DE1102806B - Anordnung zur kurvenformgetreuen UEbertragung von periodisch aufeinander-folgenden Gleichspannungsimpulsen - Google Patents

Description

• Anordnung zur kurvenformgetreuen Übertragung von periodisch aufeinanderfolgenden Gleichspannungsimpulsen Es ist häufig erforderlich, die Spannungsimpulse, welche der Steuerung von Gas- oder Dampfentla-. dungen in Stromrichtern dienen, transformatorisch von einem Stromkreis zu einem anderen zu übertragen, z. B. zum Zwecke der Potentialtrennung.
• Die Steuerimpulse sind dabei häufig Gleichspannungsimpulse, die auf beliebige Art, z. B. als eine einseitig zur Nullinie liegende Rechteckspannung, erzeugt sein können.
• Eine Steuereinrichtung dieser Art ist beispielsweise in der Fig. 1 schematisch dargestellt. Aus der Gleichspannungsquelle 1 werden durch einen periodisch sich öffnenden und schließenden Schalter 2, der z. B. in einer rotierenden kommutatorartigen Schaltvorrichtung bestehen kann, dem Transformator 3 mit der Primärwicklung 3 b und der Sekundärwicklung 3 c rechteckförmige Spannungsimpulse zugeführt. Az die Sekundärwicklung des Transformators ist ein Belastungswiderstand 4 angeschlossen, der einerseits bei k - gegebenenfalls über eine Gittervorspannungsquelle - mit der Kathode und andererseits über einen Gittervorw iderstand 5 bei 9 mit dem Gitter einer Entladungsstrecke verbunden ist.
• Der Magnetkreis des Transformators wird dabei stets nur einseitig magnetisiert. Hierdurch macht es bei solchen Anordnungen Schwierigkeiten, den Magnetkreis nach jedem Spannungsimpuls genügend schnell, d. h. vor dem Einsetzen des nächsten Impulses, zu entmagnetisieren.
• In der Fig. 2 sind die dabei sich abspielenden Vorgänge abhängig von der Zeit t graphisch dargestellt. Im Zeitintervall t142 werden dem Transformator 3 ein Gleichspannungsimpuls von der Größe e1 (Fig. 2a) aufgedrückt. In der Primärwicklung 3 b fließt während dieser Zeit der Magnetisierungsstrom i," und der Belastungsstrom ib, der durch den Widerstand 4 und den eventuell über den Widerstand 5 fließenden Gitterstrom bestimmt ist, wie die Fig. 2 b zeigt.
• In der Sekundärwicklung fließt - wie die Fig. 2c zeigt - nur der Belastungsstrom ib, der - gleiche Windungszahlen der Primär- und Sekundärwicklung vorausgesetzt - dieselbe Größe, aber umgekehrte Richtung hat wie der Belastungsstrom in der Primärwicklung.
• Wird nun der Primärstromkreis durch Öffnen des Schalters 2 im Zeitpunkt t2 unterbrochen, so ensteht durch den nunmehr beginnenden Abbau des Magnetfeldes des Transformators in beiden Wicklungen eine Spannung e2, welche der aufgedruckten Spannung im Zeitintervall tj.-t2 entgegengerichtet ist und die nunmehr in der Sekundärwicklung einen Strom im hervorruft, der die gleiche Richtung und zunächst die gleiche Größe hat wie vorher der Magnetisierungsstrom i," in der Primärwicklung am Ende des Zeitintervalls t, -t2, Die Größe der Spannung zu Beginn des Zeitintervalls t2-t" ist dabei bedingt durch den Widerstand, den der Strom i," zu überwinden hat.
• Ist dieser Widerstand, wie es bei der Anordnung nach der Fig. 1 der Fall ist, der gleiche, den vorher der sekundäre Belastungsstrom ib zu überwinden hatte, so verhält sich e2 : e1 wie im : ib.
• Die Spannung e2 und damit auch der Strom im in der Sekundärwicklung klingt nun entsprechend dem weiteren Verlauf der Kurve e ab, und zwar unter dem Einfluß einer Zeitkonstante, die dadurch bestimmt ist, daß die von den entsprechenden Teilen des Linienzuges e umschlossenen Flächen F1 und F2 einander gleich sein müssen.
