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Einrichtung zur Regelung der Gleichstromleistung-von Lichtbogengleichrichtern
mit Steuerelektroden Zusatz zum Patent 598 6oo Gegenstand des Patents. 598 6oo ist
eine Einrichtung zum sRegeln der -Gleichstromleitung von Lichtbogengleichrichtern
mit Steuerelektroden, denen eine aus einer Gleichspannungs- und einer. Wechselspannungskomponente
bestehende Steuerspannung zugeführt wird, und zwar besteht das Kennzeichen darin,
daß eine Regeleinrichtung nur die Gleichspannungskomponente der Steuerspannung verändert,
während Größe und Phase der Wechselspannungskomponente konstant bleiben. Bei dem
Ausführungsbeispiel des Hauptpatents ist auch eine selbsttätige Regelung vorgesehen,
indem nämlich ein Teil der vom Gleichrichter erzeugten Gleichspannung unmittelbar
in die Gitterkreise eingefügt wird.
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Die Erfindung bezweckt eine weitere Ausgestaltung des im Patent 598
6oo angegebenen Erfindungsgedankens durch selbsttätige Einstellung der veränderbaren
Steuergleichspannung in Abhängigkeit vom Strom oder der Spannung des Verbraucherkreises.
Gemäß einer Ausführungsform des Erfindungsgedankens ändern vom Belastungsstrom betätigte
Schalter bei Über- bzw. Unterschreitung vorbestimmter Stromwerte die Größe der an
einem den Gleichstromkreis überbrückenden Potentiometer abgegriffenen Steuergleichspannung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Erfindungsgedankens wird eine aus dem Verbraucherkreis
abgeleitete Spannung dem Gitterkreis einer Elektronenröhre zugeführt, deren Anodenkreis
die den Gitterkreisen des Lichtbogengleichrichters zugeleitete veränderbare Steuergleichspannung
steuert.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
dargestellt, und zwar stellt Abb. i die Einstellung der Steuergleichspannung in
Abhängigkeit vom Belastungsstrom dar und Abb. q. die Einstellung der Steuergleichspannung
von der Spannung des Verbraucherkreises. -Das in Abb. i der Zeichnung dargestellte
Ausführungsbeispiel betrifft eine Gleichrichteranlage, bei der ein mehrphasiges
Wechselstromnetz i über den Transformator 2 und den gittergesteuerten Gleichrichter
3 das Gleichstromnetz q. speist. Die Steuerung des Stromdurchganges durch die Hauptanoden
des Gleichrichters 3 erfolgt mittels Steuerelektroden, denen eine Steuerspannung
zugeführt
wird, die sich aus einer vom Netz i mittels Transformators
5 abgeleiteten Wechselspannung konstanter Größe und Phase und einer veränderbaren
Gleichspannung zusammensetzt. Diese Gleichspannung wird einem Potentiometer entnommen,
das von einer Hilfswicklung 6 des Haupttransformators 2 über die Hilfsanoden 7 und
8, die gleichzeitig zur Aufrechterhaltung eines Hilfsbogens dienen, gespeist wird.
In den Potentiometerkreis ist eine Glättungsdrossel g' eingefügt. Der als Potentiometer
dienende Widerstand ist in mehrere Teilwiderstände i o, 11, 12, 13
und i -. unterteilt.
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Für das in Abb. i dargestellte Ausführungsbeispiel sei beispielsweise
gefordert, daß der über eine Gleichstromleitung gespeiste Verbraucher eine möglichst
konstante Gleichspannung e- erhalte. In Abb. 2 ist gezeigt, daß die Gleichspannung
e_ mit zunehmendem Belastungsstrom i_ abnimmt. Man kann nun für jeden Wert der einstellbaren
Gleichspannung eine ähnliche Beziehung erhalten, wie sie in Abb. 2 dargestellt ist
und kann dadurch erreichen, daß bei stetiger Änderung der veränderbaren Steuergleichspannung
die dem Verbraucher 4. zugeführte Gleichspannung eunabhängig vom Belastungsstrom!
_ konstant bleibt. Für die praktischen Bedürfnisse genügt jedoch im allgemeinen
eine stufenweise Regelung. Wie eine solche Regelung durchgeführt werden kann, zeigt
die Schaltung gemäß Abb. i. Es sind vom Belastungsstrom i betätigte Schalter 15,
16, 17, 18 und t9 vorgesehen, die bei über- oder Unterschreiten vorbestimmter
Stromwerte die Steuergleichspannung verändern.
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Die Wirkungsweise der Schaltanordnung gemäß Abb. i soll an Hand der
Abb. 3 erläutert werden: Bei sehr kleinen Belastungen (etwa kleiner als i o% der
Vollast) mögen die Schalter, beispielsweise infolge von Federspannungen, sämtlich
geschlossen sein, d. h. es besteht dann in den Gitterkreisen die größte negative
Gitterspannung, und die erzeugte, dem Verbraucher zugeführte Gleichspannung hat
ihren Kleinstwert. Bei Erreichen eines Belastungsstromes von etwa i00(0 der Vollast
wird der Schalter 15 geöffnet und dadurch die Größe der negativen Steuergleichspannung
verringert, wodurch dann die erzeugte, dem Verbraucher zugeführte Gleichspannung
vergrößert wird. Bei Steigen des Belastungsstromes über einen weiteren vorbestimmten
Wert, z. B. 3o%, wird der Schalter 16 durch den Belastungsstrom geöffnet, wodurch
wiederum die Größe der negativen Steuergleichspannung verringert und die erzeugte
Gleichspannung vergrößert wird. Wie leicht einzusehen ist, läßt sich dieses Verfahren
fortsetzen. Geht die Belastung zurück. so werden sich die betreffenden Schalter
bei Unterschreiten der vorbestimmten Stromwerte wieder schließen.
