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Einrichtung zur@Gittersteuerung von gittergesteuerten Dampf- oder
Gasentladungsstrecken, insbesondere in Stromrichteranordnungen Zusatz zum Patent
65829i Gegenstand des Patents 658 291 ist eine Einrichtung zur Gittersteuerung von
gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrekken, insbesondere in Stromrichteranordnungen,
mittels Steuerwechselspannungen spitzer Wellenform. Das Kennzeichen besteht darin,
daß der die Gitterkreise speisende Steuertransformator, insbesondere der Gittertransformator
selbst, als gesättigter Transformator ausgebildet ist. Bei den bisher. vorgeschlagenen
Anordnungen hat sich der Nachteil ergeben, daß infolge eines elektrischen Vorwiderstandes,
z. B. Drossel, oder eines magnetischen Nebenschlusses (Streuung) die Belastbarkeit
und damit die Anwendungsmöglichkeit zur Steuerung von gittergesteuerten Dampf- oder
Gasentladungsstrecken sehr beschränkt ist.
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Die Erfindung befaßt sich nun damit; den Gedanken des Hauptpatents
so weiter zu bilden, daß die Steuerspannung von der Belastung unabhängig ist. Erfindungsgemäß
.ist ein Transformator der Manteltype vorgesehen, bei dem lediglich das die Sekundärwicklungen
tragende aufgesetzte Joch aus hoch sättigbarere Material hergestellt ist. Dabei
werden die Sekundärwicklungen . zum Zwecke der Lieferung einer von der Belastung
unabhängigen Steuerspannung so auf diesem Joch verteilt und gegebenenfalls miteinander
verbunden, daß der Transformator allseitig gleichmäßig und symmetrisch zur Leistungslieferung
herangezogen wird. Dabei werden alle Vorwiderstände im primären Spannungskreis vermieden
und als magnetischer Nebenschluß keinerlei Eisenpfad freigegeben, sondern praktisch
nur die Luftstreuung der Primärwicklung benutzt.
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Abb. r zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein normal ausgelegter
Eisenkern trägt die Primärwicklung; das schließende Joch, das geringen Eisenquerschnitt,
also höhe Sättigung im Betrieb 'hat, trägt die Sekundärwicklungen. Die Wirkungsweise
ist, wie der Abb.2 zu entnehmen ist, folgende: Zur Zeit des Spannungsmaximums der
Primärspannung Ui, also wenn der Fluß den Nullwert durchschreitet, arbeitet dieser
Transformator wie ein normaler Transformator, übersetzt etwa dem Windungszahlverhältnis
getreu
und ist daher in einem größeren Bereiche belastbar. Mit dem Ansteigen des Flusses
tritt Übersättigung des Joches ein, das vorzu-sweise aus einem Material tt'@
| scharfem Knick der Magnetisierungsk ' |
| hergestellt wird; der Fluß durch die S . - |
| därspulen ändert sich nicht weiter, die " - |
kundärspannung U. springt also auf Null. Entsprechend springt die sekundäre Spannung
wieder auf ihren richtigen Wert, sobald bei Abnahme des Flusses der Sättigungswert
des Jocheisens unterschritten wird. So entsteht die in Abb. a dargestellte Spannungskurve
der Sekundärspannung.
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Der Wegfall der Einbauten für den Streufluß bringt außer der guten
Belastbarkeit des Transformators noch den Vorteil eines viel günstigeren Aufbaues.
Abb. i zeigt, wie normale Blechschnitte eines Manteltransformators ohne weiteres
verwendet werden können. An Stelle des normalen Joches tritt ein im Querschnitt
geschwächtes Joch, das die Sekundärwicklungen trägt. Soll der Steuertransformator
zur Steuerung von zwei mit um iSo' versetzter Phase brennenden Entladungsstrecken
verwendet werden, so werden die Sekundärwicklungen so angeordnet, daß jede zur Hälfte
auf dem einen und zur Hälfte auf dem anderen Teil des Joches liegt. Dadurch werden
bei Belastung jeder Sekundärspannung beide Hälften des Wandlers zur Leistungslieferung
gleichmäßig herangezogen (Abt. i).
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Einer Ausbildungsform des Erfindungsgedankens entsprechend kann die
Anordnung der Primärwicklungen zur Unterstützung der Wirkung der allseitigen und
symmetrischen Belastung und zur besseren Ausnutzung des Wickelraumes auf den Außenschenkeln
des Transformators erfolgen, während der mittlere Kern unbewickelt bleibt. Eine
derartige Anordnung der Primärwicklungen zeigt die Abb. i. Die gleiche Maßnahme
ist auch bei der Anordnung nach Abb.3 angewendet, bei der im übrigen eine an sich
größere Type des Transformators dadurch erzielt wurde, daß gewissermaßen ein zweiter
Transformator mit seinem Primäreisen auf dasselbe Joch arbeitet. Durch diese Anordnung
wird ein konstruktiv besserer Aufbau geschaffen, der bei Vermeidung einer großen
Schichthöhe und eines für die Abkühlung ungünstig schmalen Joches gleichzeitig die
Kühlverhältnisse wesentlich bessert. Die Bezugszeichen der Abb. 3 entsprechen denen
der Abb.i.
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Entsprechend seiner Wirkungsweise nimmt der Transformator primärseitig
einen großen Magnetisierungsstrom auf. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
wird nun die Blindkomponente des Magnetisierungsstromes durch Parallelschaltung
von Kondensatoren kompensiert und hierdurch der Anschluß der Einrichtung an kleine
Drehregler ermöglicht.
