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Anordnung zur Steuerung von gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken
Für die Gittersteuerung von Dampf- oder Gasentladungsstrecken sind vielfach rechteckähnliche
Gitterspannungsimpulse zweckmäßig, die in bekannter Weise mit chemisch belasteten
Pa.rallelwechselrichtern erzeugt werden können. Eine solche Steueranordnung kann
auch für die Entladungsstrecken des Stromrichtermotors und der Stromrichterkaskade
verwendet werden. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung einer ;solchen Wechselrichteranordnung
zur Abgabe von Steuerimpulsen für gittergesteuerte Dampf- oder Gäsentladungsstrecken,
die insbesondere für den Betrieb .der Stromrichterkaskade wesentliche Vorteile bringt.
In Fig. i ist die bisherige Anordnung eines Parallelwechselrichters zur Abgabe von
Steuerspannungen für gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken dargestellt.
Es sei als Beispiel angenommen, daß die Ausgangsspannungen des Parallelwechselrichters
die Entladungsstrecken einer nicht näher dargestellten Stromrichterkaskade, d. h.
die Entladungsstrecken in Umrichteranordnung, die an den Sekundärteil eines Asynchronmotors
zu seiner Regelung angeschlossen sind, steuern. Die Entladungsstrecken i und 2 zünden
im Takt der den Widerständen 6 und 7 aufgedrückten Gitterspannungen. Diese liefert
der Frequenzwandler 13, der
mit dem Asynchronmotor gekuppelt
ist. An. den fViderständen q. und 5 werden die in Fig. -2 dargestellten annähernd
rechteckförmigen Spannungsimpulse u4 und u5, die eine dem Schlupf des Motors entsprechende
Frequenz haben, abgegriffen. Über die Sekundärwicklungen g und io eines Transformators
wird die zweite zur Steuerung des Umrichters notwendige netzfrequente Wechselspannung
erhalten. Die Summe der Gitterspannungen der beiden Frequenzen wird den Gittern
der Entladungsstrecken, des Umrichters, wie nicht näher dargestellt, zugeführt.
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Die Schleifringe des Frequenzwandlers werden mit Netzfrequenz gespeist,
und an den Bürsten wird eine Spannung der Schlupffrequenz abgenommen, deren Größe
von der Drehzahl unabhängig ist. Im Synchronismus liefert der Frequenzwandler eine
Gleichspannung. Die Größe dieser Gleichspannung hängt von der Lage des im Synchronismus
stillstehenden Flusses zu der Bürstenachse ab, kann also je nach dem Zeitpunkt des
Intrittfallens verschieden groß sein. So kann z. B. die Gleichspannung zwischen
den Bürsten auch den Wert Null annehmen. In diesem Fall würden, wenn wir die Nullinie
als Zündkennlinie der Gefäße annehmen, beide Glefäße zünden und damit der Wechselrichter
kippen. Es ist deshalb noch eine negative V orspannung u14 durch die Batterie 14
vorgesehen, so daß bei einer bestimmten positiven Spannung des Frequenzwandlers
die gesamte Gitterspannung Null wird und ein Gefäß zündet. Zu diesem Zeitpunkt ist
aber die Gitterspannung des zu löschenden Gefäßes mit Sicherheit negativ, so daß
ein! Kippen vermieden wird.
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Die somit für das Arbeiten des W Wechselrichters erforderliche negative
Vorspannung u14 bringt aber für den Betrieb der Kaskade beim Durchgang .durch den
Synchronismus und im übersynchronen Bereich große Nachteile mit sich. Dies geht
aus Fig. 3 deutlich hervor. Dabei ist der Einfachheit halber angenommen, daß die
Steuerung der Hauptentladungsstrecken mit der Schlupffrequenz direkt von dem Frequenzwandler
erfolgt. Da nur die Phasenlagen der Spannungen erörtert zu werden brauchen, ist
die Zwischenschaltung der Röhren i und 2 für die nachfolgende Betrachtung unwesentlich.
Im Untersynchronismus (Index 2t) gibt,der Motorläufer Energie ab. Die Läuferspannung
a4L, wird durch Zünden der entsprechenden Entladungsstrecke durch die Frequenzwandlerspannung
us abzüglich der negativen Vorspannung u14 im Punkt Zu angeschaltet; die Entladungsstrecke
ist also vollausgesteuert. Im Synchronismus - wird die Läuferspannung Null. Im Übersynchronismus
(Index ü) wird die Drehzahl des Läufers größer als die des Drehfeldes, die Relativbewegung
der Läuferstäbe zum Drehfeld kehrt sich um und damit die Polarität und die Richtung
der Zeitlinie der Läuferspannung. Bei demselben absoluten Schlupf wie im Untersynchronismus
stellt also im Übersynchronfismus ulü die Größe der Läuferspannung dar, wobei der
zeitliche Verlauf entsprechend dem Pfeil t;; von rechts nach links zu rechnen ist.
