DE1058640B - Stromrichteranode mit unterteiltem Korbgitter - Google Patents

Description

Für gittergesteuerte Stromrichter sind verschiedene Ausführungsformen der Steuergitter angegeben worden. Es sind auch Kombinationen mehrerer Gitter für eine Anode vorgeschlagen worden, die dem Zweck dienen, den unterschiedlichen Bedingungen des Entladungsraumes vor der Anode in der Zeit bis zur gewünschten Zündung der Anode und nach Verlöschen des Entladungslichtbogens nach Möglichkeit gerecht zu werden.

Eine der bekanntgewordenen Steuergitterformen ist das sogenannte Korbgitter, das die Anode längs ihrer Mantelfläche und auf der Stirnseite umschließt und das als Drahtgeflecht oder in Form eines mit Durchbruchsöffnungen versehenen Eisenblechkörpers oder auch aus Graphit ausgebildet worden ist.

Solche, die Anode weitgehend umschließenden Gitter haben den Vorteil, daß sich auf einfache Weise gute Steuereigenschaften mit großer Stromüberlastbarkeit vereinigen lassen. Sie haben aber den großen Nachteil, daß die große Gitteroberfläche große Gitterrückströme zur Folge hat, die kleine Gittervorwiderstände erforderlich machen, womit die Aufbringung einer großen Leistung der Gitterspannungsquelle notwendig wird.

Diese Verhältnisse sollen an Hand der Fig. 1 näher erläutert werden. Sie zeigt beispielsweise den zeitlichen Verlauf des Anodenstromes i_a bei Gleichrichterbetrieb und in einem anderen Maßstab den Verlauf des nach seinem Verlöschen einsetzenden Gitterrückstromes i_r unter verschiedenen Bedingungen.

Die Stromkurve i_r soll den Rückstrom bei einem Gitter großer Oberfläche, die Kurve i/ den Rückstrom bei einem solchen kleiner Oberfläche darstellen, der gestrichelte Anfangsverlauf von i_r bezieht sich auf den Gittervorwiderstand Null. Beide Kurven sind angenähert Expotentialfunktionen der Zeit t mit gleichen Zeitkonstanten.

Für beide Steuergitter sei ein gleicher Gittervorwiderstand R_g angenommen. Unter der Voraussetzung eines positiven Gitterspannungsimpulses von einer Zeitdauer, die kleiner als die Anodenbrenndauer ist, liegt im Gitterkreis nach dem Verlöschen der Anode die negative Gittervorspannung — U_g. Diese wird von einer gesonderten Spannungsquelle geliefert, ihr positiver Pol ist mit der Kathode, ihr negativer Pol über den Gittervorwiderstand mit dem Steuergitter verbunden. Der Augenb licks wert der zwischen Gitter und Kathode gemessenen Spannung Ii_g ist gegeben durch Stromrichteranode
mit unterteiltem Korbgitter

Anmelder:
Brown, Boveri & Cie. Aktiengesellschaft, Mannheim-Käfertal, Boveristr. 22

Dr.-Ing. Emst Ludwig, Mannheim,
ist als Erfinder genannt worden

U_r

Rgi_r =

(U_g +R_g i_r),

worin i_r negativ ist. Sie ist damit die Differenz zwischen der Gittervorspannung U_g und dem Spannungsabfall R_g · i_r des Rückstromes. Dieser Spannungsabfall kann aber nicht größer werden als die Gittervorspannung, da die Gitterspannung U_g keine nennenswerten positiven Werte annehmen kann.

Infolgedessen tritt bei dem Steuergitter mit großer Oberfläche, bei welchem in dem Bereich A bis B des gestrichelt gezeichneten Rückstromes R_g i_r^> U_g ist, eine Strombegrenzung ein. Somit setzt das Abklingen des Rückstromes und der Übergang der Gitterspannung in den negativen Höchstwert — U_g erst im Zeitaugenblick B entsprechend der Kennlinie u_g ein.

Anders liegen die Verhältnisse bei einem Steuergitter mit kleiner Oberfläche mit dem Rückstromverlauf i/. Hier ist schon vom Löschaugenblick der Anode an R_gi/ <CU_g, und demzufolge setzt das Abklingen des Rückstromes und das Ansteigen der Gitterspannung schon in diesem Augenblick ein, wie durch die Kennlinie U_g' dargestellt ist. Infolgedessen kann der Gittervorwiderstand entsprechend größer gewählt werden.

