DE920435C - Anordnung zur Erzeugung eines periodisch sich wiederholenden Potentialsprunges zwischen den Phasen zweier in Reihe geschalteter Wechselspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung eines periodisch sich wiederholenden Potentialsprunges zwischen den Phasen zweier in Reihe geschalteter Wechselspannungen mit Hilfe rein elektrischer Schaltmittel, vorzugsweise für die Gittersteuerung von gas- oder dampf gefüllten Entladungsröhren insbesondere von mehrphasigen Gleichrichtern.

Bei gittergesteuerten gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen ist es bekanntlich üblich, um die Einstellung des Zündzeitpunktes von den Schwankungen der Zündkennlinie des Gefäßes zu befreien, eine Gittersteuerspannung mit steiler Wellenfront zu verwenden. Bei einer der bekannten Anordnungen wird dies durch Überlagerung einer Gitterwechselspannung mit spitzer Wellenform über eine negative Vorspannung erreicht. Die spitze Wellenform wird dabei beispielsweise als Spannungsverlauf an einem übersättigten Gittertransformator gewonnen. Es sind auch Anordnungen ao bekannt, bei denen mittels einer mechanischen Kontakteinrichtung die Gittersteuerspannung sprunghaft zwischen zwei Gleichspannungen verändert wird. Die umlaufenden Teile einer derartigen Kontakteinrichtung nutzen sich durch den Gebrauch ab, wodurch Schwankungen des Kontaktzeitpunktes

hervorgerufen werden, die für den Gleichrichterbetrieb schädlich sind. Es ist auch bekanntgeworden, die mechanische Kontakteinrichtung durch Steuerröhren zu ersetzen. Die begrenzte Lebensdauer und die hohe Empfindlichkeit der Röhren sind hierbei von Nachteil. Die Erfindung befaßt sich nun mit der Aufgabe, eine Anordnung zu schaffen, mit welcher ohne mechanische Kontakteinrichtungen und ohne Steuerröhren periodisch sich wiederholende Potentialsprünge zwischen zwei Spannungen erhalten werden. Wird die Anordnung auf die Gittersteuerung von gas- oder dampfgefüllten Entladungsröhren, insbesondere von mehrphasigen Gleichrichtern, angewendet, so wird der Zündzeitpunkt einer Entladungsstrecke genau festgelegt, und es ist damit möglich, auf einfache Weise den Zündzeitpunkt der Entladungsstrecke zu verlegen.

In den Abb. 1 und 5 sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltanordnung schematisch dargestellt. Die Abb. 2, 3, 4 und 6 dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungen nach Abb. 1 und 5. Abb. 7 zeigt eine dreiphasige Gleichrichteranordnung, bei welcher die erfindungsgemäße Schaltung zur Gittersteuerung der drei Entladungsstrecken verwendet ist. Die Abb. 8 gibt den Verlauf der Gittersteuerspannung einer Entladungsstrecke wieder.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß an zwei in Reihe geschalteten Wechselspannungen Ji₁ und u_ä, von denen die eine dauernd oder zeitweise gleich Null sein kann, eine Reihenschaltung zweier Drosseln 3 und 4 (s. Abb. 1) angeschlossen ist, von denen die eine, 3, eine geradlinige Magnetisierungskennlinie und die andere, 4, eine Kennlinie mit scharf ausgeprägtem Sättigungsknick besitzt, und daß die Drossel 4 derart gleichstromvormagnetisiert ist, daß das Potential des Verbindungspunktes 8 (Abb. 1) beider Drosseln oder das Potential des dem Verbindungspunkt 8 entsprechenden Punktes 8' (Abb. 5), bezogen auf das Potential des Verbindungspunktes der beiden Wechselspannungen, sich innerhalb einer Periode sprunghaft zwischen den Werten M₁ und M₂ der beiden in Reihe geschalteten Wechselspannungen ändert.

In Abb. ι sind mit 1 und 2 zwei Wechselstromgeneratoren bezeichnet, die mit den beiden Drosselspulen 3 und 4 einen geschlossenen Kreis bilden. Die von den Generatoren 1 und 2 erzeugten Wechselspannungen u_v U₂ und somit auch die resultierende Wechselspannung M₁-W₂ sollen sinusförmigen Verlauf haben. Die Phasenlage der beiden Wechselspannungen M₁ und M₂ ist bezüglich des Verbindungspunktes 9 der beiden Spannungen entgegengesetzt. Aus diesem Grunde ist die Größe M₁-M₂ als resultierende Wechselspannung zu betrachten. Die Drosselspule 3 ist auf einem Eisenkern angeordnet, der, wie in der Zeichnung angedeutet ist, einen Luftspalt aufweist. Der Eisenkern der Drossel 4 ist in sich geschlossen. Die Drossel 4 trägt noch eine zweite Wicklung 5, über die ihr von der Gleichstromquelle 6 eine veränderbare Gleichstromvormagnetisierung aufgezwungen werden kann. Die Drossel 7 verhindert das Auftreten von Wechselströmen im Gleichstromkreis der Vormagnetisierungsspule 5.

