DE701613C - Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung des Ausstentladungsstrecken - Google Patents

Description

• Einrichtung zur selbsttätigen Regelung des Aussteuerungsgrades von gittergesteuerten Stromrichter-Entladungsstrecken Es sind Einrichtungen zur selbsttätigen Regelung des Aussteuerungsgrades von gittergesteuerten Stromrichter-Entladungsgefäßen bekannt, mit denen eine vorbestimmte Stromsp.annungscharakteristik des Stromrichters erzielt werden kann. Bei diesen Einrichtungen wird das Potential des Sternpunktes der die Gitterkreise speisenden Wicklung einer Wechselstromquelle durch die Spannung einer Gleichstrommaschine, die einerseits an den Sternpunkt dieser Wicklung, andererseits an die Kathoden der Entladungsstrecke angeschlossen ist, selbsttätig gesteuert. Die Ver-,vendung einer normalen Gleichstrommaschine als regelbare Vorspannun.gsquelle erscheint so lange gerechtfertigt, als an eine schnelle Regulierfähigkeit bei großer Genauigkeit keine hohen Anforderungen gestellt werden. Auch die-bekannten Einrichtungen, die außer Ventilröhren noch Transformatoren, Regelwiderstände, Drosselspulen und Kondensatoren, also verhältnismäßig zahlreiche empfindliche Elemente benötigen, lassen eine schnelle und genaue Steuerung der Entladungsgefäße nicht zu. Um nun auch bei stark veränderlichen Betriebsbedingungen des Stromrichters selbsttätig eine Stromspannungscharakteristik von irgendeiner bestimmten Form schnell und mit äußerster Genauigkeit erzielen und aufrechterhalten zu können, ist erfindungsgemäß die Gleichstrommaschine zur. Einstellung der Steuergittervorspannung des Stromrichter-Entladungsgefäßes als Metadyne ausgebildet, deren -sekundäre Bürsten einerseits an die Kathode, andererseits an den Sternpunkt der den Gitterkreis speisenden Wechselstromwicklung angeschlossen sind. Hierbei ist die Metadyne mit einer in der sekundären Bürstenachse wirkenden Wicklung versehen, die in Abhängigkeit von der zu steuernden Betriebsgröße erregt wird.
• Im Gegensatz zu der normalen- Gleichstrommaschine wird bei der Metadyne das Hauptfeld von dem wirbelstromfreien und eine verhältnismäßig kleine Selbstinduktion aufweisenden Anker erzeugt und setzt sich zusammen aus dem durch das massive Ständerjoch verlaufenden Ständerfel.d sowie dem ausschließlich durch lamelliertes Eisen und Luft

  verlaufenden Streufeld, das somit praktisch

  dämpfungsfrei ist. Die hieraus resultierende

  ausgezeichnete dvriainische Regulierfähigkeit

  der lletadvne verleiht der erfindungsgemäßen

  Einrichtung gegenüber den bekannten Ein-

  richtungen den Vorteil, daß die gewünschte

  Regelung des Anodenstromes des Entladungs-

  gefäßes äußerst schnell und trotzdem mit ein-

  fachen und unempfindlichen Mitteln erfolgt.

  Eine Metadvne ist eine umlaufende elek-

  trische -Maschine und besitzt in ihrer ein-

  fachsten Form ähnlich wie eine Gleichstrom-

  maschine einen Läufer mit Wicklungen und

  Stromwender. Der Stromwender einer zwei-

  poligen -Maschine ist gewöhnlich mit zwei

  primären und zwei sekundären Bürsten ver-

  sehen. Die primären Bürsten liegen all einer

  Spannungsdifferenz von annähernd konstanter

  Größe, während die sekundären Bürsten in

  einem Stromkreis liegen, der voll einem

  Gleichstrom konstanter Stärke durchflossen

  wird. Der Läufer der lletacivlie läuft mit

  konstanter Drehzahl nun. Der ill den Läufer-

  wicklungen fließende primäre Stroh erzeugt

  in Richtung der primären Kommutierungs-

  achse einen Fluß, der zwischen den sekun-

  dären Bürsten eine E1IK induziert. Der se-

  kundäre Strom erzeugt in Richtung der se-

  kundären Kominutierungsachse einen Fluß,

  der zwischen den primären Bürsten eine EMK

  induziert. Für den magnetischen Rückschluß

  der durch die Läuferwicklungen erzeugten

  Flüsse ist ein Ständer mit geringem magneti-

  schem Widerstand vorgesehen. In dem Stän-

  der der -'%letadvne können `Wicklungen ange-

  ordnet «-erden, deren Durchflutungen sich zu

  denjenigen des Läufers addieren, wodurch die

  elektronnagnetischen Eigenschaften der Ma-

  schine geregelt werden können.

