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Einrichtung zur, regelbaren Veränderung des Zündzeitpunktes von Lichtbogengleichrichtern
Es sind Steuerungseinrichtungen für Lichtbogengleichrichter bekanntgeworden, bei
denen den Steuergittern eine Wechselspannung zugeführt wird, deren Frequenz wesentlich
größer ist als die Frequenz der Anodenspannung. Bei einer bekannten Schaltung dieser
Art wird ein Gleichrichter über eine größere Entfernung dadurch ein- oder ausgeschaltet,
daß eine auf drahtlosem Wege übertragene hochfrequente Wechselspannung mit der den
Steuergittern des Gleichrichters zuzuführenden Wechselspannung moduliert wird. Je
nachdem ob der die Antenne erregende Sender arbeitet oder nicht, wird den Steuergittern
eine Wechselspannung von Telefonfrequenz zugeführt und der Gleichrichter eingeschaltet,
oder diese Wechselspannung ist nicht vorhanden und der Gleichrichter dementsprechend
gesperrt: Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, das Mittel zur Steuerung eines
Lichtbogengleich-. xichters mit höherfrequenten Wechselspannungen auch zur Veränderung
des Zündzeitpunktes innerhalb der Halbwellen der Anodenwechselspannung zu verwenden.
Ein mit Elektronenrohren arbeitender Hochfrequenzerzeuger wird zu dem Zweck derart
gesteuert, daß die Hochfrequenzspannung im Takte der Anodenspannung der Gleichrichter
die Zündgrenze der Gleichrichter abwechselnd überschreitet und unterschreitet. Steuerungseinrichtungen
dieser Art sind von besonderer Bedeutung für Entladungsgefäße, die in Höchstspannungsanlagen
verwendet werden und deren Kathoden daher gegenüber Erde ein hohes Potential besitzen.
Schaltungstechnisch wird dabei die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß die modulierte
Hochfrequenzspannungüber einen Hochspannungskondensator kleiner Kapazität oder ein
ähnliches Übertragungsmittel auf den an Hochspannung liegenden Steuerstromkreis
des zu steuernden Entladungsgefäßes übertragen wird. Die modulierte Hochfrequenzspannung
l;aIM
dann in Auesein Steuerstronilcreis g@eichgerichtet und verstärkt den Steuergittern
der Entladungsgefäl.ie zugeführt werden.
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Die Ertir"ung bezieht sich auf die Modulation der HochfreIuenzspannung
auf der Niederspannungsseite der vorstehend gekennzeichneten Steuerungsanordnungen.
Erfindungsgemäß ;wird die modulierte Hochfrequenzspannung dein Anodenstromkreis
eines Hochvakuunielektronenrohres entnommen, in dessen Gitterkreis eine nicht modulierte
Hochfrequenzspannung und ein Gleichrichter hintereinander geschaltet sind, an dessen
Klemmen eine niederfrequente Wechselspannung liegt. Das Hochval-zuunirolir wird
bei dieser Schalttip- während eines Teiles der Periode der niederfrequenten Spannung
gesperrt und während des anderen Teiles der Periode mit Hochfrequenz atisgesteu<--rt.
Die Sperrichtung des im Gitterkreis des Hochvakuumrohre, liegenden Gleichrichters
ist so gewählt, daß die negative Halbwelle dar niederfrequenten Wechselspannung
an der Gleichrichterstrecke tvirksani ist, während die positive Halbwelle der niederfrequenten
ZVeciiselspannung infolge der Gleichrichterwirkung auf den Gitterkreis praktisch
keinen Einfluß hat.