Die Magnetisierungskurven 10 und 11 der Drosseln 3 und 4 sind in Abb. 2 A dargestellt. Die Kennlinie 10 der Drossel 3 ist geradlinig. Die eisengeschlossene Drossel 4 hat einen Kern aus Spezialeisen, so daß ihre Kennlinie 11 einen scharfen Sättigungsknick aufweist und einerseits unterhalb der Sättigung der Magnetisierungsstrom i vernachlässigbar klein ist und andererseits die Sättigung bei Erreichen einer Grenzinduktion vollständig ist. Mit 12 ist die gemeinsame, durch Summierung erhaltene Kennlinie bezeichnet, die in der Abb. 2 A gestrichelt gezeichnet ist. Die Summierung ist erlaubt, da der Strom i in beiden Drosseln derselbe ist.

Die Spannung an der Reihenschaltung der beiden Drosseln 3 und 4 ist gegeben durch den Verlauf des magnetischen Flusses in den beiden Drosseln. Der durch die resultierende Wechselspannung M₁-M₂ erregte magnetische Fluß Φ zeigt, sinusförmige Wechselspannung vorausgesetzt, sinusförmigen Verlauf und ist in der Phase um 90⁰ gegen die erregende Spannung M₁-Zi₂ verschoben. In Abb. 2 B ist im (Φ. ω f) -Diagramm dieser Fluß verlauf aufgezeichnet. Man erkennt, daß der gesamte Fluß Φ von dem Teil der gemeinsamen Kennlinie 12 der beiden Drosseln aufgenommen wird, welcher der Drossel 4 zugeordnet ist, wenn, wie bei dem Ausführungsbeispiel vorausgesetzt ist, die der Sättigungsmagnetisierung der Drossel 4 entsprechende Grenzspannung größer als die resultierende Wechselspannung M₁-M₂ ist. Die gesamte, an die Reihenschaltung der Drosseln gelegte Spannung wird somit innerhalb einer Periode der Wechselspannung M₁-M₂ dauernd von der eisengeschlossenen Drossel 4 übernommen. Längs der Drossel 3 ist, von ohmschen Spannungsverlusten abgesehen, die an sich sehr klein sind, weil die betreffenden Ströme klein sind, der Spannungsabfall dauernd gleich Null.

Wird nun der eisengeschlossenen Drossel 4 über die mit der Gleichstromquelle 6 verbundene Wicklung S eine Gleichstrommagnetisierung entsprechend dem WerH nach Abb. 2 A aufgezwungen, dann ergibt sich in bezug auf die Vorgänge im Wechselstromkreis eine neue magnetische Kennlinie 13 beider Drosseln, wie sie Abb. 3 A zeigt. Legt man wieder die resultierende Spannung M₁-M₂ der beiden Generatoren 1 und 2 an* die Reihenschaltung der beiden Drosseln 3 und 4 und ermittelt, dieselbe Lage des von der Spannung M₁-Ii₂ erregten magnetischen Flusses (14 in Abb. 3 B) vorausgesetzt, den dazugehörigen Strom, so zeigt dieser den in Abb. 3 C mit 15 bezeichneten Verlauf. Dieser Strom weist einen negativen Gleiichstromanteil i_g auf, der infolge der nicht vermeidbaren ohmschen Widerstände im Wechselstromkreis einen Gleichspannungsabfall zur Folge hat. Dieser Gleichspannungsabfall bewirkt eine Verschiebung des magnetischen Flusses in positiver Richtung, so lange, bis die Gleichspannung Null, d. h. der Strom ein reiner Wechselstrom geworden ist. Auf diese Weise entsteht die Lage des

in Abb. 3 B mit i6 bezeichneten magnetischen Flusses und der in Abb. 3 C mit 17 bezeichnete, diesem Fluß zugeordnete Strom.

Dieser Strom 17 verläuft in seinem veränderliehen Teil, im Zeitintervall ^₁ ... t₂, wie der Wechselstrom, der entsteht, wenn die gesamte Spannung M₁-M₂ ausschließlich an der Drossel 3 liegt, und in seinem annähernd konstanten Teil, im Zeitintervall t₂ ... i₃, wie der sehr kleine Wechselstrom, wenn die gesamte Spannung ausschließlich an der Drossel 4 liegt. Dabei entspricht der Zeitabschnitt t_x... i₃ einer Periode der Wechselspannung M₁-M₂.

