CH90174A - Electrical blocking device with an inherently indeterminate current direction, in which arcs influenced by magnets are generated in vacuum vessels. - Google Patents

Electrical blocking device with an inherently indeterminate current direction, in which arcs influenced by magnets are generated in vacuum vessels.

Info

Publication number
CH90174A
CH90174A CH90174DA CH90174A CH 90174 A CH90174 A CH 90174A CH 90174D A CH90174D A CH 90174DA CH 90174 A CH90174 A CH 90174A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
current
magnet
locking device
excitation
arc
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Cie Aktiengesellschaft Boveri
Original Assignee
Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bbc Brown Boveri & Cie filed Critical Bbc Brown Boveri & Cie
Publication of CH90174A publication Critical patent/CH90174A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/52Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using discharge tubes in series with the load as final control devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Description

  

  Elektrische Sperreinrichtung mit an sich unbestimmter Stromrichtung, bei welcher  in Vakuumsgefässen durch Magnete beeinflusste Lichtbogen erzeugt werden.    Uni den Stromdlurchgang durch eine Zolle,  welche ans einem mit Elektroden versehenen  Valkuumgefäss besleht, in einer Richtung zu  unterbinden, hat man bisher die eine der  beiden Elektruden als Quecksilberelektrode  leergestellt sund den Lichtbogen in Queck  silberdampf erzeugt. Wird die Temperatur  der andern Elektrode unterlhalb gewisser  Werle gehalten, dann zeigt die Zelle die ge  wünschte Ventilwirkung. Ein derartiger  Gleichriehter ist neun aber nicht steuerbar,  und man kann die Richlung füer den Strom  durchgang nicht willkürlieb ändern.

   Auch  hängt die richtige Wirkung des     Gleichriclh-          ters    von mancherlei Voraussetzungen ab,  deren Vorhandensein nicht immer mit Sicher  heit zu erreichen ist. So zum Beispiel darf  die Temperatur der Anode weder zu huch,  noch auch zu gering sein, und das Vakuum  muss stets unterhallb des kritischen Druckes  gehallen werden, da sonst die soggenannte  Rückzündung eintritt, welche einen Kurz  schluss für das Netz bedeutet.    Gegenstand vorliegender Erfindung ist    eine eleklriscle Sperreinrichtung mit an sich  unbestimmter Stromrichtung, hei welcher in  Vakuumgelfässen durelh Magneite beeinflusste  Lichtbogen erzeugt werden und die Sper  rung für den Stromdurchgang von der Art  der Erregung und der Bemessung des Ma  gneten abhängig gemnacht ist.

   Zu dieseln  Zwecke erfolgt die periodische Unterbrechung  des Stromes in der gewünsmiten Stromrich  tung durclh periodische Erregung eines den  Lichlbuogen drusselnden Magneten, wobei aber  die Frequenz der die Sperreinrichtung durch  fliessenden Stronmwellen von der Frequenz  des Erregerstromes alhäingig ist. Durch diese  Art der periodischen Stromunterbrechung ist  auch die Steuerbarken der Sperreinrichtung  erreieht, denne durclh die Grrösse und Phase  des Erregerstromnes wird die Gr össe und Phase  der Stromwellen gegebenenfalls auch ihre  Riehtung beeinflusst.

   Um nun eine bestimmte  Wellenfreduenz zu erlhalten, kann man den       Magneten        finit        eirein        @Veehselstroin    erregen,  dessen     Frequenz        gleieb    der     halben        Frequenz          der    erzeugten Wellen ist. Legt man     nämlieli         die Elektroden der Sperreinrichtung an eine  Gleichstromspannung, dann wird der ent  stehende Lichtbogen jedesmal dann unter  brochen, wenn das magnetische Feld einen  gewissen Wert überschreitet.

   Bei genügender  Bemessung des Magneten geschieht dies wäh  ren einer Periode zweimal, so dass die Zahl  der Unterbrechungen, also auch die Zahl der  Stromwellen, gleich der Wechselzahl des Er  regerstromes ist. Die Frequenz des Erreger  stromes ist in diesem Fall also gleich der     Hal-          ben    Zahl der Stromwellen pro Sekunde. Man  kann jedoch die Zahl der     Unterbrechungen     sec. gleich der Periodenzahl des Erreger  stromes machen, wenn man den Magneten  ausser von Wechselstrom auch noch von  Gleichstrom erregt. In diesem Falle hat das  Magnetfeld während einer Periode nur ein  Maximum, wenn die     Gleichstromampere-          w    indungen gleich dem Amplitudenwert der  Wechselstromampèrewindungen sind.

   Der       Lichtbogen    wird also während einer Periode  des Erregerstromes auch nur einmal unter  brochen.  



  Es könnte nun möglich sein, dass das  Zerreissen des Lichtbogens nicht immer mit  Sicherheit eintritt, sondern dass unter gewis  sen Umständen nur eine Dehnung des Licht  bogens erzielt wird, wenn zum Beispiel die  Erregung des Magneten nicht ausreichend  ist. In diesem Falle wird zwar der Wider  stand des Strnmkreises vergrössert, aber der  erstrebte Zweck nicht vollkommen erreicht  Um aber den Lichtbogen mit Sicherheit, zum  Erlösehen zu bringen, kann man eine Schneide  öder mehrere Schneiden     gegebenenfalls    aus       nichtleitendem    und unverbrennbarem     Material     übereinander und in zur Achse des Licht  bogens senkrechter Lage versehen, in welcher  der Lichtbogen durch den Blasmagneten hin  eingeblasen wird. Diese Schneiden tragen zur  sicheren Unterbrechung wesentlich bei.

