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Es ist bekannt, Lichtbogenstrecken, die zur Umformung dienen sollen, periodisch durch eine Hilfsspannung zu zünden. Bei diesem Zündverfahren entstehen dann Schwierigkeiten, wenn es für hohe
Spannungen angewendet werden soll, weil bei grossen Elektrodenabständen die Liehtbögen von einer normalen Zündanlage nicht mit genügender Sicherheit eingeleitet werden. Besonders im Mehrphasenbetrieb kommt es darauf an, Liehtbögen auch dann mit Sicherheit zu zünden, wenn die Betriebsspannungsdifferenz zwischen den Elektroden noch klein ist.
Erfindungsgemäss wird diese Zündung dadurch ermöglicht, dass mit Hilfe von zusätzlichen einfachen Mitteln, beispielsweise durch eine entsprechend grosse Bemessung der zur Zündanlage gehörigen Kondensatoren oder der Spannung der Zündanlage, der durch die Zündanlage im Zündlichtbogen erzeugte Strom und seine Dauer derart gross gemacht werden, dass die Thermoionisation imstande ist, die Zündung des Hauptlichtbogens herbeizuführen.
Die Erfindung ist aus folgenden Überlegungen von Versuchen heraus entstanden :
Wenn ein Lichtbogen eingeleitet werden soll, so muss die Lichtbogenstrecke eine Zeitlang leitend gemacht werden. Der Betriebsstrom kann infolge der in seinem Stromkreis stets vorhandenen Induktivität nicht sofort folgen. Der durch die Zündanlage erzeugte Hilfsfunken ist im allgemeinen bereits verschwunden, ehe der Betriebsstrom so gross geworden ist, dass er den Lichtbogen selbst erhalten kann. Um den zeitlichen Zwischenraum zwischen Verschwinden des Hilfsfunkens und Entstehen des Betriebsstromes möglichst unwirksam oder klein zu machen, müssen einmal die Nachwirkungen des Hilfsfunkens gross gemacht werden, und es muss ferner der Hilfsfunke lange aufrechterhalten werden.
Schliesslich muss der Hilfsfunke in einem Elektrodengebiet erzeugt werden, in dem das Entstehen und das Weiterbrennen eines Lichtbogens günstig sind (es darf dort zum Beispiel die Luftströmung nicht zu gross sein). Nachwirkungen eines Lichtbogenstromes entstehen durch Erwärmung der Elektroden und des Gasraumes sowie durch Ionisation des Gases. Die Wärmewirkung ist gross, wenn der Ausdruck SUL i dt gross ist, wobei UL die Lichtbogenspannung ist, die von der Stromstärke abhängt, jedoch bei grossen Strömen
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sation des Gasraumes hängt in der Hauptsache vom Scheitelwert des Stromes, jedoch auch von seiner Dauer ab. Beide Wirkungen, die Wärme wie die Ionisation, verschwinden mit der Zeit. Es ist deshalb zweckmässig, den Zündstrom selbst möglichst lange aufrechtzuerhalten, damit auch die Nachwirkungen lange bestehen.
Durch Versuche, die auf Grund dieser Überlegungen angestellt wurden, ergab sich, dass tatsächlich die Zündsicherheit bei grosser Zündstromstärke und langdauernde Strom ausserordentlich vermehrt wird. Unter Zündsicherheit ist dabei die Tatsache zu verstehen, dass durch die Zündung der Betriebsstrom mit Sicherheit eingeleitet wird. Es kann dann mit kleinerer "Zündspitze" an der Betriebsspannung gearbeitet werden. Durch diese wichtige Erkenntnis wird erst das Umformen hoher Spannungen. wie sie z. B. für die Hochspannungsübertragung nötig sind, ermöglicht. Um den Zündstrom und seine Dauer zu erhöhen, ist eine grosse Energie in der Zündanlage nötig, die sich periodisch durch die Lichtbogenstrecken entlädt.
Bei solchen Zündanlagen werden stets Kondensatoren benötigt, in denen die plötzlich benötigte Energie aufgespeichert ist. Diese Kondensatoren gestatten die Aufspeicherung einer Energie, die dem Ausdruck y ? C. U2 entspricht. Es-eniigt also im allgemeinen nicht, diese Energie nur so gross
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zu machen, dass eben ein Überschlag zwischen den Hauptelektroden erreicht wird, sondern diese Energie muss erfindungsgemäss besonders gross gemacht werden. Dies kann sowohl dadurch geschehen, dass die Kapazität gross gemacht wird, wie dadurch, dass die Aufladespannung der Kondensatoren erhöht wird.
Die Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 beispielsweise veranschaulicht.
Die Fig. 1 stellt eine Anordnung gemäss der Erfindung dar, durch welche die Zündungsenergie einen erheblichen Betrag erreicht, in dem die Kapazität und die Aufladespannung der Kondensatoren erhöht und zugleich zur Erzeugung der Zündspannung dienende Kondensatoren zwecks Ersparnis an Mehraufwand in den einzelnen Phasen zusammengefasst werden. In der Fig. l sind die Funkenstrecken mit 74, "15 und 76, der Haupttransformator, über den die Funkenstrecken an dem Drehstromnetz liegen, mit 75, die Phasen- wieklungen des Transformators 7. 3 mit 86, "87 und 88 und die zur Zündung der Lichtbogen dienenden Teslatransformatoren mit 77, 78 und 79 bezeichnet. Der Hilfstransformator 67 lädt über einen Gleichrichter 68 (z.