Die Zeitabschnitte J₁ . . . i₂ und t₂ . . . t₃ sind von

der Vormagnetisierung der Drossel 4 abhängig. Ist die Vormagnetisierung gleich Null, dann ist der Zeitabschnitt J₁ .. . i₂ ebenfalls gleich Null, d. h. dauernd liegt die gesamte Spannung M₁-M₂ an der Drossel 4. Ist dagegen die Vormagnetisierung relativ groß, dann wird der Zeitabschnitt i₂ . . . £₃

ao gleich Null, und die gesamte Spannung liegt dann dauernd an der Drossel 3. Dazwischen lassen sich die verschiedensten Einstellungen erreichen.

Dieses Verhalten bedeutet, daß das Potential des Verbindungspunktes 8 der beiden Drosseln 3 und 4, bezogen auf das Potential des Verbindungspunktes 9 der beiden Generatoren 1 und 2, in dem Zeitabschnitt J₁ ... i₂, in dem die gesamte Spannung M₁-M₂ an der Drossel 3 liegt, mit der Spannung M₂ des Generators 2 zusammenfällt und in dem Zeitabschnitt t₂ . . . t₃, in dem die gesamte Spannung an der Drossel 4 liegt, mit der gegebenenfalls gegen die Spannung M₂ in der Phase verschobenen Spannung M₁ zusammenfällt. Im Zeitpunkt t₂ springt das Potential des Verbindungspunktes 8 der beiden Drosseln von der Spannung des Generators 2 auf die gegebenenfalls phasenverschobene Spannung des Generators 1. Im Zeitpunkt t₃ wird dieser Spannungsübergang wieder rückgängig gemacht. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch, und zwar ändert sich das Potential des Verbindungspunktes 8 der beiden Drosseln 3 und 4 innerhalb einer Periode der resultierenden Wechselspannung M₁-M₂ zweimal sprunghaft.

Dabei können die beiden Wechselspannungen M₁ und M₂ der Größe nach gleich oder verschieden sein. Ist insbesondere eine der beiden Wechselspannungen gleich Null, dann springt das Potential des Punktes 8 in den Zeitpunkten i₂ und f₃ von den diesen Zeitpunkten zugeordneten Werten der Spannung M₁ bzw. M₂ auf Null bzw. von Null auf die betreffenden Spannungswerte, je nachdem, ob M₁ oder M₂ gleich Null ist.

Die Einrichtung kann auch so getroffen werden, daß innerhalb einer Periode der resultierenden Wechselspannung M₁-M₂ vier Potentialsprünge stattfinden. Man hat dann bei der Schaltanordnung nach Abb. ι nur die Größe der Wechselspannungen M₁ und M₂ bzw. deren Phasenverschiebung so zu wählen, daß die resultierende Wechselspannung M₁-M₂ größer ist als die der Sättigungsmagnetisierung der eisengeschlossenen Drossel 4 entsprechende Grenzspannung. In den Abb. 4 A bis 4 C sind hierfür die entsprechenden Diagramme dargestellt. Es ist dabei der Einfachheit halber die Vormagnetisierung der eisengeschlossenen Drossel 4 zu Null angenommen. Abb. 4 A zeigt ebenso wie Abb. 2 A die durch Summierung erhaltene gemeinsame magnetische Kennlinie 12'. In Abb. 4B ist der der resultierenden Spannung M₁-M₂ entsprechende magnetische Fluß 14' dargestellt. Der diesem Fluß zugeordnete Stromverlauf 15' ist in Abb. 4 C gezeichnet. Unter Zugrundelegung der an Hand von Abb. 3 C angestellten Überlegungen erkennt man, daß das Potential des Verbindungspunktes 8 der beiden Drosseln 3 und 4 in den Zeitpunkten t_t, t_s, t_e und t₇ sich sprunghaft ändert. Es finden also in diesem Fall innerhalb einer Periode der resultierenden Wechselspannung M₁-M₂ vier Potentialsprünge statt. Aus diesem Grunde ist eine Anordnung, bei welcher die resultierende Wechselspannung M₁-M₂ größer ist als die der Sättigungsmagnetisierung der eisengeschlossenen Drossel 4 entsprechende Grenzspannung, für die Gittersteuerung einer Entladungsstrecke wenig geeignet.