   Da  der Lichtbogen von den Polen des     Blasmnagne-          ten    möglichst umfasst werden muss, ist es  vorteilhaft, den Magneten in der Nähe der  Elektroden     auf    den Lichtbogen einwirken  zu lassen, da hier die Ausdehnung des Licht  bogens am     geringsten    ist. Man kann aber    auch ein zwischen den Elektroden wvagreclht  geführtes Valkuumgefäss in der Mitte ver  engen und den Magneten an dieser Stelle auf  den Lichtbogen wirken lasen. Setzt man an  dieser Stelle den Kondensationsraum für den  Quecksilberdampf auf, dann wird man den  Lichtbogen vorteilhaft in diesem Raum, und  zwar gegen     entsprechend        angebrachte    Schnei  den blasen.  



  Die innerhalb des Vakuumgefässes einer  solchen Sperreinrichtung     auftretenden    Tem  peraturen sind ausserordentlich hoch, und e  wird sich daher empfehlen, nur die Pole des  Magneten in den Hohlraum des Gefässes  hineinragen zu lassen, während mnan das  Joch und die Wicklung des Magneten ausser  halb des Gefässes anordnet. Sehr zweclknmäissig  dürfte auch eine Kiülhlung des Magneten seid.  und diese kann mit der Kühlung des ganzen  Gefässes kombiniert werden.  



  Die     Erfindung    sei anhand der durch die  Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbei  spiele näher erläutert,  In Fig. 1 ist eine Sperrzelle als Sperr  einrichtung im Schnitt dargestellt. G ist das  Vakuumngefäss mit den beiden     Quecksillber-          elektroden    El und E2. M ist der Blasmagnet,  dessen Erregerwichlung W vom     Wechsel-          stromnretz    a, b erregt wird. Sind die Elek  troden E1 uand E2 mit einem Gleichstromnnetz       verbunden,    dann ist die Zahl     der    die Zelle  cunrch fliessenden Stromwellen gleich der  Wechselzahl des Netzes, n h.

   Liegen die Elek  troden E1 und E2 an einem     Wechselstromn-          rnetz,    dann nuss die Frequenz des Erreger  netzes a b in diesem Falle gleich der halben  Frequenz des Hauptnetzes sein, um nur in  einer     Richtung    den     Stromdurchgang    zu  sperren.  



  In     Fig.        \?    ist an dem mittleren,     verengten     Teil des Gefässes G der     hondensationsrauni     für das verdampfte Quecksilber angesetzt. In  diesem befindet sich die Schneide     L9,        gegen     welche der Lichtbogen durch den     Magneten          geblasen    wird. Man     kann    den Magneten so  erregen, dass er den     Lichtbooo,en    bei der An  ordnung nach     Fig.    2 nur löscht, wenn er     ilm     gegen die Schneide<B>8</B> drückt.

   In diesem     Fa        ll.e         ist die Zahl der durch die Sperreinrichtung  fliessenden Stromwellen gleich der einfachen  Frequenz des Erregerwechselstromes.  



  Dieses lässt sich aber in vorteilhafter  Weise durch eine gemischte Erregung des  Magneten M gemäss Fig. 3 erreichen.  



  In F ig. 3 bedeutet Sp die die     Sperrein-          ricAtung    lüldende Sperrzelle, M den Magne  ten mit den Erregerwiclkluugen TW, und W2.  B ist eine Batterie, T ein Transformator,  welcher das Gleichstromnetz Ng mit dem  Wechselstromnetz NW induktiv verkettet.  Die Erregerwicklung TV1 ist vomn Netz N,  die Wicklung W'2 vorn Wechselstromnetz Ne  aus erregt. hie durch periodische Unter  brechung, des Gleichlstromes pro Sekunde er  zeugte Aizalhl von Stromwellen ist gleich  Gier Frequenz     des    Erregernetzes     Ne,    da in  diesem Falle ,jeder Periode des     Erreger-          wecliselstromes    nur ein Feldmaximum ent  spricht.

   Der durch den Transformator auf das  letz Nw übertragene Wechselstrom hat in  der gewählten Schaltung die gleiche Fre  quenz, wie das Erregernetz Ne, und man  kann daher die Erregerwicklung WZ auch  vom Netz NW speisen.    Umgekehrt ist nan durch diese Einrich  tung auch in der Lage, eine Batterie aus  einem Wechselstromnnetz gegebenenfalls über  einen Transformator zu laden, wenn der     Rlas-          magnet    von der gegebenen Wechselstrom  spannung erregt wird. Auch in diesem Falle  rmuss der Magnet M ausser der Wechselstrom  erregung noch eine Gleichstromerregung er  halten, damit jeder Periode des     Wechststro-          mes    nur ein Feldmaximum entspricht. Damit  nun aber das Feldmaximum stets, z.

   R. mit  denn positiven Strommaximum, zusammen  fällt, ist dafür zu sorgen, dass der Magneti  sierungsstrom des Magneten möglichst pha  sengleich mit der Netzspannung ist. Dies  kann zum Beispiel dadurch erreicht werden,  dass in den Erregerkreis des Blasnmagnetes  ein relativ hoher Ohm'scher Widerstand ge  schaltet wird, oder dadurch, dass man ihn von  einer um 90   gegen den Netzstrom bezw.  Netzspannung verschobenen Spannung er-    regt. Diese Spannung kann eventuell in  einem Phasenumnformer beliebiger Art er  zeugt werden.  



  Während lei der Einrichtung nach Fig. 3  eine Halbwelle des Wechselstromes durch die  Wirkung des Rlasmagnetes stets unterdriickt  wird, kann bei Verwendung zweier derartiger  Sperrzellen gemäss Fig. -4 auch diese Welle  des Weclhselstromes zur Ladungg der Batterie  herangezogen werden. Die Leiden Blasmagnete  werden dann in der Weise erregt, dass ihre  Feldmaxima unm 180   zeitlich verschoben  sind. Schaltet man ihre Wechselstromerreger  wicklung TV,' und W2' hintereinander und  erregt ihre Gleichstromerregerwicklung IV,  und W2 von Gleichstrom im entgegengesetz  ten Sinne, dann erhäilt mnan für diese Magnet  feldstärke das Bild der Fig. 6.