B. ein Glühventil) einen grossen Kondensator 69 auf, der seine Spannung während des Arbeitens der Zündanlage fast auf voller Höhe behalten soll. Von dem Kondensator 69 aus wird über den Widerstand 70 der Schwingungskondensator 71 aufgeladen, der bei jeder Zündung mit der Primärspule des entsprechenden Teslatransformators 77, "18 und 79 einen Schwingungskreis bildet. Durch die rotie-
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die neue Speisung des Kondensators 71 mit Gleichspannung wird der Vorteil erreicht, dass dieser Kondensator bei jeder Zündung voll aufgeladen ist, u. zw. unabhängig von dem Zeitpunkt, in dem die Zündung erfolgt. Natürlich muss der Widerstand 70 so bemessen werden, dass eine genügend rasche Aufladung von 71 gewährleistet ist.
Erst durch die Gleichspannungsaufladung wird ferner die gemeinsame Verwendung des Kondensators 71 für alle Zündkreise möglich.
Die Fig. 1 stellt nur ein Beispiel dar ; in prinzipiell gleicher Weise kann bei allen Mehrphasenschal- tungen verfahren werden. Es ist ferner möglich, den Transformator 73, der den Betriebsstrom liefert, zugleich unter Zwischenschaltung eines Gleichrichters zur Speisung des Kondensators 69 an Stelle des Hilfstransformators 67 zu benutzen. Es ist weiterhin möglich, den Kondensator 69 aus dem Gleiehspan- nungsnetz 90 zu speisen. Welcher dieser Wege der zweckmässigere ist, hängt von den jeweiligen Betriebsbedingungen der rmformungseinrichtungen usw. ab.
Bei der Erzeugung der Zündspannungen mit Teslatransformatoren nach Fig. 1 kommen für
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tachheit halber nur einphasig erfolgt. Der Transformator 91 speist über die beiden Gleichrichter 92 und 93 die Kondensatoren 94 und 95. Von diesen aus erfolgt über die Widerstände 96 bis 105 die Aufladung der Kondensatoren 111 bis 115. zou bestimmtem Zeitpunkt tritt an der rotierenden Funkenstrecke 116 ein Überschlag ein. Dieser Überschlag zieht auch an den Funkenstrecken 106 bis 110 Überschläge nach sich.
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Nachbarteilen der Anlage muss über die Induktivität 118 fliessen, an deren Stelle auch eine lange Leitung treten kann.
Dadurch entsteht eine Schwingung, die das Potential von 117 noch über den durch die Vielfachschaltung gegebenen Betrag hinaus erhöht. Dadurch wird zugleich an 117 eine Hochfrequenzschwingung erzeugt, die die Überschlagsspannung zwischen den Elektroden erniedrigt und die Dauer des Stromes verlängert. Die Drosselspule 119 hält die Zündspannung von der Gleichstromseite fern. Wenn infolge dieser Zündspannung in ss ein Übersehlag eingetreten ist, fliesst der Zündstrom in der Hauptsache über die Kapazität 121 und Erde zurück. Der Transformator 1. 22 liefert dann Strom über die Kammer und über 119 nach der Gleichstromseite, die bei + angeschlossen ist.
Die Polarität des Spannungsstosses muss so gewählt werden, dass beim Auftreten des Stosses der Potentialunterschied zwischen den Elektroden möglichst gross wird. Soll beispielsweise ein Spannungsstoss von 300 kV über die Funkenstrecke 116 auf die Leitung 117 gegeben werden und ist in diesem Augen blick das Gleichspannungspotential dieser Leitung + 100 kV, so ist die Differenz von 300 kV zwischen 116 und 117 am leichtesten zu erreichen, wenn die Stossanlage negativ aufgeladen wird, da ihre Spannung gegen Erde dann nur + 100-300 =-200 kV betragen muss.
Die Widerstände 96 bis 105 müssen so hoch gewählt werden, dass die Spannungsstösse nur zu sehr kleinem Bruchteil über die Widerstände abfliessen können, anderseits muss durch die Widerstände eine periodische Aufladung der Kondensatoren 111 bis 115 möglich sein.
Bei der Stosszündung nach Fig. 2 ist die Erfindung, die Zündung durch zusätzliche Mittel sicher zu gestalten, ebenfalls in entsprechender Weise wie bei der Hocfrequenzzündung anwendbar. Die wirksame Kapazität der Vielfachschaltung ist grösser zu machen, als es zur Erzielung einer hohem Spannung an sich notwendig wäre. Anderseits kann auch die Spannung höher gemacht werden als sum überschlag notwendig ist. Durch die Drosselspule 118 kann ferner die Dauer des Zündstromes vergrössert werden.
Die rotierende Funkenstrecke 116 wird man bei einphasigen Anlagen an die Stelle von 106 setzen, da sie dann nur für eine niedrige Spannung gegen Erde isoliert zu werden braucht. An der in Fig. 2 bezeichneten
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dieser Stösse auf verschiedene Phasen eines Mehrphasensystems dienen. Es müssen dann, wie in Fig. 1, noch weitere feststehende Elektroden angebracht werden. Zwischen den feststehenden und den rotierenden Elektroden müssen dann sehr hohe Überschlagsspannungen bestehen. Man kann das entweder durch grosse Abstände oder beispielsweise durch Anordnungen in Druckluft erreichen.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur ein-oder mehrphasigen Umformung hoher Spannungen mittels Funkenstrecken, bei dem die Lichtbögen durch eine taktmässig auftretende Hílfsspannung gezündet werden, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe von zusätzlichen einfachen Mitteln, beispielsweise durch eine entsprechend grosse Bemessung der zur Zündanlage gehörigen Kondensatoren oder der Spannung der Zündanlage, der durch die Zündanlage im Zündlichtbogen erzeugte Strom und seine Dauer derart gross gemacht werden, dass die Thermoionisation imstande ist, die Zündung des Hauptlichtbogens herbeizuführen.
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