Dagegen ist der zeitliche Potentialverlauf des Verbindungspunktes 8, wie er sich aus dem Diagramm der Abb. 3 C ergibt, bei dem vorausgesetzt ist, daß die resultierende Wechselspannung M₁-M₂ kleiner als die der Sättigungsmagnetisierung der eisengeschlossenen Drossel 4 entsprechende Grenzspannung ist und daher innerhalb einer Periode der resultierenden Wechselspannung M₁-M₂ nur zwei Potentialsprünge auftreten, vorzüglich für die Gittersteuerung einer Entladungsstrecke geeignet. Die Einrichtung muß dann nur so getroffen werden, daß die eine der beiden Wechselspannungen M₁, M₂ in dem gesamten Zündbereich der zu steuernden Entladungsstrecke als Sperrspannung, die andere der beiden Wechselspannungen als Zündspannung geeignet ist. Weiter muß der sprunghafte Übergang zwischen der die Entladung sperrenden Wechselspannung zu der die Entladung zündenden Wechselspannung mit dem gewünschten Zündzeitpunkt der Entladungsstrecke zusammenfallen, und es muß dieser Übergang vor dem folgenden Zündbereich der betreffenden Entladungsstrecke wieder rückgängig gemacht werden. Durch die Bemessung der Phasenverschiebung der beiden Wechselspannungen M₁ und M₂ und der Gleichstromvormagnetisierung der Drossel 4 wird dies leicht ermöglicht. Insbesondere läßt sich durch geeignete Phasenverschiebung der beiden Wechselspannungen M₁ und M₂ erreichen, daß die als Sperrspannung wirkende Spannung auch in dem Bereich (außerhalb des Zündbereiches) negativ ist, in dem die Spannung der betreffenden Anode gegenüber der eigentlichen Gleichrichterspannung positiv ist. Zur Vermeidung von unerwünschten Durchzündungen ist dies von Bedeutung.

Bei den bisher behandelten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist vorausgesetzt, daß der Kern der iao eisengeschlossenen Drossel 4 aus solchem Material besteht, daß unterhalb der magnetischen Sättigung der Magnetisierungsstrom der Drossel vernachlässigbar klein und die Sättigung bei Erreichen einer Grenzinduktion vollständig ist. Die Kosten ias für einen derartigen Spezialeisenkern sind unter

Umständen verhältnismäßig groß. Wesentlich geringer sind gegebenenfalls die Kosten für einen Eisenkern, dessen magnetische Kennlinie zwar auch einen scharfen Knick aufweist und bei dem der S Magnetisierungsstrom unterhalb des Knickes gleichfalls vernachlässigbar klein ist, bei dem jedoch die magnetische Sättigung bei Erreichen der dem Knick zugeordneten Grenzinduktion noch nicht vollständig ist. Nach der weiteren Erfindung kann auch

to ein derartiger Eisenkern für die Drossel 4 vorgesehen sein. Die Größe der Potentialsprünge ist dann zwar nicht mehr gleich der Differenz der beiden Wechselspannungen M₁ und M₂. Durch die Anordnung einer Zusatzwicklung auf dem Kern der Drossel 3 wird jedoch erreicht, daß das Potential des dem Verbindungspunkt 8 der beiden Drosseln 3 und 4 entsprechenden Punktes sich wieder zwischen den Werten M₁ und W₂ sprunghaft ändert.

In Abb. 5 ist ein diesbezügliches Ausführungs-

ao beispiel der Erfindung dargestellt. Ebenso wie in Abb. ι sind mit 1 und 2 die beiden Wechselstromgeneratoren, mit 9 deren Verbindungspunkt, mit 3 und 4 die beiden Drosseln, mit 5, 6 und 7 der Gleichstromvormagnetisierungskreis bezeichnet. Die Zusatzwicklung 18 ist, wie aus der Abbildung ersichtlich, auf den Kern der Drossel 3 angeordnet und ist an ihrem einen Ende mit der Drossel 3 verbunden. Die sprunghaft veränderlichen Wechselspannungen werden zwischen ihrem anderen Ende 8' und dem Verbindungspunkt 9 der beiden Generatoren ι und 2 abgenommen. Die Wirkungsweise dieser Schaltung soll an Hand der Abb. 6 und der Abb. 3 besprochen werden.

In Abb. 6 ist die Kennlinie der Drossel 3 mit 19, die der Drossel 4 mit 20, die gemeinsame, durch Addition entstandene Kennlinie beider Drosseln mit 21 bezeichnet. Der Verlauf der Kennlinie 20 läßt erkennen, daß die magnetische Sättigung bei Erreichen der dem Knick zugeordneten Induktion noch nicht vollständig ist. Wie der Vergleich mit Abb. 2 A zeigt, verläuft die gemeinsame Kennlinie 21 beider Drosseln ähnlich wie die Kennlinie 12 in Abb. 2 A. Durch die Wahl der Neigung der Kennlinie 19 (Größe des Luftspaltes des Kernes der

4-5 Drossel 3) kann man erreichen, daß die gemeinsame Kennlinie 21 gleich verläuft wie die in Abb. 2 A dargestellte gemeinsame Kennlinie 12.

Durch eine Gleichstromvormagnetisierung der Drossel 4 erhält man dann für die Vorgänge im Wechselstromkreis dieselbe Verschiebung der gemeinsamen Kennlinie beider Drosseln und des Flusses der resultierenden Wechselspannung U₁-U₂, wie dies in den Abb. 3 A und 3 B dargestellt ist. Dementsprechend zeigt in diesem Fall auch der dem verschobenen Fluß der resultierenden Wechselspannung M₁-M₂ zugeordnete Strom den in Abb. 3 C mit 17 bezeichneten Verlauf.