   Ist Kurve I  die Erregerstromnstiirke durch Weclhselsitrom  für beide Blasmagneten, Kurve II die     Er-          regerstromstdirke    durch Gleichstrom für den  einen, Kurve III die Erregerstromstärke für  den andern Magneten, dann resultiert im  ersten Magneten eine Erregeramperewin  dungszahl gemäss Kurve Il' und im andern  Magneten die der Kurve V. Da die Stärke  des Magnetfeldes (ohne Berücksichtigung der  Säittigung) proportional der Erregung ge  setzt werden kann, so stellen Kurven IV und  V auch den zeitlichen Verlauf der Feldstärke  dar, und man erkennt, dass die Maxima uni  180' verschoben sind.  



  In Fig 4- ist die Anordlnung für Um  wandlung von Gleichstrom in Wecbselstrom  und umgekehrt im Prinzip veranschaulicht.  Es lbedeutet F die Ratterie (oder den     Energie-          speicber    für Gleichstrom, z. R.     Gleichstrom-          nmaschine    mit Schwvingrad). D ist ein     Span-          rnungsteiler,    der als einspuliger oder     zwei-          spidiger    Transformator ausgebildet sein  kann.  



  Sp1 und Sp2 sind Sperrzellen, M1 und M2  die zugehörigen Blasmagneten. Die Wick  lungen W1 und W2 der Magneten M1 und M2  werden vom Gleichstrom der Batterie erregt,  während die Wicklungen TU( und W2' in     Rei-          liensebaltung    von einer     ge"-en    die     @etzspan-          nung        urn    90   verschobenen Spannung, z.     B.         des Netzes lN, erregt werden, so dass die  Phase der Magnetfelder die richtige ist. Sind  dann olle Maxima der Felder von MZ1 und M2  un 180  zeitlich gebeneinander verschoben,  dann sperrt dir eine Zelle den Strom, wenn  die anrdore ihn freigibt.

   Die Richtung, nach  Welc her im Hauptstromkreis der Strom fliesst,  ob von der Batterie in den Transformator D  oder vom Transformator in die Batterie,  hängt davon ah, welche Spannung gerade  ülberwiegt. Es kommt nur darauf an, dass  stets der Stromdurchgang in demjenigen  Kreis freigegelben ist, in welchem sich die  Gleichstrom- und Wechselstromspannung  entgegenwirken, während der Stromdurch  gang in dem Kreis, in welchem sie hinter  einandergeschaltet sind, gesperrt ist.  



  Bei Mehrphasenstrom, z. B. Dreiphasen  strom, ist die Erregung der Blasmagneten  von richtiger Spannung ohne weitere Hilfs  mittel möglich, indem die Enden der Er  regerwicklung der Magneten für Phase I an  die Aussenleder der Phasen II und III an  belegt werden. Die Anordnung zur Umwand  lung von Dreiphasenstrom in Gleichstrom,  oder umgekehrt, an sieh wäre folgende.  



  Die Batterie, bezw. das Gleichstromnetz  N9 wird gemäss Fig. 5 mit einem Pol an den  neutralen Punkt einer an das Dreiphasen  netz Nw angeschlossenen, gegebenenfalls  sechsphasigen Drosselspule D (oder der Se  kundärwicklung eines Dreiphasentransforma  tors) gelegt, während der andere Pol über  sperrzellen Sp1 his Sp6 an die Aussenleiier  des Dreiphasennetzes, bezw. an die Enden  voll D angeschlossen ist. Die Blasmagnete  werdlen in der oben beschilderten Art erregt  und stets wird diejenige Zelle für den Strom  durchgang freigegeben, in deren Stromkreis  die Spannung der Batterie der Wechselstrom  spannung entgegengerichtet ist.  



  Es war bisher angenommen worden, die  Sperreinrichtung bestehe aus einer     Sperr-          d.    h. aus einer beschlossenen     horizon-          @alen    Röhre, an deren beiden Enden je ein  Qu@@ksilbernapf vorgesehen ist, wobei diese  beiden mit Quecksilber gefüllten Näpfe durch  in das Glas eingeschmolzene Platindrähte mit    den     Klemmen    des Apparates in leitender  Verbindung stehen und die Elektroden der  Zelle darstellen. Zur magnetischen Beeinflus  sung ist am Kittelteil der horizontalen Röhre  ein Magnet angebracht, dessen Feld das Rohr  wirksam durchsetzt.

   Solch ein Apparat be  sitzt aber einen sehr erheblichen     Nachteil,     da bei längerem Betrieb das Quecksilber  niveau der beiden Näpfe sich ändern kann.  Die Elektroden können zwar jede Anode  oder Kathode sein, je nach der augenblick  lieben Spannungsrichtung an der Sperrzelle,  sie Dönnen auch von Zeit zu Zeit ihre Rolle  vertauschen, aber da die Anode erfahrungs  gemäss mehr Quecksilber verdampft, als die  Kathode, kann es nicht ausbleiben, dass das  Niveau der einen Elektrode sich hebt, das  andere sich senkt und dass schliesslich durch  überlaufendes Quecksilber ein Kurzschluss im  Apparat entsteht.  