  Die Metadvlie kann mit einer sekundären

  Stromregelwicklung versehen sein, d. h. mit

  einer Ständerwicklung, deren magnetische

  Achse so gerichtet ist, daß der von der Wick-

  lung erzeugte Fluß all den primären Bürsten

  eine E1IK induziert.

  Zur Vereinfachung soll die Metadyne nach-

  stehend nur so weit beschrieben werden, als

  es für das Verständnis der Erfindung erfor-

  derlich ist. Die lletadyne kann natürlich

  auch mit allen bekannten oder bereits vorge-

  schlagenen Mitteln. welche die Eigenschaften

  der Metadvile verbessern, versehen «-erden.

  Erfindungsgemäß sind die sekundären"

  Biirsten der sog. Regehnetadyne all die

  Kathode des Entladungsgefäßes, beispiels-

  weise des Quecksilberdampfentladungsgefäßes,

  bzw. an den Sternpunkt der sekundären

  Wicklung des Induktionsreglers angeschlossen.

  Die Phasenenden dieser Wicklung liegen all

  den Steuergittern, deren Potential dadurch

  in bezug auf (las Kathodenpotential auf einen ,

  Wert gebracht wird, der gleich ist der

  Summe der Wechselspannung, die der ent-

  sprechenden Phase des Induktionsreglers ent-

  spricht, und der sekundären Gleichstromspan-

  nung der 2#,letaclvne. Die sekundäre Strom-

  regelwicklung der 1letadyne setzt sich aus

  drei Teilwicklungen zusammen. Die erste

  Teilwicklung liegt an den primären Bürsten

  und bewirkt die Aufhebung der von dem se-

  kundären Strom hervorgerufenen Läufer-

  durchflutung. Die zweite Teilwicklung er-

  zeugt eine Durchflutung, die der zu steuern-

  den elektrischen Betriebsgröße proportional

  ist, z. 13. der von dem Stromrichter gelieferten

  Gleichspannung oder dem abgegebenen Gleich-

  strom. Die von der dritten Teilwicklung her-

  vorgerufene Durchflutung kann entweder kon-

  stant sein oder sich nach einem willkürlich be-

  stimmten Gesetz ändern.

  Die Arbeitsweise einer derartigen Eiririch-

  tung ist folgende: Ist die Durchflutung der

  zweiten Teilwicklung gleich und entgegenge-

  setzt der Durchflutung der dritten Teilwick-

  lung, so ist der primäre und der sekundäre

  Strom und somit auch die sekundäre Span-

  nung der Regehnetadvile gleich Null. Sind

  jedoch die Durchflutungen der zweiten und

  dritten Teilwicklung ungleich, so wird ein

  primärer und ein sekundärer Strom fließen

  und somit eine sekundäre Spannung induziert

  werden. Dadurch wird die Größe der Steuer-

  spannung und folglich auch der Zündzeitpunkt

  der entsprechenden Anode geändert. Die

  Regelung der Anodenspannung wird also in

  Abhängigkeit von einer größenmäßig kleinen

  Differenz der Durchflutungen der zweiten

  und dritten Teilwicklung bewirkt. Je kleiner

  diese Differenz ist, um so mehr wird sich die

  Charakteristik des Umformers der gewünsch-

  ten Charakteristik nähern. Die Metadyne hat

  nämlich die Eigenschaft, daß sehr geringe

  Änderungen der Durchflutung der sekundären

  Strornregelwicklung in sehr kurzer Zeit sehr

  große Änderungen des primären Stromes und

  somit auch der sekundären Spannung hervor-

  rufen.

  Die Erfindung ist in der Zeichnung -in

  mehreren Ausführungsbeispielen veranschau-

  licht.

  In der Anordnung gemäß Abb. i sind die

  Anoden des Gleichrichtergefäßes n an die

  Enden der sechsphasigen und in Stern geschal-

  teten sekundären Wicklung 2 eines Transfor-

  illators geschaltet, dessen dreiphasige primäre

  Wicklung 3 ebenfalls in Stern geschaltet ist.

