DE652048C - Einrichtung zur unmittelbaren Umformung von niederfrequentem Drei- oder Mehrphasenstrom in mittel- oder hochfrequenten Einphasenstrom mit Hilfe von Stromrichtern - Google Patents

Description

Man hat in neuerer Zeit die Verwendung von mit Gittern versehenen Stromrichtern zur unmittelbaren Umformung von niederfrequentem Drei- oder Mehrphasenstrom in mittel- oder hochfrequenten Einphasenstrom für beliebige Verwendungszwecke, z. B. zum Speisen von Induktionsöfen, vorgeschlagen. Der Speisetransformator für die Anoden des Stromrichters ist hierbei vielfach auf der Primärseite mit Doppelwicklnngen entgegengesetzten Wicklungssinnes pro Phase und auf der Sekundärseite mit einer Einphasenwicklung versehen. Bekannte Einrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß die Gittersteuerung sehr umständlich ist.

Es ist ferner bekannt, die Gittersteuerung vom Verbraucher selbst durch induktive, kapazitive oder galvanische Kopplung mit den Gitterkreisen vorzunehmen. Ferner ist die Rückkopplungssteuerung in der Hochfrequenzsendetechnik allgemein gebräuchlich. Die Wirkungsweise der Steuergitter ist aber bei Entladungsstrecken mit Gas- oder Dampffüllung eine ganz andere als bei den Hochvakuumsenderöhren. In Hochvakuumsenderöhren handelt es sich um die Modulation der Entladungsstrecke durch die Gittersteueiung, bei Entladungsstrecken in Gas oder Dampf aber wird durch die Steuergitter der Zündpunkt beeinflußt. Werden in letzterem Falle sogenannte Löschgitter verwendet, so kann neben der Zündung auch noch die vorzeitige Löschung der Entladung herbeigeführt werden, so daß es möglich ist, die Anodenströme zu beliebigen Zeitpunkten innerhalb der Brenndauer der jeweils arbeitenden Anode zu löschen und auch wieder neu zu zünden.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Rückkopplungsgittersteuerung für den Zweck der Speisung von Induktionsöfen durch Stromrichter in Anwendung zu bringen.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Einrichtung zur unmittelbaren Umformung von niederfrequenten Drei- oder Mehrphasenstrom in mittel- oder hochfrequenten Einphasenstrom, insbesondere für den Betrieb von Induktionsöfen, mit Hilfe von selbstgeführten Stromrichtern mit Gas- oder Dampfentladungsstrecke und einem Speisetransformator, der primär pro Phase Doppelwicklungen entgegengesetzten Wicklungssinnes besitzt, bei der zur Erzielung einer möglichst einfachen Steuerung der Gitter erfindungsgemäß für die Gittersteuerung Steuergitter verwendet werden, die die Löschung der Anodenströme zu beliebigen Zeitpunkten innerhalb der Brenndauer der jeweils arbeitenden Anode ermöglichen, und daß für die Steuerung der Gitter während des Ofenbetriebes der Ofenkreis selbst als einphasige Gitterstromquelle verwendet wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, bei dem ein Röhrengenerator mit Schwingungskreis als Hochfrequenzstromquelle die Gittersteuerung liefert. Darin bedeutet 1 das niederfrequente Drehstromnetz mit Nullleiter 0 und 3 den Speisetransformator für die Anoden 5 des Drehstrom-Gleichstrom-Stromrichters 4. Der Speisetransformator 3 besitzt

