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Verfahren und Einrichtung zur Verhütung von Rückzündungen bei Metalldampf- gleichrichtern mit isoliert angeordneten Anodenhülsen.
Bei Metalldampfgleichrichtern treten hie und da Rückzündungen auf, welche den Betrieb stören und von mancherlei nachteiligen Wirkungen begleitet sind. So z. B. kann eine in einen vollkommenen
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das Potential der betreffenden Anode negativ gegenüber dem der Kathode ist.
Das ist aber innerhalb einer Periode des Wechselstromes in derjenigen Zeit der Fall, in welcher diese Anode keinen Belastungsstrom führt.,
Im allgemeinen weist nun stets eine isoliert angeordnete Anodenhülse ein Potential auf, das zwischen demjenigen der zugehörigen Anode und demjenigen der Kathode liegt Geht von einer Anode jedoch ein Lichtbogen aus, dann stellt dieser die leitende Brücke zwischen Anode und Anodenhülse dar und bye, wirkt die Gleichheit des Potentials beider Teile.
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hülsen zu vermeiden, aber alle diese Bestrebungen waren nahezu ganz ohne Erfolg geblieben, weit die Anodenhülsen den Übertritt des Stromes von der Kathode zur Anode nicht von selbst verhindern.
Ist das Bestreben der Rückzündungsausbildung vorhanden, dann nehmen die Anodenhülsen schon als Fol des wachsenden Glimmstromes ein Potential an, welches positiv gegenüber dem Potential der zugehörigen Anoden ist und das Fliessen eines Stromes begünstigt.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Verhütung von Rückzündungen bei metalldampfgleichrichtern mit isoliert angeordneten Anodenhiilsen, bei welchem in den Entladungsweg@ge-
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Sechstelperiode den Belastungsstrom. In Fig. 1 ist diese Zeitdauer durch die Zeit t1 - t2 dargestellt, In dieser Zeit ist das Potential der Anode gegenüber dem der Kathode positiv. Die Gerade l#l stellt das konstante Potential der Kathode dar.
Man erkennt, dass ausserhalb der Zeit t,- das Anodenpotential gegen- über dem Kathodenpotential negativ ist und dass also ausserhalb der genannten'Zeit die Möglichkeit einer
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Spanntingsrichtung nur ein Strom in Richtung Anode#hülse fliessen könnte und nicht umgekehrt. InFig. 1 ist durch Kurve b beispielsweise eine Potentialkurve der Anodenhülse dargestellt, wie sie erfindungsgemäss erzielt werden soll. Ihre Lage gegenüber der Kurve a ist im dargestellten Falle eine derartige, dass man zu ihr gelangt, wenn man alle Ordinatenwerte von a um einen konstanten Betrag e erniedrigt.
Solch ein Verlauf der Potentialkurve b der Anodenhülse lässt sich nun in folgender Weise erreichen : die Anodenhülsen werden an eine besondere in Stern geschaltete Sekundärwicklung des den Gleichrichter speisenden Transformators angeschlossen, welche gegenüber der eigentlichen Sekundärwicklung die sekundäre Hilfs- wicklung genannt werden soll. Die sekundäre Hilfswicklung soll beispielsweise die gleiche Spannung haben wie die die Anoden speisende sekundäre Hauptwicklung des Transformators, aber sie soll von dieser zunächst unabhängig und galvanisch getrennt sein.
Um nun aber den Anoden in jedem Zeitmoment ein gegenüber der zugehörigen Anode negatives Potential zu geben, wird zwischen den Nullpunkt der sekundären Hilfswieldung und dem der sekundären Hauptwicklung eine relativ kleine Gleichstromspannung geschaltet, deren Spannungsrichtung eine solche ist, dass der Nullpunkt der Hauptwicklung positiv gegenüber dem Nullpunkt der Hilfswicklung ist. Als Spannungsquelle kommt ein Meiner Umformer, Gleichrichter oder eine Batterie in Betracht, wobei zu beachten ist, dass es sich nur um Lieferung sehr kleiner Ladeströme handelt.
