DE695806C - Anordnung zur Steuerung von Gas- oder Dampfentladungen - Google Patents

Description

Das "Problem, der Steuerung von Gas- oder

Dampfentladungen besteht zur Hauptsache in der Art und Weise, wie die den einzelnen Anoden zugeordneten Steuergitter mit einer geeigneten Steuerspannung beaufschlagt werden bzw. wie ' der Steuerspanrmngsverlauf bei der Regelung verändert wird, um die gewünschte Zündzeit-

- punktverschiebung zu erzielen.

Es liegen hierfür schon zahlreiche Lösungen vor, wie z. B. die Verwendung sinusförmiger Wechselspannungen veränderlicher Phasenlage, die Zusammensetzung der Steuerspannung aus einer unveränderlichen Wechselspannung und einer veränderlichen Gleichspannung oder die Heranziehung von Gleichspannungsimpulsen, die ein Kontaktapparat mit veränderbarer Phasenlage erzeugt. Es ist auch schon bekannt, die Verschiebung der Zündzeitpunkte durch einstellbare Verzerrung einer Gitterwechselspannung zu erzielen. Keine dieser Anordnungen kann voll befriedigen, da sie zum Teil umständlich und teuer im Aufbau, schwerfällig in der Regelung und vielfach beschränkt im Regelbereich oder in einem bestimmten Regelbereich unsicher sind.

Was die bisher bekannten Steuerungen mittels veränderlicher Verzerrung einer Wechselspannung betrifft, so hat man zur Erzielung der Verzerrung meist zusätzliche Hilfsventilstrecken, bisweilen auch Schaltelemente mit magnetisch übersättigtem Eisenkern vorgesehen.

Es wurden auch schon Schaltungen angegeben, bei denen zur Verzerrung die Ventilwirkung der Strecke Gitter-Kathode selbst an Stelle einer getrennten zusätzlichen Hüfsventilstrecke verwendet wird. Diese Schaltungen ergeben zufolge ihres Aufbaues lediglich die Möglichkeit, die Zündung entweder im natürlichen Zündzeitpunkte der Anode (Beginn der positiven Halbwelle) oder überhaupt nicht erfolgen zu lassen. Eine Verschiebung der Zündpunkte ist aber nicht möglich.

Die Erfindung hat dagegen eine neue Anordnung zur Regelung des Aussteuerungsgrades von Stromrichtern mittels Zündpunktverschiebung zum Gegenstand, wobei die Zündpunktverschiebung durch eine einstellbare Verzerrung der Gitterspannung erfolgt. Im, Gegensatz zu den bekannten Zühdpunktverschiebungen durch Verzerrung der Gitterspannung mit Hilfsventilen oder sonstigen zusätzlichen, nicht linear arbeitenden Schaltelementen wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Ventilwirkung der Strecke Gitter-Kathode ausgenutzt. Dies be- _t deutet eine wesentliche Verbilligung und Vereinfachung bei gleichzeitiger Erhöhung der Betriebssicherheit. Dabei ergibt die erfindungsgemäße Anordnung bei einfachster Einstellbarkeit und kleinster Regelleistung eine einwandfreie Regelung über den ganzen Bereich zwischen Null- und Vollwert.

Bei den erfindungsgemäßen Steuerschaltungen werden in an sich bekannter Weise in die Gitterkreise Kondensatoren eingeschaltet, die sich unter dem Einfluß einer Hilfswechselspannung* fester Phasenlage periodisch aufladen und £ laden. Zur Erzielung der gewünschten rung der Gitterspannung muß das Zustande- kommen eines eingeschwungenen, d. h, dauernd sinusförmigen Spannungsverlaufes am Kondensator verhindert werden. Dies geschieht bei bekannten Anordnungen dieser Art durch Einschaltung der schon erwähnten Hilfsventilstrekken in den Kreis zwischen Kondensator und Wechselspannungsquelle. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung dagegen steht der Kondensator mit der Wechselspannungsquelle dauernd über ausschließlich richtungsunabhängige Widerstände in Verbindung. Die gewünschte Verzerrung der Gitterspannung wird dadurch erzielt, daß der Kondensator gleichzeitig so an Gitter und Kathode angeschlossen ist, daß infolge des periodischen Leitendwerdens der Gitter-Kathoden-Strecke der Lade-und Entladevorgang nicht als eingeschwungener, sondern immer wieder als nicht sinusförmiger Einschwingvorgang verläuft. Eine Veränderung des Spannungsverlaufes zum Zwecke der Zündpunktverschiebung kann dabei durch Veränderung sowohl der richtungsunabhängigen Widerstände als auch der Kapazität des Kondensators erfolgen.

