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.