• Im Zeitpunkt t3 möge ein neuer Gleichspannungsimpuls einsetzen. In diesem Zeitpunkt ist aber häufig die Spannung e und damit der Magnetfluß im Transformator noch nicht vollständig abgeklungen. Der neue Spannungsimpuls trifft also auf einen bereits vormagnetisierten Transformator. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem neuen Spannungsimpuls. Die Vormagnetisierung nimmt dabei ständig zu, bis schließlich eine ordnungsgemäße Impulsübertragung durch den Transformator nicht mehr möglich ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Abbau des Magnetfeldes in einem Impulstransforrnator so zu beschleunigen, daß der genannte Nachteil vermieden wird.
• Zur Änderung des Magnetflusses im Magnetkreis eines Gleichstromgenerators hat man bereits Gleichrichterventile und einen mit diesen in Reihe liegenden Widerstand verwendet, die an eine besondere Wicklung angeschlossen sind und durch deren Wirkung ein schneller Aufbau des Magnetfeldes nach einem Kurzschluß der Maschine erreicht werden soll. Hierbei fließt der die Feldänderung beschleunigende Ausgleichstrom in Durchlaßrichtung durch das Ventil. Eine solche Anordnung ist für den vorliegenden Zweck jedoch nicht brauchbar, da der Bürdenwiderstand 4 ständig mit der Transformatorwicklung 3 c verbunden ist und der resultierende Gesamtwiderstand für die im Bürdenwiderstand und im Ventilkreis entstehenden Ausgleichströme noch kleiner ist als der Bürdenwiderstand allein, so daß sich durch eine solche Maßnahme nicht eine Verkleinerung, sondern sogar eine Vergrößerung der Zeitkonstante für das Abklingen des Magnetflusses ergibt.
• In besonderen Fällen hat man auch schon an die Wicklungen von Magnetkreisen mit Hilfe von Schalttransistoren eine der vorhandenen Magnetisierung entgegenwirkende Spannung angelegt, um eine schnelle Änderung des Magnetfeldes zu erreichen. Auch derartige Anordnungen sind aus naheliegenden Gründen nicht geeignet, um bei dem in Rede stehenden Impulstransformator ein schnelles Verschwinden des Magnetfeldes zu erreichen.
• Bei einer Anordnung zur kurvengetreuen transformatorischen Übertragung von periodisch aufeina.nderfolgenden Gleichspannungsimpulsen, insbesondere zur Steuerung von Dampf- oder Gasentladungen, unter Verwendung eines Transformators, dessen Kern nach jedem Impuls rückmagnetisiert wird und von dem der übertragene Impuls als Spannungsabfall an einem mit der Sekundärwicklung des Transformators verbundenen Bürdenwiderstand abgenommen wird, wird nach der Erfindung der genannte Zweck dadurch erreicht, daß in Reihe mit der Sekundärwicklung und dem Bürdenwidertand ein Gleichrichterventil - gegebenenfalls mit Parallelwiderstand - derart geschaltet ist, daß der Impulsstrom in Durchlaßrichtung des Ventils fließt und daß der nach Beendigung eines Impulses durch das Ventil in entgegengesetzter Richtung fließende Magnetisierungsstrom einen so hohen Widerstand zu überwinden hat, daß die für den Entmagnetisierungsvorgang maßgebende Zeitkonstante klein genug ist, um die Endmagnetisierung des Transformators vor dem Einsetzen des nächsten Gleichspannungsimpulses zu beenden.
• In der Fig.3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Gleiche Teile sind dabei in gleicher Weise bezeichnet wie in der Fig. 1.
• Erfindungsgemäß ist in den Sekundärkreis des Impulstransformators 3 ein elektrisches Ventil, z. B. ein Trockengleichrichter 6, eingeschaltet, zu dem gegebenenfalls ein gestrichelt gezeichneter Widerstand 7 parallel liegen kann.
