DE695824C

DE695824C - Circuit arrangement for the control of discharge vessels, the auxiliary devices of which are fed via isolating converters

Info

Publication number: DE695824C
Application number: DE1939S0136451
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Egon Aufschn Huebenburg
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1939-03-22
Filing date: 1939-03-23
Publication date: 1940-09-04

Description

Schaltungsanordnung zur Steuerung von Entladungsgefäßen, deren Hilfseinrichtungen über Isolierwandler gespeist werden In Stromrichteranlagen für höhere Spannungen muß bei der Speisung der Hilfseinrichtungen der Entladungsgefäße darauf Rücksicht genommen werden, daß sich die Entladungsgefäße gegeneinander oder zumindest gegen Erde auf hohen Potentialen befinden. Die Erfindung bezieht sich auf -eine Stromrichteranordnung,-bei der aus diesem Grunde die Energie für die Zündung, die Erregung bzw. Kathodenheizung, die Vakuumhaltung usw. über Isoliertransformatoren geführt wird. Man könnte daran denken, die Steuerspannungen den Entladungsgefäßen ebenfalls über besondere Isoliertransformatoren zuzuführen, was jedoch einen erheblichen Aufwand bedeuten würde. Die Steuerleistungen sind zwar sehr klein, jedoch richtet sich der Preis für Isoliertransformatoren nicht so sehr nach der Leistung als vielmehr nach der Höhe der Spannung, die isoliert werden muß. Man hat aus diesem Grunde bereits vorgeschlagen, die Steuerspannungen auf der Sekundärseite der Isoliertransformatoren von den durch diese übertragenen Spannungen selbst abzuleiten und die Regelung durch Beeinflussung der Phasenlage der Spannungen auf der Primärseite der Isolierwandler vorzunehmen. Hierzu sind naturgemäß Drehtransformatoren oder sonstige phasendrehende Einrichtungen erforderlich, die nicht nur von der geringen Steuerleistung; sondern auch von der beträchtlich größeren Leistung für die Hilfseinrichtungen durchflossen werden und dementsprechend ziemlich groß bemessen werden müssen. Ein weiterer Vorschlag geht dahin, die Steuerimpulse unter Umgehung der Isoliertransformatoren durch photoelektrische Einrichtungen oder durch kapazitive Übertragung von Hochfrequenz auf die Hochspannungsseite gelangen zu lassen..Circuit arrangement for controlling discharge vessels, their auxiliary devices In power converter systems for higher voltages this must be taken into account when supplying the auxiliary equipment of the discharge vessels be taken that the discharge vessels against each other or at least against Earth are at high potentials. The invention relates to -a converter arrangement -in which for this reason provides the energy for ignition, excitation or cathode heating, the vacuum maintenance etc. is carried out via isolating transformers. You could think of it think that the control voltages to the discharge vessels also use special isolating transformers to supply, which, however, would mean a considerable effort. The tax benefits are very small, but the price for isolating transformers is not the same so much according to the performance as to the level of voltage that insulates must become. For this reason, it has already been proposed that the control voltages on the secondary side of the isolating transformers from those transmitted through them Derive voltages themselves and regulate by influencing the phase position the voltages on the primary side of the isolation transformer. Naturally, for this purpose Rotary transformers or other phase-rotating devices are required that not only from the low tax rate; but also from the considerably larger one Power for the auxiliary facilities are flowed through and accordingly fairly must be sized large. Another suggestion is the tax stimulus bypassing the isolating transformers by photoelectric devices or reach the high voltage side by capacitive transmission of high frequency allow..