Dieses Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens soll an Hand der Fig. 2 näher erläutert werden.
In dieser Fig. bedeutet Nw ein Dreiphasennetz, Fi die Primärwicklung des den Gleichrichter G speisenden Transformators T,
Q1 die sekundäre Hauptwicklung und-
Q2 die sekundäre Hilfswicklung des Transformators T, al-a. sind die Anoden, -/te die zugehörigen Anodenhülsen, k die Kathode des Gleichrichters G.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist der Nullpunkt 01 der Wicklung Q1 mit dem Nullpunkt 02 der
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nicht zustande kommen. In der Figur sind in den die Anodenhülsen mit den Klemmen der Hilfswicklung Q2 verbindenden Leitungen noch die Widerstände W1-W6 vorgesehen, welche ohmisch, induktiv oder kapazitiv sein können. Sie haben folgende Bedeutung : Durch die Einfügung der Spannung e ist zwar das Potential der Hülse unter das Potential der Anodegesenkt.
Daaber die Hülse von den von der Kathode ausgesandten Ionen getroffen wird, kommt stets ausserhalb der Zeit - (Fig. 1) ein durch die Hülse gehender zurück- fliessender St om zustande, welcher das Potential der Hülse erhöht und unter Umständen die Wirkung
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Strom so niedrig gehalten werden, dass sein Einfluss auf das Potential der Hülse verschwindet.
Ein Nachteil der beschricbenen Einrichtung zur Ausübung des neuen Verfahrens liegt in der Notwendigkeit einer Gleichstlomhilfsspannung. Nicht immer steht eine besondere Spannungsquelle kleiner Spannung zur Verfügung und auf alle Fälle stellt sie eine gewisse Komplikation der Anlage dar. Nun lässt sich diese besondere Spannungsquelle aber vollkommen vermeiden, wenn man die Spannung der sekundären Hilfswicklung grösser macht als die der sekundären Hauptwicklung und den Nullpunkt der sekundären Hilfswicklung nicht mit dem Nullpunkt der sekundären Hauptwicklung verbindet.
Zunächst erscheint das Potential der Hilfswieklung und der mit ihr verbundenen Anodenhülsen noch unbestimmt, aber sobald von einer Anode ein Lichtbogen über die Hülse zur Kathode geht, wird dieser Hülse das
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die der Wicklung Q1 ist, u. zw. stellt sich das Potential der Hülsen tiefer ein als das der Anoden.
Fig. 3 zeigt für diesen Fall den Verlauf der Potentialkurven. a ist wieder die Potentialkurve der Anode, b die Potentialkurve der zugehörigen Hülse. Während der Zeit t,-fallen beide Kurven zusammen, weil der Belastungslichtbogen Anode und Hülse überbrückt. Während der übrigen Zeit der Periode weichen die Kuiven voneinander ab. u. zw. liegt die Potentialkurve der Hülse niedriger als die der Anode.
Die gl össte Abweichung tritt zur Zeit (f3) der negativen Amplitude der Kurve a ein und die Differenz 111 11 entspricht der doppelten Differenz der Spannungen der Wicklungen Q1 und Qa.
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grösser als die der Wicklung Q1 ist, so dass die Anodenhülsen von einer glösseren Spannung gespeist werden als die Anoden, und darin, dass der Nullpunkt o2 nicht mit o1 verbunden ist. Das Potential der Wicklung Q2 ist nun ganz davon abhängig, welche Anode gerade den Balastungsstrom führt. Nimmt man beispiels-
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das Potential der Anode al an.
Die Lige der Potentiale der andern Hülsen wird dann durch die Grösse und Richtung der Spannungen bestimmt, weiche zwischen den Hülsen herrschen. Es ist leicht einzusehen, dass im betrachteten Falle zwischen der Anode a4 und ihrer Hülse h4 eine Spannung bestehen muss, welche sich aus der Differenz zweier Spannungen ergibt, nämlich aus der Spannung zwischen der in Wicklung Q2 zwischen den Klemmen 1' und 4' herrschenden Spannung und der in dEr Wicklung Q1 zwischen den Klemmen 1 und 4 herrschenden Spannung. Da die Spannung zwischen l'und 4'grösser als die zwischen 1 und 4 ist und das Potential der Klemmen 4 und 4'gegen 1 und l'negativ ist, muss das Potential der Hülse h4 negativ sein gegenüber dem Potential der Anode a4.
