DE674599C - Anordnung zur selbsttaetigen Regelung der Spannung oder einer anderen Betriebsgroesse bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Umformungseinrichtungen mittels der Gittersteuerung - Google Patents

Description

• Anordnung zur selbsttätigen Regelung der Spannung oder einer anderen Betriebsgröße bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Umformungseinrichtungen mittels der Gittersteuerung Bei Umformungseinrichtungen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken (Gleichrichter, Wechselrichtern und Umrichtern) kann man mittels der Gittersteuerung vorbestimmte Betriebsgrößen beeinflussen und selbsttätig regeln. Vorteilhaft wird dabei das Einsetzen jederTeilentladung durch eine phasenveränderliche Gitterwechselspannung gesteuert. Bei mehrphasigen Umformungseinrichtungen kann man in einfacher Weise die Phasendrehung sämtlicher Gitterspannungen dadurch bewirken, daß man einen Drehtransformator (Drehregler) vorsieht. Wegen der mechanischen Trägheit eines solchen Regelorgans - gleiches gilt übrigens auch für die äquivalente Steuerung mittels durch Synchronmotoren angetriebener Kommutatoren, deren Bürsten verschoben werden - sind die erzielten Regelgeschwindigkeiten nicht befriedigend.
• Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Anordnung zur selbsttätigen Regelung der Spannung oder einer anderen Betriebsgröße bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Urnforrnungseinrichtungen mittels der Gitterstenerung, die günstigere Regelwirkungen ermöglicht und vorzugsweise für solche Gittersteuerungen Bedeutung hat, bei denen die Phasenänderung der Gitterspannung ganz oder teilweise durch eine mechanische Vorrichtung bewirkt wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Beeinflussung der Gitterspannung durch eine träg arbeitende Steuerung und eine in gleicher Richtung wirkende, im wesentlichen trägheitslos arbeitende Steuerung. Ferner sind Vorrichtungen vorgesehen, die die Zunahme der Wirkung der trägheitslos arbeitenden Steuerung verzögern.
• Die Kombination einer träg arbeitenden Steuerung und einer trägheitslos arbeitenden Steuerung an sich ist zu anderen Zwecken auch schon anderweitig vorgeschlagen worden. Dort soll jedoch die träge arbeitende Teilsteuerung lediglich den Steuerbereich der einzelnen zusammenarbeitenden Entladungsstrecken festlegen, während die eigentliche Steuerung des Zündpunktes innerhalb dieses Bereiches ausschließlich durch die trägheitslos arbeitende Teilsteuerung erfolgt.
• Die selbsttätige Regelung gemäß vorliegender Erfindung wirkt in der Weise, daß ein träg arbeitendes Regelorgan die kleinen Spannungsschwankungen ausregelt, während außer diesem Tragregler ein stoßartig wirkendes Regelorgan immer dann in Tätigkeit zu treten hat, wenn die Abweichung von der Sollspannung (falls es sich um eine Spannungsregelung handelt) größere Werte erreicht; dieses zweite Regelorgan soll als Stoßregler bezeichnet werden.
• Eine durch einen Tragregler und einen Stoßregler erfolgende selbsttätige Regelung bietet Vorteile, wie sich nachstehend ergibt, wenn man. eine Spannungsregelung z. B. beim Gleichrichter zugrunde legt: i. Bei kleinen Spannungsschwankungen kann ein einfacher; wenigstens teilweise mechanisch wirkender Regler allein die Aufgabe der Spannungskonstantregelung bewirken. Dieser Apparat arbeitet nicht dauernd wie beispielsweise ändere Regler (Tirillregler), sondern es kann ein Regler benutzt werden, der im Falle eines Nichtv orliandenseins eines Stoßreglers eine unzulässig große Trägheit aufweisen würde.
• 2. Falls große Spannungsschwankungen auftreten, welche von ' besonders kurzer Dauer sind, braucht der träg arbeitende Regler nicht seinen ganzen Regelweg zu überstreichen, sondern in diesem Falle hat der Stoßregler in erster Linie die Aufgabe, die Sollspannung wieder herzustellen.
• 3. Treten große Schwankungen von längerer Dauer auf, dann arbeiten Träg- und Stoßregler in der Weise zusammen, daß bei einer Spannungsabsenkung sowohl der Stoßregler im Sinne einer Spannungserhöhung arbeitet als auch der Tragregler die Erhöhung der Spannung auf ihren Sollwert anstrebt. Es ist jedoch nicht nötig, daß der Tragregler bereits anläßlich des ersten Regelabschnittes in eine den veränderten Lastverhältnissen entsprechende Stellung läuft - hierzu ist er im allgemeinen zu träge- -, sondern der geschilderte Vorgang, d. h. das Ansprechen der Stoßerregung und das gleichzeitige Arbeiten des Tragreglers wiederholt sich so lange, bis der Tragregler die den neuen Lastverhältnissen entsprechende Stellung angenommen hat.
