CH191663A - Device for preventing contact erosion in contact devices for grid control of converters. - Google Patents

Device for preventing contact erosion in contact devices for grid control of converters.

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CH191663A
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Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/02Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters
    • H02M1/04Circuits specially adapted for the generation of grid-control or igniter-control voltages for discharge tubes incorporated in static converters for tubes with grid control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Description

  

  Einrichtung zum Verhüten des     Itontaktabbrandes    bei Kontaktapparaten  für die Gittersteuerung von Stromrichtern.    Bei     Stromrichtern    mit Gas- oder Dampf  entladungsstrecke werden .den     Steuergittern     periodisch zu bestimmten Zeitmomenten posi  tive Spannungsimpulse     aufgedrückt,    um die  Hauptanoden zum Zünden zu bringen. Damit  die Zündung im gewünschten Zeitmoment er  folgt, ist es     vorteilhaft,    den     Gittern    eine  Spannung mit     steiler        Stirn    aufzudrücken.

    Eine allmählich ansteigende     .Steuerspannung     ergibt nämlich     unbestimmte        Zündmomente,     weil die Zündspannung je nach :dem zufäl  ligen Formationszustand er Anoden und zu  fälligen kleinen konstruktiven Abweichun  gen, sowie je nach     Abstand    der Anoden von  den Erregeranoden, das heisst vom     loni-          sationszustand    des     Raumes    vor :den Anoden  und je nach Dampfzustand     bezw.    Dampf  dichte im Stromrichter, veränderlich ist.

    Stossspannungen mit steiler     Stirn    werden in       einfachster    Weise mit Hilfe von mechani  schen Kontaktapparaten erzeugt, indem der  eine Spannungsquelle     enthaltende        Gitterkreis     durch einen mechanischen Kontakt gesahlos-         sen    wird.

       Solche        Kontaktapparate,    die nor  malerweise aus einem     laus        Lamellen    zusam  mengesetzten     Kommutator    mit Bürste be  stehen, wobei     entweder    die     Bürste    oder der       Kommutator        rotiert,        haben    aber den Nachteil,  dass :die     Kontakte    anbrennen und .sich daher  mit der Zeit stark abnützen.

   Dieses Anbren  nen wird zum Teil durch die schon vor dem  Auflaufen der     Bürste    auf die Kontaktlamelle  auftretenden     Überschlagsfunken    hervorgeru  fen, die je     naeh    der Höhe der Spannung zwi  schen Lamelle und     Bürste    länger oder kürzer  und je nach der Stromstärke mehr oder we  niger     wirksam    sind.

   Ein     weiterer    Grund für  das Anbrennen und Zerstören von Bürste und  Lamelle ist der, dass     nach    der Kontaktgabe  zwischen Bürste und Lamelle die für :den       Strömübergang    verfügbare     Kontaktfläche    an  fänglich noch so     gering    ist,     :dass    die spezifi  sche     Stromdichte    so gross wird, dass .eine un  zulässige Erwärmung und ein Schmelzender  Kontaktflächen eintritt. Durch die Zerstö  rung der     Kontaktflächen    wird die Kontakt-           gabe    verzögert und zuletzt überhaupt un  sicher und in Frage     gestellt.     



  Gegenstand der Erfindung ist nun eine       Einrichtung    zum Verhüten des Kontakt  abbrandes bei Kontaktapparaten mit     relativ     zu einem     Kommutator    rotierender     Bürste    für  die     Gittersteuerung    von     .Stromrichtern    mit  Dampf- oder     Gasentladungsstrecke,    bei der  diese     Nachteile    erfindungsgemäss dadurch  behoben werden,     dass        Mittel    vorgesehen sind,

    durch welche bei der Kontaktgabe     zwischen     Bürste und     Kommutatorlamelledes        Kontakt-          apparates    der     .Stromanstieg    derart verzögert  wird,     dass    der .Strom von einem     Minimalwert     langsam ansteigend     erst    nach Erreichen einer  genügenden     Kontaktfläche        zwischen    Bürste  und Lamelle plötzlich den vollen     Endwert     erreicht.  



  In der Zeichnung sind     Ausführungsbei-          spiele    der Erfindung schematisch in den       Fig.    1, 4 und 5 dargestellt, .die     Fig.    2 und 3  zeigen     Stromdiagramme.     



  In den Figuren bedeutet 1 die     Gitter-          spannungsquelle    mit einer     Mittelanzapfung,          die    mit der Kathode 6 des Stromrichters 10  verbunden ist. Mit 4 und 5 sind Wider  stände im Steuerkreis der den Anoden des       Stromrichters    10 vorgelagerten     Gitter    7 be  zeichnet. Die Gitter 7 liegen unter Zwischen  schaltung der Widerstände 4, 5 dauernd am  negativen Pol der     Steuerspannungsquelte    1,  sie werden vorübergehend zum     Zweck    der  Zündung mit dem positiven Pol verbunden.

    Der     Kontaktapparat    besitzt die Bürste 2, die  mit konstanter     Geschwindigkeit,        zum    Bei  spiel     synchron    mit der Frequenz des die  Anoden des Stromrichters 10 speisenden Net  zes     umläuft    und auf den     Kontaktlamellen    3  schleift.

   Im     Gittersteuerkreis    liegt :die Dros  sel 9, die .das sofortige     Einsetzen    des vollen  Stromes bei der Kontaktgabe     bezw.        beim     Überspringen des     Überschlagfunkens    zwi  schen     Bürste    und     Lamelle    des Kontaktappa  rates und     so,den        Kontaktabbrand        verhindert.     



  Beim     Ausführungsbeispiel    nach     Fig.    1  liegt die Drossel 9 in der Verbindungs  leitung zwischen dem     Pluspol    der     Gitter-          spannungsquelle    1     und,der        Bürste    2 des Kon-         taktapparates,    sie kann durch den     Sehalter    8  überbrückt werden.

   Dis     Induktivität    und  Charakteristik der Drossel 9     müssen    zur Er  zielung :des angestrebten Zweckes so gewählt   erden, dass bei     Beginn    der     Kontaktgabe          bezw.    im Moment des Auftretens     des        Über-          schlagfunkens    der     zwischen    Lamelle und  Bürste des     Kontaktapparates    übergehende  Strom     praktisch    auf den Wert Null abge  drosselt ist, darnach aber verzögert ansteigt  und bei     Erreichen    einer     Kontaktfläche,

      die  einer spezifisch kleinen     Stromdichte    ent  spricht,     momentan    den vollen     Wert    erreicht.  Dies     kann    durch Verwendung von Spezial  eisen mit     .ausgesprochen    steil ansteigender       Sättigungscharakteristik    für den     Eisenkern     der Drossel     erreicht    werden.

   Der Verlauf des  Stromes J     entspricht    dann     etwa    dem Dia  gramm,     Fig.    2, in der     a    den Zeitpunkt  der Kontaktgabe, b den Zeitpunkt des       Erreichens    der für den vollen     .Strom    ausrei  chenden     Kontaktfläche    und c den     Zeitpunkt          bedeutet,    wo die Bürste von der Lamelle ab  läuft.

       Nimmt    man zum Beispiel an, dass die       Spannungsquelle    1 200 Volt     besitzt,    so     wird     bei der Kontaktgabe zuerst nur ein langsam  ansteigender     Strom    durch die Widerstände 4  fliessen.

   Wird nun aber die     Drosselspule    - 9  so     bemessen,        dass    ihre     Sättigung    dann     erreicht     ist, wenn in den Widerständen 4 ungefähr     1/4          bis        1/,    des Endstromes sich eingestellt hat,  so wird erst dann die Spannung     zwischen     Gitter und Kathode positiv werden,     weil        vor-          .her        die        Spannung    an der     Drosselspule    über  1,

  00 Volt     betrug.    Sobald     Sättigung    .der Dros  selspule     eingetreten    ist, wird die     Spannung     Gitterkathode nahezu senkrecht     ansteigen,     damit aber auch der Strom     durch    die Wi  derstände 5 und der     Reststrom    durch die  Widerstände 4. Der Strom der Spannungs  quelle verläuft daher etwa nach .der Kurve x  in     Fig.        @3    und der Strom über die     Gitter    nach  der Kurve y in     Fig.    3.

   Zur     Verhütung    der  Funkenbildung und des     Kontaktabbrandes     beim Ablaufen der     Bürste    von den Lamellen  des     Kontaktapparates    können in bekannter  Weise Kondensatoren vorgesehen werden.  



  An Stelle     einer    Drossel in der Verbin-           dungsleitung    zur     Bürste    des     Kontaktappa-          rates    ist es zum Beispiel ohne weiteres mög  lich, in den Zuleitungen von den     Lamellen     des     Kontaktapparates    zu den     Gittern    Dros  selspulen anzuordnen. Es sind in .diesem  Falle soviel Drosselspulen     nötig    als     Kontakt-          lamellen-vorhanden    sind.

   Mit der Verwen  dung einer einzigen Drosselspule in der ge  meinsamen     Zuleitung    oder     Verwendung    von  getrennten Drosselspulen in den     einzelnen          Gitterzuleitungen    ist noch ,der     Nachteil    ver  bunden, dass wegen der     jeweils        zurückblei-          benden        Remanenz    ,das Eisen nur schlecht  ausgenutzt ist.

   Dieser Mangel     wird    gemäss       Fig.    4     in,der        Weise    behoben,     dass        mindestens     die Wicklungen     ,zweier    Drosselspulen,     die    in  den     Zuleitungen    zu den     Gittern    von Anoden  von Gegenphasen oder von     benachbarten     Phasen liegen, auf den     Schenkeln    eines ge  meinsamen,     Eisenkernes        untergebracht    und so  geschaltet sind,

   dass die Stromimpulse den       Eisenkern    abwechselnd in beiden Richtungen       magnetisieren.     



  Ein weiteres     Ausführungsbeispiel    zeigt       Fig.    5. Hier     sind    in die     Gitterzuleitungen     Stromwandler 11 eingeschaltet, deren Se  kundärwicklungen 1,2 die Wicklungen von  Drosselspulen     speisen    und die zwei     Primär-          wicklungen        13a,        Lab        besitzen,    welche von  Strömen durchflossen werden,

   die den Git  tern von Anoden von     Gegenphasen    oder be  nachbarten     Phasen        zugeführt    werden und das  Eisen des     Stromwandlers    abwechselnd in bei  den     Richtungeni        magnetisieren.    Diese Schal  tung     bietet    den     Vorteil,    dass die Drosselspule  9 an     Erdpotential    gelegt werden kann, so  wie dass der Wicklungsraum der Spule und  die Abmessungen des aus     hochwertigem     Eisen     bestehenden    Kernes kleiner gewählt  werden können, so dass die Drosselspule bil  liger wird.



  Device for preventing contact burn-up in contact devices for grid control of converters. In the case of converters with gas or vapor discharge paths, positive voltage pulses are periodically applied to the control grids at certain times in order to ignite the main anodes. So that the ignition takes place in the desired moment, it is advantageous to apply a voltage to the grids with a steep forehead.

    A gradually increasing control voltage results in indefinite ignition moments because the ignition voltage depends on: the accidental formation state of the anodes and any small structural deviations, as well as depending on the distance between the anodes and the excitation anodes, i.e. the ionisation state of the room: the anodes and depending on the state of vapor respectively. Vapor density in the converter, is variable.

    Impulse voltages with a steep forehead are generated in the simplest way with the aid of mechanical contact devices, in that the grid circle containing a voltage source is closed by a mechanical contact.

       Such contact devices, which normally consist of a commutator with a brush composed of lamellas, with either the brush or the commutator rotating, have the disadvantage that: the contacts burn and therefore wear out a lot over time.

   This anbren is partly caused by the flashover sparks that occur before the brush hits the contact lamella, which are longer or shorter depending on the level of tension between the lamella and brush and are more or less effective depending on the current intensity.

   Another reason for the burning and destruction of the brush and lamella is that after the contact between the brush and the lamella, the contact area available for: the flow transition is initially so small that the specific current density becomes so great that Unacceptable heating and melting of the contact surfaces occurs. By destroying the contact surfaces, the making of contact is delayed and ultimately unsafe and questionable.



  The subject matter of the invention is a device for preventing contact burn-up in contact devices with a brush rotating relative to a commutator for the grid control of current converters with vapor or gas discharge path, in which these disadvantages are remedied according to the invention in that means are provided

    which, when contact is made between the brush and the commutator lamella of the contact device, the current rise is delayed in such a way that the current, slowly rising from a minimum value, suddenly reaches the full end value only after a sufficient contact area has been reached between the brush and lamella.



  In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown schematically in FIGS. 1, 4 and 5, and FIGS. 2 and 3 show current diagrams.



  In the figures, 1 denotes the grid voltage source with a center tap which is connected to the cathode 6 of the converter 10. With 4 and 5 are resistors in the control circuit of the anodes of the converter 10 upstream grid 7 be distinguished. The grids 7 are with the interposition of the resistors 4, 5 permanently at the negative pole of the control voltage source 1, they are temporarily connected to the positive pole for the purpose of ignition.

    The contact apparatus has the brush 2, which rotates at a constant speed, for example synchronously with the frequency of the network feeding the anodes of the converter 10, and grinds on the contact blades 3.

   In the grid control circuit is: the throttle sel 9, the. The immediate onset of full current when making contact or. when the flashover spark is skipped between the brush and the lamella of the contact apparatus and so on, the contact erosion is prevented.



  In the embodiment according to FIG. 1, the throttle 9 is located in the connection line between the positive pole of the grid voltage source 1 and the brush 2 of the contact apparatus; it can be bridged by the switch 8.

   Dis inductance and characteristics of the choke 9 must be chosen to achieve: the intended purpose so that at the beginning of the contact respectively. At the moment the flashover occurs, the current passing between the lamella and the brush of the contact apparatus is practically throttled to the value zero, but then increases with a delay and when a contact surface is reached,

      which corresponds to a specific low current density, momentarily reaches the full value. This can be achieved by using special irons with an extremely steep rise in saturation characteristics for the iron core of the choke.

   The course of the current J then corresponds approximately to the diagram, Fig. 2, in which a is the time of contact, b the time of reaching the contact area sufficient for the full .Strom and c the time when the brush from the blade runs off.

       Assuming, for example, that the voltage source 1 has 200 volts, only a slowly increasing current will initially flow through the resistors 4 when contact is made.

   If, however, the choke coil 9 is dimensioned so that its saturation is reached when approximately 1/4 to 1 /, of the final current has set in the resistors 4, then the voltage between grid and cathode will only become positive because before the voltage at the choke coil over 1,

  00 volts. As soon as saturation of the choke coil has occurred, the grid cathode voltage will rise almost vertically, but so will the current through the resistors 5 and the residual current through the resistors 4. The current of the voltage source therefore follows approximately the curve x in Fig . @ 3 and the current through the grids according to curve y in FIG. 3.

   To prevent the formation of sparks and contact erosion when the brush runs off the lamellae of the contact apparatus, capacitors can be provided in a known manner.



  Instead of a throttle in the connection line to the brush of the contact apparatus, it is, for example, easily possible to arrange choke coils in the supply lines from the lamellas of the contact apparatus to the grids. In this case, as many choke coils are necessary as there are contact lamellas.

   The use of a single choke coil in the common supply line or the use of separate choke coils in the individual grid supply lines also has the disadvantage that the iron is only poorly utilized because of the remanence that remains in each case.

   This deficiency is remedied according to FIG. 4 in such a way that at least the windings, two choke coils, which are in the supply lines to the grids of anodes of opposite phases or of adjacent phases, are accommodated on the legs of a common iron core and switched in this way are,

   that the current pulses magnetize the iron core alternately in both directions.



