DE765539C

DE765539C - Einrichtung zur Regelung der einem elektrischen Stromverbraucher, insbesondere eineminduktiven Stromverbraucher, aus einem Wechselstromnetz zugefuehrten Gleichstromenergie

Info

Publication number: DE765539C
Application number: DES131029D
Authority: DE
Inventors: John W Dawson
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1937-02-27
Filing date: 1938-02-26
Publication date: 1954-07-05
Also published as: US2157888A

Description

Einrichtung zur Regelung der einem elektrischen 'Stromverbraucher, insbesondere einem induktiven Stromverbraucher, aus einem Wechselstromnetz zugeführten Gleichstromenergie Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einem elektrischen Stromverbraucher, insbesondere einem induktiven Verbraucher, mit Hilfe von Entladungsstrecken aus einem Wechselstromnetz regelbare Energie zuzuführen.
Die Erfindung geht davon aus, daß in an sich bekannter Weise zur Regelung der einem elektrischen Stromverbraucher, _ insbesondere einem induktiven Stromverbraucher, aus einem Wechselstromnetz zugeführten Energie je eine steuerbare und eine nicht steuerbare Entladurigsstrecke verwendet wird. Erfindungsgemäß ist jede der beiden Entladungsstrecken in Reihenschaltung mit einer der speisenden Wechselstromquelle entnommenen Spannung an den Stromverbraucher angeschlossen, jedoch derart, daß die zwischen den Verbraucher und die beiden Entladungsstrecken geschalteten Spannungen nach Größe und gegebenenfalls auch Phasenlage voneinander verschieden sind. Das Wesen der Erfindung liegt somit darin, daß im Gegensatz zu bekannten Regeleinrichtungen die Entladungsstrecken aus der WechselstromquelIe nicht mit Spannungen gespeist werden, welche einander gleich sind, sondern daß den Entladungsstrecken unterschiedliche Spannungen zugeführt werden. Als Entladungsgefäße können insbesondere Gasentladungsgefäße mit Lichtbogenentladung verwendet werden. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar für Hochvakuumentladungsgefäße.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht beispielsweise darin. daß ein an die speisende Wechselstromquelle angeschlossener Transformator sekundärseitig mit drei Anzapfungen versehen ist. von denen zwei Anzapfungen an je eine Hauptelektrode der beiden Entladungsstrecken angeschlossen sind, während die dritte Anzapfung mit einer Klemme des Stromverbrauchers verbunden ist. Die beiden anderen Hauptelektroden der beiden Entladungsstrecken sind untereinander und mit der anderen Klemme des Stromverbrauchers verbunden. Te nach der Lage der sekundären AnzapfpunIzte an den Transformator wird eine andere Kennlinie für die Änderung der dem Stromverbraucher zugeführten Energie in Abhängigkeit von der Steuerung des steuerbaren Entladungsgefäßes, also beispielsweise in Abhängigkeit von einer Änderung der Phase der Gitterspannung dieses steuerbaren Entladungsgefäßes erreicht. Die Erfindung bietet somit die Möglichkeit, verschiedenartige Keimlinien für die Änderung der dem Stromverbraucher zugeführten Energie in Abhängigkeit von dem Grad der Aussteuerung des steuerbaren Entladungsgefäßes zu erzielen.
Die Erfindung sei an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Bei der Schaltung gemäß Fig. i ist ein Transformator 27 an die speisende, nicht näher dargestellte Wechselstromquelle angeschlossen. Die Sekundärwicklung 29 besitzt außer der Endklemme 31 ilocll zwei Anzapfungen 33 und 35. Zur Regelung der dem Verbraucher zugeführten Energie dienen zwei Entladungsgefäße i i und ig. von denen das Gefäß i i mit einem Steuergitter 17 ausgerüstet ist, während das Entladungsgefäß i9 ungesteuert ist. Es sei bemerkt, daß auch das Entladungsgefäß ic) mit einem Steuergitter ausgerüstet sein kann, jedoch wird dieses schaltungsmäßig mit der Kathode verbunden. so daß das Entladungsgefäß als ungesteuertes Entladungsgefäß arbeitet. Die Hauptelektroden. in dem dargestellten Fall die Anoden 13 und 21, der beiden Entladungsgefäße i i und i9 sind an die Klemme 31 und die Anzapfung 33 der Sekundärwicklung 29 des Transformators 27 angeschlossen. Die beiden anderen Hauptelektroden, in dein dargestellten Fall die Kathoden 15 und 23, sind über die Leitung 37 miteinander verbunden. Der Stroniverbrauclier 25 ist mit seiner einen Klemme an die Anzapfung 35, mit der anderen Klemme an die Leitung 37 und damit an die Kathoden der beiden Entladungsgefäße i i und 19 angeschlossen.