  Der Induktionsregler enthält eine drei-

  phasige primäre Wicklung 3 und eine sechs-

  phasige und in Stern geschaltete sekundäre

  @-@'icklung d. Die hegelnietadyne 7 liegt mit

  ihren primären Bürsten a., c an einer Gleich-

  stromduelle, z. B. an den Klemmen des Gene-

  rators 6. Beide Maschinen werden von einem Wechselstrommotor 8 angetrieben, der an ein Netz mit konstanter Frequenz angeschlossen ist und mit konstanter Drehzahl läuft. Die Metadyne 7 ist mit der einen sekundären Bürste b an die Kathode des Entladungsgefäßes i und mit der anderen sekundären Bürste d an den Sternpunkt der sekundären Wicklung 4 des Induktionsreglers über die Leitung 14 angeschlossen.
• Die erste Teilwicklung i i der Metadyne 7 bewirkt, daß der sekundäre Strom der Metadyne gleich Null ist, die Wicklung 9 ruft eine Durchflutung hervor, deren Größe der von dem Gleichrichter gelieferten Gleichspannung proportional ist. Die Teilwicklung io liegt an .dem Nebenschlußgencrator 6, der mit zwei weiteren Erregerwicklungen 12 und 13 versehen ist, von denen die Wicklung z-2 an den Klemmen eines Widerstandes im Gleichsfromkreis des Gleichrichters liegt. Die Hauptschlußwicklung 13 dient zum Ausgleich des Ohmschen Spannungsabfalles. Die Erregung der Wicklung 12 steuert den Wert der EMK in der gewünschten Weise als eine Funktion des von dein Gleichrichter gelieferten Stromes. Die Regelung der Erregung der Wicklungen 9 und io erfolgt durch die Widerstände 16 und 21.
• Die Erregung der Wicklungen 13 und 12 wird derart geregelt und die Nebenschlußwicklung 15 ist derart bemessen, daß an den Klemmen des Generators 6 eine Spannung induziert wird, die der willkürlich bestimmten Größe der von dem Gleichrichter gelieferten Gleichspannung proportional ist. Die Durchflutung der Teilwicklung io ist infolgedessen als eine Funktion des abgegebenen Hauptstromes dem gewünschten Spannungswert proportional. Die Durchflutung der Teilwicklung 9 ist ständig der von dem Gleichrichter gelieferten Gleichspannung proportional. Sind die einander entgegenwirkenden Durchflutungen der beiden Teilwicklungen 9 und io gleich groß, so sind der primäre Strom und die sekundäre Spannung der Metadyne gleich Null, d. h. .das Potential des Sternpunktes der Wicklung 4 ist gleich dem Potential der Kathode. Eine hehr kleine Differenz der Durchflutungen der Wicklung 9 und io wird eine sekundäre Spannung von beträchtlicher Größe hervorrufen, die in der gewünschten Weise das Potential des Sternpunktes der Wicklung 4 und somit auch den Zündzeitpunkt der Anoden und die von dem Gleichrichter gelieferte Gleichspannung in dem ge-,v iinschten Sinne regelt.
• Die Erregerleistung der Teilwicklungen 9, io und 1i bewegt sich in der Größenordnung von einigen Watt. Es ist daher sehr leicht möglich, das Verhältnis der Durchflutungen dieser Teilwicklungen und der diese Durchflutungen hervorrufenden Spannungen von der Temperatur unabhängig zu machen, z: B. dadurch, daß mit diesen Teilwicklungen große Widerstände in Reihe geschaltet werden, die aus einer bekannten Legierung hergestellt sind und einen Temperaturkoeffizienten aufweisen, der annähernd gleich Null ist. Dasselbe gilt für die Nebenschlußwicklung 15.
• Der von dem Sternpunkt der Wicklung 4 wegfließende sekundäre Strom der Metadyne ist gleich dem Steuerstrom und daher nicht gleich Null, sondern gleich einem Mittelwert, der, wenn auch nur wenig; über dem Wert Null liegt und hauptsächlich von der Größe der Widerstände abhängt, die zwischen die Steuergitter und die Enden der Wicklung 4 geschaltet sind. Zur Einstellung dieses Mittelwertes braucht nur die Durchflutung der Teilwicklung i i ein wenig geändert zu werden.
• Es ist in Hinsicht auf den Spannungsabfall in dem Lichtbogen des Entladungsgefäßes und auf den Entladeverzug häufig sehr zweckmäßig, zwischen dem Sternpunkt der Wicklung 4 und der Kathode eine Ausgleichs-EMK zu erzeugen. Um in der Metadyne diese sekundäre Ausgleichs-EMK zu erzeugen, braucht nur in dem Ständer der Metadyne eine primäre Stromregelzv icklung 28 vorgesehen zu werden.
• Diese Wicklung ist in den folgenden Abbildungen zur Vereinfachung der Schaltung nicht mehr dargestellt. Durch Fortlassen der Wicklung 12 kann eine konstante Gleichspannung erzielt werden. Es kann natürlich auch statt eines Induktionsreglers eine andere Stromquelle verwendet werden, die mehrphasige EMKe von geeigneter Form- und Phasenverschiebung abgeben kann.
• In den folgenden Abbildungen sind zur Vereinfachung der Zeichnung alle Teile, die links von .der Leitung 14 liegen, wie das Gleichrichtergefäß, der Transformator und der Induktionsregler, fortgelassen. Die Regelmetadyne liegt mit ihren primären Bürsten ständig an einer annähernd konstanten Spannungsdifferenz von beliebigem Wert, beispielsweise gleich Null. Im letzteren Falle können die primären Bürsten kurzgeschlossen werden. Man erhält dann die in Abb. 2 dargestellte Metadyne 17, deren erste Teilwicklung fortgelassen ist. Außerdem ist die Hilfsstromquelle 6 nicht wie in der Anordnung gemäß Abb. i vollkommen unabhängig von dem Gleichstromnetz, sondern der Spannung dieses Netzes gegengeschaltet.
