DE1073643B - Einrichtung zum Betrieb von Entladungsgefäßen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Betrieb von einanodigen Entladungsgefäßen, welche mit Erregeranoden arbeiten, und hat zum Ziel, die nachteiligen Erscheinungen zu beseitigen, die sich durch den Ausfall der Erregung ergeben können. Es hat sich gezeigt, daß die Erregung bei solchen Gefäßen unter ungünstigen Betriebsverhältnissen, insbesondere bei sehr weitgehender Teilaussteuerung der Gefäße, mitunter erlischt, ohne daß die physikalischen Ursachen, die dafür bestimmend sind, restlos übersehen werden können. In vielen Fällen kann ein solcher Ausfall der Erregung, insbesondere wenn das Entladungsgefäß in Wechselrichterbetrieb arbeitet, zu unerwünschten Betriebsunterbrechungen und eventuellen weiteren Nachteilen Anlaß geben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diesen nachteiligen Erscheinungen dadurch begegnet werden kann, daß eine mit dem Erlöschen der Erregung in den Stromkreisen der Erregeranode bzw. Erregeranoden auftretende Änderung einer Betriebsgröße für die Steuerung des Stromkreises einer zusätzlichen Schnellzündeinrichtung, wie eines Zündstiftes für Initialzündung, bzw. dessen unmittelbare Speisung an dem Gefäß zur erneuten Zündung seiner Entladung mittels Initialzündung oder einer genügend leistungsstarken Kontraktionszündung benutzt wird. Eine Initialzündung mittels Zündstift z. B. hat gegenüber der normalen Zündung vom Charakter einer Tauch- oder Spritzzündur.g den Vorzug einer wesentlich kürzeren Ansprechzeit, deren Dauer innerhalb des Zeitwertes einer Periode der Anodenwechselspannung liegt. Es findet also bei Anwendung der Erfindung auf jeden Fall rechtzeitig in dem Gefäß nach dem Erlöschen der Erregung wieder eine Zündung und Entladung statt, so daß z. B. zwischen dieser Entladungsstrecke und der vorher in der Stromrichteranordnung wirksamen Entladungsstrecke eine Kommutierung stattfinden kann. Für die Zwecke der Erfindung können entweder als Änderung einer Betriebsgröße die Änderung des Erregerstromes oder die Änderung der Sp'annungsverhältnisse in dem Erregerstromkreis bzw. an der Entladungsstrecke der Erregeranoden nutzbar gemacht werden.

Für die Ausnutzung einer Spannungsänderung kann z. B. der zusätzliche Zündstift an einer bzw. der Erregeranode angeschlossen sein, bei Speisung der Erregeranode von einer Gleichspannungsquelle über einen geeigneten Vorwiderstand. Dieser Vorwiderstand ist meistens an sich bereits als Strombegrenzungswiderstand vorhanden. Brennt die Erregeranode, so liegt an der Strecke Zündstift—Kathode nur die Brennspannung der Erregeranode. Erlischt der Kathodenfleck für die Erregung, so steigt der Wert der Spannung an der Strecke Zündstift—Kathode auf Einrichtung
zum Betrieb von Entladungsgefäßen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Clemens Hofmann, Berlin-Spandau,
Dipl.-Ing. Otto Kleucker, Berlin-Siemensstadt,
und Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Werner Schmalenberg,

Berlin-Siemensstadt,
sind als Erfinder genannt worden

einen wesentlich höheren Wert an, nämlich denjenigen ohne die vorher beim Fließen des Er reger stromes durch diesen hervorgerufenen Spannungsabfälle. Zweckmäßig werden in Reihe mit dem Zündstift gegebenenfalls als Schutzeinrichtung noch ein Vorwiderstand und ein Ventil mit einer Durchlaßrichtung entsprechend dem gewünschten Zündstrom vorgesehen. Statt dieser Lösung für die Ausnutzung einer Spannungsänderung könnte auch an einem der Glieder, z.B. dem Vorwiderstand, eine Spannung abgenommen werden, die sich dann sinngemäß mit der Änderung des Erregerstromes, insbesondere dessen Ausfall, ändert und für die Steuerung der Speisung des Zündstiftstromkreises über ein elektronisches Relais oder/ und ein mechanisches Schnellrelais als Zwischenrelais benutzt werden kann.