Um den nachgewiesenen Vorteil des Gitters kleiner Oberfläche für eine rasche Wiederherstellung der Steuerbereitschaft auszunutzen, ohne die Vorzüge des Gitters großer Oberfläche hinsichtlich der
Stromüberlastbarkeit einzubüßen, wird

gemäß eine neue Ausführungsform eines die Anode umschließenden Korbgitters vorgeschlagen. Dieses besteht aus mindestens zwei elektrisch unabhängigen Teilen, im einfachsten Fall aus einem die Mantelfläche umschließenden Zylindergitter und einem der Stirnseite der Anode vorgelagertem Platten- oder Schalengitter, deren Zuleitungen getrennt aus dem Gefäß herausgeführt sind, so daß sie an verschiedene Spannungsquellen angeschlossen werden können, wobei das Platten- oder Schalengitter als Steuergitter dient. Das Zylindergitter wird zweckmäßig an eine gegenüber der

großen erfindungs-

Kathode negative Gleichspannung angeschlossen.

durch wird die Möglichkeit einer Beherrschung der Potentialverhältnisse des Entladungsraumes in der

909 529/372

Claims (4)

1 Umgebung der Anode erreicht und außerdem eine kleine Oberfläche des als Steuergitter verwendeten Teiles des Korbgitters erzielt. Das Steuergitter kann natürlich in an sich bekannter Weise sowohl zur betriebsmäßigen Steuerung des Stromrichters als auch zur Schnellabschaltung des Stromrichters durch Gitterspannung bei Kurzschlüssen und Rückzündungen verwendet werden. Eine Ausführungsform des Korbgitters nach der Erfindung ist z. B. in Fig. 2 wiedergegeben. Vor der Anode 1 befindet sich auf der Stirnseite das Plattengitter 2 mit der Zuleitung 5. Die Mantelfläche der Anode wird von dem Zylindergitter 3 mit der Zuleitung 6 umschlossen. Die Bezeichnung Plattengitter soll nicht ausschließen, daß dieses Teilgitter auch eine schalenförmige oder ähnliche Ausbildung haben kann. Das an eine gegenüber der Kathode negative Spannung angeschlossene Zylindergitter wirkt bei kleinen Belastungsströmen sperrend, so daß der Lichtbogen nur an der Stirnseite der Anode ansetzt. Bei hohen Belastungsströmen wird hingegen durch das weiterreichende Plasma der Entladung die Sperrwirkung dieses Gitterteiles mehr oder weniger aufgehoben, so daß der Lichtbogen auch an der Mantelfläche der Anode ansetzen kann. Hierauf beruht die Stromüberlastbarkeit der Anodenanordnung. An Stelle der üblichen Anodenschutzhülse oder zusätzlich kann nun erfindungsgemäß ein weiteres geteiltes oder ungeteiltes Korbgitter als Entionisierungsgitter angeordnet werden, das das erstere umschließt und das beispielsweise auf Gehäusepotential gelegt wird. Eine solche Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dieses zweite Korbgitter aus nichtleitendem Material, z. B. aus Keramik, auszubilden, wodurch die gelegentliche Entstehung von Sekundär- 640 zündungen, die bei metallischen Schutzhülsen oder Schutzgittern möglich ist, unterbunden wird. Patentansprüche:

1. Stromrichteranode mit einem die Anode umschließenden Korbgitter, dadurch gekennzeichnet, daß das Korbgitter aus mindestens zwei elektrisch unabhängigen Teilen, nämlich einem die Mantelfläche der Anode umschließenden Zylindergitter und einem der Stirnseite der Anode vorgelagerten Platten- oder Schalengitter, besteht, deren Zuleitungen getrennt aus dem Stromrichtergefäß herausgeführt sind, so daß sie an verschiedene Spannungsquellen angeschlossen werden können.

2. Stromrichteranode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindergitter an eine konstante, gegenüber der Kathode negative Gleichspannung angeschlossen ist und das Platten- oder Schalengitter als Steuergitter dient.

3. Stromrichteranode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiteiliges Korbgitter, bestehend aus einem die Mantelfläche der Anode umschließenden Zylindergitter und als Steuergitter dienenden Platten- oder Schalengitter, von einem zweiten, auf Gehäusepotential gelegten Korbgitter umschlossen ist.

4. Stromrichteranode nach,Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Korbgitter aus nichtmetallischem Material, beispielsweise aus Keramik, ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 602 114;
britische Patentschrift Nr. 455 256;
Η. v. Bertele: Niederdruckstromrichterventile,
1952, S. 196.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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