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.