• In Abb. z der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, .das sich auf einen Gleichrichter bezieht, dargestellt. Die Gitter z eines mehranodigen Gefäßes 2 mit Quecksilberkathode werden in bekannter Weise von einem Drehtransformator 3 gespeist. Die Steuerung des Einsetzens der einzelnen Entladungsströme wird dadurch bewirkt, daß die Phasenlage der Gitterspannung gegenüber der derAnodenspannung, die vom Primärnetz q. zugeführt wird, verschoben wird. Es sei angenommen, däß dieser Drehregler mit einem Motorantrieb 5 versehen ist, welcher in Abhängigkeit von einem Spannungsrelais 6 in der einen oder der arideren Richtung so gesteuert wird, daß die von dem Relais 6 konstant zu haltende Betriebsgröße innerhalb vorbestimmter Grenzen konstant gehalten wird. Dieser soeben erläuterte Teil der Regeleinrichtung ist der oben als Tragregler bezeichnete Teil. Außer diesem Tragregler ist noch ein sog. Stoßregler vorhanden, der im Ausführungsbeispiel ebenfalls von dem Relais 6 betätigt wird, jedoch im Gegensatz. zu der Steuerung des Drehreglers die Eigenschaft hat, daß die Regelung praktisch träglieitslos vor sich geht. In der Zeichnung ist ein- Transformator 7' angedeutet; welcher über einen Gleichrichter 8' mit einem Kondensator 9 in Reihe geschaltet ist. Die Stoßreglung geht nun dadurch vor sich, daß mittels des Relais 6 der Transformator 7' an Spannung gelegt wird, wodurch an dem Kondensator 9 eine Gleichspannung entsteht; die zusätzlich in die Gitterkreise eingefügt wird. Durch diese Zusatzspannung wird das Einsetzen jeder. Teilentladung sozusagen schlagartig zeitlich verzögert. In ähnlicher Weise kann durch einen zweiten Stoßreglerkreis 7", 8", welcher jedoch in der Zeichnung nur punktiert dargestellt ist, eine Spannung mit entgegengesetztem Vorzeichen in den Gitterkreis geschaltet werden. Auf diese Weise ist also ein Tragregler mit einem Stoßregler vereinigt. Diese Lösung ist jedoch insofern unvollkommen, d.li. sie kann für praktische Regelvorgänge noch nicht benutzt werden, da die Wirkung der Stoßregelung so schnell eintritt, daß der Tragregler noch nicht Gelegenheit hat, in die Regelung einzugreifen.
• Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird diese Schaltung in der folgenden Weise ergänzt: Es werden Vorrichtungen vorgesehen, durch deren Anwendung die trägheitslos arbeitende Stoßregelung so abgeändert wird, daß zwar das Einsetzen der Stoßregelung nach Ansprechen des Relais 6 vollkommen trägheitslos erfolgt, aber die Zunahme der Wirkung der Stoßregelung in solcher Weise gesteuert wird, daß während des Stoßregelvörganges der Tragregler Gelegenheit hat, im Sinne einer Kompensierung der entstandenen Spannungsschwankung eine neue Stellung einzunehmen. Weiter wird durch die neuartige Schaltung erreicht; daß das Arbeiten des Tragreglers um so länger andauert: je mehr der Augenblickswert der konstant zu haltenden Spannung von ihrem Sollwert abweicht.
• Praktisch ist dies bei der neuartigenSchaltung dadurch erreicht, daß in den Sekundärstromkreis des Transformators 7 und des Gleichrichters $ eine Drosselspule eingeschaltet wird. Diese Drosselspule hat zur Folge, daß der Strom in dem Stromkreis 7', 8', 9 bzw. 7", 8", 9 nach der Kurve b' der Abb. 2 ansteigt. Würde diese Anordnung nicht Verwendung finden, dann würde das Ansteigen der dem Dnehtransformatornullpunkt aufgedrückten Spannung praktisch trägheitslos vor sich gehen, d. h. etwa nach der Kurve ä der Abb. 2. Die Folge hiervon wäre, daß im Falle einer Abweichung der Spannung vom Sollwert der Stoßregler so schnell die Spannung verbessern würde, daß der Trägregler gar nicht Gelegenheit hätte, seine Stellung zu verlassen.
