DE703691C - Einrichtung zur Regelung der von steuerbaren Lichtbogenentladungsstrecken abgegebenen Spannung - Google Patents

Einrichtung zur Regelung der von steuerbaren Lichtbogenentladungsstrecken abgegebenen Spannung

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DE703691C
DE703691C DE1937S0129909 DES0129909D DE703691C DE 703691 C DE703691 C DE 703691C DE 1937S0129909 DE1937S0129909 DE 1937S0129909 DE S0129909 D DES0129909 D DE S0129909D DE 703691 C DE703691 C DE 703691C
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DE
Germany
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bridge
voltage
resistor
branch
inductance
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Expired
Application number
DE1937S0129909
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Inventor
Dipl-Ing Otto Eisenschmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/02Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters
    • H02M1/04Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control
    • H02M1/042Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC voltage

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Regelung der von steuerbaren Lichtbogenentladungsstrecken abgegebenen Spannung Die Erfindung betrifft die Steuerung 'von Lichtbogenentla-dungsstrecken, wie sie in Gleichrichtern, Wechselrichtern oder Umrichtern verwendet werden und bei denen die Steuerung darauf beruht, daß die Phasenlage der Steuerspannung gegenüber der die Entladungsstrecke speisenden Wechselspannung geändert wird. Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für gittergesteuerte Quecksilberdampfgleichrichter.
  • Als Mittel zur Veränderung .der Phasenlage der Gitterspannung sind Brückenschaltungen bekanntgeworden welche .an eine konstante Wechselspannung angeschlossen sind, .die vorzugsweise dem den Steuergleichrichter speisenden Wechselstromnetz entnommen wird. Die einfachste Form einer solchen Brückenanordnung besteht in einem an die Wechselspannung angeschlossenen Transformator, dessen Sekundärklemmen über die Reihenschaltung aus einer Induktivität und :einem Ohmschen Widerstand miteinander verbunden sind. Die phasenveränderbare Steuerspannung wird zwischen einer Mittelanzapfung .der Sekundärwicklung des Transformators oder der Mittelanzapfung eines an den Transformator angeschlossenen Spannungsteilers und dem Verbindungspunkt zwischen der Induktivität und dem Widerstand .abgegriffen. Ihre Phasenlage ändert sich, wenn der Widerstand oder die Induktivität geändert werden. Die Ortskurve des Steuerspannungsvektors ist dabei ein Halbkreis über dem Vektor der Sekundärspannung des Transformators. Ein Nachteil dieser bekannten Brückenschaltung liegt darin, daß keine lineare Beziehung zwischen der Änderung des in ,dem einen Brückenzweig liegenden Widerstandes und der von dem Gleichrichter abgegebenen Spannung besteht. Anders ausgedrückt hat diese bekannte Brückenschaltung die Eigenschaft, daß sich der Phasenwinkel nicht linear mit dem Brückenwiderstand verändert.
  • Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß eine in einem Brückenzweig willkürlich ausgelöste Änderung des Widerstandsverhältnisses zwangläufig mit einer von der ersten Änderung abhängigen Änderung des zweiten Brückenzweiges derart gekoppelt ist, daß die beiden Endpunkte des Steaerspannungsvektors sich in gegenläufiger Richtung auf ihren Ortskurven bewegen. Es gelingt dadurch, eine praktisch lineare Beziehung zwischen der Änderung von in der Brückenschaltung liegenden Widerständen und der von dem .Gleichrichter abgegebenen Spannung zu erreichen.
  • Brückenschaltungen, bei denen zwei verschiedene Brückenzweige an eine konstante Wechselspannung angeschlossen sind, sind bekannt. Soweit -bei diesen Brückenschaltungen eine Änderung von Widerständen in verschiedenen Zweigen vorgesehen ist, fehlt die für die Erfindung wesentliche Kopplung zwischen den Änderungen des Widerstandsverhältnisses in den Brückenzweigen. Außerdem fehlt die Anweisung, diese Kopplung derart auszubilden, daß die beiden Endpunkte des Steuerspannungsvektors sich in gegenläufiger Richtung auf ihren Ortskurven bewegen.