  Es soll nunmehr eine elektrische Sperr  einrichtung mit an sich unbestimmter Strom  richtung beschrieben werden, bei welcher  dieser Übelstand vermieden ist. Zu diesem  Zwecke bestellt die Sperreinrichtung aus zwei  parallel geschalteten Elementen, von denen  jedes bereits ohne magnetische Sperrung den  Strom in nur einer Richtung durchlässt, wo  bei aber die Durchlassrichtungen der beulen  Elemente einander entgegengesetzt sind.  Durch die magnetische Beeinflussumg wird  nun in beiden Elementen der     Stomdurch-          gang    auch für die jeweils andere Richtung  periodisch gesperrt, so dass während der hal  ben Zeit einer vollen Periode des Erreger  stromes die Sperreinrichtung für den Strom  ganz undurchlässig ist, während sie ihn für  die andere dalbperiocle für beide Stromrich  tungen freigibt.

   Diese Sperreinrichtung sei  anhand des durch Fig. 7 dargest-ellten     Aus-          führnnm-sbeispieles    näher erläutert.  



  In     Fi-.    7     bedeuten        .91        und    die     beiden          derart    parallel     geschalteten    Elemente, dass  S, den Strom von     -tja        narb        u,        S.    den     Strom     von     n    nach     gn        durchlä        sst.    Diese     Elemente    er  halten also     eincletiti";e    Elektroden, und es     i:

  ,t     die Anode     a,    mit der Kathode     k"    und die      Anode a2 mit der Kathode k1 verbunden. Die  beiden Magnete M1 und M2 dienen dazu, den  Stromdurchgang periodisch während einer  Halbperiode des Erregerwechselstromes zu  sperren, und zwar soll diese Sperrung in  beiden Elementen gleichzeitig erfolgen.  Nimmt man nun zum Beispiel an, zwischen  w und nt herrsche eine Wechselspannung;  es sollen aber nur die von     m    nach     n    gerich  teten Stromwellen zustandekommen. Dann  ist die Phase des Erregerwechselstromes so  ztu wählen, dass für die Zeit derjenigen Halb  periode, in welcher die Stromrichtung von n  nach m vorhanden ist, das Feld der Steuer  magnete ein Maximntum ist, so dass der Strom  durchgang in beiden Elementen gehindert  ist.

   Im Element S1 findet auch an sich eine  Sperruneg des Stromes statt, da der Strom  nicht von k1 nach a1 fliessen kann. Hier un  terstützt aber das Magnetfeld diese Wirkung  der Zelle an sich und lässt sogenannte ,,Rück  zündungen" nicht zu. Um den Strom in der  Richtung von na nach     n    zu sperren, müsste  die Phase des Erregerwechselstromes um  180   verschoben werden. Dies könnte zum  Beispiel durch Umkehr des Erregerstromes  der Erregermaschine W M geschehen. In den  meisten Fällen wird aber eine Umschaltung  des Erregergleichstromes, also der Batterie  B, genügen. In Fig. 7 sind gemischt erregte  Magnete Ml und M2 gezeichnet, deren Wick  lungen W1 und W2 Gleichstrom, W1' und  W2' Wechselstrom führen. Die Zellen kön  nen aber auch in anderer zweckentsprechen  der Art ausgebildet sein.  



  Bei der durch Fig. 7 dargestellten Anord  nung ist das Niveau der Quecksilberelektro  den k1 und k2 unveränderlich, da nur die  Kathoden aus Quecksilber bestehen und die  entwickelten Quecksilberdämpfe nach Kon  densation zu ihren Näpfen zurückfliessen. In  gewissen Fällen ist es nicht erforderlich, dass  beide Elemente der Sperrzelle magnetisch  steuerbar sind, es genügt unter Umständen,  dass das eine Element ein gewöhnliches ,,Ven  tilelement", das andere dagegen eine magne  tisch gesteuerte Zelle ist. Dieser Fall tritt  zum Beispiel ein, wenn es sich um ein Zu-    rüclkarbeiten eines Gleichstromnetzes auf ein  Weclhselstromnetz, und umgekehrt handelt.  



  Fig. 8 und 9 veranschaulichen diesen Fall  für Einphasenwechselstrom. Die Anordnun  gen sind aber ohne weiteres auf Mehrphasen  systeme übertragbar, was um so leichter einzu  sehen ist, als ja selbst bei Einphasenstrom,  den Sekund < ärwiclklungen s1 und s2 des Trans  formators T bereits zwei unm 180   in der  Phase verschobene     Spannungen    entnommen  werden. Bei Dreiphasenstrom wären es drei  um 120  oder sechs um 6l   verschobene  Spannungen usw.  



  In Fig. 8 bedeutet T einen Wechselstrom  transformator mit der Primärwicklung p und  der Sekundärwicklung s1, s2 mit dem Null  punkt 0. B ist die Batterie, an deren Stelle  aber auch andere Gleichstromverbraucher  bezw. Gleielhstromquellen gesetzt werden kön  nen. Z1 und Z sind zwei der beschriebenen  Sperreinrichtungen, welche aus zwei derart  parallel geschalteten Ventilelementen S1 und  S2 bezv. S3 und S4 bestehen, dass S1 bezwv. S4  ohne magnetische Beeinflussung den Strom  durchgang in der entgegengesetzten Rich  tung wie S bezw. S3 gestattet. Als Ganzes  betrachtet, lässt also sowohl Z1 wie auch Z2  den Strom in beiden Richtungen durch.

   Die  Elemente S1 und S4 sind aber mit den Steuer  magneten Ml und M4 ausgestattet, welche  den Stromdurchgang jeweils für diejenige  Halbperiode des     )Vechselstromes    sperren, in  welcher in dem Stromkreis     s.        Z@    B     bez,#v.          s,    Z, B die Wechselstrom- und Gleichstrom  spannung<I>in Reihe</I> wirken, während sie den  Stromdurchgang ganz frei geben, wenn die  Wechselstrom- und     Gleichstromspannung    ein  ander     entgegeiagerichtet    sind.

   Sind die Span  nun-en gleichgerichtet, dann genügt das  Feld des einzig vorhandenen Steuermagneten       gl,        bezw.        M"    um den Strom völlig zu sper  ren, da das Element     S=        bezw.        S."    bei dieser  Spannungsrichtung ohnehin den Strom nicht       durchlässt.    Sind die     Spannungen    entgegen  gerichtet. dann soll der     Stromdurchgang     nach beiden Richtungen möglich sein.

   Nach  welchen     Richtungen    der Strom dann fliesst,  ist noch unbestimmt und     hän        -t    davon ab,      ob die Gleichstrom- oder Wechselstromspan  nung überwiegt.  



  Die Sperreinrichtungen Z1, Z2....... der  verschliedenen Phasen lassen sich auch teil  weise zu einheitlichen Gebilden vereinigen,  wie es Fig. 9 zeigt. Im Prinzip ist Fig. 9  identizsch mit Fig. 8, in der Abbildung der  Zellen jedoch etwas verschieden. Die     Fle-          inente    S2 Lund S2 der Fig. 8 sind in einem ein  zigen Gefäss vereinigt und stellen einen  Glchrichter gewöhnlicher Bauart mit     melh-          reren    Anoden und gemeinsamer Kathode dar.  In ähllicher Weise ist S1 und S, in einem  einzi gen, aber mit der Trennungswand q     ver-          sehenen    Gefäss vereinigt, welches mehrere  Kathoden (1c1, und 7c4,) und eine gemeinsame  An adle (a1) besitzt.

   S1 und S, sind aber noch  durch die Magnete M1 und M4 steuerbar. Wie  aus Fig. 9 hervorgeht, entspricht die Schal  tung im übrigen genau der Schaltung der  Fig. B. Auch bei dieser Ausführungsform der  Sperreinrichtungen wird der oben erwähnte  Nachteil eine, Kurzschliessers völlig ver  mieden.  



  Die Anwendung der erläuterten     Einrieb-          tung    ist eine ausserordentlich vielseitige.  Ausser der bereits erwähnten Anwendung  zum wechselseitigen Arbeiten eines     Gleich-          stem-    und Wechselstromnetzes aufeinander  kamn cdie Umwandlung von Wechselstrom in  Gleichstrom auieh für andere Zwecke, z. B.  cbemische Zwecke, dienlich sein. Überall da,  wo man sonn Wechselstrom-Gleichstrom  umformer verwendete, oder wo periodische  Widerstandsänderungen eines elektrischen  Stromkreises erzeugt werden sollen, wird  man Sperrzellen der beschriebenen Art vor  teilhaft verwenden können.



  Electrical blocking device with an inherently indeterminate current direction, in which arcs are generated in vacuum vessels influenced by magnets. To prevent the passage of current through a inch, which is attached to a vacuum vessel provided with electrodes, in one direction, one of the two electrodes has been emptied as a mercury electrode and the arc is generated in mercury vapor. If the temperature of the other electrode is kept below a certain value, then the cell shows the desired valve effect. Such an alignment is nine but not controllable, and the direction for the passage of current cannot be changed arbitrarily.

   The correct effect of the rectifier also depends on various conditions, the existence of which cannot always be achieved with certainty. For example, the temperature of the anode must be neither too high nor too low, and the vacuum must always be kept below the critical pressure, otherwise the so-called backfire occurs, which means a short circuit for the network. The subject of the present invention is an eleklriscle blocking device with an inherently indeterminate current direction, ie which arcs influenced by magnitude are generated in vacuum gel vessels and the blocking for the passage of current is made dependent on the type of excitation and the dimensioning of the magnet.

   For diesel purposes, the current is periodically interrupted in the desired current direction by periodic excitation of a magnet that thunders the Lichlbogen, but the frequency of the blocking device by flowing current waves is dependent on the frequency of the excitation current. This type of periodic current interruption also achieves the control of the blocking device, because the size and phase of the excitation current may also influence the direction of the current waves.

   In order to obtain a certain wave frequency, one can excite the magnet finitely eirein @Veehselstroin, the frequency of which is equal to half the frequency of the generated waves. If the electrodes of the blocking device are connected to a direct current voltage, the resulting arc is interrupted every time the magnetic field exceeds a certain value.

   If the magnet is sufficiently dimensioned, this happens twice during a period, so that the number of interruptions, i.e. also the number of current waves, is equal to the alternation of the excitation current. In this case, the frequency of the excitation current is equal to half the number of current waves per second. However, you can make the number of interruptions sec. Equal to the number of periods of the excitation current if the magnet is excited by direct current in addition to alternating current. In this case, the magnetic field only has a maximum during a period when the DC ampere turns are equal to the amplitude value of the AC ampere turns.

   The arc is therefore only interrupted once during a period of the excitation current.



  It could now be possible that the breaking of the arc does not always occur with certainty, but that under certain circumstances only an elongation of the arc is achieved, for example if the excitation of the magnet is insufficient. In this case the resistance of the flow circle is increased, but the intended purpose is not fully achieved Arc provided vertical position in which the arc is blown out by the blow magnet. These cutting edges contribute significantly to the safe interruption.

   Since the arc must be encompassed as far as possible by the poles of the blown magnet, it is advantageous to let the magnet act on the arc in the vicinity of the electrodes, since this is where the arc is at its smallest. However, you can also narrow a vacuum vessel in the middle that is guided horizontally between the electrodes and let the magnet act on the arc at this point. If you set up the condensation space for the mercury vapor at this point, then you will advantageously blow the arc in this space, against appropriately attached cutting edges.



  The temperatures occurring within the vacuum vessel of such a locking device are extremely high, and it is therefore advisable to only let the poles of the magnet protrude into the cavity of the vessel, while the yoke and the winding of the magnet are arranged outside the vessel. Cooling the magnet should also be very ambiguous. and this can be combined with the cooling of the whole vessel.



