DE1060504B - Gittergesteuerte Quecksilberdampf-Grossgleichrichteranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf gittergesteuerte Quecksilberdampf-Großgleichrichteranlagen, die einen an die Sekundärseite eines Mehrphasentransformators angeschlossenen Quecksilberdampfgleichrichter enthalten, dessen Anoden mit je einem oder mehreren Gittern und je einem diesem oder diesen Gittern zugeordneten Stromkreis zur Entnahme der Gitterspannung aus der Anodenspannung zur Zündung des Gleichrichters versehen sind und bei denen der Gleichrichter gegen Rückzündungen durch selbsttätige Öffnung der Gitterstromkreise geschützt ist.

Bei allen bekannten Anlagen mit Quecksilberdampfgleichrichtern und auch solchen der genannten Art hat man es bisher, allgemein als unerläßlich erachtet, einen besonderen Maximal-Leistungsschnellschalter und ferner auch einen unter Belastung willkürlich betätigbaren Hauptschalter auf der Gleichstromseite vorzusehen.

Der Erfindung liegt nun die durch eingehende Versuche erhärtete Erkenntnis zugrunde, daß es möglich ist, ohne einen besonderen Leistungsschnellschalter und ohne einen unter Belastung willkürlich zu betätigenden Hauptschalter auszukommen, wenn gemäß der Erfindung die zur Öffnung der Gitterstromkreise dienende Kontaktvorrichtung Mittel zur gleichzeitigen selbsttätigen Öffnung sämtlicher Gitterstromkreise in Abhängigkeit sowohl von der wechselstromseitigen als auch von der gleichstromseitigen Belastung und ferner Mittel zur willkürlichen Fernbetätigung enthält. Eine derart ausgebildete Kontaktvorrichtung ersetzt sowohl den üblichen gleichstromseitigen Maximal-Leistungsschnellschalter als auch den unter Belastung willkürlich betätigbaren üblichen Hauptschalter auf der Gleichstromseite.

Die bisher bei Ouecksilberdampf-Gleichrichteranlagen als unerläßlich erachteten Maximal-Leistungsschnell schalter und Hauptschalter der Gleichstromseite, die insbesondere bei Kurzschlüssen Ströme von mehreren tausend Ampere zu unterbrechen haben, sind schwer, kostspielig und beanspruchen eine besondere Aufstellung. Außerdem verursachen sie infolge der bei der Unterbrechung auftretenden Schall- und Lichterscheinungen eine schwere Beanspruchung des Bedienungspersonals. Alle diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden, Bei der Anordnung nach der Erfindung erfolgt die Abschaltung völlig geräuschlos bei erhöhter Betriebssicherheit, da nur die geringen Gitterströme unterbrochen werden müssen. Außerdem wird durch sie eine erhebliche Kosten- und Raumersparnis erzielt. Beispielsweise nimmt für eine Sechsphasen-Großgleichrichteranlage von 2000 kW die bisher bekannte Gitterschutzvorrichtung nebst dazugehörigen Nebeneinriohtungen den Raum eines normalen Büroschreibtisches ein; der zugehörige Maxi-

Gittergesteuerte Quecksilb er dampf-Großgleichrichteranlage

Anmelder:

»LICENCIA«
Talälmanyokat Ertekesitö Vällalat,
Budapest

Vertreter: Dr. G. W. Lotterhos
und Dr.-Ing. Η. W. Lotterhos, Patentanwälte,
Frankfurt/M., Lichtensteinstr. 3

Beanspructite Priorität:
Ungarn vom 27. September und 5. Oktober 1954

Dipl.-Ing. Dezsö Csillingh, Budapest,
ist als Erfinder genannt worden

mal-Leistungsschnellschalter ist beinahe so groß wie ein in Büroräumen üblicherweise verwendeter kleiner Geldschrank. Dagegen ist die nach der Erfindung vorgesehene Gittersteuervorrichtung nur etwa so groß wie eine kleine Büroschreibmaschirie. Ferner ergibt sich durch die Anordnung nach der Erfindung eine Kostenersparnis von über 15 % gegenüber den bisher bekannten Gleichrichteranlagen. Schließlich wird bei der Anordnung nach der Erfindung auch eine wesentliche Energieersparnis erreicht.

Die Erfindung ermöglicht ferner, die Regelung der erzeugten Gleichspannung auf sehr genaue, einfache und billige Weise vorzunehmen. Bisher hat man zur Regelung der Gleichspannung Fremdspannungen verwendet, die den Gittern der Anoden aufgedrückt werden. Die zur Erzeugung dieser Fremdspannungen dienenden Hilfseinrichtungen, die üblicherweise Hilfstransformatoren, Gleichrichter und sonstige Bestandteile enthalten, sind ziemlich verwickelt, kostspielig und raumbeanspruchend und verbrauchen relativ große Energiemengen. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung besteht zweckmäßig die Gleichspannungsregelvorrichtung der Anlage aus Mitteln zur periodischen Beeinflussung der an den einzelnen Gittern wirksamen, den betreffenden Anodenspannungen entnommenen Gitterspannungen und wird aus der Wechselstromquelle gespeist.

