Anordnung zur selbsttätigen Regelung der von Gleichrichteranlagen
mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken abgegebenen Gleichspannung
Zusatz zurn Patent 638426
Giegenstand des Hauptpatents ist eine Anordnung
zur selbsttätigen Regelung der Glelchspannung, welche eine mit gittergesteuierten
Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeltende Gleichricliteranlage abgibt, wobei
den Gitterkreisen der Entladungsstrecken eine Wechselspamlung zugeführt wird, ffie
von mindestens einer Bietriebsgröß,e unter Mitwirkung einer gleicl-istromvormagnetisierten
Drossel in ihrer Phasenlage beeinflußt wird, und zwar -wird die Induktivität der
im Steuerkreis, vorgesehenen Drossel durch einen de - r erzeugten Gleichspannung
proportionalen Str= einerseits und den im Gleichstromkreis fließenden Strom andererseits
derart gesteuert, daß die von den beiden Gleichstromwicklungen erzeugten magnetischen
Flüsse einander entgegengerichtet sind. Eine solche Steuerung ermöglicht ieine i#,ein
elektrisch erfolgende Beeinflussung der Steuergitter durch Spannung und Strom im
Verbraucherkreis ohne Zuhilfenahme mechanischer oder elektromechanischer Zwischenglieder.
Die Ausbildung des Steuerkreises kann dabei in verschiedenartiger Weise erfolgen.
Gegenstand der Erfindung ist eine besonders zweckmäßige Durchbildung des Steuerkreis-es.
Die entsprechend dem Hauptpatent gemeinsam mit einem Kondensator in Reihe liegenden
eisiengesättigten Drosseln bilden erfindungsgemäß den Zweig einer zweckmäßigerweise.
in Brückenschaltung ausgeführten Scheinwiderstandsanordnung, der ,eine gegenüber
der Anodenweclisielspannung phasenverschobene Speisewechselspannung an einem Brückenzweig
zugeführt wird, wobei die übrigen Zweige der Brücke aus dem mit den Drosseln in
Reihe liegenden Kondensator, ferner aus einem Ohmschen Widerstand und einem Autotransformator
bestehen; die den Gitterkreisen zuzuführende Steuerwechs-elspannung wird an dein
Eckpunkt der Brück.e, an dem der Widerstand und der Kondensator zusammengeschaltet
-sind, und ,einem Abgriff des Autotransformators entnomm,en.Arrangement for the automatic control of the DC voltage emitted by rectifier systems with grid-controlled vapor or gas discharge sections Addition to patent 638426 The subject matter of the main patent is an arrangement for the automatic control of the equilibrium voltage, which a rectifier system working with grid-controlled vapor or gas discharge sections emits, whereby the grid circles of the discharge sections emit an alternating voltage is supplied FFIE of at least one Bietriebsgröß, e, composed of a gleicl-istromvormagnetisierten throttle is affected in their phase position, namely the inductance of the control circuit, provided throttle -is by one of the generated DC voltage proportional Str = one hand, and in the DC circuit On the other hand, the flowing current is controlled in such a way that the magnetic fluxes generated by the two direct current windings are opposite to each other. Such a control enables the control grid to be electrically influenced by voltage and current in the consumer circuit without the aid of mechanical or electromechanical links. The control circuit can be designed in various ways. The invention relates to a particularly expedient implementation of the control circuit. According to the main patent, the iron-saturated chokes lying in series together with a capacitor form, according to the invention, the branch of an expediently. An impedance arrangement executed in a bridge circuit, to which an alternating feed voltage, which is phase-shifted with respect to the anode circuit voltage, is fed to a bridge branch, the remaining branches of the bridge consisting of the capacitor in series with the chokes, an ohmic resistor and an autotransformer; The alternating control voltage to be fed to the grid circles is taken from the corner of the bridge, where the resistor and the capacitor are interconnected, and from a tap on the autotransformer.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke an einem Zweiweg,-leichrichter
veranschauliclit.
