DE685160C - Einrichtung zur Steuerung der Gitter von Stromrichtern - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Steuerung der Gitter von Stromrichtern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Gittersteuerung von Entladungsstrecken. Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus einer transversalgesteuertenEntladungsstrecke, z. B. einem Elektronenrohr mit mehreren Fangelektroden, wie sie zu Relaiszw=ecken an sich bereits früher vorgeschlagen worden sind. Unter transversalgesteuerten Entladungsstrecken sollen dabei Entladungsstrecken verstanden werden, in denen die Beeinflussung des Elektronenstromes durch elektrische oder magnetische Kräfte geschieht, die im wesentlichen senkrecht zur ursprünglichen Bewegungsrichtung der Elektronen wirken. In einer solchen Entladungsstrecke kann der Elektronenstrahl wahlweise auf verschiedene, isoliert voneinander angeordnete Anoden (Fangelektroden) gelenkt werden und kann somit als trägheitsloses Relais verwendet werden.
• Es sind bereits transversalgesteuerte Entladungsstrecken, die nach Art eines Braunsehen Rohres gebaut sind, bekanntgeworden, wobei ein oder mehrere Ablenksysteme für den Elektronenstrahl und statt eines Leuchtschirmes eine Anzahl sogenannter Fangelektroden vorgesehen sind, deren jede einzelne oder zusammen mit anderen an ein Steuergitter der zu steuernden, zur Umformungseinrichtung gehörigen Hauptentladungsstrekken angeschlossen ist. Der Elektronenstrahl wird mit Hilfe eines Magnetfeldes, durch Gasionisation oder durch andere elektromagnetische Hilfsmittel in bekannter Weise konzentriert. Sein Fußpunkt wird in einer dauernden Bewegung gehalten, deren Form und Bahn :sich nach der Anordnung,der Fangelektroden richtet. Sind die Fangelektroden in einer Geraden senkrecht zur Achse des Strahles angeordnet, so muß ,der Strahl, um eine cyclische Steuerung zu erhalten, in einer Richtung nach Art von Kippschwingungen in der bekannten Sägezahnform abgelenkt werden, wobei während des schnellen Strahlrückganges entweder durch eine Strahlsperrung oder durch eine zusätzliche Querablenkung verhindert wird, daß die zwischen den ersten und letzten liegenden Fangelektroden und die mit diesen verbundenen Steuergitter einen Steuerimpuls erbalten.
• Gegenüber einer derartigen Einrichtung kann die Strahlstetterung vereinfacht und die Steuergenauigkeit dadurch erhöht werden, daß die Fangelektroden in einer zum Strahl senkrechten Ebene im Kreise angeordnet sind und der Strahl durch ein elektrisches oder magnetisches Ablenkdrehfeld in dauernder gleichförmiger Drehung gehalten wird, so daß er nacheinander auf die einzelnen Fangelektroden gelangt und diesen nacheinander Ladungen zuführt. Das Ablenkfeld wird vorteilhaft aus zwei räumlich und zeitlich uni go° gegeneinander versetzten elektrischen oder magnetischen Wechselfeldern zusammenge##z setzt. Die Fangelektroden sind z. B. jeweils': mit einem Widerstand verbunden und die freien Enden sämtlicher Widerstände sind gemeinsam an den positiven Pol der Anodenspannungsquelle geführt. Die an den Widerständen auftretenden, zur Steuerung dienenden Spannungen haben dann :angenähert rechteckförmigen Verlauf und sind gegeneinander um gleiche Beträge phasenverschoben, sofern die Fangelektroden gleichen gegenseitigen Abstand haben.
• Die zur betriebsmäßigen Veränderung der Steuerung etwa nach dem Toulon-Patent dienende Veränderung der Phasenlage der Anodenspannung der zu steuernden Entladungsstrecken des Stromrichters wird erfindungsgemäß entweder durch mechanische Drehung des dann außerhalb der Entladungsstrecke angeordneten Strahlablenksystems (seien es nun Ablenkplatten oder -spulen) oder durch Drehung der das elektrische oder magnetische Drehfeld erzeugenden beiden Wechselfelder auf elektrischem Wege erzielt. Herzu wird jedes der beiden Wechselfelder i und :2 seinerseits aus zwei phasengleichen, aber räumlich um go° gegeneinander versetzten Teilwechselfeldern a bzw: b zusammengesetzt, deren Amplituden a1 bzw. bi und a, bzw. b. gleichzeitig zur Regelung derart geändert werden, daß stets a+ bi - const und a+ g - const, ferner bl #2 bleibt. Auf diese Weise bleiben die beiden resultierenden Wechselfelder stets um go° gegeneinander zeitlich und räumlich phasenverschoben, können aber, auf bleiche zeitliche Phasenpunkte bezogen, verschiedene räumliche Lagen einnehmen, so daß sämtliche gesteuerten Entladungsstrecken z. B. mehr oder weniger vor- oder nacheilend freigegeben werden können.