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Durch diese periodische Beeinflussung der Gitteripannung kann die absolute Brennzeit des Lichtbogens in der Anode vom möglichen Maximum bis auf Null geändert werden, was eine Änderung der effektiven Gleichspannung bedeutet. Die Gleichspannung hat hren Höchstwert, wenn der Lichtbogen infolge Vorlandenseins der hierzu erforderlichen Gitterspannung ,vährend der ganzen Zeit derjenigen Halbperiode jrennt, während welcher die Anode positiv ist, und >ie hat den Wert Null, wenn während dieser Halb-Derioden dem Gitter keine Spannung zugeleitet wird. Mittels entsprechender Einstellung der die Gitterspaniung periodisch beeinflussenden, in den Gitterspaniungskreis eingefügten Vorrichtung können diejenigai leiten, während welcher das Gitter die das Brennen des Lichtbogens gestattende Spannung erhält, derart verändert werden, daß die effektive Gleichspannung zwischen obigen Grenzen auf beliebige Werte eingestellt, d. h. stufenlos geregelt werden kann. Die die Gitterspannung periodisch beeinflussende Vorrichtung kann eine mechanische oder eine elektrische Vorrichtung sein.

In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar veranschaulicht

Fig. 1 die Schaltung eines mit sechs Einanodengefäßen ausgeführten Sechsphasen-Großstromrichters und

Fig. 2 die Schaltung eines mit Gleichspannungsregelung versehenen Einanodengefäßes eines ähn- liehen Gleichrichters.

In Fig. 1 ist zwecks besserer Übersichtlichkeit der Zeichnung nur das mit dem Bezugszeichen I versehene Einanodengefäß und dessen Schaltung in ihren Einzelheiten dargestellt, während die übrigen, mit den Bezugszeichen II, III, IV, V und VI bezeichneten Gleichrichtereinheiten, die einander und der erstgenannten gleich sind, nur symbolisch durch Rechtecke angedeutet sind. Es sei aber betont, daß die Erfindung keineswegs auf solche Ausführung der Gleichrichter beschränkt ist, sondern daß sie auch bei Gleichrichtern, die mehrere bzw. sämtliche Anoden in demselben Gefäß mitsamt der für mehrere Anoden gemeinsamen Quecksilberkathode enthalten, ausgeführt werden kann.

Bei der in der Schaltungsskizze der Fig. 1 dargestellten Anordnung kann der Speisetransformator des Gleichrichters an die Dreiphasen-Speiseleitung mittels des Hauptschalters 2 in üblicher Weise angeschlossen werden. Jede der sechs Sekundärwicklungen dieses Transformators speist je eine Anode des Gleichrichters, wie dies für die Anode 6 des Gefäßes 3 dargestellt ist. Dies Einanodengefäß 3 nebst ihrer Quecksilberkathode 4 und den Zünd- und Hilfsvorrichtungen, die schematisch bei 5 angedeutet sind, kann in beliebiger üblicher Weise ausgeführt und gestaltet sein, da Art und Ausführung der Kathode nebst Hilfsvorrichtungen 5 vom Standpunkt der Erfindung unwesentlich sind. Die Gitteranordnung 7 dieses Beispiels besteht aus drei die Anode konzentrisch umgebenden miteinander elektrisch leitend verbundenen Gittern, kann jedoch auch aus einem Gitter oder aus zwei Gittern bestehen, ja sogar noch ein isoliertes äußeres Gitter enthalten.

Die der Wechselspannung der Anode 6 entnommene Gitterspannung erhält das Gitter 7 aus der zwischen Anode 6 und Gitter 7 eingeschalteten Impedanz 8, welche bei diesem Beispiel aus dem Ohmschen Widerstand R, dem Kondensator C und der Selbstinduktionsspule / besteht, die einander parallel geschaltet

sind. Der im normalen Betrieb geschlossene Gitterspannungskreis kann durch die für sämtliche Einheiten des Gleichrichters gemeinsame Kontaktvorrichtung 9 geöffnet werden, welche gesonderte Kontakte für jede Einheit enthält, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist. Öffnung der Gitterspannungskreise und somit sofortige Unterbrechung der Gleichstromlieferung des Gleichrichters erfolgt, falls mindestens eine der Magnetspulen 10, 12 oder 14 die hierzu erforderliche Stromstärke erhält. Die Spulen 10 bzw. 12 sind an die Stromwandler 11 bzw. 13 angeschlossen, deren Primärwicklungen in je einer Phase der Primärseite des Speisetransformators 1 liegen. Demnach gewährt diese Anordnung vollkommenen Schutz des Gleichrichters gegen starke Überbelastung bzw. Kurzschluß, ob nun dies infolge Rückzündung in einem oder mehreren der Gefäße selbst oder infolge anderer Ursachen im Gleichstromkreis erfolgt. Da die Kontakte der Vorrichtung 9 nur geringe Stromstärken zu unterbrechen haben, kann der durch die Spulen 10, 12 und 14 bewegte Teil der Vorricihtung 9 sehr leicht ausgeführt werden, wodurch die Vorrichtung Schnellschutz gewährt und auch den Dienst eines durch den Kontakt 15 hand- oder fernbetätigbaren Schnellschalters besorgt. Die durch Schließung des Kontaktes 15 ans beliebiger Quelle mit Strom versorgte Magnetspule 14 kann auch dazu benutzt werden, den Gleichrichter im Falle von schwacher Überbelastung oder Rückstrom stillzusetzen. Zu diesem Zweck kann zum Kontakt 15 ein in der Zeichnung nicht dargestellter Hilfskontakt parallel geschaltet werden, der durch ein in den Gleichstromkreis eingeschaltetes, auf einstellbare Überlastung und Rückstrom ansprechendes Relais betätigt wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Gleichrichtereinheit weicht von der in Fig. 1 dargestellten nur insofern ab, als ihr Sperrgitter 7 nur aus einem Gitter besteht und als dieselbe mit Gleichspannungsregelung versehen ist. In der Zeichnung sind zwei Regelvorrichtungen 16 bzw. 17 dargestellt, die mittels des Umschalters 18 wechselweise in den Gitterspannungskreis eingefügt werden können, doch wird in der Regel nur eine einzige solche Vorrichtung vorgesehen, die mit den Kontakten 9 ständig in Reihe geschaltet ist.