• Während der Impulseinwirkung, d. h. im Zeitintervall ti, t2, spielen sich, wie in der Fig. 4 dargestellt ist, die gleichen Vorgänge ab wie bei der Anordnung nach der Fig. 1. Der sekundäre Belastungsstrom ib durchfließt dabei den Gleichrichter 6 in Durchlaßrichtung, findet also in diesem Gleichrichter keinen wesentlichen Widerstand.
• Bei der Öffnung des Schalters 2 im Zeitpunkt t2 setzt in der Sekundärwicklung ein Strom i"z ein, der die gleiche Größe und Richtung hat wie vorher der Strom i. in der Primärwicklung.
• Dieser Strom muß aber jetzt den hohen Widerstand des Gleichrichters 6 in Sperrichtung bzw. den parallel dazu geschalteten Widerstand 7 überwinden. Zur Erzeugung dieses Stromes ist daher jetzt eine wesentlich größere Spannung e2 erforderlich als bei der Anordnung nach Fig. 1. Dieser Größe entsprechend klingt die Spannung e2 und ebenso das Magnetfeld im Transformator jetzt mit einer viel kleineren Zeitkonstante ab, was sich aus der Bedingung ergibt, daß wieder die Flächen F1 und F2 einander gleich sein müssen.
• Durch passende Wahl des in Sperrichtung wirksamen Widerstandes des Gleichrichters 6 bzw. des Parallelwiderstandes 7 läßt sich stets erreichen, daß der Abklingvorgang beendet, der Transformator also vollständig entmagnetisiert ist, bevor im Zeitpunkt t3 ein neuer Gleichspannungsimpuls einsetzt.
• Sofern der Gleichrichter 6 in Sperrichtung bereits einen Widerstand von passender Größe aufweist, was bei Verwendung eines Trockengleichrichters häufig zu erreichen sein wird, kann der Widerstand 7 wegfallen.
• Durch die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich somit, wie auch durch praktische Erfahrung bestätigt wurde, stets eine einwandfreie transformatorische Übertragung von Gleichspannungsimpulsen erzielen.
• Die zu übertragenden Gleichspannungsimpulse brauchen nicht durch Ein- und Ausschalten einer Gleichspannungsquelle erzeugt zu sein, sondern können aus einer Wechselspannung abgeleitet werden, wobei in bekannter Weise mit Hilfe von Sättigungsdrosseln, Kondensatoren od. dgl. gebildete Ausschnitte aus der positiven Halbwelle der Wechselspannung als Impulse dienen und die negativen Halbwellen durch ein Ventil gegen den Impulstransformator abgesperrt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Anordnung zur kurvenformgetreuen übertragung von periodisch aufeinanderfolgenden Gleichspannungsimpulsen, insbesondere zur Steuerung von Dampf- oder Gasentladungen, unter Verwendung eines Transformators, dessen Kern nach jedem Impuls rückmagnetisiert wird und von dem der übertragene Impuls als Spannungsabfall an einem mit der Sekundärwicklung des Transformators verbundenen Bürdenwiderstand abgenomirren wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Sekundärwicklung und dem Bürdenwiderstand ein Gleichrichterventil - gegebenenfalls mit Parallelwiderstand - derart geschaltet ist, daß der Impulsstrom in Durchlaßrichtung des Ventils fließt und daß der nach Beendigung eines Impulses durch das Ventil in entgegengesetzter Richtung fließende Magnetisierungsstrom einen so hohen Widerstand zu überwinden hat, daß die für den Endmagnetisierungsvorgang maßgebende Zeitkonstante klein genug ist, um die Endmagnetisierung des Transformators vor dem Einsetzen des nächsten Gleichspannungsimpulses zu beenden. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschriften Nr. 601099, 679 007; USA.-Patentschrift Nr. 1448 583; Goetsch, »Taschenbuch für Fernmeldetechniker«, 1. Teil, 11. Auflage, 1948, S. 164, 165; »Proc. of the IRE«, 1955, S. 776; »AJEE Transactions«, März 1955, S. 120, 121.