DE676986C

DE676986C - Elektrische Steuereinrichtung zum Ein- und Ausschalten bzw. Regeln von als Wechselstromschalter dienenden Entladungsgefaessen fuer Stromverbraucher

Info

Publication number: DE676986C
Application number: DES124293D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1935-10-03
Filing date: 1936-09-24
Publication date: 1939-06-16
Also published as: US2126398A

Description

Elektrische Steuereinrichtung zum Ein- und Ausschalten bzw. Regeln von als Wechselstromschalter' dienenden Entladungsgefäßen für Stromverbraucher Es ist bekannt, Wechselstromverbraucher, deren Leistungsaufnahme geregelt werden soll bzw. die häufig aus- und eingeschaltet werden sollen, mit dem speisenden Wechselstromnetz über gittergesteuerte Gas- oder Dampfentladungsstrecken in Antiparallelschaltung zu verbinden. Es ist weiterhin bekannt, von diesen beiden mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel geschalteten Entladungsstrecken nur die eine durch eine äußere Regelgröße zu steuern, die Steuerung der anderen Entladungsstrecke dagegen durch den Anodenstrom der ersteren Entladungsstrecke zu bewirken. Man vereinfacht auf diese Weise die Steuereinrichtung erheblich und erzielt außerdem noch den in vielen Fällen wichtigen Vorteil, daß jede Einschaltdauer des Verbrauchers aus einer geraden Anzahl von Halbwellen des Wechselstromes besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache und betriebssichere Steuereinrichtung für diejenige Entladungsstrecke zu schaffen, deren Zündung von dem Anodenstrom der anderen Entladungsstrecke abhängt. Erfindungsgemäß wird zwischen (las Gitter und die Kathode der in der Zündung folgenden Entladungsstrecke ein als Zündspannungsquelle dienender Kondensator geschaltet, der vorzugsweise über einen regelbaren Widerstand durch die am Verbraucher auftretende Spannung geladen wird. Neben der außerordentlichen Einfachheit des Aufbaues hat die erfindungsgemäße Steuereinrichtung den Vorteil, daß das Steuergitter der Folgeentladungsstrecke infolge der unmittelbaren Verbindung der Kondensatorbelegungen mit dem Verbraucher, der ja einpolig an das Wechselstromnetz angeschlossen ist, stets ein eindeutig definiertes Potential besitzt, so daß ungewollte Zündungen praktisch unmöglich gemacht sind.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Regelung eines Widerstandserhitzers dargestellt. Die Erwärmung des Erhitzers i erfolgt durch Zuführung von Wechselstrom an das Widerstandselement 7 über die Entladungsgefäße 3 und 5. Die Entladungsgefäße 3 und 5 liegen in Antiparallelschaltung in Reihe mit dem Heizelement 7 an den Wechselstromnetzleitern 13 bzw. i9.
Es möge nun angenommen werden, daß der Erhitzer i auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden soll. Zu diesem Zweck wird die Aussteuerung der Entladungsgefäße in bestimmter Weise geregelt. Die Steuerelektrode 2i des Entladungsgefäßes 3 ist mit einer Schaltungseinrichtung verbunden; welche Steuerspannungen liefert, die von den Temperaturänderungen des Erhitzers i abhängen. An sich kann diese Einrichtung in beliebiger Weise ausgeführt sein: In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht sie aus einer Brückenschaltung 25 mit drei festen Widerständen 27, 29 und 31 und einem veränderlichen Widerstand 33, dessen Größe von der Temperatur des Erhitzers i abhängt und so das Spannungsgleichgewicht der Brücke beeinflußt. An diametral gegenüberliegenden Punkten 35 und 37 wird die Brücke 25 aus dem Wechselstromnetz über eine Phasendreheinrichtung 39 gespeist. Letztere besteht aus einem veränderlichen Widerstand 41 und einem Kondensator 43, die in Reihe miteinander an der Sekundärwicklung 45 des Transformators 47 liegen. Der Anschluß der Brücke erfolgt an den Punkt q.9> der zwischen dem Kondensator 43 und dem veränderlichen Widerstand 41 liegt, und den Mittelpunkt 51 der Transformatorwicklung 45. An die beiden anderen Brückeneckpunkte 53 und 55 ist das Steuergitter des Entladungsgefäßes 3 über einen Zwischentransformator 57 angeschlossen: Zweckmäßig wird die Phasendreheinrichtung 59, obwohl das an sich nicht erforderlich ist, so angeordnet, daß sowohl die Eingangsspannung als auch die Ausgang-Spannung der Brücke um 9o° in der Phase gegenüber der Spannung des Netzes verschoben ist. Die gleiche Phasenverschiebung besteht gegenüber der Anodenspannung des Entladungsgefäßes 3. D:e Richtung der Phasenverschiebung ist so gewählt, daß das Steuerpotential an der Entladungsstrecke-sein positives Maximum in dem Augenblick des Beginns der positiven Anodenspannungshalbwelle besitzt. Die Einstellung der Brücke 25 erfolgt so, daß das Steuerpotential, wenn die Erhitzertemperatur niedrig ist, hinreichend groß ist, um das Entladungsgefäß 3 zu Beginn der positiven Anodenspannungshalbwelle leitend zu machen. Wenn die Erhitzertempe-Tatur dagegen hoch ist, besitzt das Steuerpotential im Anfang det Halbwelle einen so niedrigen Wert, daß die Entladungsstrecke nicht leitend wird.
Das zweite Entladungsgefäß 5 wird von dem Entladungsgefäß 3 gezündet, und zwar im Beginn ihrer positiven Anodenspannungshalbwelle; die gleichzeitig die negative Halbwelle für das Entladungsgefäß 3 darstellt. Zur Steuerung des Entladungsgefäßes 5 ist eine Steuerschaltung 59 vorgesehen, die aus einem Kondensator 61 und einem Widerstand 63 besteht. Diese beiden Elemente liegen in Reihe an den Klemmen des Heizelements 7. An dem Verbindungspunkt 65 zwischün dem Kondensator und dem Widerstand liegt über eine Vorspannungsbätterie 67 und einen Widerstand 69 das Steuergitter 23 des Entladungs-'-;gefäßes 5.
Die Vorspannungsbatterie 67 dient im normalen Zustand zur Sperrung des Entladungsgefäßes 5. Wenn nun aber das Entladungsgefäß 3 zündet, fließt ein Ladestrom in den Kondensator 61, so däß dessen an dem Gitter des Entladungsgefäßes 5 liegende Belegung positivgeladen wird; während die andere Belegung, die an der Kathode liegt, negatives Potential erhält. Wenn der Ladestrom eine bestimmte Zeit lang geflossen ist, hebt die Kondensatorspannung die Vorspannung der Batterie 67 auf und bewirkt somit eine Zündung des Entladungsgefäßes 5, wodurch dem Widerstandselement 7 während einer Halbwelle Strom zugeführt wird. Der Widerstand 63 kann so eingestellt werden, daß bereits zu Beginn der positiven Halbwelle für das Entladungsgefäß 5 der Kondensator 61 so weit aufgeladen ist, daß dieses Entladungsgefäß zünden kann. Dann ist der Strom, der während einer Halbwelle durch das Entladungsgefäß 3 fließt, gleich dem Strom während der nächstfolgenden Halbwelle durch das Entladungsgefäß 5 genau so, als ob das Heizelement unmittelbar mit Wechselstrom gespeist würde. Man kann aber den Kondensator gleichzeitig als Verzögerungselement für die Zündung des Entladungsgefäßes 5 benutzen, so daß deren Aussteuerungsgrad in wählbarem Maße geringer wird. Davon wird man besonders dann Gebrauch machen, wenn auch das Entladungsgefäß 3 nur teilausgesteuert ist.
Es werde nun zunächst einmal angenommen, daß der Erhitzer noch kalt ist: Wenn die Einrichtung an Spannung gelegt ist, wird der Steuerelektrode.21 gegenüber der Kathode 17 ein Potential aufgedrückt, welches zur Zündung des Entladungsgefäßes 3 ausreicht; da das tenlperäturempfindliche Organ 33 noch kalt ist. Dem Stromstoß durch das Entladungsgefäß 3 folgt ein Stromstoß durch das Entladungsgefäß 5; und zwar führen diese beiden Entladungsgefäße abwechselnd so lange Strom, bis die 'Temperatur des Erhitzers i den gewünschten Wert erreicht hat. In diesem Augenblick ist der Widerstand des Widerstandsthermometers 33 so groß geworden, daß die der Steuerelektrode 21 zugeführten Spannungsimpulse zur Zündung nicht mehr ausreichen. Da die Zündung des Entladungsgefäßes 5 von der dem Entladungsge-fäß 3 abhängt, führt diese ebenfalls keinen Strom mehr und das Heizelement bleibt so lange abgeschaltet, bis sich der Erhitzer hinreichend abgekühlt hat.