Das in Fig. 2 veranschaulichte Beispiel einer mechanischen Spannungsregelvorrichtung 16 besteht dem Wesen nach aus den einstellbaren Kontakten 19 und 20, die durch das Kontaktsegment 21 miteinander leitend verbunden werden können. Das Kontaktsegment 21 wird mittels der Welle 22 in Drehung versetzt ; den Antrieb der Welle besorgt ein in der Zeichnung nicht dargestellter Motor, dessen Umdrehungszahl vorteilhaft geregelt werden kann. Die Spannungsregelung kann mittels der Änderung der relativen Winkellage der Kontakte 19 und 20, der wirksamen Bogenlänge des Kontaktsegmentes 21, der Umdrehungszahl der Welle 22 oder mittels mehrerer dieser Maßnahmen erfolgen. An Stelle dieser eine Drehbewegung ausführenden Kontaktvorrichtung kann auch eine geeignete Vorrichtung mit schwingendem Kontaktgeber verwendet werden, welche die gewünschte Einstellung des Verhältnisses der Schließungs- und Öffnungszeiten des Gitterspannungskreises vorzunehmen gestattet.

Die elektrische Spannungsregelvorrichtung bei dem Beispiel der Fig. 2 ist mit 17 bezeichnet und besteht aus einem Phasenschieber-Transformator, dessen Sekundärwicklung 23 in Reihe mit den Kontakten der Kontaktvorrichtung 9 geschaltet ist und dessen Primärwicklung 24 durch die Wechselspannung der

Claims (2)

1 UDU 0U4 Anode 6 gespeist wird. Die Spannungsregelung erfolgt durch entsprechende Einstellung dieses Phasenschiebers 17, wodurch in der Wicklung 23 eine Spannung erregt wird, die der durch die Impedanz 8 erhaltenen Spannung entgegenwirkt, wodurch die am Gitter 7 wirksame Spannung periodisch geändert wird. An Stelle des Phasenschiebers können auch auf anderen Grundlagen arbeitende elektrische Vorrichtungen zur Spannungsregelung verwendet werden, wesentlich ist nur, daß dieselben vom Wechselstromkreis derjenigen Anode gespeist werden, deren Gleichspannungslieferung durch die mittels der Spannungsregelvorrichtung periodisch beeinflußte Gitterspannung geregelt wird. Patentansprüche:

1. Gittergesteuerte Ouecksilberdampf-Großgleichrichteranlage, die einen an die Sekundärseite eines Mehrphasentransformators angeschlossenen Quecksilberdampfgleichrichter enthält, dessen Anoden mit je einem oder mehreren Gittern und je einem diesem oder diesen Gittern zugeordneten Stromkreis zur Entnahme der Gitterspannung aus der Anodenspannung zur Zündung des Gleichrichters versehen sind und der gegen Rückzündungen durch selbsttätige öffnung der Gitterstromkreise geschützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zur öffnung der Gitterstromkreise dienende Kontaktvorrichtung Mittel zur gleichzeitigen selbsttätigen Öffnung sämtlicher Gitterstromkreise in Abhängigkeit sowohl von der wechselstromseitigen als auch von der gleichstromseitigen Belastung und ferner Mittel zur willkürlichen Fernbetätigung enthält, so daß hierdurch sowohl der übliche gleichstromseitige Maximal-Leistungsschnellschalter als auch der unter Belastung willkürlich betätigbare übliche Hauptschalter auf der Gleichstromseite ersetzt wird.

2. Großgleichrichteranlage nach Anspruch 1, die mit einer Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der erzeugten Gleichspannung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Gleichspannungsregelvorrichtung aus Mitteln zur periodischen Beeinflussung der an den einzelnen Gittern wirksamen, den betreffenden Anodenspannungen entnommenen Gitterspannungen besteht und aus der Wechselstromquelle des Gleichrichters gespeist wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 899 092, 700 687;
schweizerische Patentschrift Nr. 164 347.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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