  The invention will be explained in more detail with reference to the Ausführungsbei games shown by FIGS. 1 to 6, In Fig. 1, a locking cell is shown as a locking device in section. G is the vacuum vessel with the two mercury electrodes E1 and E2. M is the blowing magnet, the excitation winding W of which is excited by the alternating current network a, b. If the electrodes E1 and E2 are connected to a direct current network, then the number of current waves flowing through the cell is equal to the alternation number of the network, n h.

   If the electrodes E1 and E2 are connected to an alternating current network, then the frequency of the excitation network a b must in this case be equal to half the frequency of the main network in order to block the passage of current in only one direction.



  In Fig. \? is attached to the central, narrowed part of the vessel G of the condensation room for the evaporated mercury. This is where the cutting edge L9 is located, against which the arc is blown by the magnet. The magnet can be excited in such a way that it only extinguishes the light boo in the arrangement according to FIG. 2 when it presses it against the cutting edge <B> 8 </B>.

   In this case, the number of current waves flowing through the blocking device is equal to the single frequency of the alternating excitation current.



  However, this can advantageously be achieved by mixed excitation of the magnet M according to FIG. 3.



  In Fig. 3 Sp denotes the locking cell that fills the locking device, M the magnet with the exciter circuit TW, and W2. B is a battery, T a transformer, which inductively links the direct current network Ng with the alternating current network NW. The excitation winding TV1 is excited from the network N, the winding W'2 from the AC network Ne. This means by periodic interruption of the direct current per second he testified Aizalhl of current waves is equal to the yaw frequency of the excitation network Ne, since in this case, each period of the exciter alternating current corresponds to only one field maximum.

   The alternating current transmitted by the transformer to the last Nw has the same frequency in the selected circuit as the excitation network Ne, and therefore the excitation winding WZ can also be fed from the network NW. Conversely, this facility also enables nan to charge a battery from an alternating current network, if necessary via a transformer, if the load magnet is excited by the given alternating current voltage. In this case, too, the magnet M must receive, in addition to the alternating current excitation, a direct current excitation so that only one field maximum corresponds to each period of the alternating current. So that now the field maximum always, z.

   Usually coincides with the positive current maximum, it must be ensured that the magnetizing current of the magnet is as in phase as possible with the mains voltage. This can be achieved, for example, in that a relatively high ohmic resistance is switched into the excitation circuit of the blow magnet, or in that it is switched from a 90 to the mains current respectively. Mains voltage shifted voltage excited. This voltage can possibly be generated in a phase converter of any kind.



  While a half-wave of the alternating current is always suppressed by the action of the locking magnet in the device according to FIG. 3, this wave of the alternating current can also be used to charge the battery when using two such blocking cells according to FIG. The Leiden blow magnets are then excited in such a way that their field maxima are shifted in time. If your AC exciter winding TV, 'and W2' is connected in series and its DC exciter winding IV, and W2 are excited by direct current in the opposite sense, then the image in FIG. 6 is obtained for this magnetic field strength.

   If curve I is the excitation current through alternating current for both blow magnets, curve II is the excitation current through direct current for one, curve III is the excitation current for the other magnet, then in the first magnet there results an excitation amperevolution according to curve II 'and in the other magnet that of Curve V. Since the strength of the magnetic field (without taking into account the saturation) can be set proportionally to the excitation, curves IV and V also show the time course of the field strength, and it can be seen that the maxima are shifted by 180 '.



  In Fig. 4- the arrangement for converting direct current to alternating current and vice versa is illustrated in principle. F means the battery (or the energy storage device for direct current, e.g. direct current machine with flywheel). D is a voltage divider that can be designed as a single-coil or two-coil transformer.



  Sp1 and Sp2 are blocking cells, M1 and M2 the associated blow magnets. The windings W1 and W2 of the magnets M1 and M2 are excited by the direct current of the battery, while the windings TU (and W2 'are connected in series by a voltage shifted by 90 degrees from the mains voltage, e.g. of the network IN, are excited so that the phase of the magnetic fields is the right one. If all the maxima of the fields of MZ1 and M2 and 180 are shifted in time, then a cell will block the current when the other one releases it.

   The direction in which the current flows in the main circuit, whether from the battery into the transformer D or from the transformer into the battery, depends on which voltage is currently predominant. It is only important that the passage of current is always clear in the circle in which the direct current and alternating current voltage counteract each other, while the passage of current is blocked in the circuit in which they are connected one behind the other.



  In the case of multiphase electricity, e.g. B. three-phase current, the excitation of the blowing magnets of the correct voltage is possible without any further auxiliary means by the ends of the He excitation winding of the magnets for phase I to the outer leather of phases II and III are occupied. The arrangement for converting three-phase current to direct current, or vice versa, would be as follows.



  The battery, respectively. 5, the direct current network N9 is connected with one pole to the neutral point of a possibly six-phase inductor D (or the secondary winding of a three-phase transformer) connected to the three-phase network Nw, while the other pole is connected to the outer conductor via blocking cells Sp1 to Sp6 of the three-phase network, respectively. fully D is connected to the ends. The blow magnets are excited in the manner described above and that cell is always released for the passage of current, in whose circuit the voltage of the battery is opposite to the AC voltage.



  It had previously been assumed that the locking device consisted of a locking device. H. from a resolved horizontal tube, at each end of which a silver bowl is provided, whereby these two bowls filled with mercury are in conductive connection with the terminals of the apparatus through platinum wires fused into the glass and represent the electrodes of the cell . For magnetic influence, a magnet is attached to the smock part of the horizontal tube, the field of which effectively penetrates the tube.