• s ö Statt der zweiten und der dritten Teilwicklung kann auch nur eine einzige Teilwicklung 2o vorgesehen werden. Ist die Spannung des Gleichstromnetzes gleich der EMK der Hilfsstromquelle 6, so wird durch die Teilwicklung 2o kein Strom fließen und in der Metadyne i,^ weder ein primärer Strom noch eine sekundäre Spannung vorhanden sein. Weicht jedoch die Spannung des Gleichstromnetzes etwas von dem Wert der EPIK des Generators ti ab, so wird durch die Wicklung 2o ein ziemlich großer Strom fließen und an den sekundären Bürsten der Metadyne eine sekundäre Spannung hervorrufen, die über die Leitung 14 das Potential des Sternpunktes der Wicklung .I und folglich auch den Zündzeitpunkt der Anoden in dein gewünschten Sinne ändert. Die Wicklungen 9 und io der Anordnung gemäß Abb. i sind in der Anordnung gemäß Abb. 2 durch die Wicklung 20 ersetzt worden. Dies bedingt aber durch die Gegenschaltung der. Strornquelle 6 zu der Spannung des Gleichstromnetzes eine einwandfreie Konstruktion de: Generators 6, während in der Anordnung gemäß Abb. i der Generator 6 nur für eine geringe Spannung, beispielsweise für i oo Volt, ausgelegt werden muß. Die übrigen Bezugszeichen der Abb. 2 entsprechen denen der Abb. i.
• In .der Anordnung gemäß Abb. 3 wird die dritte Teilwicklung io von einem besonderen Generator i9 gespeist, der eine Stromspannungscharakteristik von gewünschter Gestalt liefern kann. Diese sog. Modulatormaschine wird nachstehend beschrieben. Sie erfordert mehrere Erregerwicklungen, von denen die Wicklunä 2o konstant erregt wird. Der von dem Motor 8 angetriebene Hilfsnebenschlußgenerator 18 liefert einen Gleichstrom von konstanter Spannung und speist außer der Erregerwicklung 2o die Metadyne 7 über ihre primären Bürsten a, c. Zur Erregung der Modulatormaschine i9 ist eine weitere Wicklung erforderlich, die von einem veränderlichen Strom durchflossen wird. Dieser Strom ist der elektrischen Größe proportional, welche die unabhängig Veränderliche der gewünschten Charakteristik darstellt. In der Anordnung gemäß Abb. 3 ist der Strom im Gleichstromnetz als unabhängige Veränderliche gewählt worden. Die - übrigen Bezugszeichen der Abb.3 entsprechen denen der früheren Abbi 1 dungen.
• Abb..t zeigt den allgemeinen Aufbau der Mudolatorniaschine. Diese enthält zweckmäßig vier Pole mit einer Wellenwicklung auf dem Läufer und zwei Bürsten B und B'. Die Polpaare _i, A' und C, C' bilden mit ihrem magnetischen Joch einen praktisch voneinander unabhängigen magnetischen Kreis. Jeder dieser beiden magnetischen Kreise erzeugt einen Fluß, der sich entsprechend der Änderung der elektrischen Größe ändert. Diese elektrische Größe stellt die unabhängig Veränderliche dar, die sich nach einem Gesetz ändert, (las iin allgemeinen für jeden der beiden Flüsse verschieden ist. An den Bürsten B, B' tritt daher eine I:MK auf, die gleich ist der algebraischen Summe der von beiden Flüssen induzierten EMKe. Die sich ergebende Spannung ist eine Funktion der als unabhängig Veränderliche gewählten elektrischen Größe. Die Spannungskurve weist eine zusammengesetzte und sehr zweckmäßige Form auf.
• Die unabhängig veränderliche Größe der Anordnung gemäß 21)b. 3 ist der Netztstrom. Die Pole A, A' und 13, B' sind dann mit je zwei Wicklungen versehen, von denen eine Wicklung konstant und die andere Wicklung proportional dem Strom des Gleichstromnetzes erregt wird. Diese Wicklungen sind in bezug auf die Pole A und .-1' in demselben Sinne und in bezug auf die Pole C und C' in entgegengesetztem Sinne gewickelt und derart ausgelegt, (laß die Kurve der zwischen den Bürsten von dein Fluß der Pole A und A' induzierten Spannung die aus der Abb. 5, Kurve a, b, c ersichtliche Gestalt hat, während die von dem Fluß der Pole C und C' erzeugte Spannung durch die Kurve d. e. f dargestellt ist. Die an den Bürsten B, B' auftretende Spannung wird durch die Kurve g, h, i dargestellt: Die letztere Kurve entsteht durch Überlagerung der Kurven a, b, c und d, e, f. Die von der Modulatormaschine i9 der Anordnung gemäß Abb. 3 erzeugte Charakteristik U - f (J) finit dem Verlauf g, h, i bewirkt, (laß die von dem Umformer abgegebene Spannung sich als eine Funktion des dem Gleichstromnetz zugeführten Stromes ändert. Diese Charakteristik hat eine für die Kompoundierung von Quecksilberdampfgleichrichtern zweckmäßige Gestalt, wodurch der Umformer vor den Folgen eines Kurzschlusses in dem Gleichstromnetz bewahrt wird. Überschreitet nämlich der Strom J einen bestimmten Wert, so wird die abgegebene Spannung schnell abnehmen.
• In den Anordnungen gemäß Abb. 1, 2 und 3 regelt die Metadyne die von dem Umformer abgegebene Spannung. Die Metadyne kann aber auch zur Regelung des Stromes verwendet werden. Zu diesem Zweck wird die zweite Teilwicklung der Metadyne derart geschaltet, daß durch sie ein proportionaler Strom fließt. Eine derartige Anordnung zeigt Abb.6, die sich von der Anordnung gemäß Abb. 3 nur dadurch unterscheidet, daß die in Abb.3 aZit 9, in Abb. 6 mit 2 i bezeichnete Wicklung an den Klemmen eines von dem Netzstrom durchflossenen Widerstandes liegt. Die Be-7ugszeichen der Abb. 0 entsprechen im übri-;en denen der Abb-3-Es ist im allgemeinen möglich, die lineare Funktion der Spannung U und des Stromes J les Umformers in der Form m # U -f- n, # J ge- rnäß der Schaltung nach Abb. 9 zu regeln. In dieser Anordnung ist die Metadyne 17 mit einer sekundären Stromregelwicklung versehen, deren eine Teilwicklung io an den Klemmen der Modulatormaschine i9, deren zweite Teilwicklung 9 über den Regelwiderstand 16 an der Spannung des Gleichstromnetzes und deren dritte Teilwicklung 2i an den Klemmen eines von dem Gleichstrom des Gleichrichters durchflossenen Widerstandes liegen. Die übrigen Bezugszeichen der Abb. 9 entsprechen denen der Abb. 6.