  • Fernerhin ist eine Brückenschaltung vorgeschlagen worden, durch die das Problem der Regelung in Abhängigkeit von zwei Bestimmungsgrößen gelöst werden soll. Der Vorschlag besteht darin, daß jeder dieser Bestimmungsgrößen ein veränderlicher Widerstand zugeordnet und einer dieser Widerstände in einem Brückenzweig, der andere dagegen in einem anderen Brückenzweig liegt. Die Änderung,der beiden Widerstände erfolgt unabhängig voneinander, je nachdem es die beiden Bestimmungsgrößen erfordern. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der Erfindung um die Steuerung in Abhängigkeit von nur einer Bestimmungsgröße bzw. um nur eine Steuerbewegung, welche gleichzeitig zwei Brückenzweige beeinflußt.
  • Nähere Einzelheiten über die Wirkungsweise der Steuerungseinrichtung nach der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Diagrammen.
  • Die Fig. i und 2 zeigen die Abhängigkeit zwischen der Größe eines zur Brückenschaltung gehörigen Widerstandes und der vom Gleichrichter abgegebenen Spannung bzw. dem Phasenwinkel der Steuerspannung. In Fig. i ist als Abszisse die Größe des Widerstandes R und als Ordinate die vom Gleichrichter abgegebene Spannung U aufgetragen. Die Kurve i gibt die Kennlinie für die o'benerwähnte einfachste Form der Brückenschaltung. Die Kennlinie 2 gilt für die Steuerungseinrichtung nach der Erfindung. In Fig. 2 ist als Ordinate der Widerstand R und als Abszisse der Phasenverschiebungswinkel #p zwischen der Anodenspannung und der Gitterspannung aufgetragen. Die Kurve 3 gilt hier für die bekannten Brückenschaltungen, die Kurve q. dagegen für die Regeleinrichtung nach der Erfindung.
  • Fig. 3 zeigt das Vektordiagramm für die Brückenschaltung der Erfindung. Über der Strecke A-B, die der die Brückenschaltung speisenden Wechselspannung entspricht, ist ein Halbkreis gezeichnet, der die Ortskurve des einen Endpunktes des Steuerspannungsvektors darstellt. Die Gerade A-B ist die Ortskurve des anderen Endes des Steuer$pannungsvektors unter der Voraussetzung, daß der entsprechende Brückenzweig aus Ohmschen Widerständen besteht. In dem Diagramm sind zwei verschiedene Steuerzustände eingezeichnet. Für den Steuerwinkel p1 ist der Steuerspannungsvektor U, durch die Verbindung zwischen den beiden Punkten Cl und Dl gegeben. Für den Steuerwinkel #p2 gelten die Endpunkte C2 und D2 des Steuerspannungsvektors. Der Übergang von den Punkten Cl nach C2 bzw. von Dl nach D2 entsteht dadurch, daß sich erfindungsgemäß die Endpunkte des Steuerspannungsvektors in gegenläufiger Richtung auf den beiden Ortskurven, d. h. auf,der Geraden A-B und dem Halbkreis über dieser Geraden bewegt. Bei richtiger Wahl der Widerstandsverhältnisse der Brückenschaltung gelingt es, eine Kennlinie nach Art der Kurve q. in Fig. 2 für den Steuerwinkel q@ in Abhängigkeit von einem zur Brückenschaltung gehörigen Ohmschen Widerstand zu erreichen.
  • In Fig. q. ist die Schaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Die an die Wechselspannung U angeschlossene Brückenschaltung besteht aus einer Induktivität L und den Widerständen R1, R2, R, Die Steuerspannung Ug, d. h. die Gitterspannung eines Steuergleichrichters, wird zwischen den Punkten D und E abgenommen. Die Phasenlage dieser Gitterspannung soll ausschließlich dadurch geändert werden, daß ein Anzapfpunkt des Widerstandes R2 zwischen den Endpunkten E und G dieses Widerstandes verschoben wird. Die Induktivität L der Brückenschaltung besitzt eine Gleichstromvormagnetisierung, welche von zwei verschiedenen Erregerwicklungen geliefert wird. Die Erregerwicklung 5 ist an eine Gleichstromquelle 6 ,angeschlossen, die Erregerwicklung 7 liegt an der gleichen Stromquelle, wobei jedoch ein Teil des Widerstandes R2 mit dieser Wick- Jung in Reihe geschaltet ist. Bei den Erregerwicklungen 5 und 7 ist durch Pfeile angedeutet, daß ihr Erregerstrom die Gleichstromvormagnetisierung der Induktivität L in entgegengesetztem Sinne beeinflußt.