Die Gleichrichteranlagie in Abb. i ,enthält ein
zweianodigies Entladungsgefäß i mit Anoden 2 und 3, Gittern 4 und
5 und ,einer Kathode 6. Die Emission der Kathode 6
wird in bekannter
Weise durch. eine Hilfsspannung 25 unterhalten. Die Speisung des Gleichstromkreises
24 erfolgt durch das Ent-Iad:ungsgefäß i von der Sekundärwicklung 7
des Haupttransformators
9, dessen Primär-Wicklung io an das primäre Wechselstromnetz 26 angeschlossen
ist. Es wird bemerkt, daß der Erfindungsgedanke zwar an einem Zweiweggleichrichter
veranschaulicht ist, je-
doch auch bei beliebi- hasigen Gleichricli-Cp tern
anwendbar ist.In the drawing, the inventive idea is illustrated by a two-way rectifier. The rectifier system in Fig. I, contains a two-anodized discharge vessel i with anodes 2 and 3, grids 4 and 5 and a cathode 6. The emission of the cathode 6 is carried out in a known manner. maintain an auxiliary voltage 25 . The DC circuit 24 is fed through the discharge vessel i from the secondary winding 7 of the main transformer 9, the primary winding io of which is connected to the primary alternating current network 26. It is noted that the idea of the invention is indeed illustrated in a full-wave rectifier, JE but also at arbitrary hasigen Gleichricli-Cp tern is applicable.
Die, Steuerung der dem Gl#eichstromnetz 24 zugefübrten Energie erfolgt
mittels ein-es Steuerkreises, der von der Tertiärwicklung 8
gespeist wird.
Zu-nächst wird mittels einer Sdheinwiderstandsanordnung, bestehend aus ,einem Ohmschen
Widerstand 27 und einer Drosselspule 28, die der Wicklung
8 entnornmene Wedhs:elspannung im - wesentlich-en um go' gedreht in
bezug auf die, Wechselspannung des NetzeS 26, d. h. auch in bezug au-f die
Anodenwechselspannung. Der eigentliche Steuerkreis enthält die beiden eisenhaltigen
Induktivitäten 13 und 14 und in Reihe hiermit einen Kondensator 12 und einen Ohmschen
Widerstand i i. Die gesamte Reihensich#altung wird von der der ersten Brückenanordnung
entnommenen, um go' gegenüber der Netzspannung verschobenen Spannung mittels eines
Autotransformators 29 gespeist. Die Primärwicklung des Gittertransformators
30 liegt in Reihe mit dem Widerstand i i an der vollen Windungs#zahl. des
Autotransforinators--9, die aus dem Kondensatori2 und den Induktivitäten 13 und
14 bestehende Reihenschaltung liegt in Reihe mit dein Widerstandii -.an einem Abschnitt
des Auttotfansformators 7-9. In die Gitterkreise sind zweckmäßigerweise Strombegrenzungswiderstände
17 bis - ig eingefügt. Wie im Hauptpatent bereits beschrieben ist,
sind die veränderlichen Induktivitäten 13 und 14 mit Eisenkernen
15 und 16 versehen, die durch Wicklungen 2o bis 23 gesteuert werden.
Die Wicklungen 20 Und 22 Sowie 21 und 23 wirken (einander entgegen und sind
so bemessen, daß bei normaler Belastung die durch die Wicklungen 22 und
23 hervorgierufene; Magnetislerung gerade neutraliskrt wird duirch die vom
Verbraudheretrorn mittels dex Wicklungen 2o -und 21 hervorgerufene Magnetisicrung.