• Mit den vorstehend beschriebenen Regelverfahren kann mit der Modulatormaschine jede gewünschte Charakteristik erzielt werden. Beispielsweise kann der Strom I als unabhängig, Veränderliche für die Charakteristik der Anordnung gemäß Abb.7 dienen. Die gewünschte Charakteristik ist in Abb. 7 mit f, g, dz bezeichnet und ergibt einen annähernd konstanten Verlauf der Spannung U bis zu einem bestimmten Stromwert, bei dem die Spannung schnell auf lull abfällt. Eine derartige Charakteristik ist sehr zweckmäßig und kann durch Überlagerung der Charakteristik d, b, c, die beispielsweise von den Polen A, A` (vgl. Abb. q.) erzeugt wird, und der Charakteristik d, e, die von den Polen C, C' erzeugt wird, erhalten werden.
• In ähnlicher Weise kann auch die Charakteristik f, g, da der Abb. 8 erhalten werden, gemäß der der Strom Ibis zu einem gewissen Wert der Spannung U annähernd konstant bleibt und dann plötzlich abfällt. Die Charakteristiken d, b. c und d, e sind in diesem Falle die Teilcharakteristiken.
• In den vorstehend beschriebenen Schaltungen regelt die Metadyne elektrische Größen, die durch das Gleichsttomnetz gegeben sind. Es ist natürlich auch möglich, elektrische Größen zu regeln, die durch das Wechselstromnetz gegeben sind. Zu diesem Zweck können die Wechselstrom.größen gleichgerichtet werden und dann in ähnlicher Weise die Teilwicklungen der sekundären Stromregelwicklun:g der Metadyne beeinflussen.
• Es ist bereits zum Ausdruck gebracht worden, daß die Genauigkeit, mit der der von dem Stromrichter abgegebene Strom und die abgegebene Spannung der gewünschten Charakteristik folgen, mit der Zunahme der Änderung des primären Stromes der Metadyne bei einer gegebenen Differenz der Durchflutungen der Teilwicklungen zunimmt. Abb. 1o zeigt eine derartige Anordnung, mit der die Genauigkeit vergrößert wird. Die Metadyne a7 liegt mit ihren Bürsten nicht an dem Sternpunkt des Induktionsreglers und an der Kathode, sondern an den Enden der sekundären Stromregelwicklung 22 einer zweiten Metadyne 17. Eine der sekundären Bürsten dieser Metadyne .ist an den Sternpunkt der Wicklung,des Induktionsreglers und die andere Bürste an .die Kathode des Entladungsgefäßes angeschaltet. Die beiden Metadynen 17 und 27 sind somit in Kaskade geschaltet und wirken daher in bezug aufeinander als Verstärker, Die übrigen Bezugszeichen der Abb. io entsprechen denen der Abb.6.
• Sind mehrere Stromrichter mit einem beliebigen Hilfsgenerator, der als umlaufende Maschine oder auch als Umformer ausgebildet sein kann, parallel geschaltet, so kann jede der vorstehend beschriebenen Schaltungen verwendet werden. In diesem Falle erübrigt sich die Modulatormaschine, während die Teilwicklungen der sekundären Stromregelwicklung, die in den vorstehend beschriebenen Anordnungen von der Modulatormaschine gespeist wurden, von einem Strom durchflossen werden, der sowohl dem Strom als auch der Spannung des Hilfsgenerators proportional ist.
• Bei verschiedenen Anlagen, beispielsweise bei elektrischen Fahrbetrieben, ist es häufig sehr zweckmäßig, Stromrichter vorzusehen, die als Gleichrichter elektrische Energie in das Gleichstromnetz. und als Weclrsel.richter elektrische Energie in das Wechselstromnetz liefern. Diese Aufgabe wird sehr leicht durch Verwendung der Regelmetadyne gelöst, welche eine zufriedenstellende Umnstellung von dem Gleichrichterbetrieb auf den Wechselrichterbetrieb und umgekehrt ermöglicht. Diesem Zweck dient die Anordnung gemäß Abb. i i, in der zwei Metadynen 17 und 2,5 vorgesehen sind, von denen die erstere auf den Gleichrichter wirkt. Die Leitung 14 ist mit dem Sternpunkt der sekundären Wicklung des Induktionsreglers für den Gleichrichter verbunden. Die Metadyne 25 wirkt auf den Wechselrichter, wobei die Leitung 24 mit dein Sternpunkt der sekundären Wicklung des Induktionsreglers für den Wechselrichter verbunden ist.
• Die Modulatormaschine icg speist -die Teilwicklung io der Metadyne 17 und gleichzeitig die Teilwicklung 26 der Metadyne 25. Die beiden Metadynen regeln in diesem Falle den von den Umformern abgegebenen Strom. Um einen allmählichen Übergang von,dem Gleichrichterbetrieb zum Wechselrichterbetrieb und umgekehrt zu bewirken, erhält die von der Modulatormaschine i9 gelieferte Stromspannungscharakteristik die Form der ausgezogenen Kurve gemäß Abb. 12, Gemäß dieser Charakteristik wird der Strom J ein wenig kleiner, wenn die Spannung U von negativen zu positiven Werten übergeht. Jo sei der Ordinatenwert, der zu der Abszisse U-0 gehört. Ist nun J kleiner als Jo, so ist der Wechselrichter nicht in Betrieb, während der