  Another exemplary embodiment is shown in FIG. 5. Here, current transformers 11 are connected to the grid supply lines, the secondary windings 1, 2 of which feed the windings of choke coils and which have two primary windings 13a, Lab through which currents flow,

   which are fed to the grid of anodes of opposite phases or adjacent phases and magnetize the iron of the current transformer alternately in the directions. This circuit offers the advantage that the choke coil 9 can be connected to earth potential, so that the winding space of the coil and the dimensions of the core made of high-quality iron can be selected to be smaller, so that the choke coil is cheaper.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zum Verhüten des Kontakt- 2n bei Kontaktapparaten mit relativ zu einem Kommutator rotierender Bürste für die Gittersteuerung von ,Stromrichtern mit Dampf- oder Gasentladungsstrecke, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, durch welche bei der Kontaktgabe zwischen Bürste und Kommutatorlamelle des Kontakt apparates der ,Stromanstieg derart verzögert wird, Claim: Device for preventing contact in contact devices with a brush rotating relative to a commutator for grid control of converters with vapor or gas discharge path, characterized in that means are provided through which when contact is made between the brush and the commutator bar of the contact device the, current increase is delayed so, .dass der Strom von einem Minimalwert langsam ansteigend erst nach Erreichen einer genügenden Kontaktfläche zwischen Bürste und Lamelle plötzlich den vollen Endwert erreicht. UNTERANSPRÜCHE: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass in .den Gitter- steuerkreis eine Drosselspule eingeschal tet ist, deren Induktivität so gewählt ist, dass sie den Stromanstieg in der ge wünschten Weise verzögert. 3. .that the current, slowly increasing from a minimum value, suddenly reaches the full end value only after reaching a sufficient contact area between brush and lamella. SUBClaims: 1. Device according to patent claim, characterized in that a choke coil is switched on in the grid control circuit, the inductance of which is chosen so that it delays the current rise in the desired manner. 3. Einrichtung nach Unteranspruch 1, da- .durch 'gekennzeichnet, dass die Drossel spule so bemessen ist, dass die Eisensätti gung erreicht ist, bevor die Spannung zwi schen Gitter und Kathode anfängt positiv zu werden. 3. Einrichtung nach Unteranspruch 2, -da- durch gekennzeichnet, dass eine Drossel spule in der Verbindungsleitung zwi schen Gitterspannungsquelle und Bürste ,des Kontaktapparates vorgesehen ist. 4. Device according to dependent claim 1, characterized in that the choke coil is dimensioned so that the iron saturation is reached before the voltage between the grid and cathode begins to become positive. 3. Device according to dependent claim 2, -da- characterized in that a choke coil is provided in the connecting line between the grid voltage source and brush, the contact apparatus. 4th Einrichtung nach Unteranspruch 2., da durch gekennzeichnet, dass Drosselspulen in den Zuleitungen von den Lamellen des Kontaktapparates zu den Gittern vor gesehen .sind. 5. Einrichtung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass mindestens die Wicklungen zweier Drosselspulen, die in den Zuleitungen zu den Gittern von Anoden von Gegenphasen oder von be nachbarten Phasen liegen, auf den Schen keln eines gemeinsamen Eisenkernes un tergebracht und so geschaltet sind, Device according to dependent claim 2, characterized in that inductors are seen in the supply lines from the lamellae of the contact apparatus to the grids. 5. Device according to dependent claim 4, characterized in that at least the windings of two choke coils, which are located in the supply lines to the grids of anodes of opposite phases or of adjacent phases, are placed on the legs of a common iron core and are connected so dass die Stromimpulse den Eisenkern abwechselnd in beiden Richtungen magnetisieren. 6. Einrichtung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass in die Gitter- zuleitungen Stromwandler eingeschaltet sind, deren Sekundärwicklungen die Wicklungen von Drosselspulen speisen und die zwei Primärwicklungen besitzen, welche von Strömen durchflossen werden, , that the current pulses magnetize the iron core alternately in both directions. 6. Device according to dependent claim 4, characterized in that current transformers are switched on in the grid supply lines, the secondary windings of which feed the windings of choke coils and which have two primary windings through which currents flow, die den Gittern von Anoden von Gegen phasen oder benachbarten Phasen zuge führt werden und das Eisen des Strom- wandlers abwechselnd in beiden Richtun gen magnetisieren. which are fed to the grids of anodes from opposite phases or neighboring phases and magnetize the iron of the current transformer alternately in both directions.
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