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Anordnung zur Anzeige des Zündzeitpunktes von gesteuerten Entladungsstrecken
Bei
Anordnungen, die mit gesteuerten. Entladungsstrecken arbeiten, ist es häufig erwünscht,
die Lage des Zündzeitpunlites einer Entladungstrecke relativ zu einer Bezugswechselspannung,
beispielsweise zur Anodenspannung dieser Entladungsstrecke zu kennen. Wird als phasendrehende
Vorrichtung zur Einstellung des Zündzeitpunktes der Entladungsstrecken ein einziger
Drehregler verwendet, so genügt es vielfach, wenn dessen Einstellung unmittelbar
durch einen auf seiner Achse befestigten Zeiger angezeigt wird. Aber schon wenn
der Drehregler an einer uniugänglichen Stelle aufgestellt ist oder wenn als phasendrehende
Vorrichtung eine Brückenschaltung oder eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule
dient, ist eine unmittelbare Anzeige des Zündzeitpunktes kaum möglich. Diese Schwierigkeiten
werden noch erhöht, wenn mehrere phasendrehende Vorrichtungen in Reihe geschaltet
sind, also wenn beispielsweise ein Summendrehregler für eine Gruppe von Stromrichtergefäßen
und Einzeldreh regler für jedes Gefäß Verwendung finden.
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Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich, wenn neben einer Regelung von
Hand, z. B. mittels eines Drehreglers, noch eine selbsttätige Compoundierung, etwa
durch vormagnetisierte Drosselspulen, vorgesehen ist. Besonders schwierig ist ferner
die Beurteilung des wahren Zündzeitpunktes immer dann, wenn von zwei in Reihe geschalteten
phasendrehenden Vorrichtungen die eine sehr weit entfernt ist oder sich auf hohem
Potential gegen Erde befindet.
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Weiterhin ist es gewöhnlich erwünscht, die Lage der Zündzeitpunkte
zu kennen, ohne daß die Hauptentladungsstrecken Strom führen, also vor dem Zuschalten
der Anodenspannung der Hauptentladungsstrecken, etwa um die beim Einschalten der
Anoden-Spannung zu erwartenden Ströme und Spannungen der Umformungseinrichtungen
im voraus beurteilen zu können.
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Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung zur Anzeige des Zündzeitpunktes
von gesteuerten Entladungsstrecken, bezogen auf eine vorgegebene Wechselspannung,
die die oben beschriebene Aufgabe löst und die in allen aufgeführten Fällen verwendbar
ist. Nach der Erfindung wird gleichzeitig mit der Zündung der Hauptentladungsstrecke,
deren Zündzeitpunkt angezeigt werden soll, oder in einem bestimmten festen Phasenabstand
hiervon eine von zwei- in einer Wechselrichter!sclrialtung arbeitenden Hilfsentladungsstrecken
freigegeben, während der Zündzeitpunkt der anderen Hi'ljsentladungs strecke dauernd
eine bestimmte Phasenlage zur Bezugswechselspannung beibehält. Die Anzeige erfolgt
dadurch, daß geeignete Spannungen dieses Meßwechselrichters, beispielsweise die
Spannung des Kommutierungskonden stators, einem Anzeigegerät zugeführt wetiden.
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Die Fig. I zeigt ein Ausführunggsbeispiel der Erfindung. Eine Gleichspannungsquelle
I speist einen selbstgeführten Wechselrichter mit den Entiadungsstrecken 2 und 3,
den Anodenwiderständen 4 und 5 und dem Kommutierungskondensator 6. Ein Anzeigegerät
7, vorzugsweise ein Drahtspulgerät, ist an die Spannung des KomSmutierungslkondensators
6 angeschlossen. Die Entladungsstrecke 2 wird mit Hilfe einer bekannten Einrichtung
8 zur Erzeugung von Wechselspannungen spitzer Kurvenform aus dem Wechselstromnetz
9 mit Zündspannungen vereben. Das Wechselstromnetz 9 muß mit der Bezugswechselspannung,
also dem an den Hauptstromrichter angeschlossenen Wechselstromnetz synchron arbeiten.