Da nun aber der gegen die Φ-Achse geneigte Teil der gemeinsamen Kennlinie 21 nicht mehr ausschließlich der Drossel 3, sondern teilweise auch der Drossel^ zugeordnet ist, ruft der Strom 17 in dem Zeitintervall, in dem er veränderlich ist (i_t . .. i₂ in Abb. 3 C), nicht nur an den Enden der Drossel 3, sondern auch an den Enden der Drossel 4 eine Spannung hervor. In dem Zeitintervall, in dem der Strom 17 annähernd konstant ist (f₂... i₃ in Abb. 3 C)-, tritt dagegen, ebenso wie bei der Schaltung nach Abb. i, nur an den Enden der Drossel eine Spannung auf. Das Potential des Verbindungspunktes der beiden Drosseln 3 und 4 springt somit nicht mehr zwischen den Spannungen M₁ und M₂ der Generatoren 1 und 2, sondern von der Spannung M₁ auf einen Zwischenwert zwischen M₁ und M₂, der von dem Verhältnis der Neigungen der Kennlinien 19 und 20 abhängig ist. Die Zwischenspannung ist gleich der Summe der Spannung M₁ des Generators 1 und dem Spannungsabfall, den der Strom 17 in dem Zeitintervall, in dem er veränderlich ist, an der Drossel 4 hervorruft.

Ordnet man nun aber, wie es in Abb. 5 gezeichnet ist, auf dem Kern der Drossel 3 eine Zusatzwicklung 18 an, die so bemessen ist, daß der den Kern der Drossel 3 durchsetzende Fluß an den Enden der Zusatzwicklung eine Spannung induziert, die gleich dem obengenannten Spannungsabfall an der Drossel 4 ist, dann springt das Potential des Punktes 8', der dem Verbindungspunkt 8 in Abb. 1 entspricht, zwischen den Spannungen M₁ und M₂ der Generatoren 1 und 2. Der Zeitpunkt und die Anzahl der Sprünge (zwei oder vier) innerhalb einer Periode sind durch die Wahl der Größe der Vormagnetisierungsstromstärke und der Größe der Wechselspannungen M₁ und M₂ bzw. deren Phasenverschiebung festgelegt. Wird insbesondere auch hier die Anordnung so getroffen, daß die dem Knick in der Magnetisierungskurve 20 der Drossel 4 zugeordnete Grenzspannung größer ist als die resultierende Spannung M₁-M₂, dann kann eine derartige Anordnung gleichfalls zur Gittersteuerung von Gas- oder Dampfentladungsstrecken verwendet werden.

Abb. 7 zeigt nun schematisch die Steuerung eines Dreiphasengleichrichters mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltanordnung. In dem linken Teil der Abbildung ist die bekannte Gleichrichterschaltung gezeichnet, im rechten Teil die erfindungsgemäße Steuerschaltung. Im voraus sei bemerkt, daß bei der Steuerschaltung für die Eisenkerne der den Drosseln 4 entsprechenden Wicklungen solches Material vorgesehen ist, daß unterhalb der Sättigung der Magnetisierungsstrom der Drossel ver- n" nachlässigbar klein und die Sättigung bei Erreichen einer Grenzinduktion praktisch vollständig ist. Natürlich kann für die betreffenden Eisenkerne auch Material verwendet werden, wie es bei dem in den Abb. 5 und 6 behandelten Ausführungsbeispiel i*5 der Erfindung im einzelnen beschrieben ist. Auf den Kernen der den Drosseln 3 entsprechenden Wicklungen sind dann nur Zusatzwicklungen anzuordnen.

Mit 24, 25, 26 sind die Anoden, mit 27, 28, 29 die Steuergitter, mit 23 die Kathode des Gleichrichtergefäßes 22 bezeichnet. Die Anoden sind mit den Wicklungen des Stromrichter tr ansf or mators 30 verbunden, der Sternschaltung aufweist und von dem nur die sekundären Wicklungen dargestellt sind. In den Lastkreis 31 des Gleichrichters sind ein Verbraucher 32 und eine Glättungsdrossel 33 geschaltet.