• Zur praktischen Durchführung kann entweder jedes der vier Teilfelder durch ein besonderes Ablenksystem erzeugt werden, von denen je zwei gleichachsig angeordnet sein können, oder es werden je zwei entsprechende Spannungen bzw. Ströme in einem der beiden um go° versetzten Ablenksystemen überlagert: Die verschiedenen Ablenkfeldcr können auch teils elektrisch, teils magnetisch erzeugt werden.
• In der Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es bandelt sich um die Steuerung eines bekannten Parallelwec.hselrichters, der aus einem Gleichstromnetz (-E-, -) über den Transformator T die Last I versorgt. Die Primärwicklung des Gittertransformators wird über die Steuerröhre SR erregt, die die Verteilung über die beiden Wicklungshälften bewirkt. Die im Ausführangsbeispiel dargestellten zwei Fangelektro-'en F, und F2 sind mit den Wicklungsenden der Primärwicklung des Gittertransformators des Wechselrichters verbunden, während die Mittelanzapfung an die Kathode der Steuerröhre belegt ist. Im übrigen ist die Steuerröhre nach Art einer Braunscheu Röhre aufgebaut. -Die Beeinflussung des Elektronenstrahles erfolgt durch die Ablenkplatten A, die von einer Steuereinrichtung IL beeinffußt werden.
• Die Wirkung ist folgende.- Gemäß der Frequenz der Steuereinrichtung K werden abwechselnd die Fangelektroden F, und F2 vom Elektronenstrahl getroffen und in gleicher Weise der Gittertransformator des Wechsel-" richters erregt, so daß abwechselnd die beiden Entladungsstrecken desselben stromführend werden.
• Die Abb. :2 zeigt eine Frontansicht einer Steuerröhre mit sechs Fangelektroden F, die radial um die Achse des Elektronenstrahles angeordnet sind.
• Zur weiteren Vervollständigung der Einrichtung können in der transversalgesteuerten Entladungsstrecke an sich bekannte Hilfsmittel vorgesehen werden, die es gestatten, die Strahlstromstärke periodisch zu beeinflussen und damit gegebenenfalls die Verteilung der Steuerimpulse auf die einzelnen Fangelektroden zu ändern. Außerdem können Steuerelektroden vorgesehen werden, mit denen die Stromstärke jeder einzelnen Fangelektrode geregelt werden kann: Hierzu werden zweckmäßig noch weitere Steuerelektroden vor den Fangelektroden angeordnet.
• Durch Vorsehung vieler verhältnismäßig schmaler Fangelektraden und gruppenweisen Anschluß der einzelnen Fangelektroden an die zu steuernden Entladungsstrecken können beliebige Steuerimpulsdauern eingestellt werden. Um einen absolut unterbrechungslosen zeitlichen Anschluß der den einzelnen Fangelektroden erteilten Impulse zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Fangelektroden abwechselnd in zwei wenig gegeneinander axial verschobenen Ebenen anzuordnen; so daß benachbarte Fangelektroden sich jeweils, in Strahlrichtung gesehen, etwas überdecken können, ohne einander galvanisch zu berühren.
• Zur Steuerung von Anordnungen, bei denen mehr als eine Entladungsstrecke gleichzeitig durch die Gittersteuerung betriebsbereit gehalten werden muß, wie z. B. Graetz-Schalschaltungen, kann eine Einrichtung gemäß der Erfindung ebenfalls verwendet werden: Es sind dann nur so viel parallel geschaltete, mit gegenseitiger Phasenverschiebung der Drehfelder transversalgesteuerte Entladungsstrecken vorzusehen, als im Höchstfalle Gitter gleichzeitig positiv gehalten werden müssen. Beide Systeme können gemäß einer Weiterbildung der Erfindung gegebenenfalls.-in einem einzigen Gefäß vereinigt sein. Beiderseits eines gemeinsamen Kranzes von Fangelektroden sind dabei zwei im wesentlichen gleichachsige- Strahlerzeugungs- und Ablenkeinrichtungen vorgesehen, so daß die beiden Strahlen auf verschiedenen Seiten der Fangelektroden auftreffen. Eine derartige Steuerröhre ist in Abb. 3 beispielsweise dargestellt. Beiderseits des Kranzes von Fangelektroden F sind die Ablenkplatten A und die übrigen Systeme der Braunschen Röhre angeordnet. Mit K sind die Kathoden bezeichnet. Eine andere Möglichkeit ist bei Anwendung nur eines einzigen Strahles damit gegeben, daß zwei konzentrische Ringe von Fangelektroden vorgesehen sind und daß der Strahl, der auf dem Grenzkreis zwischen diesen beiden Ringen rotiert, nur zu einer solchen Stärke konzentriert ist, die ausreicht, um stets beide be nachb,arte Fangelektroden zu beaufschlagen. In den beiden Ringen sind .dann die den gleichen Steuergittern zugeordneten Fangelektroden gegeneinander versetzt und solche Fangelektroden benachbart, welche verschiedene, gleichzeitig positiv zu haltende Gitter steuern.
