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Einrichtung zum Schutz gegen Rückzündungen in Gas-oder Dampfentladungsgefässen.
Zur Löschung von Rückzündungen in Gleichrichtern ist eine Einrichtung bekanntgeworden, bei welcher vor jeder Anode des Gleichrichters ein Steuergitter angeordnet ist und bei welcher im Rück-
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Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Einrichtung zum Schutze gegen Rückzündung und besteht darin, dass in Verbindung mit dem zu schützenden gittergesteuerten Entladungsgefäss ein weiteres gitter- gesteuertes, zweckmässig einanodiges Entladungsgefäss (#Hilfsentladungsgefäss") vorgesehen ist, dessen
Steuerkreis (Gitterkreis) die im Rückzündungsfalle auftretende Strom- oder Spannungsänderung zugeführt und welches dadurch leitend wird und infolgedessen unmittelbar (d. h. unter Vermeidung von mechanischen
Schaltvorrichtungen) eine Sperrspannung in den Steuergitterkreis des zu schützenden Entladungs- gefässes einfügt.
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden in der Anwendung auf Eisengleichrichter beschrieben, die entsprechenden Schaltungsanordnungen sind in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung schematisch dargestellt.
In Fig. 1 bedeutet 10 die Wechselstromquelle, 11 einen Gleichstromverbraucher, der als Gleichstrommebenschlussmotor dargestellt ist. An die Wechselstromquelle ist ein Transformator 12 angeschlossen, die äusseren Klemmen seiner Sekundärwicklung führen zu den beiden Anoden 17 eines Gleichrichters-M, mit der Mitte der Sekundärwicklung ist der eine Pol des Gleichstromverbrauchers 11 verbunden. Der andere Pol des Verbrauchers steht über einen Schnellschalter 14 mit der Kathode 16 des Gleichrichters in Verbindung.
Es sind ferner zwei im wesentlichen voneinander unabhängige Stromkreise für die Steuergitter 18, welche vor den Anoden 17 angebracht sind, vorhanden, nämlich einerseits eine Verbindung von dem Eisengefäss 15 des Gleichrichters über eine Signaleinrichtung 22, einen Strombegrenzungswiderstand 21 und eine positive Gittervorspannungsbatterie 20 und anderseits ein Stromkreis von der Kathode 16 des Gleichrichters über einen Strombegrenzungswiderstand 25, eine Entladungsröhre 24, beispielsweise eine Hochvakuumröhre, die Wicklungen 28 und die Kontakte eines Verzögerungsrelais und eine negative Gittervorspannungsbatterie 23. Die Spannung der Batterie 23 ist höher als diejenige der Batterie 20.
Die Strombegrenzungswiderstände 19 sind den beiden genannten Gitterkreisen gemeinsam.
Diese Einrichtung arbeitet in folgender Weise : Angenommen der Schnellschalter 14 sei geschlossen und der Motor 11 werde über den Transformator 12 und den Gleichrichter 13 mit Gleichstrom versorgt.
Solange keine Rückzündung eintritt, werden die Kontakte des Schnellschalters 14 durch die Haltewicklung entgegen einer Federkraft in Berührung gehalten. An den Steuergittern 18 des Gleichrichters liegt während dieser Zeit ein gegenüber der Kathode 16 positives Potential, welches von der Gittervorspannungsbatterie 20 geliefert wird. Das Eisengefäss 15 des Gleichrichters ist dabei bei rückzündungs- freiem Betrieb auf einem gegenüber der Kathode 16 positiven Potential.
Sobald jedoch ein Lichtbogen mit einer der Anoden 17 als Kathode und der Quecksilberkathode 16 als Anode zustande kommt, kehrt sich die Stromrichtung im Gleichstromkreise um, es wird infolgedessen die in dem Luftspalt des Eisenjoches des Schnellschalters angedeutete Entmagnetisierungswicklung im umgekehrten Sinne vom Gleichstrom durchflossen, wie bei rückzündungsfreiem Betrieb, und die auf das Eisenstück am Schalthebel des
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Schalters 14 ausgeübte Kraft wird derart vermindert, dass die Feder die beiden Schalterkontakte auseinanderzieht. Gleichzeitig ändert sich, wie Versuche ergeben haben (vgl.