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Das Prinzip der Erfindung sei an Hand der Schaltung der Fig. i und
des zugehörigen Diagramms der Fig. 2 näher erläutert. In Fig. i bedeutet i ein zur
;Modulation der Ho@hfre@_luenzspannung .dienendes, durch den Heizfaden H indirekt
geheiztes Hochvakuumrohr. In seinem Gitterkreis liegen hintereinander eine hochfrequente
Wechselspannung 2, deren Frequenz beispielsweise io6 Hertz betragen kann, ferner
ein Gleichrichter 3 und eine negative Vorspannung -., die den Arbeitspunkt der Steuerung
des Hochvakuumrohres i bestimmt. Mit dem Gleichrichter 3 ist noch ein- zweiter Gleichrichter
_# in Reihe geschaltet. Die Gleichrichter 3 und z, zweckmäßig Trockengleichrichter,
sind mit entgegengesetzter Ventilrichtung an eine niederfrequente Wecliselspannungsquelle
6 angeschlossen. Die Ventilrichtung des Gleichrichters 3 ist so gewählt, daß während
der positiv --n Halbwell.- der niederfrequenten Wechselspaniumg 6 die ganze Spannung
an dein Gleichrichter abfällt, so daß an den Klemmen des Gleichrichters 3 während
dieser Halbwelle praktisch keine Spannung wirksam ist. Während der positive_i Halbwelle
der niederfrequenten Wechselspannung wirken im Gitterkreis des IIoelivakuti.nrolires
i demnach nur die hochfrequente Stetivrspannung2 und die @-orspannung .4. In der
negativen Halbwelle der niederfreIuenten Wechselspannung 6 fällt dagegen die volle
niederfrequente Spannung an dein Gleichrichter 3 ab. Das Hochvakuumrohr t wird dadurch
in der negativen Halbwelle der niederfrequenten Spannung- vollständig gesperrt,
und die hochfrequente Steuerspannung 2 kann sich während dieser Zeit nicht auswirken.
Die Wirkungsweise der Schaltung der Fig. i ist in Fig.2 im Diagramm dargestellt.
Im oberen Teil der Fig. 2 ist die bekannte Abhängigkeit des Anodenstromes i" eines
I-loclivakuumrohres von der Gitterspannung U, angegeben. Durch die Gittervorspannung
G,, wird der Arbeitspunkt des Rohres gegenüber der Nulllinie nach links verschoben,
und zwar derart, daß dieser Arbeitspunkt etwa in der Mitte des geradlinigen Teiles
der Kennlinie K des Hochvakuumrohres liegt. Im unteren Teil des Diagramms sind die
im Gitterkreis des Elektronenrohres i wirksamen Steuerspannungen, ausgehend von
der Hilfslinie A, die dem Arbeitspunkt entspricht, aufgetragen. Man erkennt die
niederfrequente Wechselspannung V"" der die hochfrequente Wechselspannung H", überlagert
ist. Die niederfrequente Wechselspannung :\'", wird durch den Gleichrichter 3 im
Gitterkreis des Elektronenrohres gleichgerichtet und ist daher nur während der negativen
Halbwehe im Gitterkreis des Elektronenrohres wirksam. Während der negativen Halbwelle
wird daher das Elektronenrohr i vollständig g#--sperrt. In der positiven Halbwelle
der niederfrequenten Wechselspannung N", kann sich die hochfrequente Steuerspannung
H", in vollem Umfange auswirken, und während dieses Zeitabschnittes schwingt der
Anodenstrom des Hochvakuumrohres iin Takt der hochfrequenten Steuerspannung. Im
oberen Teil des Diagramms der Fig. 2 ist im rechten Teil dieses Diagramms angegeben,
wie der Anodenstrom des Hochvakuumrohres im Takt der niederfrequenten Wechselspannung
abwechselnd gesperrt und dann wieder freigegeben wird. Während der Freigabezeit
schwingt dabei der Anodenstrom des Elektronenrohres im Takt der hochfrequenten Steuerspannung.
Diese hochfrequente Steuerspannung wird über die Hochspannungskondensatoren dem
Gitterkreis der zu steuernden Lichtbogengleichrichterzugeführt. Die Steuerung wirkt
so wie eine Steuerungsanordnung, bei der den Steuergittern des Lichtbogengleichrichters
eine rechteckförmige Wechselspannung bzw. eine periodisch ein- und ausgeschaltete
Gleichspannung zugeführt wird.
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Aus der Darstellung des Diagramms der Fig.2 ergibt sich, daß das Verhältnis
zwischen der Zeitdauer der Sperrung des Hochvakuumrohres und der Zeitdauer seiner
Aussteuerung mit Hilfe einer Gleichstromvorspannung geändert werden kann, die im
Stromkreis der niederfrequenten Wechselspannung 6 der Schaltung der Fig. i wirksam
ist.