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Damit die Einfügung der veränderlichen Gleichspannung in die Gitterkreise
in möglichst einfacher und bequemer Weise geschehen kann, sind zwischen Kathode
des Gleichrichters 3 und Sternpunkt der Sekundärwicklung des Transformators 5 Widerstände
20, 21, 22, 23 und 2.1 vorgesehen, denen die Steuergleichspannung zugeführt wird.
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In Abb. 4. der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens
eine Gleichrichtersch.altung dargestellt, bei der die Einstellung der veränderbaren
Steuergleichspannung in Abhängigkeit von der Spannung des Verbraucherkreises erfolgt.
Die von der Gleichrichteranlage erzeugte Gleichspannung wird mittels eines Potentiometers
25, dem eine Glättungsdrossel g" vorgeschaltet ist, dem Gitterkreis einer Elektronenröhre
26 zugeführt. In den Gitterkreis ist ferner eine unveränderliche Gleichspannung
27 eingefügt. Der Anodenkreis der Elektronenröhre 26 wird von der erzeugten Gleichspannung
gespeist. Der Anodenstrom durchfließt einen Widerstand 28. Der Spannungsabfall an
diesem Widerstand dient als veränderbare Steuergleichspannung für die Gitterkreise
des gittergesteuerten Gleichrichters 3. Die Steuerwechselspannung konstanter Größe
und Phase wird den Gitterkreisen mittels des Steuertransformators 5 zugeführt.
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Die Wirkungsweise der Schaltanordnung gemäß Abb. 4. soll nachstehend
beschrieben werden: Bei einer bestimmten Belastung möge die erzeugte Gleichspannung
ihren vorgeschriebenen Wert haben. Infolge Zunahme der Belastung wird die erzeugte
Gleichspannun- kleiner werden (vgl. Abb.2). Das hat zur Folge, daß die wirksame
Gitterspannung der Elektronenröhre 26 nach dem Negativen verschoben wird. Infolgedessen
verringert sich der durch den Widerstand 28 fließende Anodenstrom und damit auch
die in den Gitterkreisen des Gleichrichters 3 herrschende negative Steuergleichspannung.
Infolge der Verringerung der Größe dieser Steuergleichspannung tritt das Zünden
der einzelnen Anodenströme des Gleichrichters 3 zu einem früheren Zeitpunkt innerhalb
jeder Periode ein, d. h. die vom Gleichrichter erzeugte Gleichspannung wird größer.
Wie leicht einzusehen ist, bewirkt eine Verkleinerung der Belastung infolge der
dabei auftretenden Spannungserhöhung eine Vergrößerung des Anodenstromes der Elektronenröhre
26, und der vergrößerte Anodenstrom hat eine Erhöhung der negativen Steuergleichspannung
zur Folge, d. h. das Zünden der einzelnen Anodenströme erfolgt zu einem späteren
Zeitpunkt
innerhalb jeder Periode; das bedeutet aber eine Verringerung
der vom Gleichrichter erzeugten Gleichspannung.
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Beide beschriebenen Ausführungsbeispiele haben ihre besonderen Vorteile:
Das in Abb. i dargestellte Ausführungsbeispiel benötigt, abgesehen von den vom Belastungsstrom
betätigten Schaltern 15, 16, 17, 18 und 19, keine
besonderen Aufwendungen, insbesondere keine weiteren Spannungsquellen, denn der
zur Erzeugung der Steuergleichspannung erforderliche Potentiometerkreis ist mit
dem Hilfsbogenkreis vereinigt, der bei gittergesteuerten Quecksilberdampfgleichrichtern
mit Rücksicht auf mögliche Stromlücken im Gleichstromkreis ohnedies erforderlich
ist. Das in Abb. 4. dargestellte Ausführungsbeispiel hingegen hat den Vorzug, daß
die zu regelnde Gleichspannung unmittelbar elektrisch, d. h. mittels einer Elektronenröhre,
die veränderbare Steuergleichspannung einstellt. Dies Verfahren hat ferner den Vorteil,
daß die Regelung stetig und mit größerer Empfindlichkeit erfolgt. Die größte Empfindlichkeit
ergibt sich, wenn die volle erzeugte Gleichspannung in den Gitterkreis der Röhre
26 eingefügt und wenn der am Widerstand 28 erzeugte Spannungsabfall unvermindert
den Gitterkreisen des Gleichrichters 3 zugeführt wird. Aber bei einer Regelung entsprechend
Abb.4 ist es notwendig, eine gesonderte Gleichspannungsqüelle 27 aufzustellen, die
zwar praktisch keine Leistung zu liefern braucht, da aber Spannungskonstanz für
diese Gleichspannungsquelle gefordert wird, so wird man die von ihr gelieferte Gleichspannung
im allgemeinen nicht dem Wechselstromnetz i mittels gesonderter Gleichrichter entnehmen
können. Die Heizleistung für die Kathode der Elektronenröhre 26 wird man zweckmäßig
in an sich bekannter Weise mittels Transformators dem Wechselstromnetz entnehmen.
Die übrigen Bezeichnungen der Abb.4 entsprechen denen der Abb. i. Die hier beschriebenen
selbsttätigen Regeleinrichtungen kommen vorzugsweise für Gleichrichteranlagen in
Frage. Jedoch kann man den vorliegenden Erfindungsgedanken auch bei anderen Umformungseinrichtungen,
beispielsweise Wechselrichtern und Frequenzwandlern, anwenden.