An Stelle zweier getrennter Induktivitäten kann man im übrigen eine Anordnung treffen,
bei der die Induktivitäten auf einem gemeinsamen Kern unte"rgebracht sind; jedoch
wird daiin in den Gleichstromkreis über die Sättigungswicklungen eine Wechselspannungeingeführt,
die bei Verwendung zweier getrennter Keine und entsprechender Anordnung des Wicklungssinnes
unterdrückt wird.The control of the energy supplied to the direct current network 24 takes place by means of a control circuit which is fed by the tertiary winding 8. First, by means of a Sdheinwiderstands arrangement, consisting of, an ohmic resistor 27 and a choke coil 28, the voltage taken from the winding 8 : the voltage in - essentially rotated by go 'in relation to the AC voltage of the network 26, i. H. also with regard to the anode alternating voltage. The actual control circuit contains the two ferrous inductors 13 and 14 and in series with them a capacitor 12 and an ohmic resistor i i. The entire series aging is fed by the voltage, which is taken from the first bridge arrangement and is shifted by go 'with respect to the mains voltage, by means of an autotransformer 29. The primary winding of the grid transformer 30 is in series with the resistor ii on the full number of turns. of the autotransformer - 9, the series circuit consisting of the capacitori2 and the inductances 13 and 14 is in series with the resistorii - at a section of the autotransformer 7-9. In the grid circles expediently current limiting resistors 17 to - added strength. As already described in the main patent, the variable inductances 13 and 14 are provided with iron cores 15 and 16 which are controlled by windings 2o to 23. The windings 20 and 22 as well as 21 and 23 counteract each other and are dimensioned in such a way that under normal load the magnetization produced by the windings 22 and 23 becomes neutral due to the magnetization produced by the consumer fan by means of the windings 20 and 21 Instead of two separate inductances, an arrangement can be made in which the inductances are placed on a common core; however, an alternating voltage is introduced into the direct current circuit via the saturation windings, which is suppressed when using two separate cells and a corresponding arrangement of the winding direction .
Die Wirkungsweise, der Steuerung gemäß der Erfindung soll an Hand
der Vektordiagramme in Abb. 2 und 3 erläutert werden. In Abb. 2 bedeutet
der Vektor E,4 die Anodenspannung einer der Anoden, beispielsweise der Anode 2;
der VektorEL ist die Spannung an der Drosselspule 28; entsprechend ist der
Vektor E"# die Spannung am Widerstand27. Der VektorEQ ist dann diedieser Scheinwiderstandsanordnung
entnommene, urn go' glegen EA phas-enversehobene Spannung und der VektorE7- die
im Autotransformat#or 29 erzeugte Zusatzspannung. In Abb.3 sind die VektorenE,1,
EQ und ET noch einmall dargestellt, aber etwas üb#ertrieb#en der besseren
übersicht wegen. Bei Leerlauf #sind die Induktivitäteni3 und 14 infolge der Nebenschlußwicklungen22
und 23 leicht gesättigt, so daß ihr Scheimviderstand etwas klein#er ist,
als dein größtmöglichen Scheinwiderstand im ungesättigten Falle entspricht. Die
Kapazität 12 ist so gewählt, daß ihr Sc*heinwiderstand etwa halb so groß ist wie,
der Scheinwiderstand der Induktivitäten 13 und 14 im ungesättigten Zustand. Bei
Leerlauf ergibt sich als Spannung am Widerstand i i die durch den VektorE'R dargestellte
Spannung. Entsprechend ist E'C die Spannung um Kondensator i-- und E'L die Spannung
an den Induktivitäten 13 und 14. Die Spannung zwischen dem rechten äußeren Ende
des Autotransformators 29 und dem Verbindungspunkt des Widerstandes i i mit dem
Kondensator 12 ist dann die der Primärwicklung des Gittertransformators 3o zugeführte
SpannungE'c,. Wir nehmen jetzt an, daß der Gleichrichter normal belastet sei. Dann
werden die Stromwicklungen 2o und 21 die durch die Spannungswicklungen 22 und
23
hervorgerufene Magnetislerung in# wesentlichen kompensieren, so dag der
Scheinwiderstand der Induktivitäten 13 und 14 vergrößert wird, bis er seinen Größtwert
annimmt. Dabei wird die Phase der den Gittern zugeführten Wechselspannung in bezug
auf die SteRu-ngE'c, im voreilenden Sinne verschoben, z. B. in die StellungE'%.
Das hat zur Folge, daß die dem Gleichstromkr-eis 24 zugeführte Spannung vergrößert
wird. Für die anderen Spannungen gelten die zweigestrichenen Vektoren. DuTcli entsprechende
Auswahl der einzelnen Elemente des Steuerkreises kann die Gitterspannung mit wachseilder
Belastung um einen Winkel im voreilenden Sinne verschoben werden, der gerade für
die Kompensation der natürlichen Regelcharakteristik. der Hauptstromkreiseausreicht,
so
daß die gelieferte Gleichspannung im wesentlichen konstant gehalten wird. Man kann
jedoch auch andere Kompoundierungsmöglichkeiten herstellen, wie wohl nicht ün einzelnen
weiter erläutert zu werden braucht. Bei noch stärkerem Anwachsen des Blelastungsstro-mes
werden die Drosselspulen 13 und 14 durch di#c Stromwi.cklungen 2o und 2 1 erneut
gesättigt, und die Phas,e der Gitterspannung wird nunmehr in :entgegengesetzter
Richtung verschoben, d.h. die. vom Gleichrichter gelieferte Spannung sinkt. Das
Wiedereinsetzen der Sättigung kann man also in vorbestimmter Weise festlegen, und
dadurch ist man in der Lage, bei überlast Spannungsverhältnisse zu schaffen, wie
sie z. B. durch die dreigestrichenen VektoreninAbb.3 veranschaulicht sind.
