholt sich der Kreislauf von neuem.
• Wie man sieht, hat die Bürste 7 während der ganzen Periode nur einen einzigen zwischen B und C liegenden positiven Impuls erhalten. Während des Restes der Periode wird die Bürste ohne Unterbrechung auf einem negativen Potential gehalten. Die gleichen Erscheinungen finden sich der Phase nach um i 2o' verschoben bei der Bürste 8 wieder. ... . Man sieht ferner, daß auch jede der anderen Bürsten je Umdrehung nur einen einzigen positiven Impuls erhält und daß während des Restes der Periode die Steuerspannung gegenüber der Kathode negativ ist.
• . Es sei bemerkt, daß der Übergang von einem Ring zum anderen ohne Gefahr stattfinden kann, da die Spannung der beiden Ringe in diesem Augenblick die gleiche ist.
• Die Vorrichtung kann in einfachster Weise ausgebildet werden, indem man die Unterbrecher und die Bürsten auf ein: und demselben Träger befestigt, der gegenüber dem beweglichen Teil, der durch die Nocken und die Ringe des Verteilers gebildet wird, verstellt .werden kann. Die zeitliche Verschiebung der Gesamtheit der Zündpunkte der verschiedenen Anoden findet alsdann durch Verstellung des Trägers der Unterbrecher und der Bürsten statt.
• Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Sechsphasengleichrichter. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei einem beliebigen anderen Mehrphasengleichrichter Verwendung finden.
• Eine zweckmäßige Ausführung, bei der zwei Anordnungen, die den oben beschriebenen entsprechen, benutzt werden, wird an Hand der Abb. q. beschrieben. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Vorteil erzielt, daß das Hilfsventil g (und gegebenenfalls das Hilfsventil 8) ebenso wie der Kondensator io in Fortfall kommen, d. h. diejenigen Elemente, die bei den Anordnungen nach Abb. i und 2 die negative Gitterspannung liefern. Statt dessen wird bei der Anordnung nach Abb. q. die negative Gitterspannung unmittelbar durch den an Hand der Abb. 3 c beschriebenen Verteiler erzeugt.

Claims (1)

1. PATENTANSpRÜciir: i. Anordnung zur Regelung von gittergesteuerten Ouecksilberdampfgleichrichtern, deren Steuerkörper während des größeren Teiles der positiven Anodenhalbwellen ein negatives Potential und im Augenblick der Zündung der zugeordneten Anoden einen in der Phase einstellbaren, positiven Spannungsimpuls erhalten, indem eine Gleichstromquelle unter Zwischenschaltung eines periodisch arbeitenden Unterbrechers mit der Priinärwicklung eines parallel zu einem Kondensator geschalteten Transformators derart taktmäßig verbunden wird, und die Zeitkonstanten ihres Stromkreises derart gewählt sind, daß während jeder Kontaktschließung die Primärwicklung des Gittertransformators von einem annähernd geradlinig anwachsenden Strom durchflossen =und von der Sekundärwicklung den Steuerkörpern eine annähernd gleichbleibende, nur von positiven Impulsen unterbrochene, negative Spannung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß von der Sekundärwicklung oder von einer der beiden Sekundärwicklungen des Gittertransformators eine negative Steuerspannung für die Gitter geliefert wird, die über ein gleichrichtendes Ventil einen Kondensator auflädt, dessen positive Klemme mit der Kathode des Entladungsapparates und dessen negative Klemme über Widerstände mit den Gittern verbunden ist; während die andere Sekundär-Wicklung dazu dient, über ein weiteres gleichrichtendes Ventil oder einen Widerstand sowie einen Verteiler den einzelnen Steuerkörpern positive Impulse zu erteilen. a. Vorrichtung nach Anspruch i zur Steuerung von Sechsphasengleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegeneinander in der Phase um 6o° verschobene, in den Scheitelwerten und im Verlauf einander gleiche Wechselspannungen dreifacher Netzfrequenz mit kurzzeitigem, hohem positivem Scheitelwert und lang andauerndem, kleinem, annähernd konstantem negätivem Wert jeweils an den umlaufenden Kontaktring je eines mit ruhenden, aber in ihrer Lage verstellbaren Bürsten für die Gitterbeaufschlagung ausgestatteten Verteilers angelegt sind, und daß die beiden Kontaktringe, die mechanisch miteinander vereinigt, elektrisch aber voneinander isoliert sind und von der gleichen Welle mit der Drehzahl (f) j e Sekunde (f - Anodenspannungsfrequenz) angetrieben werden, sich gegenseitig teilweise derart überlappen, da;ß jede der sechs Bürsten nur einmal während einer Periode der Anodenwechselspannung auf das mit ihr verbundene Gitter einen positiven Spannungsimpuls, während der ganzen übrigen Zeit jedoch eine- negative Spannung überträgt.