Die Erfindung zeigt für die Übertragung der Steuerbefehle einen anderen Weg, der sich dadurch auszeichnet, daß die Leistung für die Steuerung und die Leistung für die Hilfseinrichtungen durch einen und denselben Isoliertransformator geschickt werden. Der, hierdurch erzielte Vorteil besteht hauptsach lich darin, daß es gelingt, die gewünschte= Verschiebung der Zündimpulse durch Beein-, fiussung sehr kleiner Leistungen auf der Primärseite des Isoliertransformators vorzunehmen. Gemäß der Erfindung wird ein entsprechend den Steuerbefehlen modulierter Wechselstrom von höherer Frequenz, insbesondere von Tonfrequenz, auf der Primärseite des Isolierwandlers dem zur Speisung der Hilfseinrichtung dienenden Strom überlagert, auf der Sekundärseite aber durch Siebmittel wieder von ihm getrennt. Als Überlagerungsfrequenz für die Übertragung der Steuerbefehle kann mit Vorteil eine solche von 5oo bis iooo Hz verwendet werden. Unter Modulation soll dabei jede zeitabhängige Veränderung der Amplitude des überlagerten Stromes verstanden werden.The invention shows a different one for the transmission of the control commands Path that is characterized by the fact that the performance for control and the power for the auxiliary equipment through one and the same isolating transformer sent. The advantage achieved by this is mainly: that the desired = displacement of the ignition pulses is achieved by influencing, fiussing make very small powers on the primary side of the isolating transformer. According to the invention, an alternating current is modulated in accordance with the control commands of higher frequency, in particular of audio frequency, on the primary side of the isolation converter superimposed on the current used to feed the auxiliary device, on the secondary side but separated from it again by sieve means. As a superposition frequency for the Transmission of the control commands can be used with advantage from 500 to 10000 Hz will. Every time-dependent change in the amplitude is intended to be modulated of the superimposed current can be understood.

Die Erfindung möge an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In Fig. i ist mit i die Gesamtheit aller Hilfsbetriebe des Entladungsgefäßes bzw. einer Gruppe von auf gleichem Potential befindlichen Entladungsgefäßen bezeichnet. Die Speiseleistung dieser Hilfseinrichtungen wird einem Wechselstromnetz z entnommen, dessen Frequenz beispielsweise 5o Hz betragen möge. 3 ist der dazwischengeschaltete Isoliertransformator. Über dem Transformator q. wird nun der Primärseite des Isoliertransformators ein tonfrequenter Wechselstrom von beispielsweise 5oo Hz zugeführt; der auf diese Frequenz abgestimmte Resonanzkreis 7 versperrt dem überlagerten Strom den Weg in das Netz 2. Andererseits verhindert der auf die Netzfrequenz abgestimmte Sperrkreis 6, daß sieh die Netzspannung über den Übertrager q. schließt. ', Auf der Sekundärseite des Isoliertransformators 3 riegelt der Sperrkreis 9 die Tonfrequenz von den Hilfsbetrieben ab. Der tonfrequente Strom kann infolgedessen nur über den auf Netzfrequenz abgestimmten Sperrkreis 8 dem Steuerungsapparat 5 zufließen, von dem aus dieser dann, gegebenenfalls nach entsprechender Umformung; an die Steuerstromkreise der Entladungsgefäße weiterge- " geben wird.The invention may be based on the embodiments shown in the drawing are explained in more detail. In Fig. I, i denotes the entirety of all auxiliaries of the Discharge vessel or a group of discharge vessels at the same potential designated. The feed power of these auxiliary equipment is an alternating current network z is taken, the frequency of which may be 50 Hz, for example. 3 is the intermediate one Isolation transformer. Above the transformer q. becomes the primary side of the isolation transformer an audio-frequency alternating current of, for example, 500 Hz is supplied; the on this Frequency-matched resonance circuit 7 blocks the path of the superimposed current the network 2. On the other hand, the blocking circuit, which is tuned to the network frequency, prevents 6 that see the mains voltage through the transformer q. closes. ', On the secondary side of the isolation transformer 3, the blocking circuit 9 locks the audio frequency from the auxiliaries away. As a result, the audio-frequency current can only be output via the one that is tuned to the mains frequency Lock circuit 8 to flow to the control apparatus 5, from which this then, if necessary after appropriate reshaping; to the control circuits of the discharge vessels "will give.