Durch eine solche Gleichspannung kann man die niederfrequente Wechselspannung N1"
im unteren Teil des Diagramms der Fig. 2 gegenüber der Linie A heben und senken
und dadurch die Zeitdauer der Sperrung des Elektronenrohres i verkleinern oder vergrößern.
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Die Erfindung kann mit Vorteil für mehrphasige -Gleichrichteranlagen
verwendet werden. In Fig.3 ist für einen dreiphasigen Gleichrichter der Modulationsstromkreis
dargestellt. Die Hochvakuumrohre 7 entsprechen dem Hochvakuumrohr i in der Schaltung
der Fig. i. Zur Erzeugung der hochfrequenten Steuerspannung im Gitterkreis der Elektronenrohre
7 dient ein Hochfrequenzgenerator 8 in bekannter Rückkopplungsschaltung. Der Ausgangstransformator
9 des Hochfrequenzgenerators besitzt drei Sekundärwicklungen, die in den Gitterkreis
der einzelnen Elektronenrohre 7 geschaltet sind. Die Gleichrichtergruppen io entsprechen
den Gleichrichtern 3 und 5 in der Schaltung der Fig. i. Die niederfrequente Wechselspannung
wird an den Klemmen 0, R, S, !' zugeführt. Sie kann einem Drehtransformator entnommen
werden, der die Phasenlage des Zündzeitpunktes der zu steuernden Gleichrichter bestimmt.
Durch eine Gleichspannung, die zwischen den Sternpunkt des Drehtransformators und
den gemeinsamen Verbindungspunkt der Gleichrichter io geschaltet ist, kann das Verhältnis
zwischen Spzrrzeit und Öffnungszeit, der Elektronenrohre? geändert werden. Wählt
man diese beiden Zeiten zu je i8o°, so können mit je einem Elektronenrohr 7 zwei
gittergesteuerte Gleichrichter mit i8o° verschobener Phasenlage gesteuert werden.
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Fig. q. zeigt den Steuerstromkreis eines Lichtbogengleichridhters
i i, dessen Zündzeitpunkt geändert werden soll. Die den Elektronenrohren 7 der Fig.
3 entnommene modulierte Hochfrequenzsteuerspannung wird über einen Kopplungskondensator
12 dem Gitterkreis eines Elektronenrohres 13 zugeführt, welches als Empfänger für
die hochfrequente Steuerspannung dient. Die Hochfrequenzspannung wird vor Einführung
in den Gitterkreis des Elektronenrohres 13 gleichgerichtet. Durch einen- übertrager
14 wird die modulierte Steuerspannung nach der Verstärkung und Gleichrichtung dem
Steuergitter des Lichtbogengleichrichters i i zugeführt. Die Gleichrichteranordnung
15 erzeugt in üblicher Weise die negative Gitterv orspannung des Lichtbogengleichrichters
ii. Sämtliche Teile des Gitterkreises des Lichtbogengleichrichters i i: befinden
sich auf dem Potential der Kathode dieses Gleichrichters, haben also hohe Spannung
gegenüber Erde. Sie sind lediglich durch den Kopplungskondensator 12 mit dem auf
Erdpotential befindlichen Schaltungsteilen, d. h. also den zur Modulation dienenden
Elektronenrohren 7 der Fig. 3 bzw. dem Rohr i der Fig. i, verbunden.
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Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für gittergesteuerte Lichtbogengleichrichter
mit Gas- oder Dampffüllung. Sie kann aber auch für andere Arten von Lichtbogengleichrichtern
verwendet werden, bei denen zu Rege:zwecken der Züncizeitpunxt wählbar bestimmt
werden soll. Die Erfindung ist auch .anwendbar für Schaltanordnungen, bei denen
die Lichtbogengleichrichter zur t- mformung von Gleichstrom in Wechselstrom (Wechselrichter)
oder zur Lmformung von Wechselstrom in Wechselstrom (Umrichter) dienen. Von besonderer
Bedeutung ist die Erfindung für solche Anlagen, bei denen die zu steuernden Lichtbogengleichrichter
mit hohen Spannungen betrieben werden. PAT1sNTANSYR GCllli