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Anordnung zur Gittersteuerung von Dampf- und Gasentladungsstrecken
Bei der Gittersteuerung von Dampf- oder Gasentladungsstrecken wird eine Änderung
des Zündeinsatzes vorzugsweise durch eine Steuerwechselspannung veränderlicher Phase
bewirkt. Vielfach ist ein Drehtransformator für die Phasenänderung vorgesehen, aber
bei selbsttätigen Regelungen ist es geboten, jegliche mechanische Trägheit zu vermeiden.
Man verwendet daher Schaltungen, bei denen die Phase rein elektrisch geändert wird.
Vorzugsweise benutzt man eine von einer Wechselspannung U_ gespeiste Reihenschaltung
von Wirkwiderstand R und sättigbarer Drossel DS, die durch eine von der Regelgröße
beeinflußte Gleichspannung U- gesteuert wird (vgl. Fig. i der Zeichnung). Die Phase
der am Wirkwiderstand R auftretenden Spannung UR, die zur Steuerung der Gitterkreise
dient, ändert sich mit geänderter Gleichstromvorrnagneti s ierung.
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Vielfach sieht man nun zwei sättigbare Drosseln VD und HD vor, die
je durch eine Regelgröße, z. B. Gleichspannung und Gleichstrom bei Gleichrichtern,
gesteuert werden (vgl. Fig. a der Zeichnung). Dabei ist jeweils nur diejenige Drossel
wirksam, deren Vormagnetisierung kleiner ist. Man kann dann mit der einen Drosselspule
eine Regelung auf konstante Gleichspannung bewirken, während die andere eine Begrenzung
des Gleichstromes vornimmt. Soll der Stromrichter bis zu einem bestimmten Laststrom
auf seiner natürlichen Charakteristik arbeiten und dann dieser Laststrom konstaut
gehalten
werden, dann wird die eine Drossel, nämlich VD, eine .derartige Vormagnetisierung
erhalten, daß der Steuerimpuls in der Phase möglichst weit vorverschoben ist. Die
andere Drossel, nämlich HD, führt in der Wicklung i einen sehr hohen Vormagnetisierungsstrom,
der eine Magnetisierung im gleichen Sinne bewirkt wie bei der Drossel VD. Wicklung
2 der Drossel HD wird vom Hauptstrom J (Laststrom) durchflossen, der dem Strom in
Wicklung i entgegenwirkt. Steigt der Laststrom nun auf einen bestimmten Wert, den
Grenzwert, dann wird die Vormagnetisierung der Drossel HD kleiner als die der Drossel
VD, und der Steuerimpuls wird im Sinne der Nacheilung verschoben. Dadurch wird die
Gleichspannung entsprechend herabgesetzt und so der Laststrom konstant gehalten.
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Solange bei diesem Regelvorgang der Regelbereich der Drossel nicht
überschritten wird, gibt es keine Schwierigkeiten. Wird dagegen der Widerstand der
Gleichstromlast so stark verkleinert, daß der Gleichstrom in der Drossel HD eine
Magnetisierung in falscher (negativer) Richtung bewirkt, dann entsteht der Impuls
mit steiler Front in negativer Richtung. In der positiven Richtung tritt dann die
Ausgleichsspannung auf, da auf Grund der allgemeinen Wechselstrombedingung die beiden
Halbwellen im Mittelwert gleich sein müssen. Diese Ausgleichsspannung kann dann
so hoch werden, daß sie die negative Vorspannung an dem Steuergitter kompensiert
und so eine Zündung der Entladungsstrecke bewirkt. Die Phasenlage ist dabei derart,
daß der Stromrichter praktisch voll offen ist und somit einen sehr großen Strom
liefert. In diesem Zustand ist die Steuereinrichtung nicht mehr in der Lage, eine
Abwärtsregelung des Stromes zu bewirken.
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Dieser Mangel wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß Mittel vorgesehen
sind, die eine Magnetisierung in falscher (negativer) Richtung verhindern. Beispielsweise
kann man zu der vom Laststrom durchflossenen Vormagnetisicrungswicklung einen Nebenschluß
anordnen, der erst bei Erreichen einer bestimmten Stromstärke wirksam wird. Ein
derartiger Nebenschluß besteht zweckmäßig aus einem mit einer Spannungsquelle Uo
in Reihe geschalteten Ventil E. Die Höhe dieser Gegenspannung muß so gewählt sein,
daß gerade der zulässige Regelbereich eingehalten wird (vgl. Fg. 3 der Zeichnung).