Fig.2 zeigt eine Ausführungsform, die sich von der nach Fig. i dadurch unterscheidet; däß an Stelle der zur Abriegelung unerwünschter Frequenzen dienenden Sperrkreise Saugkreise benutzt sind. So liegt parallel zu dem Netz 2 ein auf die Tonfrequenz abgestimmter Saugkreis zi, der das Netz _ also für diese Frequenz kurzschließt, während der Übertrager 4 durch einen auf Netzfrequenz abgestimmten Saugkreis io überbrückt ist. Auf der Sekundärseite des :'Isoliertransformators 3 riegelt der auf Netz-':-frequenz abgestimmte Reihenresönanzkreis 1ü 'die Tonfrequenz von den Hilfsbetrieben i ab, @ivährend der Resonanzkreis Z2, der auf die Tonfrequenz abgestimmt ist, der Netzfrequenz den Weg in die Steuereinrichtung 5 verlegt. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 hat dabei den Vorteil, daß der Spannungsabfall des Netzstromes an den auf Tonfrequenz abgestimmten Sperrkreisen in Fortfall kommt. Selbstverständlich kann man die in den Fig. i und 2 dargestellten Verriegelungsmaßnahmen auch miteinander kombinieren.FIG. 2 shows an embodiment which differs from that of FIG differs; däß instead of the ones used to cut off unwanted frequencies Blocking circuits suction circuits are used. So is parallel to the network 2 on the Audio frequency tuned suction circuit zi, which short-circuits the network _ so for this frequency, while the transformer 4 through a suction circuit tuned to the mains frequency io is bridged. On the secondary side of the: 'Isolation transformer 3 locks the on network - ': - frequency matched series resonance circuit 1ü' the audio frequency of the Auxiliary i ab, @ ivhile the resonance circuit Z2, which is tuned to the audio frequency is, the line frequency relocated the path in the control device 5. The embodiment according to Fig. 2 has the advantage that the voltage drop of the mains current to the Trap circuits tuned to audio frequency are no longer available. Of course the locking measures shown in FIGS. i and 2 can also be used with one another combine.

Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen können die Steuerbefehle je nach Wunsch entweder für jedes Gefäß getrennt übermittelt werden, indem der tonfrequente Wechselstrom vor dem Eintritt in jeden Isoliertransformator entsprechend moduliert wird, oder aber es können die Steuerungen aller Gefäße gemeinsam durch eine und dieselbe Tonfreqüenzspannung beeinflußt werden.In the embodiments shown, the control commands can each as desired, either for each vessel can be transmitted separately by adding the audio frequency Alternating current is modulated accordingly before entering each isolating transformer is, or the controls of all vessels can be shared by one and the same Tonfreqüenzspannung can be influenced.

Eine weitere Möglichkeit, die Tonfrequenzspannung zu übertragen, zeigt -Fig.3. Hier handelt es sich um eine Gruppe von drei Isoliertransformatoren 3, die aus den verschiedenen Phasen eines Drehstromnetzes 22 gespeist werden. Allen drei Isol@ertränsformatoren wird nun die gleiche Tonfrequenzspannung zugeführt, und zwar mittels dreier Übertragungstransformatoren 24., deren Sekundärwicklungen je in der Zuleitung eines Isoliertransformators liegen und deren Primärwicklungen hintereinandergeschaltet sind. Dadurch wird erreicht, daß sich die in den Primärwicklungen der Übertragungstransformatoren aq. induzierten netzfrequenten Spannungen gegenseitig aufheben. Es ist infolgedessen nicht erforderlich; für die Abriegelung der Netzfrequenz von dem Tonfrequenzstromkreis noch besondere Siebmittel vorzusehen. Die Reihenresonanzkreise i i, die für die Tonfrequenz das Drehstromnetz 22 überbrücken, können unter Umständen auch noch fortgelassen werden, wenn man in Kauf nimmt, daß der tonfrequente Wechsel- i strom auch durch das Netz fließt, was bei der geringen Amplitude dieses Stromes keine nennenswerte Störung verursachen dürfte.Another way of transmitting the audio frequency voltage is shown -Fig. 3. This is a group of three isolating transformers 3 that are fed from the various phases of a three-phase network 22. All three Isol @ drowning transformers are now supplied with the same audio frequency voltage by means of three transmission transformers 24, whose secondary windings each in the The supply line of an insulating transformer and its primary windings are connected in series are. This ensures that the primary windings of the transmission transformers aq. induced mains frequency voltages cancel each other out. It is as a result not mandatory; for the isolation of the mains frequency from the audio frequency circuit still provide special sieve means. The series resonance circuits i i, which for the Audio frequency bridging the three-phase network 22 can, under certain circumstances, also be omitted if one accepts that the audio-frequency alternating current will also go through the network flows, which is not worth mentioning given the low amplitude of this current Likely to cause disruption.