Der Steuerkreis besteht aus einem mit dem Haupttransformator 30 phasengleich liegenden dreiphasigen Hilfstransformator 34 (Gittertransformator), der gleichfalls Sternschaltung aufweist und. von dem je zwei aufeinanderfolgende Wicklungen über je zwei in Reihe liegende Drosseln 35 und 36 miteinander verbunden sind. Die Phasenverschiebung zwischen je zwei einem Drosselpaar zugeordneten Steuerwechselspannungen beträgt demnach 120°. Weiter ist der Gittertransformator so bemessen, daß die aus der Reihenschaltung zweier Wicklungen des Gittertransformators resultierende Wechselspannung kleiner ist als die der Sättigungsmagnetisierung der Drossel 36 entsprechende Grenz- spannung. Innerhalb einer Periode der resultierenden Wechselspannung erfolgen somit nur zwei Potentialsprünge. Der Sternpunkt 37 des Gittertransformators ist mit der Kathode 23 des Gleichrichters verbunden. In diese Leitung kann ge-

ao gebenenfalls eine Gleichspannungsquelle zwischengeschaltet werden. Die Drosseln 35 entsprechen der Drossel 3 in Abb. 1, die Drosseln 36 der Drossel/), in Abb. i. Der Eisenkern der Drosseln 36 trägt dementsprechend noch je eine Vormagnetisierungswicklung 38, die der Wicklung 5 in Abb. 1 entspricht. Es ist zweckmäßig, die Wicklungen 38, wie es auch dargestellt ist, in Reihe zu schalten und von einer gemeinsamen Gleichstromquelle aus zu speisen. Die Drosselspule 39 soll Wechselströme im Gleichstromkreis verhindern. Die Verbindungspunkte der Drosseln 35 mit den Drosseln 36 sind mit 40, 41, 42 bezeichnet. Zwischen diesen Punkten und dem Sternpunkt 37 werden die Gittersteuerspannungen abgenommen. In der Abb. 7 ist der Übersichtlichkeit halber nur die Verbindung des Gitters 2J der Anode 24 mit dem Anschlußpunkt 40 der Steuerschaltung eingezeichnet.

Die Abb. 8 zeigt nun den Verlauf der Steuerspannung für das Gitter 27 der Anode 24. U₁ und CZ₂ geben den zeitlichen Verlauf der Spannungen zwischen den Punkten 43 und 37 bzw. 45 und 37 wieder. Ferner ist die Spannung U₁-U₂ eingezeichnet, die an der Reihenschaltung der Drosseln 35 und 36 liegt. Da der magnetische Fluß um 90⁰

♦5 gegenüber dieser Spannung an den Drosseln nacheilend ist, so liegt der Zeitabschnitt veränderlichen Stromes (^₁... i₂ in Abb. 3) symmetrisch zum Nulldurchgang dieser Spannung entsprechend den Verhältnissen in Abb. 3. Das bedeutet für den Verlauf der Gitterspannung, die zwischen den Punkten 40 und 37 abgenommen wird, daß der sprunghafte Übergang von der Wechselspannung CT₂ auf die Wechselspannung U₁ und der sprunghafte Rückgang symmetrisch zum Nulldurchgang der Spannung U₁-U₂ liegt. Da die Spannung U₁ mit der Phasenspannung des Gleichrichters, die zu der Anode 24 gehört, zusammenfällt, ist die Spannung U₁ als Zündspannung für die Anode 24 im ganzen Zündbereich brauchbar. Der zu benutzende Zündbereich umfaßt bei dreiphasigem Gleichrichterbetrieb bei Regelung der Spannung vom Höchstwert auf Null den Bereich von 30 bis 120⁰, bezogen auf den Nulldurchgang von U₁. Dieser Zündbereich ist in Abb. 8 als solcher bezeichnet. Die Wechselspannung U₂ ist ersichtlich im ganzen benutzten Zündbereich negativ und wirkt somit als Sperrwechselspannung. Wie die genaue Theorie ergibt, ist bei der gewählten Phasenverschiebung von 120⁰ zwischen den einzelnen Phasen des Gittertransformators bis zur Verlegung des Zündzeitpunktes an die Grenze des zu benutzenden Zündbereiches die Sperrspannung auch außerhalb des Zündbereiches in dem Bereich negativ, in dem die Spannung der betreffenden Anode gegenüber der eigentlichen Gleichrichterspannung unter Umständen positiv ist.

Auf Grund der symmetrischen Lage der Spannungssprünge zum Nulldurchgang von U₁-U₂ ergeben sich je nach der Höhe der eingestellten Gleichstrommagnetisierung der eisengeschlossenen Drosseln 36 die in Abb. 5 gezeichneten Gitterspannungsverlaufe 46, 47, 48 und 49. In den Punkten 46', 47'... führt die Gittersteuerspannung den sprunghaften Übergang von der die Entladung sperrenden Wechselspannung U₂ auf die die Entladung zündende Wechselspannung U₁ aus. Der Zeitpunkt dieses sprunghaften Überganges läßt sich, wie bei der Beschreibung der Abb. 3 A, 3 B und 3 C schon gesagt wurde, mit steigender Gleichstromvormagnetisierung vorverlegen. Dementsprechend nimmt die Zündverzögerung der Gleichrichteranoden ab und steigt die abgegebene Gleichspannung. In den Punkten 46", 47" .. ., also vor dem nächstfolgenden Zündbereich, springt die Gittersteuerspannung von der die Entladung zündenden Wechselspannung U₁ wieder auf die Sperrwechselspannung U₂ zurück. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch.

