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Schutzeinrichtung für Dampfentladungsgefässe.
Die Erfindung betrifft die Übertragung elektrischer Energie zwischen Gleichstrom-und Wechselstromkreisen mittels Einrichtungen, die elektrische Dampfentladungsgefässe enthalten, und im besonderen eine verbesserte Anordnung und Arbeitsweise, wodurch die zerstörenden Wirkungen von Rückzündungen in solchen Gefässen vermieden werden und ein ununterbrochenes Arbeiten der Einrichtung leicht aufrecht erhalten wird.
Eine Hauptschwierigkeit, die beim Arbeiten von Umformungseinriehtungen mit Dampfentladungs- gefässen, z. B. Quecksilberdampfgleichrichtern, auftritt, ist die Bildung von zerstörenden Bögen innerhalb des Gleichrichters oder des Dampfentladungsgefässes. Diese Erscheinung ist als Rückzündung bekannt und beschädigt nicht nur das Dampfentladungsgefäss selbst, sondern auch die Transformatorwicklungen und andere mit dem Gefäss verbundene Kreise.
Die Ursachen für das Entstehen einer Rüekzündung sind nicht immer richtig erkannt worden.
Ein wirklich befriedigendes Mittel ist nicht verwendet worden, um Rückzündungen zu verhüten oder die verschiedenen Teile der Einrichtungen gegen die dabei auftretenden Störungen zu schützen.
Gemäss der Erfindung werden die schädigenden Einwirkungen dieser Störungen durch die Anordnung zweier oder mehrerer parallel geschalteter Dampfentladungsgefässe für jede Phase der Anordnung vermieden. Dabei sind die parallel geschalteten gleichartigen Dampfentladungsgefässe mit je dem gleichen Mittel zur automatischen Zündung und Erregung versehen, damit bei einer Rückzündung des einen Dampfentladungsgefässes das andere gesunde Dampfentladungsgefäss bzw. die anderen gesunden Dampfentladungs- gefässe die Aufrechterhaltung des Betriebes übernehmen können.
Bei der Anordnung mit parallelen Einheiten unterbricht eine Rückzündung in einem der Gefässe die Erregung des Gefässes, da der von der Kathode ausgehende Rückstrom ein Vielfaches des auf die Kathode hin gerichteten Erregerstromes ist und der Laststrom wird auf das parallel geschaltete Dampfentladungsgefäss übertragen.
Das parallel geschaltete Dampfentladungsgefäss wird weiterhin den Belastungsstrom übernehmen, wenn die Umformungseinrichtung nur wenig belastet ist. Wenn die Einrichtung voll belastet ist, wird das Gefäss, in welchem die Rückzündung aufgetreten ist, seinen Anteil an der Belastung dann übernehmen, wenn seine Erregung wiederhergestellt ist.
Durch die erfindungsgemässe Verwendung von zwei oder mehreren parallel geschalteten Dampfentladungsgefässen für jede Phase wird im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen, bei denen für jede Phase nur ein Entladungsgefäss benutzt wird, sichergestellt, dass Betriebsunterbrechungen oder Beschädigungen der Anlage infolge des Ausfalles einzelner Phasen vermieden werden.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das einen Gleichrichter betrifft, dargestellt.
Fig. 2 enthält Einzelheiten des Aufbaues und die Steuerung der Erregung der Dampfentladungsgefässe, welche einen Teil der Einrichtung nach Fig. 1 bilden.
Die Einrichtung enthält Wechselstromleitungen 10 und Gleichstromleitungen 11, die miteinander durch den Transformator 12 und mehrere Dampfentladungsgefässe 13-18 verbunden sind. Der Transformator 12 ist mit einer Primärwicklung 19, die an die Wechselstromquelle 10 angeschlossen ist, und mit einer Sekundärwicklung 20 versehen, welche mittels des Sternpunktes an die obere Gleichstromleitung 11 und mittels der Enden der Wicklungen an die Anoden 21-26 der Dampfentladungsgefässe 13 bis 18 angeschlossen ist.
Die Anoden 21 und 22 der Gefässe 13 und 14 sind an eine Wicklung 20, die Anoden 23 und 24 der Dampfentladungsgefässe 15 und 16 an eine andere Wicklung 20 und die Anoden 25 und
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26 der Dampfentladungsgefässe 17 und 18 an die dritte Phase der Wicklung 20 angeschlossen. Die Kathoden 27 -32 der Gefässe M- sind an die untere Gleichstromleitung 11 angeschlossen. Wenn die Behälter der Gefässe 13-18 aus leitendem Material hergestellt sind, ist es natürlich wesentlich, dass Mittel zum Isolieren der verschiedenen Elektrodenzuführungen gegen den Behälter vorzusehen sind.
Die Dampfentladungsgefässe M-. S werden von einer Spannungszelle 57 erregt. Diese Quelle ist einerseits mit der unteren Gleichstromleitung 11 und anderseits über die Leitung 58 mit den Erregerelektroden 33 der Dampfentladungsgefässe 13-18 verbunden. Wie ausführlich in Fig. 2 gezeigt ist, sind ein Widerstand 35 und die Erregerspule 36 eines Schalters 37 zwischen jede Erregerelektrode und die Leitung 58 geschaltet.
