DE683530C - Anordnung zur Gittersteuerung eines mit nur zwei gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Wechselrichters - Google Patents

Description

• Anordnung zur Gittersteuerung. eines mit nur zwei gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Wechselrichters Bei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Wechsielrichtern ist es notwendig, nach jedesmaligein Stromdurchgang für eine rasche Entionisierung des Entladungsraumes Sorge zu tragen. Es ist nun bereits vorgeschlagen worden (vgl. das Patent 641 666), dem Gitter des zu sperrenden Entladungsgefäßes während des Kommutierungsvorganges zusätzlich zur sinusförmigen Steuerspannung eine steil ins Negative ansteigende Spannung aufzudrücken. Solche Gitterspannungen können z. B. durch Steuertransformatoren in Verbindung mit @entsprechend geschalteten Kondensatoren erzeugt werden. Es sind ferner Anordnungen mit mehr als zwei Entladungsstrecken bekannt, bei denen die Steuerung der einzelnen Entladungsstrecken unter Vermeidung von Transformatoren, jedoch unter Verwendung von Widerständen und Kondensatoren terfolgt. Die Zündung der einzelnen Entladungsstrecken geht dabei in zyklischer Reihenfolge vor sich.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Gittersteuerung eines mit nur zwei gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Wechselrichters ohne Transformator. Erfindungsgemäß erfolgt die Steuerung der Gitter durch Spannungen steiler Wellenfront, die durch eine widerstandslose kapazitive Kopplung jeder Anode mit dem Gitter der anderen Entladungsstrecke @erzeugt werden.
• Im einfachsten Fall werden dabei jeweils zwischen die Anode der einen Entladungsstrecke und das Steuergitter der anderen Entladungsstrecke Kondensatoren geschaltet.
• Der Erfindungsgedanke soll zunächst an einem Wechselrichter in Parallelanordnung mit Ohmscher Belastung erläutert werden (vgl. Abb. i). Das Gleichstromnetz 1 o speist unter Mitwirkung der gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäße 13 und 14 und des Kommutierungskondensators 12 den Verbraucher 1 i, der :ein Ohmscher Widerstand mit Mittelanzapfung sein möge. Ferner sind die Gitter an Steuerkondensatoren 15 und 16 und Steuerwiderstände 17 und 18 angeschlossen. Die Inbetriebsetzung des Wechselrichters geht in folgender Weise vor sich: Es werde bei geöffnetem Schalter- 19 Spannung ,an den Wechselrichter gelegt. Dann wird zunächst das Entladungsgefäß 14 die Stromführung übernehmen. Infolgedessen werden die Kondensatoren 12 und 16 mit dein angegebenen Vorzeichen ,aufgeladen. Schließt man nun Schalter 19, so wird das Gefäß 13 leitend. Hierbei wird durch den Spannungs- Sprung an der Entladungsstrecke 13 nicht nur die Anode des Gefäßes 14 ins Negative gerissen, sondern ebenso über den Kondensator 16 das -zugehörige Gitter. Da das Potential des Gitters des Rohres 13, das nun brennt, festliegt, :so lädt sich der Kondensator 15 und gleichzeitig auch der Kondensator 12, der umgeladen wird, fast auf den vollen Wert der Gleichspannung auf. Der Kondensator 16 entlädt sich jedoch über das brennende Rohr 13 und den Widerstand 18. Wenn das Potential des Gitters der Entladungsstrecke 14 hierbei die Zündspannung erreicht, so zündet diese Entladungsstrecke, während gleichzeitig Anode und Gitter von Rohr 13 auf ein negatives Potential gebracht werden. Es wiederholt sich nun für die Entladungsstrecke 14 derselbe Vorgang wie vorher für die Ent; ladungsstrecke 13.