Wissenschaftliche Veröffentlichungen aus dem Siemenskonzern, II. Band, Seite 252), das Potential des Eisengefässes 15 gegenüber der Quecksilberkathode 16 in dem Sinne, dass das Eisengefäss ein negatives Potential gegenüber der Kathode annimmt und es wird daher das Gitter der Röhre 24 auf ein gegenüber der Kathode dieser Röhre positives Potential gebracht, da nämlich die Kathode mit dem Eisengefäss 15, das Gitter dagegen mit der Quecksilberkathode 16 verbunden ist.
Infolgedessen bringt der durch die Röhre 24 stattfindende Stromdurchgang die Steuergitter 18 auf ein gegenüber den Anoden 17 negatives Potential, so dass kein neuer Lichtbogen zwischen der Kathode 16 und den Anoden 17, als auch zwischen den beiden Anoden 17 auftreten kann und der Rückzündungslichtbogen spätestens nach einer Halbperiode endgültig erlischt. Das Relais 28 öffnet nach Ablauf seiner Verzögerungszeit seine Kontakte und unterbricht damit den Anodenkreis der Röhre 24, so dass dann das Potential der Steuergitter 18 des Gleichrichters wieder durch die positive Gitterspannungsbatterie 20 bestimmt ist.
Zwischen dem Gitter und der Kathode der Röhre 24 ist noch ein Kondensator 26 und parallel dazu ein Widerstand 27 vorgesehen. Dieser Kondensator dient dazu, bei sehr kurz dauernden Spannungen die an dem Gitter der Röhre 24 auftretende Ladung aufzunehmen und über den Widerstand 27 zu vernichten.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in der Fig. 2 dargestellt und lässt gleichzeitig erkennen, in welcher Weise eine gemäss der Erfindung vorzusehende Rückzündungslöscheinrichtung an einem Gleichrichter anzubringen ist, an dessen Steuergitter eine Wechselspannung liegt. Es kann sich dabei dann entweder um eine Einrichtung zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom mit Hilfe von Entladungsgefässen handeln oder um eine Einrichtung zur Gleichrichtung von Wechselstrom, bei welcher die Stärke des in dem Gleichstromkreise fliessenden Stromes stetig geregelt werden soll. Die Fig. 2 bezieht sich auf den letzteren Fall.
Es ist bei der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung vorausgesetzt, dass die Regelung der Gleichstromstärke mit Hilfe einer reinen Wechselspannung geschehen möge, deren Phasenlage gegenüber der an den Anoden 17 des Gleichrichters liegenden Spannung verändert werden kann. Die Schaltungsanordnung stimmt in bezug auf die Schaltung des Motors 11, des Gleichrichtertransformators 12, des Gleichrichters 13 und des Schnellschalters 14 im wesentlichen mit der in Fig. 1 dargestellten überein. Die Steuergitter 18 des Gleichrichters sind an die Sekundärwicklung eines Gittertransformators 30 angeschlossen, die Mitte dieser Sekundärwicklung ist über einen Widerstand 31 mit der Kathode 16 des Gleichrichters verbunden.
Die Primärwicklung des Gittertransformators 30 liegt an zwei einander gegenüberliegenden Eckpunkten einer Brückenschaltung 32, deren beiden andern Eckpunkten dieselbe Spannung wie der Primärwicklung des Gleichrichtertransformators 12 zugeführt wird. Die Brückenschaltung 32 besteht in zwei Zweigen aus je einer Drosselspule und in den beiden andern Zweigen aus einer Drosselspule und einem verstellbaren Ohmschen Widerstand. Die Röhre 24 und die negative Gittervorspannungsbatterie 23 liegen untereinander in Reihe und parallel zu dem Widerstand 31. Das Gitter der Röhre 24 ist an die Sekundärwicklung eines Stromwandlers 33 angeschlossen, dessen Primärwicklung in Reihe mit dem Verbraucher 11 im Gleiehstromkreise des Gleichrichters liegt.
Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung arbeitet in folgender Weise : Im rückzündungsfreien Betrieb wird der Schnellschalter 14 in derselben Weise, wie an Hand der Fig. 1 beschrieben, geschlossen gehalten.
Die'Entladung zwischen der Quecksilberkathode 16 und der Anode 17 setzt dabei innerhalb jeder positiven Anodenspannungshalbwelle ein, sobald die an dem zugehörigen Steuergitter liegende Spannung den Zündwert überschreitet. Dieser Zeitpunkt innerhalb jeder positiven Anodenspannungshalbwelle und damit die Stärke des in dem Gleichstromkreise des Gleichrichters fliessenden Stromes ist von der Einstellung des Ohmschen Widerstandes in der Brückenschaltung 32 abhängig. Wird die Grösse des Widerstandes verändert, so vergrössert bzw. verkleinert sich der Phasenverschiebungswinkel zwischen der an den Steuergittern und der an den Anoden des Gleichrichters 13 liegenden Spannung und die Stromstärke im Gleichstromkreise nimmt infolgedessen zu bzw. ab.
Sobald sich die Stromrichtung im Gleichstromkreise umkehrt, also beim Auftreten einer Rückzündung, entsteht zwischen den Klemmen der Sekundärwicklung des Stromwandlers 33 eine Spannung, derart, dass die Röhre 24 stromdurchlässig wird. Hiedurch bildet sich an dem Widerstand 31 ein Spannungsabfall, derart, dass das obere Ende dieses Widerstandes ein negatives Potential gegenüber dem unteren Ende annimmt und somit auch die Steuergitter 18 des Gleichrichters 13 auf negatives Potential gegenüber der Quecksilberkathode 16 kommen.
Hiedurch wird ebenfalls wieder spätestens innerhalb einer Halbperiode des den Gleichrichter speisenden Wechselstromes jede Entladung in dem Gefäss zum Erlöschen gebracht.
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei einphasigen Gleichrichtern beschränkt, sondern kann auch zur Löschung von Rückzündungen in mehrphasigen Gleichrichtern angewendet werden.
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Device for protection against reignition in gas or vapor discharge vessels.
For extinguishing reignitions in rectifiers, a device has become known in which a control grid is arranged in front of each anode of the rectifier and in which in the rear
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The invention now relates to a device for protection against flashback and consists in the fact that, in connection with the grid-controlled discharge vessel to be protected, a further grid-controlled, expediently single-anodic discharge vessel (# auxiliary discharge vessel ") is provided
Control circuit (grid circuit) is supplied with the current or voltage change that occurs in the case of reignition and which thereby becomes conductive and consequently immediately (i.e. avoiding mechanical
Switching devices) inserts a blocking voltage into the control grid circuit of the discharge vessel to be protected.
Some embodiments of the invention are described below in the application to iron rectifiers, the corresponding circuit arrangements are shown schematically in FIGS. 1 and 2 of the drawing.
In FIG. 1, 10 denotes the alternating current source, 11 denotes a direct current consumer, which is shown as a direct current shunt motor. A transformer 12 is connected to the alternating current source, the outer terminals of its secondary winding lead to the two anodes 17 of a rectifier M, one pole of the direct current consumer 11 is connected to the middle of the secondary winding. The other pole of the consumer is connected to the cathode 16 of the rectifier via a high-speed switch 14.
There are also two essentially independent circuits for the control grid 18, which are attached in front of the anodes 17, namely on the one hand a connection from the iron vessel 15 of the rectifier via a signal device 22, a current limiting resistor 21 and a positive grid bias battery 20 and on the other hand a Circuit from the rectifier cathode 16 through a current limiting resistor 25, a discharge tube 24 such as a high vacuum tube, the windings 28 and the contacts of a delay relay and a negative grid bias battery 23. The voltage of battery 23 is higher than that of battery 20.
The current limiting resistors 19 are common to the two grid circles mentioned.
This device works in the following way: Assuming the high-speed switch 14 is closed and the motor 11 is supplied with direct current via the transformer 12 and the rectifier 13.
As long as no flashback occurs, the contacts of the quick switch 14 are kept in contact by the holding winding against a spring force. During this time, a potential which is positive with respect to the cathode 16 and which is supplied by the grid biasing battery 20 is applied to the control grid 18 of the rectifier. The iron vessel 15 of the rectifier is at a positive potential compared to the cathode 16 when it is operated without backfire.