Der Schalter 37 ist ein Teil einer Gruppe von zusammenwirkenden Elementen. Durch sie wird die Erregung des Dampfentladungsgefässes automatisch gezündet oder wiederhergestellt, nachdem sie durch Rückzündung unterbrochen worden war. Diese Gruppe enthält eine Wechselstromquelle 38, einen Transformator 39, eine Funkenstrecke 40, einen Kondensator 41, einen Transformator 42 und einen Kondensator 43. Seine Aufgabe ist es, der Erregerelektrode des Dampfentladungsgefässes ein hochfrequentes Potential zuzuführen, welches das Gas zwischen Kathode und Zündelektrode ionisiert und dem Erregerbogen erlaubt sich zu bilden. Wenn der Erregerbogen sich gebildet hat, wird er durch die Spannungsquelle 57 aufrecht erhalten. Der Schalter 37 wird geöffnet und die Mittel zum Zünden werden enterregt.
Strom für das Zünden aller Gefässe kann einer einzigen Wechselstromquelle entnommen werden, z. B. den Klemmen 10.
In Fig. 1 sind die Vorrichtungen zum Einleiten der Erregung der Gefässe 13-18 durch die Nummern 44-49 angedeutet. Jede dieser Nummern stellt eine Gruppe zusammenwirkender Elemente, ähnlich denen in Fig. 2, dar oder führt dieselben Aufgaben durch wie diese Gruppe von Elementen. Wie leicht zu verstehen ist, können irgendwelche geeigneten Mittel zum Zünden an Stelle der in Fig. 2 eingesetzt werden. Es ist wünschenswert, dass jede der Kathoden 27-32 von dem evakuieren Gefäss isoliert ist, wie es in Fig. 2 durch einen isolierten Topf 50 angedeutet ist, und dass Schutzmittel, wie die Teile 51-56, zum Schutze der Anoden 21-26 gegen den aus den Kathoden 27-32 austretenden Dampf vorgesehen sind.
Wir nehmen an, dass der Transformator 12 und die Leitung 58 Spannung führenund der Schalter 37 geschlossen ist ; dann werden die Erregerelektroden der Dampfentladungsgefässe einem hochfrequenten Potential unterworfen, welches das Einsetzen der Erregung durch der Spannungsquelle 57 entnommenen Strom erlaubt. Wenn die Erregung der Gefässe 13-18 hergestellt ist, wird Belastungsstrom zwischen den Wechselstromleitungen 10 und den Gleichstromleitungen 11 in bekannter Weise übertragen.
Ist der Belastungsstrom vergleichsweise klein, so führt in jeder Phase das eine oder das andere der parallel geschalteten Dampfentladungsgefässe Strom. Bei grösserer Belastung verteilt sich der Strom auf die parallel geschalteten Dampfentladungsgefässe, von denen zwei oder eine andere geeignete Zahl vorhanden sein mögen.
Wenn eine Rückzündung auftritt, wird die Erregung des dadurch angegriffenen Dampfentladungsgefässes durch den Rückzündungsstrom unterbrochen und der Belastungsstrom von einem in derselben Phase parallel geschalteten Dampfentladungsgefäss übernommen. Nach Ablauf einiger Halbwellen hat sich die Anode des angegriffenen Gefässes abgekühlt ; die infolge der Rückzündung entstandenen Gase haben sich verteilt und die Erregung des Gefässes kann bestehen bleiben. Wenn die Einrichtung wenig belastet ist, wird der Belastungsstrom weiterhin von dem Gefäss geleitet, das ihn beim Auftreten der Rückzündung übernahm.
Ist die Belastung der Einrichtung gross, so teilt sich der Belastungsstrom unter die verschiedenen parallel geschalteten Dampfe Entladungsgefässe auf, sobald die Erregung des von der Rückzündung betroffenen Gefässes wieder hergestellt ist.
Wie leicht einzusehen ist, hat die Anordnung mit parallelen Einheiten, wie sie hier beschrieben ist, den Vorteil, dass Arbeitsunterbrechung infolge Rückzündung vermieden wird. Sie hat den weiteren Vorteil, dass die Belastbarkeit der Umformungseinriehtung je nach Wunsch durch Verändern der Zahl der jeder Phase zugeordneten und parallel geschalteten Dampfentladungsgefässe vergrössert und verkleinert werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schutzeinrichtung für Umformer mit für jede Phase getrennt vorgesehenen Einphasen-Dampfentladungsgefässen, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Phase mindestens zwei parallel geschaltete gleichartige Dampfentladungsgefässe mit je dem gleichen Mittel zur automatischen Zündung und Erregung vorgesehen sind, damit bei einer Rüekzündung des einen Dampfentladungsgefässes das andere gesunde Dampfentladungsgefäss, bzw. die andern gesunden Dampfentladungsgefässe die Aufrechterhaltung des Betriebes übernehmen können.