Die Steuerwechselspannungen der beiden anderen Gitter des Entladungsgefäßes 22 zeigen ein entsprechendes Verhalten. Für die Anode 25 ist die Spannung U₂ die Zündwechselspannung und die in der Abbildung nicht dargestellte, in der Phase um I2O° verschobene Spannung U_s die Sperrwechselspannung. Entsprechend ist die Spannung U₃ für die Anode 26 die Zündwechselspannung, die Spannung U₁ die Sperrwechselspannung.

Zur selbsttätigen Regelung der gesamten Gleichrichteranlage führt man zweckmäßig eine Regeleinrichtung, z. B. einen Kohledruckregler, in den Gleichstromkreis der Vormagnetisierungswicklungen 38 ein.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltanordnung ist nicht auf dreiphasige Gleichrichterschaltungen beschränkt. Die Erfindung kann allgemein zur Steuerung von Gleichrichtern mit beliebiger Phasenzahl Verwendung finden.

Bei der vielfach verwendeten Doppeldreiphasenschaltung mit Saugdrossel ergibt sich für die Steuerschaltung einfach eine Verdoppelung der Steuerschaltung nach Abb. 7, wobei die Spannungen der beiden Gittertransformatoren um i8o° gegeneinander in der Phase verschoben sind.

Wird die erfindungsgemäße Schaltanordnung insbesondere zur Steuerung eines sechsphasigen Gleichrichters in Dreieck-Stern-Schaltung verwendet und wird, wie im Fall des dreiphasigen Gleichrichters, die Einrichtung so getroffen, daß der sechsphasige

Steuertransformator phasengleich mit dem Gleichrichtertransformator ist, dann zeigt sich, daß die für die einzelnen Anoden als Sperrspannungen dienenden Wechselspannungen nicht im gesamten Zündbereich der einzelnen Anoden negativ sind. Durch eine Phasenverschiebung des Steuertransformators um 30⁰ gegenüber dem Gleichrichtertransformator läßt sich jedoch erreichen, daß die als Sperrspannungen wirkenden Wechselspannungen ίο wieder im ganzen Zündbereich der einzelnen Anoden negativ sind. Eine derartige Phasenverschiebung läßt sich in einfacher Weise dadurch erzielen, daß die Primärwicklung des Steuertransformators, welche mit der Sekundärwicklung des Gleichrichtertransformators verknüpft ist, nicht in Sternschaltung, sondern in Dreieckschaltung angeordnet wird. Die Sekundärwicklung des Steuertransformators (Gittertransformator) weist, genau wie die Sekundärwicklung des Gleichrichtertransformators, Sternschaltung auf.

Der Erfindungsgedanke ist hier in seiner Anwendung auf die Gittersteuerung von Entladungsgefäßen beschrieben. Der Anwendungsbereich der Erfindung erschöpft sich jedoch nicht hiermit, sondem er kann auch mit Vorteil auf die anderen Steuerungsverfahren für Entladungsgefäße angewendet werden. So läßt er sich z. B. auch auf die magnetische Steuerung einer Entladungsstrecke anwenden. Weiterhin kann er auch mit Vorteil bei den sogenannten Initialzündverfahren für die Steuerung von Entladungsstrecken verwendet werden. Hierunter versteht man bekanntlich zwei Arten von Steuerungen, bei denen entweder die Initialzündelektrode von der einen Hauptelektrode des Entladungsgefäßes isoliert angeordnet ist und der Zündpunkteinsatz durch einen hohen Spannungsimpuls zwischen Zünd- und Hauptelektrode gesteuert wird, oder indem die Zündelektrode mit der Hauptelektrode in galvanischer Berührung ist und der Zündpunkteinsatz durch einen hohen Stromstoß gesteuert wird. Die erstere Type bezeichnet man auch häufig als Bandzünder, weil hierbei ein Metallband außen in der Nähe der einen Hauptelektrode angeordnet ist. In der üblichen Ausführungsform besteht sie aus einem Halbleiterstift, dessen mehr oder minder zugespitztes Ende in die Quecksilberkathode des Entladungsgefäßes dauernd eintaucht.