Die Figuren dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung an Hand von Beispielen.

Fig. ι zeigt die Schaltung eines Einphasen-Zweiweggleichrichters mit dem Gefäß A, dessen Gitter ^₁ und g₂ mittels einer Anordnung gemäß der Erfindung gesteuert werden. Die Speisung des Entladungsgefäßes erfolgt durch den Transformator T, dessen Sekundärwicklung allein gezeichnet ist. Der Gleichstrom wird an den mit -f- und — bezeichneten Punkten abgenommen. Zwischen die Gitter ^₁ und g₂ und die Kathode sind Kondensatoren C₁ und C₂ geschaltet, welche über die Widerstände R₁ und i?₂ an die Sekun därwicklungenI₁ und t₂ kleiner Gittertransformatoren gelegt sind. Die Gitterschutzwiderstände T₁ und ^verhindern das Fließen zu hoher Gitterströme.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1 sei an Hand der Fig. 2 erklärt, welche den zeitliehen Verlauf der Spannung am Kondensator bzw. zwischen Gitter und Kathode darstellt. Negative Gitterspannungen E sind in dem Diagramm nach oben aufgetragen. Der Einfachheit halber wird der Lichtbogenabfall vernachlässigt und ferner angenommen, daß die Zündung bei der Gitterspannung Null erfolgt. Die Kurven a, b, c, d entsprechen vier Regelstellungen mit immer später liegendem Zündpunkt.

Der Zündzeitpunkt liegt stets innerhalb jener Halbperiode, in der die Spannung der zugehörigen Gittertransformatorphase positiv ist. Bei der Zündung wird der Kondensator C₁ bzw. C₂ durch die Strecke Gitter-Kathode überbrückt, so daß er niemals nennenswerte positive Span- ?!nungen annehmen kann. Die Zeit, während der ",-das Gitter Strom führt und der Kondensator • überbrückt ist, wird durch den Beginn der negativen Halbwelle der Transformatorspannung beendet. Unter dem Einfluß der Transformatorspannung fließt nun dem Kondensator über den Widerstand R₁ negative Ladung zu und später wieder vom Kondensator ab. Die nächste Zündung erfolgt dann, wenn die Kondensatorspannung den Wert Null wieder erreicht hat. Es spielen sich also in den Steuerkreisen in periodischer Folge miteinander nicht im, Zusammenhang stehende Einschaltvorgänge ab.

Die Zeit, die der Kondensator zur Ladung und Wiederentladung (aufsteigender und abfallender Teil der Kurven über der Abszissenachse) benötigt, hängt sowohl von der Größe der Kapazität C₁ bzw. C₂ als auch von der Größe des Widerstandes -R₁ bzw. .K₂ in Serie mit dem Kondensator ab, und zwar von der Zeitkonstante C · R. Durch Veränderung eines oder beider Faktoren dieses für die Form der negativen Spannungskurve maßgebenden Produktes kann der Zündzeitpunkt des Gitters sowie der zugehörigen Hauptanode verändert werden. Die Kurve « in Fig. 2 entspricht einer Zeitkonstanten C-R = O, die Kurven b, c, d immer größeren Werten von CR. '