However, as soon as an arc occurs with one of the anodes 17 as the cathode and the mercury cathode 16 as the anode, the direction of the current is reversed in the direct current circuit, as a result of which the direct current flows through the demagnetization winding indicated in the air gap of the iron yoke of the quick switch in the opposite direction, as in backfire-free operation, and the iron piece on the gear lever of the
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Switch 14 exerted force is reduced such that the spring pulls the two switch contacts apart. At the same time, as tests have shown, changes (cf.
Scientific publications from the Siemens group, Volume II, page 252), the potential of the iron vessel 15 compared to the mercury cathode 16 in the sense that the iron vessel assumes a negative potential compared to the cathode and therefore the grid of the tube 24 is set to a compared to the The cathode of this tube brought positive potential, since the cathode is connected to the iron vessel 15, while the grid is connected to the mercury cathode 16.
As a result, the passage of current through the tube 24 brings the control grid 18 to a negative potential with respect to the anodes 17, so that no new arc can occur between the cathode 16 and the anodes 17, as well as between the two anodes 17 and the re-ignition arc at the latest after one Half-period finally expires. The relay 28 opens its contacts after its delay time has expired and thus interrupts the anode circuit of the tube 24, so that the potential of the control grid 18 of the rectifier is again determined by the positive grid voltage battery 20.
A capacitor 26 is also provided between the grid and the cathode of the tube 24 and a resistor 27 is provided in parallel thereto. This capacitor serves to absorb the charge occurring on the grid of the tube 24 in the case of very short voltages and to destroy it via the resistor 27.
A further embodiment of the invention is shown in FIG. 2 and at the same time reveals the manner in which a backfire extinguishing device to be provided according to the invention is to be attached to a rectifier whose control grid is connected to an alternating voltage. It can then either be a device for converting direct current into alternating current with the aid of discharge vessels or a device for rectifying alternating current, in which the strength of the current flowing in the direct current circuit is to be continuously regulated. Fig. 2 relates to the latter case.
In the device shown in FIG. 2, it is a prerequisite that the control of the direct current strength should take place with the aid of a pure alternating voltage, the phase position of which can be changed with respect to the voltage applied to the anodes 17 of the rectifier. With regard to the circuitry of the motor 11, the rectifier transformer 12, the rectifier 13 and the high-speed switch 14, the circuit arrangement essentially corresponds to that shown in FIG. The control grids 18 of the rectifier are connected to the secondary winding of a grid transformer 30, the center of this secondary winding is connected via a resistor 31 to the cathode 16 of the rectifier.
The primary winding of the grid transformer 30 lies at two opposite corner points of a bridge circuit 32, the two other corner points of which the same voltage as the primary winding of the rectifier transformer 12 is fed. The bridge circuit 32 consists in two branches of a choke coil each and in the two other branches of a choke coil and an adjustable ohmic resistance. The tube 24 and the negative grid bias battery 23 are in series with each other and parallel to the resistor 31. The grid of the tube 24 is connected to the secondary winding of a current transformer 33, the primary winding of which is in series with the load 11 in the rectifier circuit.
The device shown in FIG. 2 operates in the following way: In backfire-free operation, the quick switch 14 is kept closed in the same way as described with reference to FIG. 1.
The discharge between the mercury cathode 16 and the anode 17 begins within each positive anode voltage half-wave as soon as the voltage applied to the associated control grid exceeds the ignition value. This point in time within each positive anode voltage half-wave and thus the strength of the current flowing in the direct current circuit of the rectifier depends on the setting of the ohmic resistance in the bridge circuit 32. If the size of the resistor is changed, the phase shift angle between the voltage applied to the control grid and the voltage applied to the anodes of the rectifier 13 increases or decreases, and the current intensity in the DC circuit increases or decreases as a result.
As soon as the direction of the current is reversed in the direct current circuit, that is to say when a flashback occurs, a voltage is created between the terminals of the secondary winding of the current transformer 33 such that the tube 24 becomes current-permeable. As a result, a voltage drop forms at resistor 31 such that the upper end of this resistor assumes a negative potential compared to the lower end and thus the control grid 18 of rectifier 13 also comes to a negative potential compared to the mercury cathode 16.
This also causes every discharge in the vessel to be extinguished again at the latest within a half cycle of the alternating current feeding the rectifier.
The invention is not limited to use in single-phase rectifiers, but can also be used to extinguish reignitions in multi-phase rectifiers.
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