• Hinsichtlich derZeitkonstanten des Stromkreises 7', 8', 9 bzw. 7", 8", 9 sei noch folgendes unter Bezugnahme auf Abb. 3 der Zeichnung bemerkt: In dieser Abbildung stellt die Kurve a den Verlauf der Spannung an den Gleichstrornsammelschienen der Gleichrichteranlage dar, wenn die Regelung in Tätigkeit tritt. In dein Punkt P erfolgt das Ansprechen des Stoßreglers. Die Spannung steigt entsprechend einer Kurve x an, welche durch die Zeitkonstante des genannten Stromkreises festgelegt ist. Sobald die Nennspannung wieder erreicht ist, d. h. sobald die Kurvex die Horizontaled schneidet, hört der Stoßerregungsvorgang auf, und die Spannung fällt wieder ab. Der Verlauf dieses Abfalles geht aus der Kurve y hervor. Während der ersten Arbeitszeit des Stoßreglers wird der Drehtransformator 3 durch den Antrieb 5 gesteuert. Derjenige Spannungswert, welcher an den Gleichstromsammelschienen vorhanden wäre, wenn lediglich der Trägregler vorhanden wäre, geht aus der Kurve b hervor. Der Spannungswert, welcher an einem gedämpften Instrument, beispielsweise an einem gedämpften Voltmeter, abgelesen werden kann, wird durch die Kurve c veranschaulicht.- Diese Kurven zeigen, daß die Steilheit der Kurve y größer ist als diejenige der Kurven x, was man z. B. durch Widerstände parallel zum Kondensator 9 erreichen kann. Bei dieser Anordnung werden günstige Regelvorgänge erzielt.
• Aus der Abb. z geht außerdem hervor, daß der Trägregler während des Arbeitens des Stoßreglers Gelegenheit hat, um so länger zu arbeiten, je mehr der Augenblickswert der Spannung von dem Sollwert abweicht. Der Grund hierfür besteht darin, däß die durch den Stromkreis 7', 8', 9 bzw. 7", 8", 9 aufgedrückte Spannung einen um so höheren Wert erreichen muß, um den Sollwert wieder herzustellen, je mehr der augenblickliche Spannungswert von dem Sollwert abweicht. Ist beispielsweise die Abweichung nur gering, dann genügt eine Stoßregelspannung entsprechend dem Punkt X1 der Kurve b', um den Augenblickswert auf den Sollwert zu erhöhen. Infolgedessen steht dem Trägregler die Zeit t1 zur Verfügung, um den Drehtransformator 3 im Sinne einer Erhöhung zu verstellen. Ist jedoch die Abweichung des Augenblickswertes von dem Sollwert größer und beispielsweise so groß, daß eine Nullpunktspannung des Drehtransformators entsprechend dem Punkt X, der Kurve b' notwendig ist, uni wieder normale Spannungsverhältnisse herzustellen, dann hat der Trägreglerwährend einer längeren Zeit, und zwar während der Zeit t., Gelegenheit, im Sinne einer Verstellung des Drehtransformators 3 zu arbeiten. Liegt eine sehr große Abweichung vom Sollwert vor und ist eine Stoßerregungsspannung entsprechend dein Punkt Y3 der Kurve b notwendig, dann kann der Trägregler während der gesamten Zeit t3 arbeiten. Hieraus geht hervor, düß beim Ansprechen der Stoßregelung die Trägregelung um so länger wirksam ist, je größer die Abweichung des Augenblickswertes der zu regelnden Größe vom Sollwert ist. Auch diese Wirkung wird durch die Anordnung der Verzögerungsdrossel im Stromkeis 7', 8', 9 bzw. 7", 8", 9 erzielt. Würde der Stoßregler nach der Kurve ä der Abb. 2 arbeiten, dann hätte der T rä gregler keine Zeit, in Tätigkeit zu treten.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Anordnung zur selbsttätigen Regelung der Spannung oder einer anderen Betriebsgröße bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Umformungseinrichtungen mittels der Gittersteuerung, vorzugsweise solchen mit einer Gitterspannung, deren Phase wenigstens teilweise durch eine mechanische Vorrichtung beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung der Gitterspannung in gleichem Sinne sowohl durch eine träg arbeitende Steuerung (Trägregler) als auch durch eine im wesentlichen trägheitslos arbeitende Steuerung (Stoßregler), die nur bei größeren Spannungsabweichungen anspricht, erfolgt und Vorrichtungen vorgesehen sind, die die Zunahme der Wirkung der trägheitslos arbeitenden Steuerung verzögern.
2. 2. Anordnung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägregier in an sich bekannter Weise die Phase der Gitterwechselspannung verstellt und der Stoßregler die in den Gitterkreisen . befindliche Gittergleichspannung steuert.
3. 3. Anordnung nach. Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gitterkreisen ein Kondensator (9), gegebenenfalls mit parallel geschaltetem Widerstand; angeordnet ist, der je nach der Regelungsrichtung des Stoßreglers mit Gleichspannung verschiedenen Vorzeichens geladen wird. q.. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung zweier Hilfsgleichrichter (8', S") und je eines diesen zugeordnetenTransformators (7', 7") zur Aufladung des Kondensators, welche durch ein auf die zu regelnde Größe ansprechendes Relais an Spannung gelegt werden.