DE952994C - Anordnung zur elektrischen Abbildung der zeitlichen AEnderung des Stromes eines Stromrichters - Google Patents

Description

• Anordnung zur elektrischen Abbildung der zeitlichen Änderung des Stromes eines Stromrichters In Stromrichteranlagen, bei denen schwierige Regelbedingungen vorliegen, ist es zur Vermeidung von Reglerschwingungen erforderlich, geeignete Stabilisierungen bzw. Rückführungen vorzusehen. Als Rückführungsgröße eignet sich im sehr vielen Fällen die zeitliche Ableitung des Gleichrichter-Kathodenstromes di/dt. Für die :elektrische Abbildung eines derartigen Differentialquotienten ist es bekannt, leinen dem Strom proportionalen Magnetfluß mit einer geeigneten Wicklung zu verketten, in der bei Änderung des Magnetflusses Beine dieser Änderung proportionale Spannung induziert wird.
• Eine ,andere bekannte Möglichkeit der elektrischen Abbildung des fraglichen Differentialquotienten besteht darin, daß mit Hilfe einer dem betreffenden Strom proportionalen Spannung ein Kondensator aufgeladen wird. Der Ladestrom ist dann ebenfalls der zeitlichen- Änderung des primären Stromes, .also dem Differentialquotienten proportional.
• Handelt es sich darum, die zeitliche Änderung des Kathodenstromes eines Gleichrichters. z. B. von einigen t ooo Ampere abzubilden, so sind beide Methoden nur unter Schwierigkeiten anwendbar.
• Bei der eTsten Methode ist zur Gewinnung eines genügend großen Spannungswertes als Abbild des Ausdruckes di/dt eine sehr große sekundäre Windungszahl erforderlich. Die l Anordnung wird damit sehr empfindlich gegen magnetische Streu- und Fremdfelder, die in Gleichrchteranlagen großer Leistung reichlich vorhanden sind. Der gewonnene Wert für den Diffementialquotienten ist ,daher in der Regel unzulässig stark mit Oberwellen, vorzugsweise solchen des Gleichrichterstromes, moduliert. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit wären umfangreiche Vorkehrungen erforderlich.
• Bei der zweiten Methode ist gewöhnlich die an einem Nebenwiderstand abzugreifende, dem Strom proportionale Spannung bei Einhaltung wirtschaftlich tragbarer Verluste zu klein, um bei einem Kondensator einen Ladestrom hinreichender Größe zu :erzeugen.
• Auch hier sind zur Behebung dieser Schwie rigkeiten, insbesondere zur Erzeugung einer hinreichend großen, dem Strom proportionalen Spannung, erhebliche Zusatzeinrichtungen erforderlich. Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten unter Ausnutzung des im folgenden beschriebenen bekannten Effektes vermieden.
• Bringt man in einem Stromrichter in der Nähe der Kathode eine Sonde an, die unter einer negativen Mindestgleichspannung gegenüber der Kathode steht, so fließt über die Sonde ein Strom, der oberhalb einer bestimmten Höhe dieser :Spannung unabhängig von ihrer Höhe ist. Er ist nur bestimmt durch die Konzentration der Ladungsträger in der Nähe der Kathode. Diese ist, abgesehen von gewissen, im wesentlichen temperaturbedingten Schwankungen, proportional dem Kathodenstrom, so daß der Sondenstrom angenähert proportional dem Kathodenstrom ist. Wenn er auch wegen der erwähnten langsam wirkenden Fremdeinflüsse als genaues Abbild des Kathodenstromes nicht brauchbar ist, so folgt er doch allen kurzzeitigen Schwankungen des Kathodenstromes mit einer solchen 'Genauigkeit, daß er zur Bildung des zeitlichen Differentialquotienten des Kathodenstromes sehr gut geeignet ist.
• Man könnte zunächst erwarten, daß,der Sondenstrom stark abhängig von der jeweiligen Lage des sich mit großer Geschwindigkeit bewegenden Kathodenfleckes ist (Braunsche Bewegung). Bei größeren Kathodenströmen teilt sich jedoch der Kathodenfleck in eine Vielzahl von einzelnen Flecken auf, die sich unabhängig voneinander bewegen. Diese Aufteilung beginnt bereits bei Kathodenströmen von etwa i o Amp ere.
• Da außerdem das von den einzelnen. Kathodenflecken ausgehende Plasma etwa die Form eines auf der Spitze stehenden Kegels hat, so ist, wie Versuche gezeigt haben, der Sondenstrom praktisch unabhängig von der jeweiligen Lage der einzelnen Kathodenflecke. Er ändert sich vielmehr nur in Abhängigkeit vom Kathodenstrom.