An Stelle der getrennten Widerstände R₁ und i?₂ kann erfindungsgemäß ein Widerstand in der gemeinsamen Verbindungsleitung der Gitterkreise zur Kathode zur Regelung verwendet werden. Ein Beispiel einer solchen Schaltung ist in Fig. 3 gezeigt. Der beiden Gitterkreisen gemeinsame Widerstand ist .R. Alle anderen Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. 1. Es '°o ist auch möglich, die beiden Anordnungen zu verbinden und neben dem gemeinsamen Widerstand auch den einzelnen Gittern zugeordnete Widerstände zwecks Regelung zu verändern. Bei einem gemeinsamen Widerstand ergeben sich ähnliche Formen des Spannungsverlaufes, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und es bleibt auch in diesem Fall die Beziehung bestehen, daß der Zündzeitpunkt im wesentlichen durch die Größe des Produktes C · R bestimmt ist. uo

Die Tatsache, daß mit wachsendem Produkt C · R die Zündzeitpunktverschiebung vergrößert wird, ermöglicht eine einfache Anordnung zur Schnellbegrenzung der Kurzschlußströme von gesteuerten Gas- oder Dampf entladungsgefäßen. Bei genügend später Zündung kann der Kurzschlußstrom einen gewissen Wert nicht mehr überschreiten, und es genügt, bei einer der oben besprochenen Steuermethoden im Gitterkreis einen entsprechend großen Widerstand zuzu- 12b schalten, um den Kurzschlußstrom unterhalb der zulässigen Grenze zu halten. Indem man

diesen zuzuschaltenden Widerstand dauernd in Serie mit dem Regelwiderstand läßt, ihn jedoch im Normalbetrieb durch einen geeigneten Schalter überbrückt, der im Kurzschlußfall geöffnet wird, erhält man eine außerordentlich "einfache Schaltung.

Die durch Gitter zu steuernden Hauptentladungsstrecken können auch unter Mitwirkung von gittergesteuerten Hüfsentladungsstrecken gesteuert werden, deren Gitter nach Art der Erfindung Steuerspannungen erhalten. Auf diese Weise läßt sich ein in vielen Fällen besonders günstiger Verlauf der Spannung an den Hauptgittern erzielen.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Steuerung von Gas- oder Dampfentladungen mittels Gitterbeeinflussung, bei der den Gitterkreisen Hilfswechselspannungen in fester Phasenlage zugeführt werden und die Zündzeitpunkte durch Änderung einer Verzerrung der Gitterspannung zeitlich verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator einerseits dauernd über einen oder mehrere sämtlich richtungsunäbhängige Widerstände an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist und von dieser geladen und entladen wird und daß dieser Kondensator andererseits-so an die Gitter-Kathoden-Strecke des zu steuernden Gefäßes geschaltet ist, daß infolge des periodischen Leitendwerdens der Gitter-

   Kathoden-Strecke der Lade- und Entladevorgang nicht als eingeschwungener, sondern immer wieder als nicht sinusförmiger Einschwingvorgang verläuft, wobei die Zündzeitpunktverschiebung durch Veränderung der richtungsunabhängigen Widerstände und/ oder des Kondensators erfolgen kann.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündpunktverschiebung durch Regelung von in Reihe mit dem Kondensator in jedem Gitterkreis liegenden Widerständen erfolgt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündpunktverschiebung durch Regelung der Kapazität des Kondensators erfolgt.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündpunktverschiebung durch Regelung eines Widerstandes in der gemeinsamen Verbindungsleitung der Gitterkreise zur Kathode erfolgt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündpunktverschiebung durch Regelung von den einzelnen Gitterkreisen getrennt zugeordneten Widerständen und durch Regelung eines allen Gitterkreisen gemeinsamen Widerstandes kombiniert erfolgt.
6. 6. Anwendung der Anordnungen nach Anspruch 2 oder 4 zur Schnellbegrenzung des Stromes im Kurzschlußfalle mittels Gitterbeeinflussung durch Hinzuschalten von Widerständen in den Gitterkreisen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen