CH158652A - Verfahren zum Steuern von elektrischen Vakuumapparaten, wie Gleichrichtern, Wechselrichtern oder dergleichen. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Steuern von elektrischen     Vakuumapparaten,    wie Gleichrichtern,       Wechselrichtern    oder     dergleichen.       Um Gleichrichter, Wechselrichter - oder  dergleichen zu steuern, verfuhr man bisher  in der Weise, dass man bei gegebener Anoden  spannung die     Zündspannung    des Vakuum  apparates durch Steuerung des Potentials  von den Anoden vorgelagerten Gittern- her  auf- oder heruntersetzte, so dass nach Be  lieben die Zündung des Lichtbogens verhin  dert oderermöglicht wurde. Unter der     Zünd-          spannung    ist dabei derjenige Spannungswert  zu verstehen, den die     Anodenspannung    über  schreiten muss, damit der Lichtbogen ein  setzen kann.

   Die Zündspannung wird beein  flusst sowohl durch die konstruktiven Ver  hältnisse des Gleichrichters (Querschnitt .des       Lichtbogenweges,    Einbauten,     Kühlung,        Gas-          und    Dampfdruck, Dampfdichte usw.), als  auch durch den elektrischen Zustand des       Lichtbogenweges,    in erster Linie durch die  Raumladung. Diese Raumladung wurde bis  her, wie gesagt, fast ausschliesslich zur  Steuerung des Vakuumapparates verwendet,  in dem den Anoden vorgelagerten     Gittern       willkürlich ein positives oder negatives Po  tential mit Hilfe von Steuerapparaten auf  gedrückt wurde.

   Wurden sie relativ zum  Potential der Kathode positiv geladen, dann  wurde die Zündspannung herabgesetzt und  der     Lichtbogendurchgang    freigegeben, wur  den sie negativ geladen, dann wurde die  Zündspannung über den Wert der Anoden  spannung gehoben, und dadurch wurde der       Lichtbogendurchgang    gesperrt. Diese Steue  rung erfordert somit besondere Zuleitungen  zu den Gittern, die isolierte Durchführungen  durch das     Gleichrichtergefäss    erhalten müs  sen, sie hat zudem verschiedene Nachteile.  Abgesehen davon, dass überhaupt ausser den  Durchführungen für die Anoden noch Durch  führungen für die Gitter erforderlich sind,  welche den Bau der Gleichrichter kompli  7ierter und teurer machen, treten auch oft  Rückzündungen auf die Gitter auf.

   Diese  Ströme können erhebliche Werte annehmen,  falls nicht hohe Begrenzungswiderstände  vorgesehen werden, die aber ihrerseits die      Steuerung erschweren, da sie selbst nicht  ohne Einfluss auf die Ladung der Gitter sind.  Es addiert sich nämlich der Spannungsabfall  in diesen Widerständen zu den Steuerspan  nungen, und dadurch geht die Eindeutigkeit  des Ladepotentials verloren.

   Die Möglichkeit  der Rückzündung auf die Gitter wird noch  dadurch erhöht, dass die     Steuerspannung    das       Potential    der Gitter über das Potential der  Anoden hebt, so dass das Potentialgefälle       Gitter-Kathode    oft grösser ist, als das     Anode-          Kathode.    Wenn auch im allgemeinen die       Vorschaltwiderstände    im Gitterkreis die  Fehlerströme auf ein unschädliches Mass be  grenzen, so können sie aber doch die Steue  rung als solche nachteilig beeinflussen, zum  Beispiel durch Versagen der Zündung oder  durch zeitliche Verschiebungen der     Zünd-          momente,

      was bei gewissen Umformungen  als .erhebliche Störung gewertet werden muss.  Diese Nachteile werden .durch das Verfahren  gemäss oder Erfindung vermieden. Nach diesem  Verfahren soll die Steuerung nicht durch  Beeinflussung der     Zündspannung,    sondern  durch Beeinflussung der     Elektrodenspan-          nung    bewirkt werden.

   Stellt man nämlich  .die     Zündspannung    auf einen die Betriebs  spannung der Anoden etwas übersteigenden  Wert ein und erhöht, um die Anode zum  Zünden zu bringen, die     Anodenspannung     kurzzeitig über den Wert der Zündspannung,  so     wird    .der Lichtbogen in der gleichen Weise  einsetzen, als wenn man die Anodenspan  nung konstant gehalten, aber die Zündung  herabgesetzt hätte.  



  Gegenstand der Erfindung ist somit ein  Verfahren zum     Steuern    von Vakuumappa  raten (Gleichrichtern, Wechselrichtern oder  dergleichen), bei denen die Zündspannung  höher als die Betriebsspannung der Elektro  den ist, nach welchem mit Hilfe von Steuer  einrichtungen -zyklisch den in der Phase auf  einander folgenden Elektroden Überspannun  gen erteilt werden, welche die     Elektroden-          spannung    kurzzeitig über den Wert der       Zündspannung    heben, um in meist     perio-          ,discher    Folge die Zündung     des    Lichtbogens  zu. ermöglichen.

   Hier wird also nicht die    Raumladung mit Hilfe von     (gittern    zur  Steuerung des Vakuumapparates benutzt,  sondern die     Elektrodenspannung    selbst, die  vorerst unter der Zündspannung liegt, aber  zur Zündung des Lichtbogens über     ,diese    ge  hoben wird. Die Vorteile sind     mannigfaltiger     Art. Um die Zündspannung über den Wert  der     Elektrodenspannung    zu heben, sind  äussere Mittel nicht unbedingt erforderlich.  Es genügt im allgemeinen eine     Verengung          ,des        Durchtrittsduerschnittes    für den Licht  bogen durch Zusammenschnüren der Anoden  hülse, oder durch Einbauten in diesen.

   Auch  kann man den     Lichtbogenweg    unter dem  Einfluss eines schwach magnetischen Feldes  stellen, welches die Elektronen ablenkt und  dadurch die Zündung erschwert. Schliesslich  könnte man eine konstante, die Zündung er  schwerende Raumladung durch Einbauten  herbeiführen, .denen ein bestimmtes, nicht       steuerbares    Potential erteilt wird. In diesem  Falle wird man     unter        Umständen        auch    hier  Durchführungen nicht vermeiden können.  Da aber das Potential dieser Einbauten nicht  gesteuert zu werden braucht, lassen sich die  Verhältnisse so wählen, dass die Gefahr einer  Rückzündung auf .diese Einbauten sehr ver  ringert ist.

   Ein anderes Mittel, die Zünd  spannung     zu,    erhöhen, wäre die Verbindung       .der    isoliert eingesetzten Gitter mit Anoden  anderer, am besten nacheilender Phase, da  dadurch das Gitter in dem Zündmoment der  zugehörigen Anode ein negatives Potential  besitzt, was die     Zündspannung    über die Be  triebsspannung der Anode hebt. Natürlich       mussdiese        Verbindung    ebenfalls über hohe  Widerstände erfolgen.

   Das Wesentliche ist  in jedem Falle, dass durch Erteilen     einer     kurzzeitigen Überspannung die Elektroden  spannung für einen Moment über     die        Zünd-          spannung    gehoben wird und so die Zündung       ,des    Lichtbogens eingeleitet     wird.    Der Mo  ment     .der    Zündung kann innerhalb der für  den Vorwärtsstrom in Betracht kommenden  Halbperiode beliebig gewählt und verschoben  werden. Es ergeben sich dann je nach der  Natur des Apparates und der     Schaltung    .die  Folgen, die man bei dieser Verschiebung des      Zündmomentes erwarten kann.

   Auf diese  Weise     ist    die Regelung eines Gleich- oder  Wechselstromes, die Umformung einer Strom  art in .die andere, die Steuerung     kollektor-          loser    Motoren usw. möglich. Die Zeitdauer  der Stromführung jeder Anode wird auch  hier ,durch die Lage der Zündmomente  wesentlich beeinflusst.  



  Die     Erteilung,der    kurzzeitigen Überspan  nung ist auf verschiedene Weise möglich.  Die Anoden sind zwar mit den Klemmen des  den Vakuumapparat speisenden Transforma  tors fest verbunden, und damit erscheint zu  nächst ihr Potential eindeutig     festgelegt.     Wenn man aber .berücksichtigt, dass für  steile Spannungsfronten die     Induktivität    der  Zuleitungen bereits eine Rolle spielt, so wird  man erkennen, dass, wenn man den Anoden  durch Einfügen von Fremdspannungen in  den Anodenkreis zusätzliche     Spannungen     hoher Frequenz zuführt, das Anodenpoten  tial sich gegenüber dem Potential der zu  gehörigen     Transformatorklemmen    in hohem  Masse ändern kann.

   Sollte die     In.duktivität     der Zuleitung nicht genügen, so hindert ja  nichts, sie künstlich, zum Beispiel durch  Biegungen, Knicke oder Luftdrosseln, zu er  höhen. Will man die Überspannung .durch  kurzzeitiges Anlegen der Anoden an eine  Quelle     ungedämpfter    Schwingungen erzeu  gen, so kann dies mit Hilfe eines "entspre  chenden Kontaktapparates geschehen. Ein  anderes     Mittel    wäre,     Funkenerzeuger    zu ver  wenden, welche den Anoden Überspannun  gen durch Funkenüberschlag     erteilen,    wobei  man die     Funkenerzeuger    parallel zum Trans  formator über .eine Funkenstrecke mit den  Anoden verbindet.