  Gleichrichter arbeitet. Ist jedoch J gröVer als

  JD, so wird nicht der Gleichrichter, sondern

  der Wechselrichter in Betrieb sein.

  Zur Vergrößerung des Diliereiltialqttotien-

  ten der Kurv(: ist es zweckmäßig, die Er-

  regung der Teilwicklungen derart zu regeln.

  <1a13 die Kurve für den Wechselrichterbetrieb

  ein wenig nach oben verschoben wird, wie

  durch die gestrichelte Linie in Abb. 12 ange-

  deutet ist. Die Charakteristik fällt sehr

  schnell ab, wenn die Spannung einen be-

  stimmten positiven Grenzwert überschreitet

  oder einen bestimmten relativen Grenzwert

  unterschreitet. Dadurch wird der Gleichrich-

  ter gegen eine iil)erniäßig grolle Belastung ge-

  schützt. In ähnlicher Weise können Charak-

  teristiken für Konstantstroinnetze, wie sie

  beispielsweise in Abb. 13 dargestellt sind,

  durch geeignete Änderung der Schaltverllin-

  dungen der Wicklungen erzielt werden. Die

  Erfindung ist insbesondere für Anlagen finit

  mehreren parallel oder in Reihe geschalteten

  Umformern geligll@t.

  ALl). 1-1 zeigt ein< Anordnung für drei par-

  allel geschaltete Strohrichter. Für jeden

  Stromrichter ist eine hL"gelinetadYne 27. 27'

  bzw. 27" vor gesehen. Die Teilwicklungen 1o,

  1o' lind 1o" der Metadvilen -'7, -27' bzw. 27"

  werden von der llodtilatorniascliine 19 ge-

  speist. Die Wicklungen 21, 21' und 21" wer-

  den in Abhängigkeit von den Gleichströmen

  der entsprechenden Stroniricliter erregt. Die

  Erregung der Wicklung 12 der Modulator-

  masehine ändert sich in Abhängigkeit von

  dem Gesanitstroni, kann sich aber auch in Al>-

  hä ngigkeit von der Spannung des Gleich-

  stromiietzLändern. Die Spannungen der

  Metadynen werden den Indtiktionsre-lern

  über die Leitungen 1.f. 1-l' und 1-[" zugeführt.

  Die Art der Erregung hängt von der ge-

  wünschten Charakteristik ah. Die Schaltung

  gemäß A71>. 1d. ermöglicht sowohl eine gleich-

  inäßige Verteilung des Gesaintstroines auf die

  drei Umformer als auch eine Verteilung in

  irgendeinem gewünschten konstanten Verhält-

  nis. Dieses Verhältnis kann größer oder klei-

  ner als 1 sein. Zu diesem Zweck ist nur die

  Regelung der Erregung der Teilwicklungen

  der Regelinetadvnen erforderlich. Dies stellt

  ein einfaches Mittel dar, um Umformer finit

  sehr verschiedenen Leistungen parallel zu

  schalten. Die übrigen Bezugszeichen der

  Abb. 1.; entsprechen denen der früheren

  Schaltungen.

  Abb. 1; zeigt eine Anordnung für zwei in

  Reihe geschaltete Umformer für ein Drei-

  leitergleichstrolnnetz. Die Teilwicklungen 9

  u11(1 g' der Metadynen 27 l,zw. -a7' werden in

  diesem Falle in A1-@hängigkeit von der Span-

  nung erregt. Die Teilwicklungen 1o und 10'

  werden gemeinsam von derllodulatorniasclline

  19 gespeist. hie Modulatormaschine 19 kann

  natürlich auch durch eine andere Maschine

  ersetzt «-erden, welche eine ii'hnliche Charak-

  teristik aufweist. 1-1 und 1. sind die beiden

  Leitungen, die zu den Induktionsreglern

  führen. Die übrigen Bezugszeichen ent-

  sprechen denen der früher erörterten Schal-

  tungen.

  Der Einfachheit halber wurde angenommen,

  daß zur Erzielung eines zufriedenstellenden

  Betriebes des Strohrichters das' Gitter auf ein

  Potential gebracht wird, das sich zeitlich

  ändert und durch Überlagerung einer sinus-

  föri7li-en elektrischen Größe mit einer kon-

  stanten elektrischen Größe erzielt wird.

  Während des Betriebes einiger Hoch-

  leistungsstronirichterkönnen Schwierigkeiten,

  beispielsweise Rückzündungen, eintreten. Nach-

  stehend sollen zwei Anordnungen beschrieben

  werden, welche diese -Nachteile praktisch nicht

  aufweisen. Diese Anordnungen können ein-

  zeln oder gemeinsam verwendet werden. In

  der ersten Anordnung wird die Steuerspan-

  nun" die durch Überlagerung einer sinus=

  förinigen elektrischen Größe mit einer festen

  elektrischen Größe erzeugt wird, durch eine

  Spannung ersetzt, die durch Überlagerung

  einer sich zeitlich ändernden elektrischen

  Größe mit scharf ausgeprägten Spitzen mit

  einer festen elektrischen Betriebsgröße ent-

  steht. Die Erfindung besteht nun darin, eine

  Einrichtung zu schaffen. welche die Span-

  ntiiigsspitzen zeitlich in geeigneter Weise ver-

  schiebt und dadurch dein Stromrichter die ge-

  wünschte Charakteristik erteilt.

  Abb. 16 zeigt eine derartige Anordnung.

  Zur Vereinfachung des Schaltbildes ist der

  Stromrichter nur dreiphasig dargestellt. Der

  Transformator 29 besitzt eine primäre

  die einem hochgesättigten magneti-

  schen Kreis zugeordnet ist. Die sekundäre

  -111111 '32 des Transformators ist an ein

  Steuergitter des Stroinrichtergefäßes 1 und an

  die Gittervorspannungs<luelle .Io angeschlos-

  sen. Außerdem sind die Transformatoren 29

  mit je einer tertiären Wicklung 33 versehen,

  die von dein sekundären Strom der Regel-

  nietadyne 17 durchflossen wird. Die primäre

  Wicklung 31 ist finit einer zusätzlichen Wick-

  lung 30 in Reihe geschaltet, die einem unge-

  sättigten magnetischen Kreis zugeordnet ist.

  Alle primären Stromkreise des Transforma-

  tors sind zti einem _NIehrphasensystem zusam-

  mengeschaltet, (las von der sekundären Wick-

  lung ,4 des Induktionsreglers gespeist wird.

  Die Wirkungsweise dieser Einrichtung soll

  kurz an Hand der Abb. 1; erläutert werden.