Für die Ausnutzung der Erregerstromänderung zur Steuerung des Zündstiftstromkreises wird vorzugsweise eine Ringkerndrossel mit einem Eisenkern von hoher Anfangspermeabilität mit einer Gleichstromvormagnetisierung für eine derartige Festlegung ihres Arbeitspunktes benutzt, daß bei dem Absinken des Erregerstromes eine möglichst große Flußänderung und damit ein entsprechend wirksamer Spannungsstoß in der Sekundärwicklung der Drossel entsteht, der entweder unmittelbar für die Speisung des Zündstiftkreises benutzt wird oder für die Speisung eines elektronischen Relais oder eines mechanischen Schnellrelais als Zwischenrelais, das seinerseits den Zünd-

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Stiftstromkreis steuert. Für die Lieferung der elektri- sator 14 als Spannungsquelle wirksam war, das Gesehen Energie zur Speisung des Zündstiftstromkreises faß 4 inzwischen erlischt, bevor der Kondensator 14 wird dabei vorzugsweise ein Kondensator benutzt, erneut auf einen Wert aufgeladen ist, der für eine der mit Hilfe einer geeigneten Gleichspannungsquelle Zündung und Erhaltung der Entladung in dem Gefäß jeweils vorbereitet aufgeladen ist, so daß mit der 5 ausreicht. Es ist jedoch wünschenswert, die Anord-Zündung des Hilfsentladungsgefäßes oder mit der nung derart zu bemessen, daß der Kondensator für Einschaltung des Schnellrelais der Kondensator für eine Zündung mindestens nach einigen Anodenspanseine Entladung auf den Zündstiftkreis geschaltet nungshalbwellen oder weniger wieder ausreichend wird. Um die Zündenergie in dem Zündstiftkreis mit aufgeladen ist.

genügender Sicherheit über eine gewisse Zeitdauer zu io Wird nun erfindungsgemäß ein Schnellrelais an

liefern, kann es zweckmäßig sein, mit dem Zündstift, Stelle des Hilfsentladungsgefäßes verwendet, so muß

abgesehen von dem üblichen Begrenzungswiderstand, dieses natürlich mit einem entsprechend kurzen Zeit-

noch eine Drossel in Reihe zu schalten. wert arbeiten. Solche Relais sind z. B. als sogenannte

Beispielsweise Ausführungen für die Anwendung Impulsrelais bekanntgeworden.

der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeich- 15 Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel,