Claims

PATCNTANSPRÜcFIR: z. Elektrische Steuereinrichtung zum Ein- und Ausschalten bzw. zum Regeln von als Wechselstromschalter dienenden Entladungsgefäßen für Stromverbraucher, die aus einem Wechselstromnetz über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken in Antiparallelschaltung gespeist werden, wobei die Regelgröße nur auf den Steuerkreis der einen Entladungsstrecke einwirkt, während die andere Entladungsstrecke immer dann zündet, wenn in der vorangegangenen Halbwelle die erste Entladungsstrecke Strom führte, insbesondere zur Regelung der Heizleistung eines Widerstandsofens, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gitter und Kathode der in der Zündung folgenden Entladungsstrecke (5) ein vorzugsweise über einen einstellbaren Widerstand (63) durch die am Stromverbraucher (7) auftretende Spannung geladener Kondensator (6t) als Zündspannungsquelle liegt. z. Elektrische Steuereinrichtung zur Ofenregelung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergitter der unmittelbar gesteuerten Entladungsstrecke eine um 9o° gegenüber der Anodenspannung phasenverschobene Steuerwechselspannung zugeführt wird, deren Amplitude, vorzugsweise unter Vermittlung einer Brückenschaltung und eines temperaturabhängigen Widerstandes, derart von der Ofentemperatur abhängt, daß die Entladungsstrecke bei Überschreitung einer bestimmten Ofentemperatur gesperrt wird.