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Einrichtung zur strom- oder spannungsabhängigen, Regelung' von Gleichrichtern
Es sind Belastungsarfien von gittergesteuerten Gleichrichtern bekannt, bei: denen
eine strom- oder spannungsabhängige Regelung der Gleichspannung mittels der Gittersteuerung
Herreicht wird. In vielen Fällen ist außerdem seine möglichst trägheitslose. Regelung
der Gleichspannung erforderlich; damit bei plötzlichen Widerstandsänderungen im
äußeren Belastungskreis durch die Spann;ungs,-regelung der Strom oder die Spannung
praktisch konstant gehalten erden kann.
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Eine Astrom- oder sp.aunungsabhängige, fast trägheitslose Regelung
ist dadurch möglich, daß in bekaxinter Weise einer sinusförmigen Gitterwechselspannung
seine strom- oder spannungsabhängige Regelgleichspannung ;überlagert wird.
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In Fig. i ist .die Schaltung einer heispelsweise stromabhängigen Gitberstenerung
dargestellt. Der Gleichrichter 3 wird vom Netz i über .den Tramformator 2 gespeist.
Den den Anoden q. vorgelagerten Gittern 5 wird über Vorschaltwiderstände 6 vom an
das Netz i angegcbloss;enen GitbersteuertransformatOr 7 eine :sinusförmige Wechselspannung
aufgedrückt. Dieser Gitterwechselspannung wird ,eine am Widerstand 8 liegende Regelsp;annun
gE überlagert, .die vom Strom oder der Spannung .des Gleichstromkreises q abhängig
ist und eine _ stromabhängige Regelung der GIeichrichterspannung bewirkt. In Fig.
2 sei; mit Ei die sinusförmige Gitberwechselsp-annung mit der normalen Nullinie
. a-a bezeiclinet. Dieser Wechselspannung ist die stromabhängige Regelgleichspannung
E überlagert, die eine Verschiebung des Gitterpotentials gegenüber der Kathode des
Gleichrichters 3 bewirkt, so d:aß das Gitter erst im Punkt A positiv wird und: bei
einer Gitteirzü,ndspannung Ez im Punkte, B zur Zeit t zündet. Entsprechend der Veränderung
der Regelspannung E tritt eine Verschiebung, des Zündzeitpunktes und
damit
in bekannter Weise eine strom- oder spannungsabhängige Spannungsregeltmg des Gleichrichters
ein. Wird die stromabhängige Regelspannung E z. B. durch den Belastungsstrom erzeugt,
so weist sie auch die W:elligkeit des Gleichstromes auf, die besonders bei heruntergeregelter
Gleichspannung erhebliche Werte annehmen kann. Allein durch den vom Belastungsstromkreis
hervorgerufenen Wechsel der Welligkeit der Regelspannung kann dabei eine Beeinflussung
es Zündzeitpunktes der Gitter erfolgen. Tritt z. B. ein über eine Anodenbrenndauer
.dauernder Stromstoß auf, so erfolgt bei .der Überlagerung dieser stromabhängigen
Steuerspannung mit der Sinusspannung für die nächste zu zündende Anode :eine zeitliche
Verschiebung des Gitterimpulses z. B. im nacheilenden Sinne. Die nächste Anode wird
also verspätet zünden; sie wird infolgedessen niedrin Strom ,aufnehmen, und :die
darauffolgende Anode wird früher zünden. Es .entstehen auf diese Weise Schwingungen
im Gleichstrom, die sich :evtl. heraufschaukeln und den Betrieb gefährden können.
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Ein. weiterer Nachteil ergibt sich bei gleichmäßiger Welligkeit der
Regelspannung, wenn die Zündspannungen paralleler Gitter verschieden sind. In Fig.3
ist wieder mit El die Gitterwechselspannung bezeichnet. Die ihr überlagerte wellige
Regelspannung äst mit E bezeichnet. Der Schnittpunkt C des welligen Linienzuges
E mit der Gitterwechsielspannung stellt den Zeitpunkt dar, in dem das Potential
.des Gitters gegenüber der Kathode positiv wird. Haben zwei parallel brennende Gitter
die verschiedenen Zündspannungen E" und E", so stellen die Schnittpunkte D und
Z der welligen Linienzüge mit der Gitterwechselspannung Ei die Zündpunkte
der beiden parallel brennenden Gitter dar. Die Zündung des einen Gitters erfolgt
also zur Zeit t, und die des andern Gitters zur Zeit t.. Die beiden Gitter zünden
also nicht gleichzeitig, sondern zeitlich: in einem Abstand t.-t,. Die nicht exakte
gemeinsame Zündung der parallel brennenden Gitter und damit der parallel brennenden
Anoden des Gleichrichters kann zu Störungen Anlaß geben. Man kann den Einfluß der
Welligkeit der Steuer spannung dadurch beseitigen, daß man die Spannung E am Widerstand
8 in Fig. i in bekannter Weise durch Drosselspulen oder Kondensatoren oder eine
Kombination von beiden glättet. B@eispielsweisie würde ein Kondensator parallel
zum Widerstand 8 in Fig. i diese Glättuns bewirken können. Ist aber die Welligkeit
der Steuerspannung groß, wie dieses häufig der Fall ist, wenn mit starker Zündverzögerung
gearbeitet wird und die Gleichspannung oder der Gleichstrom des Gleichrichters zur
Erzeugung der Steuerspannung E verwendet wird, so muß der Kondensator eine so große
Kapazität für die wirksame Glättuns der Steuerspannung erhalten, daß bei plötzlichen
Änderungen die Steuerspannung am Widerstand 8 nur langsam folgt. Für trägheitslose
Steuerung ist also dieser Weg häufig nicht gangbar.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung zur Steuerung von
Gleichrichtern mit strom- oder spannungsabhängiger Regelung, bei der einer Gitterwechsielspannung
eine mit Oberwellen behaftete Gleichspannung als Regelspannung überlagert wird,
bei welcher der für den Betrieb schädliche Einfluß der Oberwellen in der Regelspannung
dadurch beseitigt wird, daßerfindungsgemäß in die Gitterzuleitungen Drosseln eingeschaltet
sind, die durch den über parallel zu dem Gitterkreis liegende Widerstände fließenden
Strom gesättigt werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in Fig. q.
und 6 schematisch dargestellt. Fig.5 zeigt ein Diagramm.
