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Einrichtung zur Steuerung von gittergesteuerten Entladungsgefäßen
Für gittergesteuerte Entladungsgefäße (Gleichrichter, Umrichter, Wechselrichter)
werden synchron mit der Frequenz des Haupt-oder Sekundärnetzes umlaufende Zündimpulsverteiler,
z. B. durch Synchronmotor angetriebene Steuerwalzen, verwendet, die den Gittern
der einzelnen Anoden in dem geeigneten Zeitpunkt die Zündspannung aufdrücken. Zu
Zwecken der Regulierung ist es erforderlich, den Zeitpunkt gegenüber der Anodenspannung
zeitlich zu verschieben. Das kann dadurch geschehen, daß durch einen Drehtransformator
die Phasenlage der dem Stator des Synchronmotors zugeführten Spannung verdreht wird.
Eine andere Methode erzielt die Verschiebung durch Verdrehung der magnetischen Achse
des mit Gleichstrom erregten Rotors (oder auch Stators) des Synchronmotors.
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In Abb. i ist angenommen, daß als Antriebsmotor ein gewöhnlicher Schleifringankermotor
verwendet ist, der durch Einführung von Gleichstrom in den Rotor synchronisiert
wird. Die dreiphasige Wicklung des Rotors sei in Stern geschaltet und eine der Phasen
ic kurzgeschlossen, um eine wirksame Dämpfung der Pendelungenr zu erreichen. Der
Gleichstrom wird in den Sternpunkt eingeführt und tritt aus den Enden der beiden
Phasen v und iv aus. Mit Hilfe eines die Phasenenden von v und w überbrückenden
Potentiometers kann die Verteilung des Gleichstromes auf die beiden Phasen geändert
werden. je nach der Größe der Ströme in den beiden Phasen kann die magnetische Achse
des Rotors um i--o° bei der gezeichneten Anordnung gedreht werden, was eine entsprechende
Verschiebung der Zündmomente des Verteilapparates zur Folge hat. Für eine automatische
Regulierung kann bei dieser bekannten Anordnung die Verstellung ,des Potentiometers
durch ein automatisches Regelorgan, z. B, einen Schnellregler, vorgenommen werden.
Diese Anordnung bietet jedoch Schwierigkeiten bei der Ausführung des Reglers, insbesondere
bei Potentialunterschieden zwischen Verteiler und Regler; sie ist teuer und bringt
durch den Regler mit seinen mechanisch bewegten Teilen eine unerwünschte Verzögerung
und Komplikation mit sich.
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Um die Zwischenschaltung eines Potentiometers und eines besonderen
Reglers zu seiner Verstellung zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, die Wicklungen
aus verschiedenen Stromkreisen derart zu speisen, daß die resultierende magnetische
Achse die gewünschte Phasenlage zur Verschiebung der Zündpunkte der Anoden annimmt.
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Gegenstand. der Erfindung ist nun eine Einrichtung zur Steuerung von
gittergesteuerten Entladungsgefäßen (Stromrichtern)
durch synchrone
Zündimpulsverteiler oder durch synchrone Generatoren zur Erzeugung von Steuerwechselspannungen
beliebiger Frequenz, deren Synchronantriebsmotor in seinem gleichstromerregten Teil
mehrere gegeneinander versetzte Wicklungen besitzt, wobei die Wicklungen aus verschiedenen
Stromkreisen derart gespeist werden, daß die resultierende magnetische Achse die
gewünschte Phasenlage zur Verschiebung der Zündpunkte der Anoden annimmt. Erfindungsgemäß
wird eine Wicklung mit konstantem oder annähernd konstantem Strom gespeist und eine
zweite Wicklung mit einem Strom, der von der zu regelnden Größe (Strom, Spannung
usw.) derart abhängig ist, daß die eintretende Verdrehung der magnetischen Achse
die gewünschte Spannungs-, Strom- oder Leistungscharakteristik ergibt, deren Verlauf
nach Bedarf geregelt werden kann.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
in den Fig. 2 bis :I dargestellt.
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Gemäß Fig. 2 wird Phase v von einem konstanten Gleichstrom durchflossen,
der von einer eigenen Stromquelle a (Batterie, kleiner Gleichrichter oder zweckmäßig
Hilfserregung des Gleichrichters) erzeugt wird. Phase vo ist an einen Shunt b angeschlossen,
der im Gleichstromkreis des Stromrichters liegt und vom Hauptstrom durchflossen
wird. Der Synchronverteiler für die Zündimpulse sei so eingestellt, daß der gesteuerte
Apparat, z. B. ein Gleichrichter, seine maximale Gleichspannung dann abgibt,- wenn
der Stromrichtergleichstrom den Wert Null hat. Wird nun der Gleichrichter belastet,
so fließt auch in der Phase sv ein Gleichstrom, und die magnetische Achse des Synchronmotors,
die als die resultierende aus den Phasenachsen von v und w bestimmt wird, erhält
eine Wickelverdrehung, die eine Verzögerung der Zündimpulse ergibt und dadurch die
abgegebene Gleichspannung erniedrigt. Man hat auf diese einfache "'eise einen selbsttätig
gegenkompoundierten Gleichrichter erhalten.