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Eine andere Möglichkeit Ist in Fig. q: dargestellt. Von einem Gleichstromhilfsnetz
wird die Vormagnetisierungswicklung 2 über einen Widerstand 3 und eine Drossel 8
gespeist. Die gleiche Wicklung wird auch von einem dem Laststrom entnommenen Strom
in entgegengesetzter Richtung durchflossen. Dieser Strom wird dem Gleichstromwandler
q. entnommen, mittels Gleichrichter 5 in Brückenschaltung gleichgerichtet und der
Vormagnetisierungswicklung 2 über den Widerstand 6 und eine Drossel 1d. zugeführt.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Wenn kein Laststrom fließt, wird die
Vormagnetisierungswicklung 2 nur vom Hilfsnetz 15
gespeist; wenn nun. ein
Laststrom fließt, so fließt er in entgegengesetzter Richtung durch die Vormagnetisierungswicklung
2, d. h. der Steuerimpuls wird im Sinne der Nacheilung verschoben. Das in Reihe
mit der Wicklung 2 geschaltete Ventil 7 verhindert jedoch bei weiterem Ansteigen
des Laststromes eine Magnetisierung der Drossel HD in umgekehrter Richtung. Bei
Stromänderungen im Lastkreis würde sich diese Änderung in der Wicklung 2 nur langsam
auswirken, da sie eine erhebliche Induktivität besitzt und der Ausgleichsstrom würde
sich zunächst über das Netz 15 schließen. Um das zu verhindern, ist die Drosselspule
8 im Hilfskreis angeordnet. Die Drossel HD trägt nun außer der Steuerwicklung 9
und der obenerwähnten Vormagnetisierungswicklung 2 noch eine weitere Wicklung io,
die dazu dient, bei Änderung des Laststromes einen dieser Änderung entgegenwirkenden
Impuls auf die Drossel HD zu geben. Zu diesem Zweck wird diese Wicklung io
zweckmäßig über den Widerstand i i an die im Gleichstromkreis liegende Kathodendrossel
12 gelegt.
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Bei mehrphasigen Stromrichtern ist für jede Phase je eine Steuereinrichtung
mit einer Drossel HD vorzusehen. Die bei den verschiedenen sättigbaren Drosseln
vorhandenen Wicklungen 2 und io können zweckmäßig je in Reihe geschaltet werden.
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Ferner kann es von Vorteil sein, den Regelbereich, wie er sich bei
der beschriebenen Anordnung ergibt, zu verkleinern oder die Drossel HD so zu betreiben,
daß kein Vormagnetisierungsstrom fließt. Jede Drossel HD wird zu diesem Zweck mit
einer weiteren Wicklung 13 versehen, die einen derartigen konstanten Gleichstrom
führt, daß für die Impulsverschiebung die gewünschte Grenze eingehalten wird. Durch
diese konstante Vormagnetisierung wird immer eine für die sichere Zündung der Entladungsstrecke
ausreichende Höhe der Steuerimpulse gewährleistet. Statt die Spannung an der Kathodendrossel
i2 auf die Zusatzwicklung io zu geben, ist es auch möglich, sie in Reihe mit dem
Widerstand 6 in den Stromkreis einzuführen. Will man dabei vermeiden, das Potential
des Hauptkreises in den Vormagnetisierungskreis zu übertragen, muß ein Zwischentransformator
vorgesehen oder die Kathodendrossel 12 mit einer besonderen zusätzlichen Wicklung
ausgeführt werden.
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Die Beeinflussung der Drossel HD in Abhängigkeit von der Änderung
des Stromes (die sogenannte Rückführung) kann auch in der Weise durchgeführt werden,
daß zum Gleichstromwandler d. eine Drosselspule parallel geschaltet wird. Diese
bewirkt dann, daß die Änderung des Stromes sich wesentlich im Stromwandlerkreis
auswirkt, während bei konstantem Strom dieser sich nach den Ohmschen Widerständen
aufteilt.
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Das am Beispiel der Strombegrenzung dargestellte Verfahren ist in
gleicher Weise anwendbar für andere selbsttätige Regelungen, so z. B. auch auf Anordnungen,
die die Aufgabe haben, die vom Stromrichter gelieferte Gleichspannung konstant zu
halten. Sie ist auch nicht auf die Anordnung mit zwei in Reihe geschalteten gesättigten
Drosselspulen
nach Fig. 2 beschränkt, sondern findet sinngemäß
auch in der einfachen Schaltung nach Fig. i Anwendung.