  • Die Wirkungsweise der durchVerschiebung des Anzapfpunktes F bewirkten Regelung ist folgende: Liegt der Punkt F in der Nähe des Endpunktes G des Widerstandes R2 oderganz an diesem Ende, so heben sich die Amperewindungsdrücke der beiden Erregerwicklungen 5 und 7 der Iniduktivität L gegenseitig auf, die Vormagnetisierung ist gering, die Induktivität entsprechend groß. Das bedeutet, daß der auf .dem Halbkreis liegende Endpunkt ,des Steuerspannungsvektors (s. Fig. 3) nach rechts verschoben ist. Das andere Ende D des Steuerspannungsvektors (Fig. 3) ist auf der Geraden A-B nach links verschoben. Dabei ist vorausgesetzt, daß erfindungsgemäß der Widerstand R2 der Brückenschaltung erheblich größer ist als der Widerstand R, Die äußerste linke Lage des Punktes D, auf der Geraden A-B entspricht dem Verhältnis zwischen der Größe der beiden Widerstände.
  • Bewegt man jetzt den Anzapfpunkt F des Widerstandes R2 nach links, so vergrößert sich der Widerstand im Stromkreis der Erregerwicklung 7, die Vormagnetisierung der Irnduktivität. L nimmt zu, weil -die Gegenwirkung der Erregerwicklung 7 allmählich abnimmt. Das hat zur Folge, daß .die Induktivität L kleiner wird und der auf dem Halbkreis liegende Endpunkt des Steuerspannungsvektors nach links wandert, d. h. bei dem Diagramm der Fig. 3 von Cl nach C2. Der andere Endpunkt D des Steuerspannungsvektors wandert in entgegengesetzter Richtung auf der Geraden A-B der Fig. 3, weil der Widerstand R2 kleiner wird. Die Wanderungsgeschwindigkeit hängt dabei von .dem Größenverhältnis der beiden Widerstände R3 und R2 ab. Wenn, wie oben bereits ,angedeutet, erfindungsgemäß der Widerstand R3 wesentlich kleiner ist als der Widerstand R2, wird mit zunehmender Verschiebung des Anzapfpunktes nach links ,der Punkt D auf der Geraden A-B in Fig. 3 zunächst langsam und erst mit weiterer Verschiebung schneller von links nach rechts wandern. Durch richtige Abgleichung der beiden Widerstände R3 und R2 und der zugehörigen Widerstände R1 und L in der Brückenschaltung gelingt es, Kennlinien zu erreichen, die den Kurven 2 und q. in .den Fig. r und 2 entsprechen. Wesentlich ist es, daß diese Änderung bei der Regelanordnung nach Fig. q. durch Änderung nur eines einzigen Widerstandes erreicht wird und daß außerdem dieser Widerstand linear gewickelt werden kann.
  • In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung .dargestellt, welches nach. . a dem gleichen Prinzip wie die Brückenschaltung der Fig. q. aufgebaut ist, dieser gegenüber jedoch den Vorteil hat, daß die Schaltung wesentlich einfacher ist und daß nur zwei Widerstände und eine unveränderliche Induktivität ,dazu erforderlich sind. Die Brückenanordnung besteht aus einer Induktivität L und den beiden Widerständen R4 und R5. Die Wechselspannung U wird einerseits an .den Verbindungspunkt H zwischen der Induktivität L und dem Widerstand RS und andererseits an einen verschiebbaren Anzapfpunkt K des Widerstandes R4 angeschlossen. Die phasenveränderliche Steuerspannung Ug wird an den Endpunkten l11 und N des Widerstandes R4 abgenommen. Der Widerstand R4 ist gleichmäßig gewickelt und besitzt einen wesentlich größeren Widerstandswert als der Widerstand R5. Kennlini.en nach Art der Kurven 2 und .4 in -den Fi.g. i und 2 ergeben sich beispielsweise, wenn der Widerstand R4 etwa den vierfachen Widerstandswert besitzt wie der Widerstand RS und dieser etwa dem induktiven Widerstandswertder Induktivität L entspricht.