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Bei allen Einrichtungen zur Erzielung einer steilen Wellenfront auf
magnetischem Wege bestand bisher der Nachteil, daß die exakte Lage dieser Front
Ungleichmäßigkeiten durch die magnetische Ausbildung des, Transformators unterworfen
war, die nur durch äußerst umständliche Maßnahmen ausgeglichen werden konnten. Bei
der den Gegenstand der Erfindung verkörpernden Anordnung kann man dagegen eine äußerst
einfache und genaue Einstellung der Lage der steilen Front der Sekundärspannung
erzielen, indem man in Reihe mit der Primärwicklung des Transformators einen kleinen
veränderbaren Ohmschen Widerstand anordnet und damit die Phasenlage der Primärspannung
entsprechend verschiebt. Dieser Widerstand kann zur Korrektur und Abgleichung der
Wandler eines mehrphasigen Wandlersatzes verwendet werden, ebenso aber auch zur
Verschiebung des Zündeinsatzes und damit zur Regelung von Umformungseinrichtungen
selbst.
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Die angelegte Netzspannung U verteilt sich dabei etwa gemäß Abb.5
auf den Widerstand (Teilspannung U') und die Primärwicklung des Transformators ,(Ui)
derart, daß die Phasenlage der letzteren und damit der Sekundärspannung sich auf
den gewünschten Wert einstellt.
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Diese Art der Phasenschwenkung der Primärspannung ist auch bei Kompensation
durchführbar, wenn man den Ohmschen Widerstand, wie Abb.4 zeigt, von der Primärspannungsquelle
U aus hinter den Kompensierungskondensator, aber vor die Primär- 1 wicklung legt.
Die an dem Widerstand auftretende Spannung ist U'. Der zur Kompensation angeordnete
Kondensator dient gleichzeitig auch zur Glättung der Primärspannungskurve. Da nun
die Spannungen von Drehreglern unter Umständen verhältnismäßig weit von der Sinusform
abweichen können, kann man einen kleinen Vorwiderstand auch vor den Kompensierungs-
bzw. Glättungskondensator in die Zuleitung zum Drehregler legen (in Abb.4 gestrichelt
eingezeichnet). Hierdurch erreicht man, daß der Drehregler nicht zu sehr durch unnötige
Oberwellenströme belastet wird. Die übrigen Bezugszeichen der Abb.4 entsprechen
denen der Abb. i und 3.
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Die mit einem Transformator, der ,nach den ,obigen Angaben aufgebaut
ist, erzeugbare Sekundärspannungskurve weist außer der gewünschten blockartigen
Spannung noch eine geringe Restkomponente der Grundwelle auf, wie Abb.6 zeigt. Diese
Grundwelle ist mit
der Primärspannung in Phase. Sie kann durch Reihenschaltung
mit einer sinusförmigen Spannung zu Null ausgeglichen werden. Einer Weiterbildung
der Erfindung entsprechend wird diese Zusatzspannung durch eine Tertiärwickl.ung
gewonnen, die auf dem primären Eisen, d. h. auf dem ungesättigten oder schwach gesättigten
Teil. des `Kernes des Transformators liegen kann. Hierdurch wird erreicht, daß die
Phasenlage und Größe dieser Zusatzspannung auch bei primären Spannungsänderungen
des Transformators stets derart ist, daß die Grundwellenkomponente der Sekundärspannung
richtig kompensiert wird (vgl. Abb. 7, bei der die Anordnung nur für eine Seite
des Transformators gezeichnet wurde). Die Bezugszeichen der Abb.7-entsprechen denen
der Abb. i.
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Mit der beschriebenen Anordnung läßt sich weiter auch eine betriebsmäßige
Regelung der Phasenlage der Wellenfront und damit z. B. eine betriebsmäßige Steuerung
von Entladungsstrecken erzielen. Verändert man,nämlich bei dem angegebenen Transformator
die Größe der Primärspannung, so ändert sich damit auch dem Windungszahlverhältnis
entsprechend die Amplitude der Sekundärspannung. Gleichzeitig verschiebt sich aber
auch der Zeitpunkt,. in dem die Übersättigung des Joches. aufhört bzw. eintritt.
Die Form der erzeugten Sekundärspannung ,geht von schmalen hohen Blöcken immer mehr
zu breiteren und niedrigeren Blöcken über, wenn die primäre Spannung herabgeregelt
wird. In Abb. 8 ist dies veranschaulicht. Es ist erkennbar, daß sich die für die
Zündung einer Entladungsstrecke in Frage kommende Wellenfront bei Spannungserniedrigung
weiter gegen den Anfang der Halbwelle zu verlagert. Diese Eigenschaft des Wandlers
kann erfindungsgemäß zur Steuerung und Regelung von Gleichrichteranlagenausgenutzt
werden, indem man einfach die Größe der Primärspannung des Steuertransformators
verändert. Man kann ferner diese Eigenschaft zu einer derartigen Regelung ausnutzen,
daß. Schwankungen der Wechselspannung beispielsweise bei Gleichrichteranlagen mit
Gittersteuerung sich nicht oder nicht in gleichem Maße als Schwankungen der Gleichspannung
,auswirken. Zu diesem Zweck braucht man bezüglich der Steuerung des Gleichrichters
und der Sättigung des Steuertransformators nur solche Verhältnisse zu wählen, daß
z. B. bei Absenkung der Wechselspannung für die Anoden die Front .der Gitterspannung
sich selbsttätig gerade so weit vorverlegt, daß. ein Absinken der gleichgerichteten
Spannung durch die erzielte größere Öffnung des Gleichrichters, d. h. die ,größere
Brenndauer der @einzelnen Entladungsstrecken, aufgehoben wird.