Für die Durchgabe der Steuerbefehle durch Modulation der aufgedrückten' tonfrequenten Wechselspannung gibt es mehrere Möglichkeiten, von denen nachfolgende drei als besonders vorteilhaft beschrieben werden sollen. Man kann zunächst so vorgehen, daß man den Tonfrequenzstrom nach sekundärseitiger Aus- i siebung durch Gleichrichtung in einen Gleichstrom verwandelt, der nun durch Beeinflusseng der Amplitude des Tonfreqüenzstromes in seiner Höhe beliebig geändert werden kann. Dieser stetig veränderbare Gleichstrom kann dann den Vormagnetisierungswicklungen hochgesättigter Drosseln zuggeführt werden, die von dem netzfrequenten Strom gespeist werden und je nach der Höhe der Vormagnetisierung in der Phase vdränderliche Zündimpulse an die Steuergitter liefern. Sollen auf diese Weise -mehrere an verschiedenphasigen Anodenspannungen liegende Entladungsgefäße gesteuert werden, so müssen die gegenseitigen Zeitabstände der den einzelnen Entladungsgefäßen zugeführten Zündimpulse durch entsprechende Schaltung der den Gefäßen zugeordneten Steuersätze von vornherein festgelegt werden. Mit- Hilfe der Amplitudenbeeinflussung der Tonfrequenzspannung können dann die Impulse für alle 'Gefäße gleichmäßig verschoben werden. Für diese Art der Steuerung können sämtliche in den Fig. i bis 3 dargestellten Schaltarten benutzt werden.For the transmission of the control commands by modulating the pressed ' There are several possibilities for audio-frequency alternating voltage, of which the following are possible three should be described as particularly advantageous. You can initially proceed as follows that the audio frequency current after secondary screening by means of rectification transformed into a direct current, which is now influenced by the The amplitude of the Tonfreqüenzstromes can be changed in its height. This Constantly variable direct current can then make the bias windings more highly saturated Chokes are pulled, which are fed by the mains-frequency current and depending on the level of the premagnetization in the phase variable ignition pulses the control grids supply. Shall in this way - several at different phases Discharge vessels lying at the anode voltages are controlled, so must the mutual Time intervals between the ignition pulses supplied to the individual discharge vessels by means of appropriate Switching of the tax rates assigned to the vessels can be determined from the outset. With the help of the amplitude influencing of the audio frequency voltage, the pulses can then for all 'vessels are shifted evenly. For this type of control you can all switching types shown in FIGS. i to 3 can be used.