Im Gitterkreis der' Entladungsstrecke 2 ist ferner die Vorspannungsquelle 10 enthaltern,
die auch die Vorspannung für die Entladungsstrecke 3 liefern kann. Die Entladungsstrecke
3 wird beispielsweise über einen Transformator II zur gleichen Zeit wie die Hauptentladungsstrecken,
deren Zündzeitpunkt angezeigt werden soll, freigegeben. Dies kann, beispielsweise
dadurch geschehen, daß die Primärwicklung des Transformators 11 an die Einrichtung
angeschlossen wird, die die Zündspannungen für die betrachtete Hauptentladungsstrecke
liefert. Es ist dabei selbstverständlich auch möglich, die Entladungsstrecke 3 nicht
zusammen mit der Hauptentladungsstrecke, sondern in einem bestimmten festen Phasenabstand
von ihr freizugeben.
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Die Wirkungsweise der Anordnung sei an Hand der Fig. 2 betrachtet.
Fig. 2 a zeigt ausgezogen die Phasen spannung R, die beispielsweise gleichzeitig
die Anodenspannung der betrachteten Hauptentladungsstrecke sein kann. Mit T ist
die vorangehende Phasenspannung bezeichnet, die im betrachteten dreiphasigen Betrieb
gegenüber der Phasenspannung R um I200 voreilt. Handelt es sich bei der zu überwachenden
Hauptentaldungsstrecke um eine Entladungsstrecke eines dreiphasigen Stromrichters,
der sowohl im Gleichrichter- als auch im WechZselrichterbetrieb arbeiten soll, so
kommen für sie alle Zündzeitpunkte in Frage im Bereich von dem Phasenschnittpunkt
zwischen R und T im positiven Gebiet (Gleichrichternullpunkt) bis zum Phasenschnitt
im negativen Gebiet (Wechselrichternullpunkt), also über einen Bereich von 180°.
In der Mitte dieses Bereiches, 90° nach dem Gleichrichternullpunkt, ist die Gleichspannung
des Hauptstromrichters Null. Nun wird beispielsweise der Zündzeitpunkt der Hilfsentl"adung'sstrecke
2 (Fig. I) fest so eingestellt, daß bei einer Zündung der zu überwachsenden Hauptentladungs
strecke 90° nach dem Gleichrichternullpunlct vom Meßwechselrichter eine reine Wechselspannung
ohne ein Gleichspannungsglied erzeugt wird. Das ist dann der Fall, -wenn die Entladungsstrecke
2 jeweils 180° vor bzw. nach der Entladungsstrecke 3 freigegeben wird. Es ist leicht
zu erkennen, daß dann 1zei einer Zündung der Hauptentladungsstrecke, z. B. 300 nach
dem Gleichl-ichternullpunlkt, wie es in Fig. 2b dargestellt ist, der Hilfswechselrichter
eine Wechselspannung mit einem positiven Gleichspannungsglied erzeugt, und entsprechend
entsteht nach Fig. 20 am Kolmmutierungskondensator 6 bei einer Zündung der Hauptentladungsstrecke
im Wechselrichtergebiet ein negatives Gleichspannungsglied am Kondensator 6.
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Verwendet man dann als Anzeigegerät 7 ein Drehspulinstrument, dessen
Nullpunkt in der Mitte der Skala liegt, so erhält man für den vollen Meßbereich
vom Gleichrichternullpunkt zum Wechselrichternullpunkt eine lineare Skala, wie sie
beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Skala würde auch bei wesentlichem
Überschreiten des genannten Meßbereiches weiterhin geradlinig verlaufen.
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Es ist nun nicht erforderlich, als Anzeigegerät ein Instrument zu
verwenden, dessen Nullpunkt in der Mitte der Skala liegt. Dies hat zwar den hesonderen
Vorteil, daß Spannungsschwankungen der den Hilfswechselrichter speisenden Gleichspannung
nur einen verhältnismäßig geringen Einfluß auf das Meßergebnis ausüben können, da
sich die Spannungen der positiven und negativen Halbwelle am Kommuti erungskondensator
bei der Bildung des arithmetrischen Mittelwertes gegenseitig teil-weise aufheben.
Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, ein Drehspulinstrument als Anzeigegerät
zu verwenden, dessen Nullpunkt an einem Ende der Skala liegt. Es muß dann nur dafür
gesorgt werden, daß der Zündzeitpunkt der Hil-fs'entladungsstrecke 2 so gewählt
wird, daß der gewünschte Anzeigebereich durch das Meßinstrument richtig erfaßt wird.
Es ist ferner nicht notwendig, dem Anzeigeinstrument die Spannung des Kommutierungskondensators
zuzuführen; es kann beispielsweise auch die Spannung an einem der Anodenwiderstände
4 oder 5 zur Anzeige benutzt werden.
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Wie schon oben gesagt, ist es nicht erforderlich, daß die Zündung
der Hilfsentladungsstrecke zu
gleicher Zeit Imit der Zündung der
Hauptentladungsstrecke erfolgt, deren Zündzeitpunkt angezeigt werden soll. Es ist
nur erforderlich, daß der Zündzeitpunkt der Entladungsstrecke 3 zu dem Zündzeitpunkt
der betrachteten Hauptentl adungsstrecke stets in einem bestimmten Phasenverhältnis
steht. Auch ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Zündung der Hilfsentladrtingsstrecke
3 durch die Zündeinrichtung der zugehörigen Hauptentladungsstrecke selbst bewirkt
wird. Besonders in den Fällen. in denen die Kathode der betrachteten Hauptentladungsstrecke
in hohes Potential gegen Erde führt, die Anode oder ein anderer Teil des Anodenstromkreises
jedoch Erdpotential besitzt, kann es zweckmäßig sein, die Zündung der Hilfsentladungsstrecke
3 unmittelbar durch den Entladungseinsatz in der Hauptentladungsstrecke zu bewirken.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß im Anodenkreis der Hauptentladungsstrecke
ein sekundärseitig mit einem Ohmschen Widerstand belasteter Stromwandler vorgesehen
und die an dem genannten Widerstand entstehende Spannung zur Frei gabe der Hilfsentladungsstrecke
3 ausgenutzt wird.
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Es ist auch möglich, insbesondere wenn die Hauptentladungsstrecke
von der Anzeigestelle sehr weit entfernt ist oder sich auf hohem Potential befindet,
zusammen mit der Hauptentladungsstrecke zunächst eine weitere Hilfsentladungsstrecke
freizugeben und über diese beispielsweise einen Kondensator auf einen Wi,derstanld
zu entladen. Die herbei entstehende Spannung bzw. Stromspitze kann über Isolierwandler,
einen Koppelkondensator oder auch eine längere Leitung übertragen werden und ihrerseits
die Freigabe der Hilfsentladungsstrecke 3 bewirken.
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Die beschriebene Anordnung zur Anzeige des Zündzeitpunktes von Entladungsstrecken
kann ferner nicht nur im Zusammenhang mit Hauptentladungsstrecken verwendet werden,
die in Gleichrichter-, Wechselrichter- oder Umrichterschaltungen arbeiten, sondern
sie ist beispielsweise auch im Zusammenhang mit Wechsel.stromschalteinrichtungen,
beispielsweise Schweißmaschinen, anwendbar.
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PATENTANSPRdCHE: 1. Anordnung zur Anzeige des Züntdzeitpunktes von
gesteuerten Entladungsstrecken, bezogen auf eine vorgegebene Wechselspannung, dadurch
gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Zündung der Hauptentladungsstrecke, deren
Zündzeitpunkt angezeigt werden soll, oder in einem bestimmten festen Phasenabstand
hiervon eine von zwei in einer Wechselrichterschaltung arbeitenden Hilfsentladungsstrecken
freigegeben wird, während der Zündzeitpunkt der anderen Hilfsentl.adungsstrecke
dauernd eine bestimmte Phasenlage zur Bezugswechselspannung beibehält, und daß geeignete
Spannungen des Meßwechselrichters einem Anzeigegerät zugeführt werden.