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An die Gitter 5 des Gleichrichters 3 wird vom Gittersteuertransformator
7 eine sinusförmige Wechselspannung angelegt. In den Gitterzuleitungen liegen Drosseln
i i. An den Gittern 5 liegt dauernd eine gegenüber der Kathode negative Batteriespannung
12. Im Nulldurchgang der Gitterwechselspannung plus! überlagerter Regelspannung,
d. h. wenn das Gitter gegenüber der Kathode positiv wird, findet eine Ummagnetisierung
der Drosseln statt. Es fließt über die Widerstände 13 nur der Magrnetisierungsstrom
der Drosseln. Von der an den Gittern liegenden Spannung E-,` Ei in Fig. 5 nimmt
die Drossel gemäß ihrer Fluxänderung bis zu ihrer vollkommenen Sättigung eine Fläche
F weg, so daß im Punkt G, wenn die Induktivität der Drossel infolge der erreichten
Sättigung praktisch zu Null wird, die Spannung am Widerstand 13 und damit
an den Gittern 5 des Gleichrichters auf den im Punkt G vorhandenen Wert der sinusförmigen
Wechselspannung springt. Dies wiederholt sich in der negativen Hälfte der Gitterspannung
im Punkt N der Fig. 5. Da die positive Gitterspannung im Punkt G fast senkrecht
.ansteigt, so ist auch bei verschiedener Zündspannung parallel brennender Gitter
-ein gleichzeitiges Zünden der parallel brennenden Gitter und Anoden gewährleistet.
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Die Drossel erfährt während der negativen -Halbwelle der Gitterspanmtng
eine L'mm,agnetisierung und durchläuft in der nächsten positiven Halbwelle wieder
die gleiche Flusänderung. Die Fläche, die von der Drossel
in der
durch die stromabhängige Regelspannung, verschobenen positiven Halbwelle herausgeschnitten
wird, ist der durchläufenden Fluxänderung proportional und stets gleich. Bei feiner
Verschiebung des positiven Gitterpotentials gegenüber der Kathode durch die Strom-
oder spannungsabhängige Regelspannung findet infolge der stets gleichen Drosselfläche
eine zeitliche Verschiebung des steil ansteigenden Gitterimpulses und damit wie
bei !sinusförmiger Gitterspannung eine Spannungsregelung des Gleichrichters statt.
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Schwingungen, die bei stromabhängiger Steuerung in den Gleichstrom
durch Anregung eines Stromstoßes hineinkommen, -werden durch ,die in die Gitterzuleitungen
eingeschalteten gesättigten Drosseln gedämpft. Dadurch wird nur der Mittelwert des
Stromwertes zur Regelung benutzt. Gegenüber der Überlagerung mit der sinusförmigen
Wechselspannung findet also eine gewisse Dämpfung statt, die das Auftreten von Schwingungen
im Gleichstrom weitgehend abschwächt. , Eine Gleichmäßigkeit in der Beeinflussung
aller Gitterzündimpulse durch überlagerte; Oberwellen kann erzielt werden, wenn
die Breite der von der Drossel herausgeschnittenen Fläche F in Fig. 5 ungefähr gleich
einem ganzen Vielfachen der Periodendauer der überlagerten Oberwelle gewählt wird.
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Die Steilheit des Anstieges der Gitterspamiung im Punkt ('z der Fig.
5 ist bedingt durch den Verlauf der Magnetisierungscharakteristik -oberhalb des
Knickpunktes .des verwendeten Materials. In dieser Hinsicht verbalten sich Nickeleisenlegierungen
mit ihrer bekannten großen Permeabilität besonders günstig und werden zweckmäßig
,als Kernmaterial verwendet.
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Es ist auch möglich; für zwei, uni i8o° versetzte Phasen der Gittersteuerung
eine Drossel mit zwei getrennten, @entgegeAgescIialteten Wicklungen zu verwenden,
wie in Fig. 6 dargestellt. Werden dabei in Reihe mit den Drosseln i i in den Gitterzuleitungen,
Ventile 14 angeordnet, so findet @die LTmmagnetisierung der Drossel durch die Gegenplxase
statt. Die übrigen Bezugszeichen der Fig. q. und 6. entsprechen denen der Fig. i.
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Der Vorteil der Erfindung beruht darauf, da@ß infolge des - steilen
Gitterspannungsanstnegs trotz der Welligkeit einer der Gitterwechselspannung überlagerten
Strom- oder spannungsabhängigen Regelspannung bei verschIedenen Zündspannungen der
Gitter eine zeitlich gleiche Zündung der parallel brennenden Gitter und Anoden erfolgt.
Eine ungleiche Stromaufnahme, die zu überlastungen einzelner Anoden und Störungen
führen kann. wird dadurch vermieden. Außerdem werden bei einer Einrichtung gemäß
der Erfindung Schwingungen im, Gleichstrom, die z. B. durch ,einen Stromstoß angeregt
werden, stark gedämpft. .