• Für den Betrieb der Sonde kommen Spannungen und Ströme in Frage, bei denen die eingangs .erwähnten Schwierigkeiten nicht auftreten.
• In der Abbildung ist .ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
• Der Stromrichter i mit dem Transformator z und der Saugdrossel 3 speist den Gleichstrommotor 4. Durch deal Regler 5 wird in an sich bekannter Weise über den Gittersteuersatz 6.die Spannung des Stromrichters nach vorgegebenen Sollwerten durch Vergleich mit den Istwerten geregelt, wobei Regler und Steuersatz aus dem Hilfstransformator 7 gespeist werden.
• Der über die Sonde 8 aus der Gleichspannungsquelle 9 fließende Strom folgt augenblicklich allen Änderungen des Kathodenstromes des Stromrichters i. Durch den Begrenzungswiderstand i t wird dabei nur verhindert, daß der Sondenstrom unzulässig hohe Werte ;annehmen kann.
• In der Sekundärwicklung des Differenzierungstransformators io, dessen Magnetkreis vorzugsweise mit einem Luftspalt versehen ist, entstehen bei dieser Anordnung Spannungen, die den zeitlichen Änderungen des Kathodenstromes proportional sind. Sie werden zur Stabilisierung bzw. Rückführung des Reglers 5 benutzt.
• Erfindungsgemäß kann die Sonde 8 gleichzeitig als Zündanode des Stromrichters dienen, indem sie selbst in bekannter Weise beweglich ausgeführt und zur Zündung zum Eintauchen in das Kathodenquecksilber gebracht wird oder indem in ebenfalls bekannter Weise Quecksilber.gegen die Sonde gespritzt wird.
• Abgesehen davbn, daß auf diese Weise die Anbringung einer besonderen, als Sonde zu verwendenden Elektrode bzw. eine Sonderausführung des Stromrichtergefäßes vermieden wird, ergibt sich noch ein besonderer Vorteil: Wenn nämlich die Sonde bzw. Zündanode mit der Kathode in Berührung kommt, so entsteht ein plötzlicher Stromstoß, durch den über den Differenzierungstransformator io dem Regler 5 eine Spannung zugeführt wird, die im 'Sinne einer Herabregelung der Stromrichterspannung wirkt bzw. die durch ihre Stärke eine vorübergehende Sperrung der Gitter bewirkt, so daß bei der unmittelbar darauf erfolgenden Zündung der Erregung im ersten Augenblick noch kein Strom über die Hauptanoden des Stromrichters fließen kann, d. h. mit anderen Worten, daß eine Zündung des Stromrichters auf Last vermieden wird.
• Die Erfindung ist nicht an -das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden. So kann etwa die Bildung des Differentialquotienten des Sondenstromes auch in anderer Weise, z. B. dadurch erfolgen, daß parallel zu dem Begrenzungswiderstand i i ein Kondensator geschaltet wird, dessen Ladestrom als Abbild des fraglichen Differentialquotienten dient. Ebenso kann dieses elektrische Abbild auch irgendwelchen anderen Zwecken dienen als der Stabilisierung von Regeleinrichtungen, bei denen die Istspannung des Stromrichters mit einer vorgegebenen Sollspannung verglichen und in Abhängigkeit von der Differenz beider geregelt wird.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur elektrischen Abbildung der zeitlichen Änderung des Stromes eines Stromrichters, dadurch gekennzeichnet, daß als Abbildung die zeitliche Änderung des unter dem Einfluß einer negativen Mindestpotentialdifferenz gegenüber der Kathode entstehenden Ionensättigungsstromes einer nahe der Kathode angebrachten. Sonde dient.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer der zeitlichen Änderung des Sondenstromes proportionalen Spannung ein Differenzierungstransformator, vorzugsweise mit Luftspalt im Magnetkreis dient, dessen Primärwicklung vom Sondenstrom durchflossen wird.
3. 3. Anordnung -nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dxß als Abbildung der zeitlichen Änderung des Sondenstromes der Ladestrom eines Kondensators dient, der einem im Sonden-Stromkreis liegenden Widerstand parallel geschaltet ist.
4. 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Abbildung der zeitlichen Änderung des Sondenstromes zur Stabilisierung bzw. Rückführu,ng einer die Aussteuerung des Stromrichters beeinflussenden Regeleinrichtung dient.
5. 5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde gleichzeitig als Zündelektrode des Stromrichters dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Annalen der Physik, i949, S.248.