Beim Frequenzwandler ändern sich beim Durchgang durch den Synchronismus Drehzahl
und Drehrichtung des Drehfeldes gegenüber den, stillstehenden Bürsten. Die Größe
und tRichtung der Spannung bleibt daher dieselbe. Infolge der Änderung der Drehrichtung
des Feldes in bezug auf die Bürsten kehrt sich die Zeitlinie um, und diese ist ebenfalls
wie bei der Läuferspannung entsprechend dem Pfeil tü von rechts nach Links zu zählen.
Im übersynchronen Bereich nimmt der Läufer Energie auf. Die Zündung der betrachteten
atladungsstrecke erfolgt, wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, im Zeitpunkt Zu. Die
Wechselrichtersteuerung ist also so weit verzögert, daß ein Kommutieren und einwandfreier
Betrieb nicht mehr möglich ist. Ordnungsgemäß hätte die Zündung etwa im ZeitpunktZzz
zu erfolgen. Verlegt man nun durch Verdrehen :der Bürsten des Frequenzwandlers den
Zündpunkt (in Fig. 3) nach rechts, etwa in den Zeitpunkt Z;;, so kommt man, zwar
in den richtigen Wechselrichterarbeitsbereich: der Gleichrichter wird aber dann
so weit ausgesteuert, daß man ein Anfahren des Motors aus dem Stillstand nicht mehr
erreichen kann. Diese Schwierigkeiten sind durch die negativeVorspannung u14 bedingt,
die die Länge des positiven Impulses der Gitterspannung Zu bis Zü verkleinert und
damit eine Verschiebung des Zündpunktes um i8d°' beim Übergang vom Gleichstrom-
zum Wechselrichterbetrieb und umgekehrt verhindert.
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Durch einfache Maßnahmen in der Gittersteuerung des '.Wechselrichters
gemäß der Erfindung ist es möglich, auf die negative Gittervorspannung zu verzichten
und für Unter- und Übersynchronismus vernünftige Betriebsbedingungen, wie in Fig.
q. dargestellt, zu erzielen. Gemäß der Erfindung ist eine vom Umladungsstrom des
Kommutierungskondensators des Parallelwechselrichters abgeleitete Spannung mit negativem
Vorzeichen in den Glitterkreis der Entladungsstrecken des Wechselrichters eingefügt.
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Die Erfindung beruht auf folgender Überlegung: Wenn es beim Wechselrichter
möglich ist, die Gitterspannung des stromführenden Gefäßes in dem Augenblick der
Zündung ides anderen Gefäßes negativ zu machen und so lange negativ zu halten, bis
die Umladung des Kondensators 3 beendet ist, so kann nie ein Kippen des 'Wechselrichters
eintreten. Diese zusätzliche negative Gitterspannung müßte also zweckmäßigerweise
durch dieUmladung des Kondensators selbst erzeugt werden. :Dies ist sehr einfach
dadurch möglich, daß man die an der Drossel 8 liegende Spannung in den,Gitterkreis
des Wechselrichters einfügt, wie dies Fig. 5 zeigt, Während der Umladung des Kondensators
entsteht an der Drossel eine Spannung u., deren Verlauf aus Fig. 6 zu ersehen ist.
Zur Zeit t' zündet das Glefäß 2, im Zeitpunkt t" ist die Umladung .des Kondensators
praktisch beendet. Die Spannung u8 wird den vom Frequenzwandler gelieferten Spannungen
u. und u7 überlagert. Eirfolgt im Zeitpunkt Z durch. die Spannung zs, die Zündung
der (Entladungsstrecke 2, so werden die !Gitterspannungen durch die Drosselspannung
ic$
stark ins Negative gedrückt. Ist die Drosselspannung zur Zeit t' Null, so ist die
Gitterspannung zrs inzwischen so stark geworden, d'aß die Entladungsstrecke i nicht
mehr zünden kann. Ist nun in der Nähe des Synchronismus die Frequenz der !Gitterspannung
so klein, daß innerhalb der Umladezeit des Kondensators die Gitterspannung sich
nicht wesentlich ändert oder sogar im Synchronismus gleich Null ist, so kann trotzdem
ein Kippen des Wechselrichters nicht eintreten, denn die negative :Gitterspannung
der .gelöschten Röhre kann erst zur Zeit t" Null werden. Zu diesem Zeitpunkt darf
aber ohne weiteres eine Neuzündung der gelöschten Entladungsstrecke i eintreten,
da der Kondensator sich ja inzwischen auf fast den vollen Wert umgeladen hat. Die
Entladungsstrecken werden bei der Frequenzwandlerspannung Null mit einer der Zeitkonstanten
2 RC des Umladekreises entsprechender Frequenz gezündet. Der Wechselrichter arbeitet
selbstgeführt.
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IEs ist also ohne zusätzlichen Aufwand möglich, auf die negative Gittervorspannung
zu verzichten und damit für die Kaskade beim Durchgang durch den Synchronismus einen
einwandfreien Übergang vom Gleichrichter- auf den Wechselrichterbetrieb zu erzielen.