nung. wobei in diesem Falle ein solches schnell schaltendes

In Fig. 1 bezeichnet 1 das Stromrichtergefäß mit Relais für die Einschaltung des Stromkreises des dem Steuergitter 1 a, den beiden Erregeranoden 1 b Zündstifts benutzt ist. In dieser Figur bezeichnet 201 und 1 c, der Zündanode 1 d und der Kathode 1 e. Außer wieder das Stromrichtergefäß mit dem Steuergitter diesen Elektroden ist noch ein Zündstift 1 f für Initial- 20 201 a, den Erregeranoden 201 b und 201 c, der Zündzündung vorgesehen. Der Stromkreis der Erreger- anode 201 d, der Kathode 201 e und dem Zündstift anöden, die von einer Wechselspannungsquelle über 201/ für die Initialzündung. Der Stromkreis der Erden Transformator Tr gespeist werden, verläuft über regeranoden ist in diesem Falle über die Wicklung die Begrenzungswiderstände 2 a und 2 b sowie diePri- 203 a einer Ringkerndrossel 203, vorzugsweise hoher märwicklung 3 α eines Transformators 3 und eine 35 Anfangspermeabilität, geschlossen. Mitteis der Wick-Glättungsdrossel Dr zur Kathode Ie des Gefäßes 1. lung 203c, die von einer Gleichstromquelle über eine Die Zündanode Id, die z. B. mit einer bekannten, nicht Drossel 215 sowie einen einstellbaren Widerstand 216 besonders dargestellten Spritzzündung arbeitet, ist von einer Gleichspannungsquelle 217 gespeist wird, über ein Ventil V und einen Widerstand R an das eine kann der Eisenkern der Drossel 203 derart vormagne-Ende der Transformatorwicklung Tr angeschlossen. 30 tisiert werden, daß ein bestimmter Arbeitspunkt fest-Für die Steuerung des Zündstiftstromkreises ist ein gelegt ist, der gewährleistet, daß bei Rückgang des Hilfsentladungsgefäß 4 vorgesehen. Zwischen Gitter Erregerstromes bis auf den Wert Null der Fluß bis und Kathode dieses Entladungsgefäßes liegt normaler- auf den Wert Null oder negative Werte gesteuert weise eine negative Vorspannung, die an dem Wider- werden kann. Der Eisenkern trägt die weitere Wickstand 7 entsteht, der von einer Wechselspannungs- 35 lung 203 b, in welcher im Falle einer Stromänderung quelle über den Transformator 5 und den in Grätz- in der Wicklung 203 α eine entsprechende Spannung schaltung eingeführten Gleichrichter 6 gespeist wird. induziert wird. Durch diese wird eine Parallelschal-An der Gitterkathodenstrecke des Hilfsgefäßes 4 liegt tung aus der Wicklung 218 α eines Relais 218 mit einer ferner die Sekundärwicklung 3 b des Transforma- Reihenschaltung eines Ventils 219 und eines Widertors 3. Der Zündstift If ist über den Strombegren- 4° Standes 220 gespeist. Durch diese Parallelschaltung zungswiderstand 8 und die Drossel 9 an die Kathode wird erreicht, daß die Wicklung 218a nur von dem des Hilfsentladungsgefäßes 4 angeschlossen. Von einer Strom einer Halbwelle der in der Wicklung 203 & Wechselspannungsquelle, die an die Klemmen 10 an- induzierten Spannung durchflossen wird, während die geschlossen ist, wird über den Transformator 11 ein andere Halbwelle über die Reihenschaltung aus dem Stromkreis gespeist mit dem Gleichrichter 12 und « Ventil 219 und dem Widerstand 220 jeweils kurzgedem Strombegrenzungswiderstand 13 für die Auf- schlossen wird. Das Schaltorgan dieses Relais ist mit ladung des Kondensators 14, der zwischen der Anode 218 b bezeichnet. Es spricht an, sobald die Wicklung des Hilfsentladungsgefäßes 4 und der Kathode Ie des 218a von einem entsprechenden Stromimpuls durch-Stromrichtergefäßes 1 angeschlossen ist. Der Konden- flössen ist. Die Wicklung 218 c des Relais 218 ist über sator 14 ist somit normalerweise betriebsmäßig auf 5<> einen Schalter 222 auf die Gleichspannungsquelle 223 einen bestimmten Wert aufgeladen, so daß er also schaltbar, wodurch an dem Relais der Schaltkontakt jederzeit für die Lieferung einer Entladungsenergie 218 & nach seinem Ansprechen wieder in seine Ausfür den Stromkreis des Zündstiftes 1/ bereitsteht. gangslage bzw. Offenstellung zurückgeführt werden Sobald die Erregerlichtbögen der Anoden 1 b und 1 c kann. Die weiteren Teile der Figur sind bereits sinnan der Kathode 1 e erlöschen, entsteht in der Primär- 55 gemäß in der Fig. 1 enthalten gewesen und auch im wicklung 3 α eine entsprechende Stromänderung, so vorliegenden Falle wieder mit den gleichen Bezugsdaß bei entsprechender Polung auf der Sekundärseite zeichen versehen, die durch die vorgesetzten Zahlen 20 ein solcher positiver Steuerimpuls auf das Gitter des bzw. 2 ergänzt sind. 208 bezeichnet also einen Schutz-Hilfsentladungsgefäßes trifft, daß dieses unter Über- widerstand im Zündstiftkreis, 209 die Verzögerungswindung der negativen. Gittervorspannung gezündet ⁶° drossel in diesem, 214 den Kondensator für die Liefewird. Mit der Zündung des Hilfsentladungsgefäßes 4 rung der Zündenergie im Kreis des Zündstiftes 201 /, kann der Kondensator 14 sich über dieses Gefäß und 213 einen Widerstand, 212 ein Ventil und 211 den den Zündstift 1 / stoßartig entladen, so daß das Strom- Transformator, der von einer Wechselspannungsquelle richtergefäß 1 unmittelbar kurzzeitig nach dem Er- 210 gespeist wird für die Aufladung des Kondenlöschen der Erregeranoden innerhalb der gleichen 65 sators 214. Nach dieser grundsätzlichen Erläuterung Anodenspannungshalbwelle wieder gezündet wird. erscheint ein ausführliches Eingehen auf die Wir-Vorzugsweise wird dem Ladekreis des Kondensators kungsweise dieser Anordnung nicht erforderlich. Er-14 durch Vorschaltung und Bemessung des Wider- lischt der Kathodenfleck der Erregung bzw. die Entstandes 13 eine derartige Zeitkonstante gegeben, daß ladung über die Erregeranoden 201 b und 201 c im nach einem Zündvorgang, für welchen der Konden- 7° Stromrichtergefäß 201, so entsteht eine entsprechende

Stromänderung in der Wicklung 203 α der Ringkerndrossel 203. Die Folge ist die Erzeugung eines entsprechenden Spannungs- und Stromimpulses für das Relais 218. Spricht dieses an, so entlädt sich der bereits mit seiner Ladung vorbereitete Kondensator 214 über den Zündstift 201/ und zündet das Stromrichtergefäß 201 unmittelbar wieder.

Fig. 3 zeigt ein Ausführung.sbeispiel für die Ausnutzung einer Spannungsänderung im Erregerstromkreis zur erneuten Zündung des Gefäßes mittels Initialzündung durch einen Zündstift. Es ist wieder ein Entladungsgefäß 301 vorhanden mit den entsprechend der Fig. 1, jedoch mit der vorgesetzten Zahl 30, gleich bezeichneten Teilen. Die Erregeranoden werden von einer Gleichstromquelle 324 über die Widerstände 302 a und 302 c gespeist. Der Zündstift 301 / ist über das Ventil 325 und den Reiheiiwiderstand 326 an die Erregeranode 301 c angeschlossen, die über den Vorwiderstand 302 α gespeist wird. Brennt die Erregeranode 301 c, so liegt an der Zündstift-Kathoden-Strecke nur die Brennspannung der Erregeranode. Erlischt die Erregung, so steigt der Wert der Spannung an der Strecke Zündstift 301 /—Kathode 301 e auf solchen Wert an, daß das Gefäß 301 durch den Zündstift 301/ wieder gezündet wird.