   Als     Funkenerzeuger    kön  nen     Induktorien,        Oszillatoren,        Reibungs-          oder        Influenzelektrisiermaschinen    usw. ver  wendet werden. Es ist     vorteilhaft,    parallel  zur     Funkenstrecke        Kondensatoren    zu schal  ten, weil hierdurch die Intensität des Fun  kens grösser und die erzeugte Überspannung  .der Anoden höher wird.

   Um das Einsetzen  des Lichtbogens zu sichern, wird man die       Vakuumapparate    mit dauernd brennenden  Erregerlichtbogen versehen, welche die Wir-         kung    der     Steuereinrichtung    unterstützen.  Die     Aufeinanderfolge,der    Funken, wie über  haupt der jeder Anode (oder     Kathode)    er  teilten Überspannungen kann der Betriebs  frequenz des Wechselstromes oder, wenn die  Steuerung es verlangt, einer andern Fre  quenz entsprechen. Das Verfahren der Steue  rung durch eine den Anoden erteilte Über  spannung kann auch mit dem bisherigen  Verfahren der Gittersteuerung kombiniert  werden, indem man zur Zündung gleich  zeitig das Potential der Anode und das des  Gitters erhöht.

   Dies lässt sich aber durch ein  und dasselbe Mittel und durch ein und .die  selbe     Steuereinrichtung    bewirken, indem  man das .den Lichtbogen sperrende Gitter  dauernd mit der Anode leitend verbindet und  die Steuerung durch Überspannungen be  wirkt, die gleichzeitig beiden Teilen erteilt  sind. Die Zuführung der Überspannung ge  schieht auch in diesem Falle an dem ausser  halb des Vakuumgefässes befindlichen Teil  der Anodenzuleitung, so dass auch in diesem       Falle    Durchführungen für die     Gitter    völlig  vermieden werden.

   Man kann bei diesem  Verfahren natürlich an Stelle der unmittel  baren Verbindung der Gitter mit den zu  gehörigen Anoden die Potentiale beider       durüh    Gleich- oder Wechselspannung distan  zieren, indem man solche Spannungen  dauernd zwischen die Gitter und die zugehö  rigen Anoden schaltet, nur muss auch in die  sem Falle die Überspannung so hoch gewählt.  werden, dass die     Anodenspannung    kurzzeitig  die     Zündspannung    übersteigt.  



  Das beschriebene Verfahren ist bei allen  Schaltungen anwendbar, bei denen bisher       Gittersteuerung    zur Anwendung     gelangte.     Es vereinfacht den Bau des     Gleichrichter,     und erhöht die Sicherheit und Zuverlässig  keit der Steuerung.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Steuern von elektrischen Vakuumapparaten, wie Gleichrichtern, Wech selrichtern oder dergleichen, bei denen die Zündspannung höher als die Betriebsspan nung der Elektroden ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass mit Hilfe von Steuereinrich- tungen zyklisch den in .der Phase aufein ander folgenden Elektroden Überspannungen erteilt werden, welche die Elektrodenspan- nung kurzzeitig über den Wert der Zünd spannung heben. UNTERAN SPRüCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Lichtbogen weg Einbauten vorgesehen werden, wel che die Zündung,des Lichtbogens bei Be triebsspannung verhindern. 2. Verfahren nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass den Ein bauten (Gittern) ein gegenüber der Ka thode negatives Gleichspannungspoten- tial aufgedrückt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuereinrich tungen Funkenerzeuger verwendet wer den, welche den Elektroden Überspannun gen durch Funkenüberschlag erteilen. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuereinrich tungen Kontaktapparate verwendet wer den; welche den. Elektroden kurzzeitig Spannungen höherer Frequenz zuführen, die sich den Spannungen der Betriebs frequenz überlagern. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Erregeranoden vor gesehen werden, welche einen Dauerlicht bogen führen, der die Wirkung der Steuereinrichtung unterstützt. 6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufeinander folge der jeder Elektrode erteilten Über spannungen der erforderlichen Steuer frequenz entsprechend gewählt wird. 7.

   Verfahren nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass vor der Über schlagsstelle des Funkens auf die Elek trode die Induktivität der äussern Ver bindungsleitung zwischen Transformator und Elektrode durch Einschaltung einer (Luft-)Drossel künstlich erhöht wird. B. Verfahren nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass parallel zu jeder Überschlagsfunkenstrecke eine Ka pazität geschaltet wird. 9. Verfahren nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass der Funken überschlag auf die aussen liegenden Teile der Zuführungsleitung zu den Elektro den erfolgt.

   <B>10.</B> Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit der Steuerung der Elektrodenspannung eine Steuerung des Gitterpotentials erfolgt. 11. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Elektroden- und der Gitterspannung durch dieselbe Steuereinrichtung erfolgt. 12. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gitter mit der zugehörigen Anode unmittelbar verbun den wird. 1.3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Potential des Gitters von dem der zugehörigen Anode durch eine Hilfsspannung beliebiger Art distanziert wird. 14.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gitter über Widerstand mit einer Anode anderer Phase verbunden wird.