in bekannter Weise primär pro Phase Doppelwicklungen a, d bzw. b, e bzw. c, f entgegengesetzten Wicklungssinnes und eine sekundäre Einphasenwicklung g. Die Einphasenwicklungg" speist die Ofenspule des Induktionsofens ii. In Reihe mit der Ofenspule ist der Kondensator 12 für die Blindleistungskompensation geschaltet. Zur Verhütung von Überspannungen, die in den Wicklungen a bis / des Speisetransformators beim momentanen Abreißen des Anodenstromes beim· Löschen desselben aus der Streuindukivität der Transformatorwicklungen entstehen, sind die Doppelwicklungen jeder Phase des Speisetransformators verbindende Ableitkondensatoren 14 vorgesehen. Solche Kondensatoren können aber auch zwischen den Anoden und der Kathode vorgesehen sein. Den sechs Anoden 5 des Stromrichters 4 sind Löschgitter 15 vorgelagert. Die Löschgitter der Anoden, die aus den gleichsinnig von Strom durchflossenen Transformatarwicklungen gespeist werden, d. h. die den aus den Wicklungen a, b, c bzw. d, e, f gespeisten Anoden • 25 zugeordneten Gitter 15 sind parallel geschaltet und über Widerstände 10 an den das Steuerpotential liefernden Röhrengenerator 16 mit Schwingungskreis 17 angeschlossen. Der dem das Gitterpotential liefernden Generator vorgeschaltete Transformator besitzt eine Mittelanzapfung, die über die eine negative oder gegebenenfalls auch positive Gittervorspannung liefernde Batterie 8 mit der Kathode des Stromrichters verbunden ist. Mit 9 ist noch ein Relais bezeichnet, das durch den Stromwandler 13 auf- der Primärseite des Speisetransformators 3 gesteuert wird, und das bei einem Kurzschluß oder einer Rückzündung den Generator kurzschließt und damit die Gittersteuerung sperrt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist die folgende: Die Anoden 5 des Stromrichters 4 .erhalten über die Wickungen α bis f des Speisetransformators 3 niederfrequente Wechselspannung. Wie bei einem gewöhnlichen Wechselstrom-Gleichstrom-Stromrichter können auch hier immer nur diejenigen Anoden Strom aufnehmen, die gegenüber der Kathode gerade positives Potential aufweisen. Zudem kann immer nur diej enige positive Anode zünden, deren Gitter positiv gegenüber der Kathode ist. Die Gitter des aus den Wicklungen a, b und c gespeisten Anoden werden miteinander immer dann positiv,^ wenn die Gitter der aus den Wicklungen d. e und / gespeisten Anoden negativ sind, und umgekehrt. Somit werden auch die Gitter der jeweils in der Sperrphase befindlichen Anoden gesteuert, zünden kann aber jeweils nur eine Anode, und zwar nur diejenige, die momentan relativ zur Kathode die höchste positive Spannung hat. Da die verwendeten Gitter die Eigenschaft besitzen, einen brennenden ..Anodenstrom zu löschen, so ist es möglich, den Stromfluß einer Phase des Drehstromes '-'innerhalb der positiven 120⁰ elektrisch im .M'hythmus der Steuerhochfrequenz abwechs-' lungsweise über die zugehörigen Transformatorwicklungen α und d, b und e, c und / zu zwingen. Durch Wahl der Gittervorspannung kann der Zündpunkt der ablösenden Anode entweder gleichzeitig mit dem Löschpunkt der brennenden Anode bzw. vor oder nach demselben eingestellt werden. Messungen haben gezeigt, daß die Löschung des Anodenstromes in sehr kurzer Zeit erfolgt, weil der Zustand der Quasineutralität im Räume zwischen Gitter und Anode durch die negative Gitterspannung äußerst rasch gestört wird. Entsteht im Belastungskreis ein Kurzschluß oder treten an den Anoden infolge Uberbelastung oder zu großer Ouecksilberdampfdichte Rückzündungen auf, so werden diese durch Kurzschließen der positiven Gitterspannung durch das Relais 9 unterdrückt, weil dann alle Gitter relativ zur Kathode negativ aufgeladen werden und weitere Anoden nicht mehr zünden können. Mit Rücksicht auf die kurze Lebensdauer der Röhrengeneratoren ist es zweckmäßig, diese nur bei der Inbetriebnahme des Induktionsofens zu benutzen, für den Dauerbetrieb aber eine parallel zum Schwingungskreis des Röhrengenerators geschaltete, mit dem Ofenfeld des Induktionsofens gekoppelte und von der Eigenfrequenz desselben abhängige Spule 18 zu verwenden. Diese Spule 18 wird nach Aufnahme des Ofenbetriebes durch den Schalter 19 paraHel zum Schwingungskreis 17 des Röhrengenerators 16 geschaltet, wobei gleichzeitig der Röhrengenerator durch Öffnen der Schalter 20, 21 stillgesetzt wird. Die Spule 18 liefert dann als einphasige Hochfrequenzstromquelle die Gittersteuerspannung für den Stromrichter im Dauerbetrieb des Induktionsofens.^ ■

Als Hochfrequenzstromquelle kann auch eine Induktionsmaschine verwendet werden, bei der z. B. unter Vermeidung von Unterbrechungskontakten der Strom durch Änderung des magnetischen Widerstandes erzeugt wird. Die Einphasenhochfrequenzstromquelle kann entweder eine sinusförmige oder eine spitze, zur Zeitachse symmetrische oder asymmetrische Kurvenform liefern.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur unmittelbaren Umformung von niederfrequentem Drei- oder Mehrphasenstrom in mittel- oder hochfrequenten Einphasenstrom, insbesondere für den Betrieb von Induktionsöfen, mit

   Hilfe von selbstgeführten Stromrichtern mit Gas- oder Dampfentladungsstrecke und einem Speisetransformator, der primär pro Phase Doppelwicklungen entgegengesetzten Wicklungssinnes besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß für die Gittersteuerung Steuergitter verwendet werden, die die Löschung der Anodenströme zu beliebigen Zeitpunkten innerhalb der Brenndauer der jeweils arbeitenden Anode ermöglichen, und daß für die Steuerung der Gitter während des Ofenbetriebes der Ofenkreis selbst als einphasige Gitterstromquelle verwendet wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzstromquelle eine Mittelanzapfung besitzt und daß diese über eine eine Gittervorspannung liefernde Stromquelle mit der Kathode des Stromrichters verbunden ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzstromquelle durch ein auf Kurzschluß oder Rückzündung ansprechendes Relais kurzschließbar ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Röhrengenerator mit Schwingungskreis als Hochfrequenzstromquelle die Gittersteuerspannung liefert.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem vom Einphasenstrom des Stromrichters gespeisten Apparat gekoppelte und von der Eigenfrequenz desselben abhängige Spule vorgesehen ist, die parallel zu dem Schwingungskreis des Röhrengenerators geschaltet werden kann, und die bei Außerbetriebsetzen des letzteren das Steuerpotential für die Anodengitter des Stromrichters im Dauerbetrieb liefert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen