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.