• Die Schaltung hat zunächst den. Vorzug der einfachen Regelung der Frequenz. Durch entsprechende Wahl der Zeitkonstanten des Strornw:eges 15, 17 bzw. 16, 18 läßt sich die Frequenz bequem verändern: Dabei hat man noch die Möglichkeit, die beiden Halbperioden verschieden lang zu wählen, was hauptsächlich bei Wechselrichtern ohne Transformator für Steuer- oder Signalzwecke Bedeutung hat: Die Steuerung ist vollkommen unabhängig von Eigenfrequenzen bzw. Phasenbeziehungen, im Gegensatz zu Steuerungen, die mit periodischen Wechselspannungen arbeiten. Der besondere Vorzug der Schaltung ist jedoch der einer wirkungsvollen negativen Gitterspannung für das gesperrte Rohr. Hierdurch ist .eine ,außerordentlich rasche Entionisierung gewährleistet. Diese Wirkung ergibt sich z. B. .aus folgendem Versuch: Steuert man einen gegebenen Wechselrichter in Parallelanordnung ohne Transformator mit annähernd sinusförmigem Wechselstrom von 5o Hz; wobei der Scheitelwert etwa 21 o Volt sein möge, so erfordert das einen Löschköndensator von 78 ooo cm. Steuert man jedoch denselben Wechselrichter mit der neuen Schaltung; wobei die Spannungsspitze und Gitterwiderstände dieselbe Größe wie bei sinusförmiger Steuerung haben, so .genügt ein Löschkondensator von 3 000 cm. Das bedeutet also, daß die Minimalzeit für die wiederkehrende positive Anodenspannung auf etwa den 25. Teil verringert werden kann. Der Wechselrichter mit der hier vorgeschlagenen Steuerspannung ist also bei gleichem Kommutierungskondensator dementsprechend stärker belastbar. ß Ein Nachteil der bisher angegebenen Schaltung ist jedoch der verhältnismäßig flache Verlauf der Steuerspannung an der Schnittstelle mit der Zündcharakteristik, der seine stärkere Abhängigkeit der Steuerung von der ' Charakteristik der Gasentladungsröhre zur Folge hat, da die Gitterspannungskurve (vgl. E,13 in Abb.2) sich asymptotisch der Nullinie nähert. E',414 in Abb.2 bedeutet die Anodenspannung des Rohres 14. Einen wesentlich steileren Nulldurchgang erhält man, wenn man gemäß Abb.3, deren Schaltungselemente und Bezugszeichen denen. der Abb. 1 entsprechen; die Widerstände 17 und 18 nicht an die Kathode, sondern an den, positiven Pol der Gleichspannung legt. Dadurch werden die Kondensatoren nach einer Exponentialfunktion bis. zur positiven Netzspannung entladen; wobei das Schneiden der Zündcharakteristik ziemlich steil erfolgt. Der Spannungsverlauf bei dieser Schaltung ist in Abb. 4 wiedergegeben. Hier bedeuten wie in Abb.2 E13 die Gitterspannung des Rohres 13, E',414 die Anodenspannung des Rohres 14. Man kann erkennen, daß die Gitterspannung praktisch dreieckförmig ist. Es wird noch bemerkt, daß die Steuerung nach Abb.3 im Gegensatz zu derjenigen nach Abb. 1 in gleicher Weise für Entladungsstrecken mit einer Zündcharakteristik im positiven wie im negativen Gebiet geeignet ist.
• Die vorgeschlagene Steuerung kann man auch noch in ,anderer Weise weiterbilden (vgl. die Abb.5 und 6), indem man Hilfsgleich; richter 27, 3o verwendet. Hierbei bewirken diese Hilfsgleichrichter, daß in den Zeiten, in denen am betreffenden Gefäßeine negative Anodenspannung liegt, der Kondensator 15 bzw. 16 negativ geladen wird. Das Aus führungsbeis-piel der Abb,5 ist im wesentlichen eine Weiterbildung der Schaltung nach Abb. 1, dasjenige der Abb. 6 im wesentlichen eine Weiterbildung der Schaltung nach Abb. 3. Die Bezugszeichen entsprechen denen der früheren Abbildungen.
• Da bei allen diesen Schaltungen für die Frequenz des erzeugten Wechselstromes die durch die Größe des Kondensators und des Ableitewiderstandes festgelegte Zeitkonstante CR maßgebend ist, ist es möglich, -durch geieignete veränderliche Widerstände in Abhängigkeit von vorgegebenen physikalischen Größen einen gewünschten Frequenzgang zu erzielen. , Benutzt man Wechselrichter mit hohen Spannungen; so steht nichts im Wege, die Gitter nicht an -die vollen Spannungen zu legen, sondern z. B. mittels SpannWngsteiler die Steuerspannungen auf den betriebsmäßig i in Frage kommenden Wert herabzusetzen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Gittersteuerung eines mit nur zwei gittergesteuerten Dampf-oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Wechselrichters ohne Transformator, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Gitter durch Spannungen steiler Wellenfront erfolgt, die durch eine widerstandslose kapazitive Kopplung jeder Anode mit dem Gitter der anderen Entladungsstrecke erzeugt werden. a. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen die Anode der einen Entladungs, strecke und das Steuergitter der ,anderen Entladungsstrecke Kondensatoren (15,16) geschaltet sind. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerkreise zusätzlich Hilfsgleichrichter (z7, 30) derart eingefügt sind, daß dem Gitter und dem zugehörigen Kondensator in den Zeiten negativer Anodenspannung negative Spannungen zugeführt werden.