  Die Kurve a., -b. c, d, e, f, g, h stellt den

  Strom (lag, .der durch die Wicklung 30 und 31

  fließt. Die tertiäre @'t%ickiung 33 ist zunächst

  strohlos. Die in (leg sekund:iren Wicklung 32

  induzierte EMK ist dann der Änderung des Flusses in dem gesättigten magnetischen Kreis proportional und verläuft gemäß der Kurve 22a, 3i, o, P, q, r, s, t, 2c mit den Spitzen n, q, s, ii. Diese Spitzen treten zu der Zeit auf, da der die primäre Wicklung durchfließende Strom durch Null geht. In der Nähe dieser Spitzen ist der magnetische Kreis tatsächlich ungesättigt und die Änderung des Flusses am größten. Die Wicklung 30 ist einem unmagnetischen Kreis zugeordnet und hält den primären Strom von im wesentlichen sinusförmiger Kurvenform aufrecht und erzeugt beinahe die gesamte Gegen-EMK während der Zeit, in welcher der der primären Wicklung 31 zugeordnete magnetische Kreis gesättigt ist.
• Der sekundäre Strom der Metadyne erzeugt in den tertiären Wicklungen 33 eine Durchflutung, deren Größe aus der Abb. 18 zu ersehen ist. Der Fluß des gesättigten magnetischen Kreises geht dann nicht mehr zu derselben Zeit durch Null wie der Wechselstrom a., b', c, d', e, f', g, h, sondern bezüglich des ansteigenden Teils der Sinuslinie ein wenig später, nämlich in den Punkten b und f', und bezüglich des absteigenden Teiles der Sinuslinie ein wenig früher, nämlich in den Punkten d' und h'. Dadurch wird die Phasenv(#rschiebung der beiden Kurven der Abb. 17 und 18 erzielt.
• In dieser Weise ermöglicht die Größe und die Richtung .des sekundären Stromes der Regelmetadyne eine zeitliche Verschiebung der Spitzen 7i., q, s, z2 nach den Punkten n', q', s', 27.
• In der zweiten Anordnung ist jede Anode 34 mit zwei Gittern versehen, wie aus Abb. i9 hervorgeht. Das Steuergitter 38 ist mit der in der Zeichnung nicht dargestellten sekundären Wicklung des Transformators 29 über die Leitung 39 verbunden. Das Schutzgitter 37 wird auf ein Potential -gebracht, das et-,vas kleiner ist als der absolute Wertdes Potentials der Anode 34.. Dies kann beispielsweise durch Anordnung, einiger weniger Windungen 3(i erreicht werden, die auf den Kern des Haupttransformators derart aufgewickelt werden, daß ihre Durchflutung derjenigen der sekundären Hauptwicklung 35 entgegenwirkt.
• Die Arbeitsweise ist aus Abb. 2o zu ersehen. Die Kurve a, b, d, e, g stellt die Anodenspannung und lz., i, 1a, in die Steuergitterspannung dar. Ist kein Schutzgitter vorgesehen, so besteht während der Zeit, in der die Steuergitterspannung annähernd =den Wert i. und gegenüber .der Anode ein positives Potential hat, Gefahr für Rückzündungen. Ist jedoch ein Schutzgitter vorhanden, dessen Potential durch die Kurve a, c, d, f, g gegeben ist, so wird das Schutzgitter in der Nähe von i, wo das Potential des Steuergitters gegenüber der Anode positiv ist, in bezug auf die Anode ein negatives Potential haben und somit Rückzündungen verhindern. In der nächsten Halbperiode d, f, g hat zwar das Schutzgitter gegenüber der Anode ein positives Potential, aber der Lichtbogen ist bereits erloschen, so daß keine Gefahr für eine Rückzündung besteht.
• Soll eine stärkere Wirkung des Schutzgitters erzielt werden, so erhält dieses ein Potential, dessen zeitlicher Verlauf durch die gestrichelte Linie ai, p, q, r, s dargestellt ist. Dadurch hat das Schutzgitter ständig in bezug auf die Anode ein negatives Potential. Das Schutzgitter wird zu diesem Zweck von einer Wick.Jung in Sternschaltung gespeist, deren Sternpunkt durch eine Hilfsstromqu.elle in bezug auf den Sternpunkt der die Anoden speisenden Wicklung polarisiert ist.
• Die gestrichelte Linie in Abb. i9 zeigt eine derartige Anordnung für eine Phase. .I1 stellt die Hilfsstromquelle zur Polarisierung und 42 eine Phase der das Schutzgitter speisenden Wicklung in Sternschaltung dar.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur selbsttätigen Regelung des Aussteuerungsgrades von gitter-'esteuerten- Stromrichter-Entladungsstrekken, bei der das Potential des Sternpunktes der die Gitterkreise speisenden Wick-1ung einer Weehselstromquelle durch die Spannung einer Gleichstrommaschine selbsttätig gesteuert wird, die einerseits an den Sternpunkt dieser Wicklung, andererseits an die Kathoden der Entladungsstrecken angeschlossen ist, insbesondere zur Erzielung einer vorbestiininten Stromspannungscharakteri:stik, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichstrommaschine eine Metadyne verwendet wird, deren sekundäre Bürsten einerseits an die Kathode, andererseits an den Sternpunkt der den Gitterkreis speisenden Wechselstromwicklung angeschlossen sind, und daß die Metadyne mit einer in der sekundären Bürstenachse -wirkenden Wicklung versehen ist, welche in Abhängigkeit von der zu steuernden Betriebsgröße erregt wird.