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Wählt man die Anordnung so, daß bei Leerlauf die Spannung o vorhanden
ist und der in 7o fließende Strom eine Vorverlegung der Zündpunkte zur Folge hat,
so wird die Gleichspannung mit wachsender Belastung erhöht, der Gleichrichter also
überkompoundiert. Durch geeignete Wahl der Schaltung und der Bedingungen lassen
sich verschiedene Stromspannungscharakteristiken erzielen. Ebenso läßt sich in gewissen
Grenzen eine Regelung auf konstanten Strom vornehmen.
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Die beeinflussende Größe braucht nicht unbedingt ein Gleichstrom zu
sein, sondern es können auch Wechselstromgrößen verwendet werden, wenn der Wechselstrom
vor Einführung in den Rotor gleichgerichtet wird. Zum Beispiel kann die oben geschilderte
Kompoundierung statt durch einen Gleichstromshunt auch über einen oder mehrere auf
der Wechselstromseite des Gleichrichters eingebaute Strom-,vandler c erfolgen, deren
Sekundärstrom durch Ventile d gleichgerichtet wird, wie in Fig.3 dargestellt. Eine
Regelung der abgegebenen Spannung in Abhängigkeit von der Spannung des Wechselstromnetzes
e erhält man, wenn man die Wechselspannung nach passender Transformation und Gleichrichtung
in eine der Rotorphasen einführt, um eine Verlegung,der Zündpunkte bei Änderung
der Spannung zu erreichen.
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Es steht grundsätzlich nichts im Wege, die Methoden zu kombinieren
und eine gemeinschaftliche Beeinflussung durch mehrere Größen vorzunehmen oder auch
noch andere Größen zur Regelung heranzuziehen, die sich in Gleichströme überführen
lassen.
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Die genannte Methode bietet in bestimmten Fällen auch bei Steuerung
von Hand Vorteile. Befindet sich der Zündverteiler mit Motor auf einem hohen Potential
gegen Erde, was in Hochspannungsanlagen vorkommt, so bot bisher die Verstellung
des Potentiometers zur Regulierung Schwierigkeiten, insbesondere wenn die Steuerung
von einem entfernten Schaltpunkt aus erfolgen sollte. Nach der Erfindung kann man
jedoch eine Rotorwich lung über einen kleinen Gleichrichter und einen vorgeschalteten
Isoliertransformator speisen und braucht dann nur die dem Isoliertransformator zugeführte
Spannung durch einen Vorschaltwiderstand o. dgl. zu ändern, um den Gleichrichter
zu steuern. Dieser Vorteil der Steuerung über Wechselstrom ist immer vorhanden,
wenn die den Regelvorgang beeinflussende Größe sich auf einem anderen Potential
befindet als der Zündungsverteiler.
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Es ist oft erwünscht, den Charakteristiken der gesteuerten Ventile
einen bestimmten Verlauf zu geben. Dieser läßt sich in verschiedenster Weise beeinflussen,
z. B. durch die Wahl der Ausgangsstellung des Verteilers, durch den Winkel, den
die Rotorpliasen miteinander einschließen, durch Umkehr der Stromwicklung in einer
Rotorphase usw. Dabei kann man in den Stromkreis einer Phase auch eine Gegenspannung
f einschalten (s. Fig. q.), so daß zunächst ein negativer Strom fließt, der erst
mit wachsendem Stromrichtergleichstrom 1- seine Richtung ändert, oder bei
Verwendung eines Gleichrichters der Strom erst von einem bestimmten Wert an fließen
kann. Gibt man dem Verteilapparat eine bestimmte Winkelvoreilung, so
wird
erst von einer bestimmten Stromstärke ab eine Änderung der Gleichspannung und eine
Art Überstromregelung bewirkt. Weiter besteht die Möglichkeit, mehr als zwei Motorwicklungen
zu verwenden, die von verschiedenen Größen beeinflußt werden können, oder auch den
bisher als konstant angenommenen Strom der einen Phase in gewissen Grenzen durch
eine zusätzliche Größe zu ändern. Durch Einschaltung von stromabhängigen Widerständen
oder durch die Verwendung von Wandlern mit passenden Fehlerkurven ergeben sich Möglichkeiten,
den Verlauf der Charakteristiken zu beeinflussen.
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Die beschriebenen Einrichtungen lassen sich sinngemäß auf alle Arten
gittergesteuerter Ventile anwenden. Sie waren bisher speziell für Zündimpulsverteiler
mit Steuerwalzen geschildert, die im allgemeinen mit Gleichstromimpulsen arbeiten.
Sie lassen sich jedoch in gleicher Weise anwenden, wenn die Speisung der Gitter
mit Wechselspannung gleicher oder erhöhter Frequenz als die Netzfrequenz erfolgt,
z. B. durch einen Periodenumformer erzeugt wird. Die Phasenlage der erzeugten Wechselspannung
kann,durch Verstellung der magnetischen Achse des antreibenden Synchronmotors geändert
werden, wodurch die Zündpunkte der Gitter entsprechend verschoben werden. Ebenso
sind diese Steuermethoden anzuwenden, wenn der Gittersteuerapparat nicht mit dem
speisenden und gespeisten Netz, sondern einem Sekundärnetz von abweichender Frequenz
synchron läuft.