   However, such an apparatus has a very significant disadvantage, since the mercury level of the two bowls can change during prolonged operation. The electrodes can be any anode or cathode, depending on the current direction of voltage on the blocking cell, they can also change their role from time to time, but since experience shows that the anode vaporizes more mercury than the cathode, it cannot be avoided. that the level of one electrode rises, the other falls and that finally a short circuit occurs in the device due to overflowing mercury.



  It will now be described an electrical locking device with per se undetermined current direction, in which this drawback is avoided. For this purpose, the blocking device is made up of two parallel-connected elements, each of which allows the current to pass in only one direction without a magnetic block, although the flow directions of the bulging elements are opposite to one another. Due to the magnetic influence, the passage of current in both elements is now periodically blocked for the other direction, so that during half of a full period of the excitation current, the blocking device is completely impermeable to the current, while it is completely impermeable to the other dalbperiocle enables both directions of flow.

   This locking device will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiment shown in FIG.



  In Fi-. 7 mean .91 and the two elements connected in parallel in such a way that S, allows the current from -tja scarb u, S. to pass through the current from n to gn. These elements thus get a cletiti "; e electrodes, and it i:

  , t the anode a, connected to the cathode k "and the anode a2 connected to the cathode k1. The two magnets M1 and M2 are used to block the passage of current periodically during a half cycle of the alternating excitation current, and this should be blocked in both elements simultaneously If one now assumes, for example, that there is an alternating voltage between w and nt; however, only the current waves directed from m to n should occur. Then the phase of the alternating excitation current must be selected so that for the time of that half-period in which the current direction from n to m is present, the field of the control magnets is a Maximntum, so that the passage of current is prevented in both elements.

   In element S1 there is also a blocking of the current, since the current cannot flow from k1 to a1. Here, however, the magnetic field supports this effect of the cell itself and does not allow so-called "backfires". In order to block the current in the direction from na to n, the phase of the alternating excitation current would have to be shifted by 180. This could, for example by reversing the excitation current of the excitation machine WM. In most cases, however, it is sufficient to switch the excitation direct current, i.e. the battery B. In Fig. 7, mixed excited magnets Ml and M2 are drawn, their windings W1 and W2 direct current, W1 ' and W2 'carry alternating current. However, the cells can also be designed in a different manner according to the purpose.



  In the arrangement shown in FIG. 7, the level of the mercury electrons k1 and k2 is invariable, since only the cathodes consist of mercury and the mercury vapors that develop flow back to their cups after condensation. In certain cases it is not necessary for both elements of the blocking cell to be magnetically controllable; under certain circumstances it is sufficient that one element is a normal "valve element" while the other is a magnetically controlled cell. This case occurs, for example if it is a question of working back from a direct current network to an alternating current network and vice versa.



  Figs. 8 and 9 illustrate this case for single-phase alternating current. The arrangements can, however, easily be transferred to multi-phase systems, which is all the easier to see since two voltages shifted in phase are taken from the secondary windings s1 and s2 of the transformer T even with a single-phase current. With three-phase current it would be three voltages shifted by 120 or six by 6l, etc.



  In Fig. 8, T means an alternating current transformer with the primary winding p and the secondary winding s1, s2 with the zero point 0. B is the battery, but in their place also other direct current consumers or respectively. DC power sources can be set. Z1 and Z are two of the locking devices described, which bezv from two valve elements S1 and S2 connected in parallel. S3 and S4 exist that S1 respectively. S4 without magnetic interference, the current passage in the opposite direction as S or. S3 allowed. Viewed as a whole, both Z1 and Z2 let the current through in both directions.

   The elements S1 and S4 are equipped with the control magnets Ml and M4, which block the passage of current in each case for the half-cycle of the) VAC in which s in the circuit. Z @ B bez, # v. s, Z, B the alternating current and direct current voltage <I> act in series </I>, while they allow the passage of current completely when the alternating current and direct current voltages are directed opposite each other.

   If the chips are now rectified, then the field of the only control magnet gl or M "to completely block the current, since the element S = or S." in this voltage direction does not let the current through anyway. Are the tensions in the opposite direction? then the passage of current should be possible in both directions.

   The direction in which the current flows is still undetermined and depends on whether the direct current or alternating current voltage predominates.



  The locking devices Z1, Z2 ....... of the different phases can also be combined in some cases to form uniform structures, as FIG. 9 shows. In principle, FIG. 9 is identical to FIG. 8, but somewhat different in the illustration of the cells. The elements S2 L and S2 of FIG. 8 are combined in a single vessel and represent a rectifier of the usual design with multiple anodes and a common cathode. In similar ways, S1 and S are in one, but with the Separating wall q provided vessel combined, which has several cathodes (1c1, and 7c4,) and a common needle (a1).

   S1 and S, but can still be controlled by magnets M1 and M4. As can be seen from Fig. 9, the circuit corresponds exactly to the rest of the circuit of Fig. B. Also in this embodiment of the locking devices, the above-mentioned disadvantage of a short circuit is completely avoided ver.