Zur Steuerung des Entladungsgefäßes i i dient in bekannter Weise eine Hilfsschaltung 39 zur Entnahme einer Wechselspannung -,-eränderlicher Phasenlage. Der -#-nzapfl@tinkt ii am Widerstand q.9 dieser Hilfsschaltung ist mit dem Steuergitter 17 des F-iltiadtillgsgefäßes i i verbunden, der Anzapfpunkt 43 ist an die Kathoden der Entladni:gsgefäC.e angeschlossen. Die Wirkungsweise der Hiffsschaltullg 39 ergibt sieh aus dem Diagranini der Fig. i a. Wenn der Anzapipunkt di die in der Zeichnung dargestellte Lage besitzt. erhält das Entladungsgefäß i i eine StetierSpannting, die durch die @-erb:nditngslinie zwischen den Punkten q3 und 4.1 in dein Diagramm gegeben ist. Verschiebt man den Punkt -.i nach oben oder unten, so ergeben :ich Steuervektoren, die den Punkt 43 des Diagramms entweder mit dem Punkt dl` oder mit dein Punkt 4i" verbinden. Selbst%-erständlicli können statt der Hilfsschaltung 39 auch andere bekannte Hilfseinrichtungen verwendet werden, um die Spannung an dein Steuergitter 17 des Entladungsgefäßes 11 in ihrer Phase und gegebenenfalls auch in ihrer Größe zu ändern, damit der Zeitpunkt der Zündung des Entladungsgefäßes i i verschoben «-erden kann.
Die Wirkungsweise der Schaltung getnäl' Fig. i ergibt sich aus den in Fig. 2 dargestellten Diagrammen. Die Sinuslinie4@ zeigt die Anodenspannung des Entladungsgefäße: i i, die Linie-' 7 die Anodenspannung des nicht gesteuerten Entladungsgefäl'#es 1). deren Scheitelwert kleiner sei als der der =@ixirJenspa-nung am Entladungsgefäß i i. Es ist angenommen. daß das Entladungsgefäla i i durch Gittersteuerung mit einer bestimmten Verzögerung gegenüber dem -',Zulldurcllgail- der Spannung gezündet wird (entsprechend den schraffierten Flächen 5 i=l. Für den Strom im Verbraucher 25 ergibt sich dann die stark ausgezogene Linie 53. Die Größe dieses Stromes hängt naturgemäß von der Gr(-)ße der Verzögerung des Zündzeitpunktes des gesteuerten Entladungsgefäßes i i ab. Aufl)erdein wird der Strom im Verbraucher >> noch durch die Scheitelwerte der den Entladungsgefällen ii und i9 zugeführten Anodenspannungen bestimmt. Es sei noch bemerkt. sich in dem Verbraucher 25 eine bestimmte Zeit flach der ersten Zündung des Entladuilgsgciäßes 1 i ein gleichbleibender Mittelwert des Stromes einstellt.
In dem Diagramm der Fig. 3 sind verschiedene Kennlinien für die Abhängigkeit der dem Verbraucher 25 zugeführten Energie L von dem Phasenverschiebungswinkel (p und der Anodenspannung des gesteuerten Entladungsgefäßes i i dargestellt. Um die Kennlinierv 55, 57 und 59 dieses Diagramms zu erhalten, .müssen die Anzapfungen 33 und 35 des Transformators 27 der Schaltung gemäß Fig. i geändert werden, damit den beiden Entladungsgefäßen Spannungen verschiedenen Scheitelwertes zugeführt werden.
In Fig. q. ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i dadurch unterscheidet, daß die Anodenspannungen der beiden Entladungsgefäße ii und ig die gleiche Phase besitzen. Die Anschlüsse 33 und 31 der beiden Entladungsgefäße ig und i i liegen bei der Schaltung gemäß Fig. q. beide in bezug auf die Anzapfung 35, an die der Verbraucher 25 mit seiner einen Klemme angeschlossen ist, auf der gleichen Seite der Sekundärwicklung 29 des Transformators 27. Die übrigen Bezugszeichen der Fig.4entsprechen denen der Fig. i.
Die Wirkungsweise der Schaltung gemäß Fig. q. ergibt sich aus dem Diagramm der Fig. 5. Der Unterschied gegenüber dem Diagramm der Fig.2 liegt darin, daß die Spannung 61 des Entladungsgefäßes i i zwar einen anderen Scheitelwert hat als die Spannung 63 des ungesteuerten Entladungsgefäßes ig, daß diese beiden Spannungen aber die gleiche Phasenlage haben. Während der Sperrzeit, d. h. während der negativen Halbwelle der Spannung 61, fließt somit in dem Verbraucher 25 ein Strom (Kurve 65), der wegen der in diesem Zeitraum entgegengesetzt gerichteten Spannung verkleinert wird.
In den Schaltungen gemäß den Fig. 6 bis 9 ist der Regelgrundsatz der Erfindung ebenfalls angewendet.
Bei der Schaltung gemäß Fig.6 liegt das ungesteuerte Entladungsgefäß ig in Reihe mit einer in der Schaltung nicht näher bezeichneten Wechselstromquelle und dem Stromverbraucher 25. Die gesteuerte Entladungsstrecke i i erhält ihre Wechselspannung aus der Stromquelle über die Sekundärwicklung 69 des Transformators 67. Die übrigen Bezugszeichen der Fig.6 entsprechen denen der früheren Figuren.
Die Schaltung gemäß Fig. 7 ist ähnlich aufgebaut wie die Schaltung gemäß Fig. 6, nur sind die beiden Entladungsgefäße miteinander vertauscht. Das ungesteuerte Entladungsgefäß 19 erhält bei der Schaltung gemäß Fig. 7 seine Wechselspannung aus der Sekundärwicklung 69 des Transformators 67, während das gesteuerte Entladungsgefäß i i in Reihe mit dem Verbraucher 25 an die nicht näher dargestellte Wechselstromquelle angeschlossen ist. Die übrigen Bezugszeichen; der Fig. 7 entsprechen denen der früheren Figuren.
Bei der Schaltung gemäß Fig. 8 liegt das gesteuerte Entladungsgefäß i i in Reihe mit dem Verbraucher 25 an der Sekundärwicklung 71 eines Transformators 73. Das nicht gesteuerte Entladungsgefäß ig erhält aus der Sekundärwicklung 75 des Transformators 73 unter Zwischenschaltung einer Hilfsschaltung 77 (vgl. Schaltung 39 in Fig. i) eine Anodenspannung, deren Phase von derjenigen der Spannung des gesteuerten Entladungsgefäßes i i abweicht. Der Unterschied zwischen der Schaltung gemäß Fig.8 und der Schaltung gemäß Fig. i liegt darin, daß die Spannungen der beiden Entladungsgefäße nicht nur in ihrem Scheitelwert, sondern auch in ihrer Phase voneinander verschieden sind.
Die Schaltung gemäß Fig.9 ist ähnlich aufgebaut wie die Schaltung gemäß Fig. B. Die beiden Entladungsgefäße i i und i9 sind gegeneinander ausgetauscht. Das gesteuerte Entladungsgefäß i i erhält in diesem Fall über die Hilfsschaltung 77 die in der Phase veränderliche Anodenspannung.
Für die Schaltungen gemäß den Fig. 6 bis 9 gilt ebenso .wie für die Schaltungen gemäß den Fig. i und q., daß es an sich gleichgültig ist, wie der Zündzeitpunkt des gesteuerten Entladungsgefäßes geändert wird.
Die Wirkungsweise der Schaltungen der Fig. 6 und 8 ergibt sich aus den Diagrammen der Fig. io und i i. Der Aufbau dieser Diagramme entspricht den Diagrammen der Fig. 2 und 5.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Regelung der einem elektrischen Stromverbraucher, insbesondere einem induktiven Stromverbraucher, aus einem Wechselstromnetz zugeführten Gleichstromenergie unter Verwendung je einer steuerbaren und einer nicht steuerbaren Entladungsstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Entladungsstrecken in Reihenschaltung mit einer der speisenden Wechselstromquelle entnommenen Spannung an den, Stromverbraucher angeschlossen ist und daß die zwischen den Verbraucher und die beiden Entladungsstrecken geschalteten Spannungen verschiedene Scheitelwerte und gegebenenfalls auch verschiedene Phasenlagen besitzen.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Verbraucher über die Entladungsstrecken zugeführten Spannungen nach Größe und bzw. oder Phase regelbar sind.
3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an drei Anschlüsse (31, 33, 35) eines Transformators (27) je eine Hauptelektrode der beiden Entladungsstrecken (ii, ig) und der eine Pol des Stromverbrauchers (25) angeschlossen sind, während die beiden anderen Hauptelektroden (15, 23) der Entladungsstrecken (i i, i9) untereinander und mit dem anderen Pol des Stromverbrauchers (25) verbunden sind. q..
Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der `- erbraucher (25) in Reihe mit einer der beiden Entladungsstrecken unmittelbar, mit der anderen der beiden Entladungsstrecken dagegen über einen Transformator an die speisende Wechselstromquelle angeschlossen ist (Fig. 6 bis 9).
5. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen. die speisende Wechselstromquelle und eine der beiden Entladungsstrecken eine Hilfsschaltung (77) zur Veränderung der Phasenlage der speisenden Wechselspannung geschaltet ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: USA.-Patentschrift Nr. 1 982 329.