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Einrichtung zur Verhütung von Riickzundungen in Metalldampf-Gleichrichtern.
Zur Verhütung von Rückzündungen in Metalldampf-Gleichrichtern sind schon viele Vorschläge gemacht worden, die aber noch zu keinem endgültigen Resultat gefühlt haben. Ganz allgemein wurde bisher die Ansicht vertreten, dass Rückzündungen besonders dann entstehen, wenn die sperrende Anode höchstes negatives Potential gegenüber der Kathode erreicht hat.
An Hand eingehender Versuche wurde nun erkannt, dass die Rückzündung unmittelbar nach dem Verlöschen des Vorwättslichtbogens eintritt, weil die Disposition hiefür schon beim Vorwärtslichtbogen geschaffen wird, z. B. durch Glühpunkte auf der Anode infolge von Konzentration des Vorwältslichtbogens auf einen Punkt, verursacht durch Schmutzteilchen an der Anode. Solche Glühpunkte bilden dann Kathodenflecke, welche Elektronen emittieren und das Einsetzen der Rückzundung verursachen.
Gelingt es nun, das Einsetzen einer Rückzündung nach Verloschen des Vorwärtslichtbogens nur einen kurzen Moment, d. h. während Bruchteilen einer Periode, zu verhindern, so verlöscht in dieser kurzen Zeit der Glühpunkt auf der Anode, und eine Rückzündung kann trotz weiteren Anwachsens des negativen Potentials der Anode nicht mehr entstehen.
Es ist nun bekannt, dass man das Zünden, d. h. Einsetzen eines Lichtbogens bei Quecksilberdampfgleichrichtern dadurch verhindern kann, dass man ein sogenanntes Gitter, das zwischen Anode und Kathode angeordnet ist, auf Kathoden-oder noch tieferes Potential bringt.
Ausserdem ist vorgeschlagen worden, den Anoden zugeordnete Gitter dauernd oder aber während der ganzen Zeit, in der die Anoden keinen Vorwärtsstrom abgeben, negativ aufzuladen. Das dauernde negative Aufladen der Gitter verunmöglicht aber jeden Gleichrichterbetrieb, weil die Anoden unter diesen Umständen überhaupt keinen Vorwärtsstrom mehr abgeben können. Die negative Aufladung der Gitter während der ganzen Sperrzeit der Anoden bringt den Umstand mit sich, dass die Gitter gegenüber der eigentlichen Quecksilberkathode sehr hohes negatives Potential annehmen können, und daher selbst ruckzünden, wodurch die Schutzwirkung gegenstandslos wird.
Ausserdem ist der Wert des negativen Potentials des Gitters im Moment, wo der Lichtbogen an der zugeordneten Anode verlöscht, wo also seine Wirkung einsetzen soll, gleich Null oder zumindest sehr klein, um dann erst allmählich zuzunehmen.
Gemäss der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, dass zur Vermeidung der Einleitung von Rückzündungen die Gitter so aufgeladen werden, dass sie im Moment, wo der Vorwärtslichtbogen
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im Maximum während 1/10 Periode negativer bleibt als ihre zugehörige Anode.
Es ist weiter bekannt, dass Gitter, besonders wenn sie engmaschig sind, das Zünden der Anode im Vorwärtssinne nur mit künstlichen Hilfsmitteln gestatten. Ein solches Mittel ist das Aufladen der Gitter mit einem Potential, das höher ist als das der zu zündenden Anode im Moment, wo diese Vorwärtsstrom liefern soll oder etwas vorher.
Beide Bedingungen, nämlich das positive und das negative Aufladen der Gitter im richtigen Zeitpunkt werden dadurch erreicht, dass sowohl die negative als auch die positive Spannung die von einer Akkumulatorenbatterie oder einer andern Stromquelle geliefert wird, den Gittern im richtigen Moment durch einen Kontaktapparat aufgedrückt wird, der synchron mit dem Drehfeld des Gleichrichters arbeitet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Fig. 1 schematisch dargestellt Die Fig. 2 und 3 zeigen Spannungskurven. 2 ist ein 6-Phasengleichrichter mit den Anoden 6 und de) Kathode 7, der aus dem Transformator 1 gespeist wird. Die Gitter 5 sind derart an einen 6-Phasen- hilfstransformator 3 gelegt, dass sie in der Phase gegenüber den Anoden um 60 elektrisch voreilenc sind, s. Fig. 1. Der für den Betrieb günstigste Phasenvoreilungswinkel muss dabei jeweils festgelegt werden. In die Zuleitungen der Gitter sind Widerstände 4 eingeschaltet, die dazu dienen, dass be positiver Ladung der Gitter gegenüber der brennenden Anode der Gitterstrom auf einen kleinen Werl vermindert wird.
Der Sternpunkt des Hilfstransfoimators wird zu diesem Zweck mit der Kathode 7 des Gleichrichters metallisch verbunden. Die Potentialunterschiede zwischen Anode, Kathode und Gitter sinc für jeden beliebigen Zeitpunkt aus Fig. 2 zu ersehen. In dieser bedeutet a das Kathodenpotential, b die Spannung zwischen Anode und Kathode, e diejenige zwischen Kathode und Gitter, e den Lichtbogenabfall und t die Brenndauer der Anode. Sobald die Anode Vorwärtsstrom aufgenommen hat, darl das Gitterpotential selbst unter das Kathodenpotential fallen, ohne dadurch den Lichtbogen im geringsten zu beeinflussen.
Es ist klar, dass bei einem 6-Phasengleichrichter die Phasenverschiebung des Gitterpotentials zum Anodenpotential nicht unbedingt 60 elektrische Grade sein muss, sondern auch kleine ! oder grösser sein darf. Bedingung ist nur, dass vor dem Einsetzen des Vorwärtslichtbogens an der Anode das Gitter gleich oder positiver als die Anode und beim Verlöschen der Anode das Gitter gleich odei negativer als die Anode ist.
Der Hilfstransformator 3, der eine Phasenspannung haben muss, die gleich oder etwas grössel als der Lichtbogenábfall des Gleichrichters ist, kann auch als besondele Wicklung auf dem Gleichrichtertransformator untergebracht werden. Die dem Gitter aufzudrückende Spannung kann auch von einei andern Stromquelle als von einem Transformator geliefert werden, und es ist nicht notwendig, dass diese aufgedrückt Gitterspannung an sinusförmigen Verlauf gebunden ist, im Gegenteil wäre eine Gitterspannung, wie sie in Fig. 3 eingezeichnet ist, am vorteilhaftesten.
Das Gitter kann als Sieb oder Rost ausgebildet sein und in den Anodenhülsen isoliert angeordnet oder um die Anoden isoliert gelegt werden ; ferner kann das Gitter eine metallische Ableitung nach aussen erhalten.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann sowohl für ein-oder mehrphasige Quecksilberdampfgleichrichter in Glasgefäss als auch in Metallgehäuse verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung an Quecksilberdampfgleichrichtern zum Steuern der den Anoden zugeordneten Gitter, die isoliert gegen die Anoden bzw. ihre Hülsen angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung der Einleitung von Rückzündungen die Gitter so aufgeladen werden, dass sie im Moment, wo der Vorwärtslichtbogen (Anode-Kathode) verlöscht, bereits negativer sind als ihre zugehörigen Anoden und dass diese Ladung im Maximum während 1/"Periode negativer bleibt als ihre zugehörige Anode.