Eine andere Steuerungsmöglichkeit besteht darin, daß der tonfrequente Wechselstrom vor Eintritt in den Isoliertransformator so zerhackt wird, daß nur kurze Wellenzüge des tonfrequenten Wechselstromes auf die Sekundärseite des Isoliertransformators gelangen. In Fig. 4a ist ein solcher Wellenzug des Tonfrequenzstromes dargestellt. Dieser wird dann auf der Sekundärseite nach Aussiebung gleichgerichtet und geglättet, so daß sich der in Fig. q.b dargestellte Gleichstromimpuls ergibt. Durch Veränderung der Synchronlage der ausgeschnittenen Tonfrequenzwellenzüge lassen sich diese Gleichstromimpulse ihrer Phase nach in bezug , auf die Anodenspannungen der Entladungsgefäße verschieben und somit als einstellbare Zündimpulse benutzen. Diese Methode ist nur dann anwendbar, wenn für jedes Gefäß ein Isoliertransformator vorgesehen wird. Die Synchronlage der Zerhackung ist dann entsprechend der Phasenlage des zugehörigen Gefäßes zu wählen.Another control option is that the audio frequency Alternating current is chopped up before entering the isolating transformer so that only short wave trains of the audio-frequency alternating current on the secondary side of the isolating transformer reach. In Fig. 4a such a wave train of the audio frequency current is shown. This is then rectified and smoothed on the secondary side after screening, so that the direct current pulse shown in Fig. q.b results. Through change The synchronous position of the audio frequency wave trains cut out allows these direct current pulses shift according to their phase in relation to the anode voltages of the discharge vessels and thus use them as adjustable ignition pulses. This method can only be used if an isolating transformer is provided for each vessel. The synchronous position the chopping is then to be selected according to the phase position of the associated vessel.

Eine dritte Durchführungsform der erfindungsgemäßen Steuerung zeigen die Fig. 5a bis 5c. Gemäß Fig. 5a wird der dem Isoliertransformator aufgedrückte tonfrequente Wechselstrom i mit . einer sinusförmigen Spannung von Netzfrequenz moduliert: Nach Aussiebung und Gleichrichtung -erhält man auf der Sekundärseite den in Fig. 5b dargestellten Verlauf des Stromes i, der durch Transformation symmetrisch zur Nullinie gelegt werden kann, wie es in Fig. 5c dargestellt ist. Auf diese Weise erhält man neben der unmittelbar übertragenen Netzspannung auf der Sekundärseite des Isoliertransformators eine von dieser -unabhängige und in der Phasenlage verschiebbare zweite Spannung von Netzfrequenz, an die zur Erzeugung der Zündimpulse einer der bekannten Steuersätze angeschlossen werden kann. Diese- Steuermethode läßt sich noch in zwei verschiedenen .Abarten durchführen. Man kann einerseits die Modulation nur einmal für alle Gefäße gemeinsam vornehmen und, wie bereits oben beschrieben, durch entsprechende Schaltung der Steuersätze die für die einzelnen Gefäße erforderliche Ausgangsphasenlage der Zündimpulse erzielen. In diesem Fall können wiederum .sämtliche in den Fig. i bis 3 dargestellten Schaltungen Verwendung finden. Die Modulation der Tonfrequenz kann, wie das iri Fig. 3 dargestellt ist, innerhalb des Tonfrequenzgenerators 25 selbst Erzeugt werden. Zu diesem,Zweck wird der Erregerwicklung 27 des -Tonfrequenzgenerators, dessen Arbeitswicklung mit 26 bezeichnet ist, eine in der Phasenlage einstellbare Wechsel-Spannung von Netzfrequenz zugeführt.A third embodiment of the control according to the invention is shown in FIGS. 5a to 5c. According to FIG. 5a, the audio-frequency alternating current i impressed on the isolating transformer is included. modulated by a sinusoidal voltage of mains frequency: After filtering and rectification, the curve of current i shown in Fig. 5b is obtained on the secondary side, which can be placed symmetrically to the zero line by transformation, as shown in Fig. 5c. In this way, in addition to the directly transmitted mains voltage on the secondary side of the isolating transformer, a second voltage of mains frequency that is independent of this and can be shifted in phase position, to which one of the known control sets can be connected to generate the ignition pulses. This control method can be carried out in two different ways. On the one hand, the modulation can only be carried out once for all vessels together and, as already described above, the starting phase position of the ignition pulses required for the individual vessels can be achieved by switching the control sets accordingly. In this case, all of the circuits shown in FIGS. 1 to 3 can be used. The modulation of the audio frequency can, as shown in FIG. 3, be generated within the audio frequency generator 25 itself. For this purpose, the excitation winding 27 of the tone frequency generator, the working winding of which is denoted by 26 , is supplied with an alternating voltage of mains frequency which can be adjusted in terms of the phase position.