Es war bisher vorausgesetzt, dass der von der Anode ausgehende Lichtbogen (des Belastungsstromes) die Anode und die zugehörige Hülse leitend verbindet und damit diese Hülse annähernd auf das Potential ihrer Anode bringt. Nun kann es aber bei gewissen Formen und Dimensionen der Hülsen vorkommen, dass der Lichtbogen die Hülse nicht berührt und dass keine Sicherheit betreffs der Einstellung des Hülsenpotentials besteht. Man kann nun die Gleichheit der Potentiale beider Teile dadurch sichern, dass man den Hülsen eine gewisse Aktivität gibt, indem man sie nach Art von Anoden auf einen Belastungswiderstand arbeiten lässt. Zu diesem Zweck schaltet man zwischen dem Nullpunkt o2 der die Hülsen speisenden Wicklung Q2 und der Kathode einen (relativ hohen) Belastungswiderstand.
Von den Hülsen geht dann ein geringer Strom zur Kathode in Gestalt eines Lichtbogens, welche sich mit dem von der Anode ausgehenden vereinigt. Damit ist die elektrisch leitende Brücke zwischen Anode und Hülse sichergestellt.
Bei dem vorbeschriebenen Verfahren zur Verhütung von Rückzündungen ist aber der Wirkung sehr kleiner Rückströme auf das Potential der Hülsen Rechnung zu tragen. Man muss damit rechnen, dass minimale Rückströme stets vorhanden sind. Diese Rückströme suchen das Potential der Hülse zu heben und wirken also der negativen Einstellung des Hülsenpotentials entgegen. Man kann aber diesen Einfluss der Rückstlöme in verschiedener Weise ausschalten. So z. B. kann man im Innein der eigentlichen Anodenhülse eine engere #Steuerhülse" vorsehen, deren Potential in der beschriebenen Art niedriger als
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vermeiden, weil die Einführungsstellen leicht Ulsaehe von Störungen sind.
Man kann dies dadurch erreichen, dass man die Anoden in bekannter Weise im oberen Teil von Armen unterbringt. welche aus dem Gleichrichter heraustagen und aus unmetallischem, isolbiendem Stoff bestehen. Die Hülse wird dann unterhalb der Anode ringförmig um den Arm gelegt und mit der betreffenden Klemme der Wicklung Q unmittelbar verbunden. Die Widerstände w1#w6 können hier in Foltfall kommen, weil ein Strom über die Hülse bei dieser Anordnung nicht mehr fliessen kann.
An Stelle der Anodenhülsen können auch andere Einrichtungen verwendet werden, welche durch Aufladung auf ein dem Stiomübergang auf die Anode entgegenwirkendes Potential den Rückstrom verhindern. Als solche äquivalente Einrichtungen kommen z. B. Gitter, Siebe. Ringe etc., kurz alle in den Entladungsweg gebrachten isolierten Metallteile in Betracht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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neten Anodenhülsen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Entladungsweg gebraehte, isoliert angeordnete Metallteile bzw. die Anodenhülsen selbst an eine besondere Transformator wicklung gelegt werden, deren Potentiallage gegenüber der die Anoden speisenden Tiansformatoiwicklung durch eine Gleichspannung oder einen Gleichstiom derart festgelegt bzw. gesteuert wild, dass durch sie jeder Anodenhülse in jedem Zeitmoment, mindestens aber in denjenigen Zeitmomenten innerhalb jeder Wechselstiomperiode, in welchen ihre zugehörige Anode keinen Belabtungssttom fühlt, ein relativ zu der zugehörigen Anode negatives Potential erteilt wird.