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Einrichtung zur Spannungsregelung von Wechselstromgeneratoren mittels
gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken Gegenstand des Hauptpatents
ist eine Einrichtung zur Spannungsregelung von, Wechselstromgeneratoren"deren Erregerwicklung
über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken in Gleichrichterschaltung
aus dem Wechselstromnetz gespeist wird; sie'ist durch eine im Steuerkreis der Dampf-
oder Gasentladungsstrecken angeordnete, an eine von der zu regelnden Spannung abhängige
Spannung angeschlossene umgesteuerte Entladungsstrecke, vorzugsweise eine G limmröhre,
gekennzeichnet, die bei einer bestimmten Abweichung der zu regelnden Spannung vom
Sollwert nach oben zündet und damit die Erregung derart steuert, daß die zu regelrüde
Spannung den Sollwert unterschreitet und die bei Abweichungen der zu regelnden Spannung
vom Sollwert nach unten gesperrt ist, wodurch die E.rregumgderart beeinflußt wird,
daß die zu regelnde Spannung den Sollwert wieder überschreitet, so daßeine Regelwirkung
nach Art eines Tirrillreglers entsteht. Man lerreicht auf diese Weise :eine äußerst
schnelle Spannungsregelung, die bei stark wechselnder Belastung gleich gut wirkt
wie bei stark wechselnder Drehzahl, Verhältnisse, wie sie beispielsweise biei Schweißstromerzeugern
regelmäßig auftreten.
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Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung dieser bereits bekannten
Einrichtung. Erfindungsgemäß ist die ungesteuerte Entladungsstrecke (Glimmröhre)
in Reihe bzw. parallel mit Ohmschen Widerständen und/oder Glättungskondensatoren
und übler gleichrichtende Eleimente bzw. Entladungsstrecken mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung
in Vollweg-'gleichrichterscbaltung an die zu regelnde Wechselspannung mittelbar
angeschlossen. Hierdurch wird eine starke Verringerung -der durch die Oberwellen
kies Wechselstromes verursachten Spannungsschwankungen erreicht, die wegen des geringen
Unterschiedes von Zünd- und Löschspannung bei den Glimmröhren diese in verkehrten
Zeitpunkten zum Ansprechen bringen könnten.
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An Hand der Zeichnung soll der Erfindungsgedanke erläutert werden,
und zwar ist in Abb. i ein Prinzip,schaltbild mit Einweggleichrichtung dargestellt.
Eine Wechselstrommaschine i soll hinsichtlich ihrer Spannung
überwacht
werden. Sie besitzt eine konstante Grunderregung 9, die von einer beliebigen Stromquelle
io geliefert wird. Außerdem weist -sie eine Erregerwicklung 8 auf, die gegebenenfalls
mit der Erregerwicklung 9 zu einer Wicklung vereinigt werden kann. Dieser Wicklung
8 wird Gleichstrom über eine gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladüngsstrecke ä
zugeführt; dessen Spannung einer Phasenspannung der Wechselstrommas.chine i entspricht.
Die Helzung der Entladungsstrecke erfolgt über einen Transformator 5, der gleichzeitig
die Spannung für die Glimmröhre 3 liefert. Damit die Glimmröhre 3 nur von Gleichstrom
durchflossen wird, ist ihr ein Gleichrichter g vorgeschaltet: In Reihe mit der Glimmröhre
3 und parallel zum Gitterkathodenkreis der Entladungsstrecke 2 sind ein Kondensator
6 und ein Widerstand 7 geschaltet. Der Kondensator 6 dient dazu, am Widerstand 7
und damit am Gitter eine Spannung über eine ganze Periode aufrechtzuerhalten, die
ausreicht, um die Entladungsstreck e 2 ;sicher zu ,sperren.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: Nachdem die Wechselstrommaschine
i hochgefahren und über die Feldwicklung 9 erregt ist, entsteht an der Entladungsstrecke
2 eine Spannung, die eine Entladung hervorruft, da zunächst ,am Gitter noch keine
Spannung liegt. Sobald jedoch die Wechselspannung und damit die Sekundärwicklung
des Transformators 5 eine bestimmte Höhe überschreitet, zündet die Glimmröhre 3.
Es fließt nun ein Strom über den Widerstand 7 und den Kondensator 6; und zwar infolge
des Gleichrichters q. mit Polarität, daß das Gitter negativ wird.
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Dadurch wird erreicht, daß die Entladungsstrecke nicht mehr von neuem
leitend wird. Infolgedessen wird ,die Erregerwicklung 8 spannungslos. Es tritt eine
Schwächung des Erregerfeldes und damit ein Abfallen der Klemmenspannung der Maschine
i ein. Dieses hat zur Folge, daß die Entladung in der Glimmröhre 3 aufhört, wodurch
das negative Potential am Entladungsgefäß 2 in Wegfall kommt. Damit vermag die Entladungsstrecke
2 wieder leitend zu werden. und die Erregerwicklung 8 mit Gleichstrom zu speisen.
Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch.
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Im allgemeinen ist es vorteilhafter, wenn man den Erfindungsgedanken
in Verbindung mit einem Zweiweggleichrichter oder sogar Mehrphasengleichrichter
durchführt. Dadurch wird der der Erregerwicklung zugeführte Gleichstrom gleichmäßiger.
Ferner ist es zweckmäßig, auch die ungesteuerte-Entladungsstre-cke zumindest über
:einen Zweiweggleich- j richter an die zu regelnde Wechselspannung anzuschließen.
Dadurch wird :eine bessere Ausnutzung der Glimmröhre erreicht. Die Gleichspannung
ist etwa proportional der Wechselspannung.
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Die Zähl der verwendeten gesteuerten Entladungsstrecken bzw. Anoden
im Gleichrichter, also die Zahl der mit Erregerstrom belasteten Phasen des Ständers
oder derjenigen des zwischengeschalteten Transformators ist für die Größe der aufzuwendenden
Steuerleistung nicht unwesentlich. Da die Gitter direkt verbunden sind, wirkt der
Glimmröhre die Summe der Gitterströme entgegen. Diese Gitterströme treten bei jeder
Einzelröhre dann auf, wenn eine Entladung folgt. Bei drei um i2oelektrische Grade
versetzten Phasen der Maschine wird der Gitterstrom also nie Null im gezündeten
Zustand. Wählt man Phasenzahl und -lage der die Gleichrichter speisenden Spannungen
so, daß in jeder Periode auf einen kurzen Zeitraum keine Entladung, auch nicht bei
offenen Gittern stattfindet, so wird in diesem Zeitraum der Summengitterstraln Null,
und die Glimmröhre kann eine genügend hohe Sperrspannung an den Gittern bilden.
Der Einsatz der nächstfolgenden Zündung wird hierdurch wirksamer verhindert. Infolge
der Feldträgheit der Wechsels.trommaschine schwankt der Erregerstrom der Wechselstrommäschine
in diesem kurzen Zeitraum nicht wesentlich.
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Wenn die von der Glimrühre 3 zu steuernden Leistungen größere Werte
annehmen, so empfiehlt sich eine Anordnung, wie sie beispielsweise in Abb. 2 dargestellt
ist. Neben -der bereits besprochenen Einrichtung gemäß der Erfindung ist hierbei
zwischen die Glimmröhre 3 und die Dampf- oder GasentladungsstreCken 2 eine Hochvakuumverstärkerröhre
14 neingeschaltet. Sie verstärkt die von der Glimmröhre 3 herrührende Steuerspannung
für die Entladungsstrecken 2. Mit i9 und 2o sind Widerstände bezeichnet, die derart
bemessen sind, :daß .die Verstärkerröhre 14 mit dem besten Wirkungsgrad arbeitet.
a und b bedeuten die der Verstärkerröhre 14 und der Gleichrichterrö re q.
zugeordneten Heizwicklungen des Transformators 5.
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Die Wirkungsweise der Anordnung nach Abb.2 im Hauptstromkreis ist
die gleiche -wie bei der Anordnung nach Abb. i. Der Steuerkreis -der Anordnung nach
Abb.2 arbeitet in folgender Weise: Die am Widerstand 17 liegende, -der Netzspannung
proper-Bonale, durch den Kondensator 16 und die Drossel 18 geglättete Gleichspannung
ist die Anodenspannung der Elektronenröhre 1;1, deren Gitter dauernd über den Widerstand
2o am negativen Potential liegt. über einen i zweiten, parallel geschalteten Stromkreis,
in dem die Glimmentladungsstrecke 3 liegt, werden
in Abhängigkeit
von der Spannung am Widerstand 17 positive Impulse auf das Gitter der Elektronenröhre
1q. gegeben, so daß am Widerstand 7 zur Steuerung der Hauptentladungsstrecken 2entsprechende
Spannungen auftreten, die eine Regelwirkumg nach Art eines Tirrillreglers hervorrufen.
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Es -sei noch bemerkt, daß man jedem gittergesteuerten Dampf- oder
Gasentladungsgefäß seine eigene Glimmröhre zuordnen-kann, die an der entsprechenden
Phasenspannung der Wechselstrommaschine liegt. Außerdem kann man an Stelle oder
neben der spannungsabhängigen Regelung auch eine stromabhängige Regelung vorsehen.
In diesem Falle muß man an Stelle oder neben dem Spannungstransfornvator 5 einen
Stromtransformator in die Zuführungen der Wech:selstrommaschine i einschalten. Weiterhin
kann man an Stelle der gittergesteuerten Dampf-oder Gasentladungsstrecken ,auch
Elektronenröhren verwenden.