Man kann jedoch auch für alle Gefäße untereinander gleiche Steuersätze verwenden, d. h. also die Phasenlage der Modulationsfrequenz der Phasenlage des zu steuernden Gefäßes zuordnen. Besonders vorteilhaft ist es hier, wenn man bei Zusammenfassung von je zwei um i8o° elektrisch in der Phase verschoben arbeitenden Entladungsgefäßen die Modulation dreimal, und zwar mit einer jedesmaligen Phasenverschiebung von a2o° elektrisch vornimmt. Dies hat den Vorteil, daß die dreimalige Modulation auf die Tonfrequenzspannungsquelle wegen :der Verschiebung um je i2o° nicht zurückwirkt.However, the same tax rates can also be used for all vessels use, d. H. So the phase position of the modulation frequency of the phase position of the assign the vessel to be controlled. It is particularly advantageous here if you are at Combination of two working electrically shifted in phase by 180 ° Discharge vessels modulate three times, each time with a phase shift from a2o ° electrically. This has the advantage that the three-time modulation does not affect the audio frequency voltage source because of: the shift by i2o °.

Die Modulation selbst kann entweder durch Zwischenschaltung von entsprechend gesteuerter Hochvakuumröhren oder aber auch durch vormagnetisierte, hochgesättigte Drosselspulen vorgenommen werden, wobei die Vormägnetisierung im Takte der Netzfrequenz verändert wird.The modulation itself can either be done by interposing controlled high vacuum tubes or also through premagnetized, highly saturated Choke coils are made, with the pre-magnetization in cycle with the mains frequency is changed.

Claims

PATENT CLAIMS; i. Circuit arrangement for controlling discharge vessels, the auxiliary equipment of which is fed via isolating transformers, characterized in that that an alternating current of higher frequency modulated according to the control commands, in particular audio frequency, on the primary side of the isolating converter for the supply the auxiliary devices serving stream superimposed, on the secondary side by sieve means is again separated from it and fed to the control circuit of the discharge vessel.

2. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that the only one Frequency associated circuit parts through appropriately coordinated Resonance circuits for the foreign frequency are sealed off or short-circuited.

3. Circuit arrangement according to claim i; characterized in that the individual feed circuits for the auxiliary devices of different vessels are phase-rotated and low-frequency feed voltages that add zero to the vector sum are fed, and that the transmission transformers on the side of the superposition voltage source serving to superimpose voltages in phase with higher frequencies on the side of the superposition voltage source so in Are connected in series so that the voltages of lower frequency cancel each other out on this side. characterized in that the modulation of the discharge vessel is regulated by influencing the amplitude of the audio frequency voltage. 6. Circuit arrangement according to claims q tion of highly saturated chokes in the grid circles. 7. Circuit arrangement according to claim i and z1, characterized in that the audio frequency voltage is chopped into short wave trains before the superposition in the cycle of the anode voltage of the discharge vessels; that after Aussieburig and rectification control pulses of a selectable phase position arise. B. Circuit arrangement according to claims i and q., Characterized in that the audio frequency voltage is modulated with a voltage which can be adjusted according to the phase: by the frequency of the anode voltage and that the low-frequency alternating voltage obtained after filtering and rectification serves as control voltage. G. Circuit arrangement according to claim 8; characterized in that the modulation of the audio frequency voltage takes place jointly for all vessels and that only the control voltages obtained by screening experience the phase rotation required for the various vessels. io: circuit arrangement according to claim g, characterized in that; that the modulation takes place within the audio frequency generator. i i. Circuit arrangement according to Claim 8, characterized in that, when the discharge vessels are supplied with three-phase current, audio frequency voltages are superimposed for the individual vessels or vessel groups by two vessels operating in antiphase, which are modulated with a phase shift of i2o0 relative to one another. 1a. Circuit arrangement according to Claims 5 to ii, characterized in that the modulation takes place by means of high vacuum tubes. 13. Circuit arrangement according to claim 5 to ii, characterized in that controllable inductors are used for modulation.