  • Je nach der Stellung des Anzapfpunktes K des Widerstandes. R4 ergeben sich Vektorlagen des Steuerspannungsvektors U8, dieden Punkten Cl D1 bzw. - C2 D2 des Diagramms der Fig. 3 entsprechen. Die Punkte Cl Dl. ,gelten für den Fall, daß der Anzapfpunkt K in der Nähe des Endpunktes N -des Widerstandes R4 liegt. Die Punkte C2 D2 gelten dagegen für den Fall, daß .der Anzapfpunkt K nach dem entgegengesetzten Ende M des Widerstandes R4 verschoben ist. In diesem Falle ist der Widerstandsvektor UR (Fig. 3) groß gegenüber dem Vektor UL, weil der größte Teil des Widerstandes R4 mit der Induktivität L in Reihen- i schaltung an der Wechselspannung U liegt.
  • Die Brückenanordnung .der Fig. 5 hat ebenso wie die Brückenschaltung der Fig. q. die vorteilhafte Eigenschaft, -daß .die Kennlinien 2 und q. der Fig. i und-:2 durch Veränderung i nur eines einzigen Widerstandes erreicht werden. Außerdem ist dieser Widerstand linear, d. h.,auf seiner ganzen Länge gleichmäßig gewickelt. Ein Vorteil der Schaltung nach F19. 5 gegenüber der Schaltung nach Fig. q. besteht jedoch, wie bereits erwähnt wurde, darin, daß der Schaltungsaufbau der Fig. 5 wesentlich einfacher ist. Es sei noch erwähnt, daß bei einer Schaltanordnung der Fig. 5 die gleiche Wirkung auch dadurch erreicht werden kann, daß der Anzapfpunkt K des Widerstandes R4 festgehalten wird, während die' beiden Punkte M und N gleichzeitig auf -dem Widerstand R4 verschoben werden. Ein gewisser Nachteil dieser Ausführungsform besteht jedoch darin, daß die Verstellvorrichtungen für die beiden Anzapfungen mechanisch miteinander gekuppelt werden müssen und daß zur Erzielung bestimmter Kennlinien die Anzapfungen noch mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegt werden müssen.

Claims (1)

  1. PATENT A\SPRUCH : i. Einrichtung zur Regelung der von steuerbaren Lichtbogenentladungsstrecken abgegebenen Spannung durch Änderung der Phasenlage der Steuerspannung gegenüber der Anodenspannung, bei der die Steuerspannung einer Brückenschaltung entnommen wird, deren Zweige an eine unveränderliche Wechselspannung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine in einem Brückenzweig willkürlich ausgelöste Änderung des Widerstandsverhältnisses zwangläufig mit einer von der ersten Änderung abhängigen Änderung des zweiten Brückenzweiges derart gekoppelt ist, daß die beiden Endpunkte des Steuerspannungsvektors sich in gegenläufiger Richtung auf ihren Ortskurven bewegen. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Brückenzweig aus der Reihenschaltung von zwei Widerständen bestellt, von denen der eine' veränderbar und in seinem Widerstandswert wesentlich größer ist als der andere, und daß außerdem gleichzeitig mit der Veränderung des Widerstandes in diesem einen Brückenzweig das Widerstandsverhältnis einer in dem anderen Brückenzweig liegenden Reihenschaltung aus Induktivität und Widerstand geändert wird. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden an die Wechselspannung angeschlossenen Brückenzweige aus der Reihenschaltung eines Widerstandes (R,) und einer Induktivität (L) besteht, daß der andere Zweig aus der Reihenschaltung zweier Widerstände (R$ und R2) besteht, daß der Anschlußpunkt der Wechselspannung an den größeren dieser beiden Widerstände (R2) verschiebbar ist und daßgleichzeitig mit dieser Verschiebung die Vormagnetisierung der in dem anderen Zweig liegenden Induktivität (L) geändert wird. 4. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung aus der Reihenschaltung einer Induktivität (L), eines kleineren Widerstandes (RS) und eines größeren Widerstandes (R4) besteht, daß die Wechselspannung einerseits an den Verbindungspunkt zwischen der Induktivität (L) und dem kleineren Widerstand und andererseits an eine verschiebbare Anzapfung (K) des größeren Widerstandes (R4) angeschlossen ist und :daß die phasenveränderbare Steuerspannung an den Enden (M N) des größeren Widerstandes (R4) abgenommen wird.
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