• Die durch die Erfindung gegebene Anordnung hat den besonderen Vorzug, daß absolut steil verlaufende Spannungsanstiege an den Steuergittern ohne jede Umbildung oder Verzerrung von Strom- und Spannungskurven erzielt werden, so daß zur Speisung der Steuereinrichtung normale, sinusförmige Spannungen verwendet und zur Regelung in einfachster Weise überlagert bzw. lediglich in der Amplitude verändert zu werden brauchen. Außerdem brauchen an die Gitter der Stromrichter keine sperrenden Spannungen angelegt zu werden, sofern der Stromrichter keine positive Charakteristik aufweist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Einrichtung zur Steuerung der Gitter von Stromrichtern mit Hilfe einer transversalgesteuerten Entladungsstrecke nach Art einer Braunsehen Röhre, wobei der Etektronenstrahl durch magnetische oder elektrische Einrichtungen abgelenkt und über die Fangelektroden geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenksysteme drehbar angeordnet sind. a. Einrichtung zur Steuerung der Gitter von Stromrichtern mit Hilfe einer transversalgesteuerten Entladungsstrecke nach Art einer Braunschen Röhre, wobei der Elektronenstrahl durch magnetische oder elektrische Einrichtungen abgelenkt und über die Fangelektroden geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschwenkung jedes Ahlenkfeldes durch Überlagerung zweier um go° räumlich gegeneinander versetzter phasengleicher Ablenkfelder veränderlicher Amplitude erfolgt. 3. Einrichtung nach Anspruch?, gekennzeichnet durch eine derartige Änderung der Amplituden der jeweils phasengleichen Wechselfelder cal, b1 bzw. a2, b2, daß bei jeder Einstellung die Amplitude der resultierenden Wechselfelder sowie des Drehfeldes gleichbleibt> d. h. daß stets die Beziehungen ai .+ bi = const und cc2 +b2' = const sowie hl =A 2 gelten. q.. Einrichtung nach Anspruch z oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerelektroden vorhanden sind, mit denen der Strahlstrom seiner Größe nach periodisch beeinflußt oder ganz gesperrt werden kann. 5. Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerelektroden vorgesehen sind, mit denen der Strom der einzelnen Fangelektroden unabhängig von dem der anderen Fangelektroden seiner Größe nach beeinflußt oder ganz gesperrt werden kann. 6. Einrichtung nach Anspruch r oder folgenden für die Steuerung von Graetz-Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß so viel parallel geschaltete, mit PhasenverschiebungtransversalgesteuerteSysteme vorgesehen sind, als Steuergitter gleichzeitig leitend gehalten werden müssen, und daß jedem Steuergitter in jedem System eine Fangelektrode zugeordnet ist. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichachsige Strahlsysteme mit entgegengesetzter Strahlrichtung zusammen mit einem einzigen von beiden Seiten zu beaufschlagenden Fangelektrodenkreis in einem gemeinsamen Entladungsgefäß vorgesehen sind. B. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei konzentrische Systeme von Fangelektroden zusammen mit einem Strahlsystem in einem Gefäß angeordnet sind, daß der Strahl auf der Grenze zwischen beiden Fangelektrodenringen rotiert und so schwach zusammengefaßt ist, daß beide Systeme beaufschlagt werden, und daß gleichen Steuergittern zugeordnete Fangelektroden beider Systeme cyclisch gegeneinander versetzt angeordnet sind. g. Einrichtung nach Anspruch r oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangelektroden abwechselnd in zwei gegeneinander axial verschobenen Ebenen derart angeordnet sind, daß benachbarte Elektroden einander, in Strahlrichtung gesehen, überdecken können, ohne einander zu berühren. io. Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurchgekennzeichnet, daß die Fangelektroden in einer Ebene angeordnet sind und daß die Strahlkonzentration derart gewählt ist, däß beim Übergang von einer Fangelektrode auf die benachbarte kurzzeitig beide Elektroden berührt werden.