Claims (15)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Erzeugung eines periodisch sich wiederholenden Potentialsprunges zwischen den Phasen zweier in einer Reihe geschalteter Wechselspannungen mit Hilfe rein elektrischer Schaltmittel, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden in Reihe geschalteten Wechselspannungen (M₁ und M₂), von denen die eine dauernd oder zeitweise gleich Null sein kann, eine Reihenschaltung zweier Drosseln (3 und 4) angeschlossen ist, von denen die eine (3) eine geradlinige Magnetisierungskennlinie und die andere (4) eine Kennlinie mit scharf ausgeprägtem Sättigungsknick besitzt, und daß die Drossel (4) derart gleichstromvormagnetisiert ist, daß das Potential des Verbindungspunktes (8 in Abb. 1) 6g beider Drosseln oder das Potential des dem Verbindungspunkt (8) entsprechenden Punktes (8' in Abb. 5), bezogen auf das Potential des Verbindungspunktes der beiden Wechselspannungen (M₁ und M₂), sich innerhalb einer Periode sprunghaft zwischen den Werten (M₁ und M₃) der beiden in Reihe geschalteten Wechselspannungen ändert.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wechselspannungen (Ii₁ und U₂), die der Größe nach gleich oder verschieden sein können, in der Phase gegeneinander verschoben sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die der Sättigungsmagnetisierung der Drossel

   (4) entsprechende Spannung größer ist als die resultierende Wechselspannung (M₁-M₂).
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 und 3 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromvormagnetisierung der Drossel

   (4) veränderlich ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß für den Kern der Drossel (4) ein derartiges Material vorgesehen ist, daß unterhalb der Sättigung der Magnetisierungsstrom der Drossel vernachlässigbar klein und die Sättigung bei Erreichen einer Grenzinduktion praktisch vollständig ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß für den Kern der Drossel (4) ein derartiges Material vorgesehen ist, daß unterhalb der Sättigung der Magnetisierungsstrom der Drossel vernachlässigbar klein und die Sättigung bei Erreichen einer Grenzinduktion nicht vollständig ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Eisenkern der Drossel (3) eine mit der Drossel (3) verbundene Zusatzwicklung angeordnet ist, die so bemessen ist, daß bei geeigneter Vormagnetisierung der Drossel (4) das Potential des freien Endes (8') der Zusatzwicklung sich sprunghaft zwischen den Werten (M₁ und M₂) der beiden in Reihe geschalteten Wechselspannungen ändert (Abb. 5).
8. 8. Verfahren zur Gittersteuerung einer Entladungsstrecke unter Verwendung der Anordnungen nach Anspruch 1 bis 5 oder nach An-Spruch ι bis 4 und 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt (8) der beiden Drosseln 3 und 4 (Abb. 1) oder der Endpunkt (8') der Zusatzwicklung (18 in Abb. 5) mit dem Steuergitter der zu steuernden Entladungsstrecke verbunden ist und daß die Phasenverschiebung der beiden Wechselspannungen (M₁ und M₂) so gewählt ist, daß im Zündbereich der Entladungsstrecke die eine Spannung negativ, die andere Spannung positiv und die Vormagnetisierung der Drossel (4) so

   gewählt ist, daß im gewünschten Zündzeitpunkt der Potentialsprung von der die Entladung sperrenden Wechselspannung zu der die Entladung zündenden Wechselspannung statt-S findet.
9. 9. Verfahren zur Gittersteuerung eines Dreiphasengleichrichters unter Verwendung der Anordnungen nach Anspruch 1 bis 5 oder nach Anspruch 1 bis 4 und 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Steuergitter mit dem Verbindungspunkt je zweier Drosseln (3 und 4) oder mit dem Endpunkt der Zusatzwicklung (18) je einer Drossel (3) verbunden ist und daß die je zwei Drosseln (3 und 4) zugeordneten Wechselspannungen an einem dreiphasigen Hilfstransformator (Gittertransformator) abgenommen werden (Abb. 7).
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärspannungen des

    ao dreiphasigen Gleichrichtertransformators in

    Phase mit den Sekundärspannungen des Gittertransformators sind.
11. 11. Verfahren zur Gittersteuerung eines sechsphasigen Gleichrichters unter Verwendung der Anordnungen nach Anspruch 1 bis 5 oder nach Anspruch 1 bis 4 und 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Steuergitter mit dem Verbindungspunkt je zweier Drosseln (3 und 4) oder mit dem Endpunkt der Zusatzwicklung (18) je einer Drossel (3) verbunden ist und daß die je zwei Drosseln (3 und 4) zugeordneten Wechselspannungen an einem sechsphasigen Hilfstransformator (Gittertransformator) abgenommen werden.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärspannungen des sechsphasigen Gleichrichtertransformators um 30⁰ in der Phase gegen die Sekundärspannungen des sechsphasigen Gittertransformators verschoben sind.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierungswicklungen in Reihe geschaltet und von einer gemeinsamen Gleichstromquelle gespeist sind.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur selbsttätigen Regelung der Vormagnetisierungsstromstärke ein Kohledruckregler dient.
15. 15. Verfahren zur Steuerung einer Entladungsstrecke unter Verwendung der Anordnungen nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung ein Initialzünder dient.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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