Nach dem Beispiel der Fig. 4 ist der Zündstift 401 / über den Widerstand 426, eine Drossel 409 und je ein Ventil bzw. einen Trockengleichrichter 425 a bzw. 425 b an jede der Erregeranoden 401 b und 401 c angeschlossen. Außerdem sind gestrichelt die Wicklung eines Relais 427 und sein zugehöriges Schaltorgan in Form einer Schaltbrücke 427 a angedeutet. Wird von diesem Relais erfindungsgemäß Gebrauch gemacht, so wird also seine Wicklung in den Zug der Leitung eingeschaltet, und ebenso liegen die ruhenden Kontakte, die mit der Schaltbrücke 427c zusammenarbeiten, ebenso im Zuge der Leitung, und das zwischen ihnen befindliche Leitungsstück nach der Figur kommt dann in Fortfall. Die Anwendung eines solchen zusätzlichen Relais ergibt den Vorzug, daß bei der Einleitung des Zündvorganges des Gefäßes mittels der Zündanode der Zündstiftstromkreis erst dann geschlossen wird, wenn die Erregung des Gefäßes brennt und somit über den Zündstift nur ein geringer Strom während des Betriebes des Gefäßes fließen kann. Ist dieses Relais 427 mit einer ausreichenden Abfallverzögerungseinrichtung versehen, so wird im Falle der ausfallenden Erregung nunmehr ein größerer für die Zündung ausreichender Strom über den Zündstift fließen und zur erneuten Zündung des Gefäßes führen, bevor die Schaltbrücke des Relais 427a den Zündstiftkreis öffnen kann.

Auf diese Weise wird zusätzlich erreicht, daß beim Eintreten von längeren Störungen in der Erregung der Zündstiftstromkreis unterbrochen wird und dann bleibt, so daß der Zündstift geschont wird, da er sonst auch im Falle eines solchen Fehlers noch dauernd unter vollem Strom bleiben würde.

Eine sinngemäße Einrichtung könnte auch im Falle einer Ausführung gemäß dem Beispiel nach Fig. 3 benutzt werden.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum Betrieb von einanodigen gittergesteuerten Entladung.sgefäßen mit lichtbogenartiger Entladung und Dauererregung, insbesondere für Stromrichteranlagen mit Wechselrichterbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß an j edem Entladungsgefäß zusätzlich zu einer für den Normalbetrieb bestimmten Zündeinrichtung eine Schnellzündemrichtung, wie eine Zündstiftsteuerung (Initialzündung), vorgesehen ist, durch die das Gefäß bei plötzlichem Ausfall der Erregung selbsttätig wieder in der Weise gezündet wird, daß der Zeitpunkt der Wiederzündung der Erregung des Gefäßes lediglich vom Zeitpunkt des Erlöschens der Erregung, nicht aber von einer in ihrer Phasenlage fest eingestellten Spannung zur Speisung der Wiederzündeinrichtung abhängig ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speisung der Schnellzündeinrichtung ein Kondensator vorbereitet aufgeladen ist, der sich über ein in Abhängigkeit von dem Erregerstrom gesteuertes Relais entladen kann.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronisches Relais in Form eines Hilfsentladungsgefäßes benutzt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanisches Schnellrelais benutzt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des Ladekreises des Kondensators derart bemessen ist, daß das Hilf sen tladungsgefäß nach einem Ansprechen selbsttätig erlischt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Wiederzündung dienender Zündstift an die über einen Vorwiderstand von einer Gleichstromquelle gespeiste Erregeranode oder Erregeranoden angeschlossen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis des Zündstiftes ein Relais angeordnet ist, das in Abhängigkeit vom Brennen der Erregung eingeschaltet wird und nach Erlöschen der Erregung mit einer Verzögerung abfällt, so daß die Schnellzündeinrichtung nur bei kurzzeitigen Störungen innerhalb des Zeitraumes der Verzögerung wirksam wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speisung des Zündstiftkreises der Spannungsstoß benutzt ist, der an der Sekundärwicklung einer im Erregerstromkreis liegenden Drossel bei Erlöschen der Erregung auftritt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 748 678;

deutsche Patentanmeldungen S 4573 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 2. 10. 1952), S 8748 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 11. 6. 1953);

französische Patentschrift Nr. 839 302.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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