  The application of the described installation is extremely versatile. In addition to the already mentioned application for the reciprocal operation of a DC system and AC network on each other, the conversion of alternating current into direct current was also used for other purposes, e.g. B. Chemical purposes, be useful. Wherever you used sun AC-DC converter, or where periodic changes in resistance of an electrical circuit are to be generated, you will be able to use blocking cells of the type described before geous.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH : . Elektrische Sperreinrichtung mit an sich unbestimmter Stromrichtung, bei welcher in Vakuumgefässen durch Magnete beeinflusste Liclhtbogen erzeugt werden, dadurch gekenn zeichnet, dass eine periodische Unterbrechung des Stromes in der gewünschten Richtung durch periodische Erregung eines den Licht drosselnden Magnetes erfolgt, wobei die Frequenz der die Sperreinrichtung durch- fliessenden Stromwellen von der Frequenz des Erregerstromes abhängig ist. UNTERANSPRUCHE 1. Sperreinrichtung nach Patentan pruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet nur durch Wechselstrom erregt wird. 2. Sperreinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ausser durch Wechselstrom auch durch Gleichstrom erregt wird. 3. Sperreinrichtung nachl Patentanszpruchl. PATENT CLAIM:. Electric blocking device with an inherently indeterminate current direction, in which light arcs influenced by magnets are generated in vacuum vessels, characterized in that a periodic interruption of the current in the desired direction takes place by periodic excitation of a magnet that restricts the light, the frequency of the blocking device being controlled by - flowing current waves depends on the frequency of the excitation current. SUBClaims 1. Locking device according to patent pruch, characterized in that the magnet is only excited by alternating current. 2. Locking device according to claim, characterized in that the magnet is excited not only by alternating current but also by direct current. 3. Locking device according to patent claims. dadurch gekenngzeichnet, da ss senkrecht zur Achse des Lichtbogens ein oder meh rere Schneiden angebracht sind, in welche der Lichtbogen von dein Blasmagneten hineingeblasen wird. 4. Sperreinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, darss dee1r Blas- magnet auf den Liclhtbogen in der Nälhe der Elektroden wirkt. 5. Sperreinrichtung nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch ein Gefäss, das in der Mitte verengt ist und ein dieser Stelle mit dem Kondensationsraum für den Quecksilberdampf in Verbindung steht, wobei der Lichtbogen durch den Blas- magneten in den' Kondeinsationizraum hineingeblasen wird. 6. characterized in that one or more cutting edges are attached perpendicular to the axis of the arc, into which the arc is blown by your blow magnet. 4. Locking device according to claim, characterized in that the blowing magnet acts on the light arc in the vicinity of the electrodes. 5. Locking device according to claim, characterized by a vessel which is narrowed in the middle and which is connected to the condensation space for the mercury vapor at this point, the arc being blown into the condensation space by the blowing magnet. 6th Sperreinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Blas- mabnet gekühlt wird. 7. Sperreinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gelkennzeichnet, dass diesellbe ans zwei parallel geschalteten Teilen besteht, Von deneln jeder eine ma!gnettisch steuer bare Zelle darstellt, welche an sich auch ohne magnetische Beeinflussung den Strom in nur einer Richtung durchlässt, wobei aber die Durchlassrichtungen der beiden Teile einander entgegengesetzt sind. B. Sperreinrich.tunb nach L'nteranspj>uch B. Locking device according to claim, characterized in that the blown mabnet is cooled. 7. Locking device according to claim, characterized in that there are two parts connected in parallel, each of which is a magnetically controllable cell, which in itself allows the current to pass in only one direction without any magnetic influence, but with the flow directions of the both parts are opposite to each other. B. Locking facility according to L'nteranspj> also B. dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zellen Queeksilberda.mpf-Gleichrichterzel- l.en mit eindeutigen Elektroden (AI-oden und Kathoden) sind. characterized in that the two cells are Queeksilberda.mpf rectifier cells with clear electrodes (Al-oden and cathodes).
CH90174D 1913-07-22 1914-06-23 Electrical blocking device with an inherently indeterminate current direction, in which arcs influenced by magnets are generated in vacuum vessels. CH90174A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE90174X 1913-07-22
DE80614X 1914-06-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH90174A true CH90174A (en) 1921-08-01

Family

ID=25749757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH90174D CH90174A (en) 1913-07-22 1914-06-23 Electrical blocking device with an inherently indeterminate current direction, in which arcs influenced by magnets are generated in vacuum vessels.

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH90174A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE767686C (en) * 1932-10-12 1953-03-30 Siemens Schuckertwerke A G Arrangement for regenerative braking of direct current motors using two discharge vessels connected in parallel in opposite directions with respect to the direct current motor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE767686C (en) * 1932-10-12 1953-03-30 Siemens Schuckertwerke A G Arrangement for regenerative braking of direct current motors using two discharge vessels connected in parallel in opposite directions with respect to the direct current motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3152093C2 (en)
DE1438258B2 (en) Method and device for controlling the conduction current of an MHD generator
EP0161527A1 (en) Inverter
DE708158C (en) Arrangement for converting direct current into alternating current by means of grid-controlled discharge vessels
WO2018050332A1 (en) Converter-fed electric arc furnace with capacitor assembly in the secondary circuit
CH90174A (en) Electrical blocking device with an inherently indeterminate current direction, in which arcs influenced by magnets are generated in vacuum vessels.
US6141226A (en) HVDC transmission system with bidirectionally controlled thyristors
DE580770C (en) Reverse current relay device
DE299478C (en)
DE641545C (en) Control device for stage and advertising lighting systems
DE317598C (en)
DE641367C (en) Inverter working with grid-controlled vapor or gas discharge paths
DE2316820A1 (en) ARRANGEMENT FOR ADJUSTABLE SUPPLY OF AT LEAST TWO GROUPS OF ELECTRIC LAMPS
DE386052C (en) Installation in mercury vapor rectification systems to isolate the air pump
DE158389C (en)
DE641767C (en) Arrangement for frequency conversion by means of controlled discharge paths
DE652048C (en) Device for the direct conversion of low-frequency three- or multi-phase current into medium- or high-frequency single-phase current with the aid of converters
DE318288C (en)
DE642366C (en) Arrangement for controlling inverters and converters
CH411113A (en) Magnetohydrodynamic alternator
DE681515C (en) Device for generating an intermittent pulsating current with a very long oscillation period
AT150227B (en) Single-phase mercury vapor rectifier tube.
DE664286C (en) Device for converting electrical energy into alternating current of any frequency with the help of controllable arc valves
AT146760B (en) Arrangement for the operation of multi-phase conversion devices with discharge paths.
DE695823C (en) Device for controlling the ignition time of converters