Dann nimmt näiiilicli die Induktivität von 13 und 14 einen Kleinstwert an, und die
GitterspannungE ... G eil L
der zugehörigen Anodenspannung um annähernd
i8o' nach, so daß die dem Verbrauclierkreis zugeführte Spannung eÜlen sehr kleinen
Wert annimmt. Mit einer Steuerung gemäß der Erfindung kann man also bei normaler
Belastung die Spannung in einem vorgegehenen Verhältnis, regeln, also z, B. konstant
halten, und bei Kurzschlüssen auf der Gleichstromseite die Spannun- derart begrenzen,
daß der Gleichrichter nicht überlastet wird und andererseits nicht abgeschaltet
wird.The operation of the controller according to the invention is with reference to the vector diagrams in fig. 2 and 3 are explained. In Fig. 2, the vector E, 4 denotes the anode voltage of one of the anodes, for example anode 2; the vector EL is the voltage across the choke coil 28; Correspondingly, the vector E "# is the voltage at the resistor 27. The vector EQ is then the phase-shifted voltage taken from this impedance arrangement and the vector E7- the additional voltage generated in the autotransformat # or 29. In Fig.3, the vectors E, 1, EQ and ET are shown once, but somewhat exaggerated for the sake of clarity. When idling, the inductances 3 and 14 are slightly saturated due to the shunt windings 22 and 23 , so that their separation resistance is a bit smaller than your largest possible The impedance in the unsaturated case corresponds to. The capacitance 12 is chosen so that its apparent resistance is about half as large as the impedance of the inductances 13 and 14 in the unsaturated state. In no-load operation, the voltage across the resistor ii is the voltage given by the vector E ' R. Correspondingly, E'C is the voltage around capacitor i-- and E'L is the voltage across inductors 13 and 14. The voltage between de m the right outer end of the autotransformer 29 and the connection point of the resistor ii with the capacitor 12 is then the voltage E'c, fed to the primary winding of the grid transformer 3o. We now assume that the rectifier is normally loaded. Then the current windings 2o and 21 will substantially compensate for the magnetization caused by the voltage windings 22 and 23 , so that the impedance of the inductances 13 and 14 is increased until it assumes its maximum value. The phase of the alternating voltage supplied to the grids is shifted in a leading sense with respect to the SteRu-ngE'c, e.g. B. in the position E '%. As a result, the voltage supplied to the direct current circuit 24 is increased. The two-underlined vectors apply to the other voltages. DuTcli appropriate selection of the individual elements of the control circuit, the grid voltage can be shifted with increasing load by an angle in the leading sense, which is precisely for the compensation of the natural control characteristics. the main circuit is sufficient so that the DC voltage supplied is kept essentially constant. However, other compounding options can also be produced, as probably need not be explained further in detail. With an even greater increase in the load current, the choke coils 13 and 14 are again saturated by the current windings 2o and 2 1, and the phase e of the grid voltage is now shifted in the opposite direction, ie the. The voltage supplied by the rectifier drops. The resumption of saturation can be determined in a predetermined manner, and thus you are able to create voltage conditions in the event of overload, as they are, for. B. illustrated by the three-underlined vectors in Figure 3. Then the inductance of 13 and 14 assumes a minimum value, and the grid voltage E ... part L of the associated anode voltage by approximately 180 ', so that the voltage eUlen supplied to the consumer circuit assumes a very small value. With a control according to the invention you can regulate the voltage in a given ratio under normal load, e.g. keep it constant, and in the event of short circuits on the direct current side limit the voltage in such a way that the rectifier is not overloaded and, on the other hand, not is switched off.