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Ionenventilschaltung für Stromrichter Die Erfindung betrifft eine
Ionenventilschaltung für einen Stromrichter für Hochspannung, und zwar eine Schaltung
mit mehreren parallelen Ventilstrecken, die mit einem Stromteiler zusammengeschaltet
sind, wobei jede Ventilstrecke mit einem Spannungsteiler und mit an diesem angeschlossenen
Zwischenelektroden versehen ist. Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Zündverhältnisse
bei einer solchen Schaltung, insbesondere dann, wenn die Ionenventilschaltung bei
verhältnismäßig niedriger Spannung zünden muß.
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Ein solcher Fall kommt beispielsweise bei Nebenwegventilen in Stromrichterstationen
mit mehreren Teilstromrichtern vor. In solchen Stationen ist es üblich, daß die
verschiedenen Teilstromrichter je mit einem Nebenwegventil und einem Kurzschlußorgan
für dasselbe versehen sind, beispielsweise in der Form eines Trennschalters. Das
Nebenwegventil hat in der Regel dieselbe Ausbildung wie die normalen Arbeitsventile
in Teilstromrichtern und ist wie diese mit einer Anzahl Zwischenelektroden versehen,
die an einem zwischen Anode und Kathode des Ventils eingeschalteten Spannungsteiler
angeschlossen sind. Wenn ein solcher Teilstromrichter in Betrieb genommen werden
soll, geschieht dies so, daß das genannte Kurzschlußorgan geöffnet und der Spannungsfall
über dem sich beim Öffnen bildenden Lichtbogen zum Zünden des Nebenwegventils und
überführen des Stromes zu diesem verwendet wird. Wenn dies geschehen ist, wird das
genannte Kurzschlußorgan ganz geöffnet und die Ventile im Teilstromrichter werden
entsperrt, wobei der Strom vom Nebenventil zu den Arbeitsventilen des Teilstromrichters
hinüberkommutiert. Verglichen mit den Arbeitsventilen muß deshalb das Nebenwegventil
in diesem Fall mit einer verhältnismäßig niedrigen Spannung zünden, nämlich nur,
entsprechend dem Lichtbogenspannungsfall im Kurzschlußorgan. Die Zündung eines Nebenwegventils
kann deshalb gewisse Schwierigkeiten bereiten, die besonders offensichtlich sind,
wenn es sich um ein Nebenwegventil handelt, das mehrere parallele Ventilstrecken
hat. Auch wenn solche parallele Ventilstrecken mit einem Stromteiler zusammengeschaltet
sind, wird in allen Fällen nur die zuerst zündende Ventilstrecke volle Zündspannung
bekommen, während die später zündenden Ventilstrecken bisher mit reduzierter Spannung
zünden mußten. Man hat versucht, die Zündverhältnisse in einem Nebenwegventil dadurch
zu verbessern, daß der Zündimpuls zum Ventilgitter verspätet wird, bis das Kurzschlußorgan
so weit geöffnet ist, daß man annehmen konnte, daß die Lichtbogenspannung für eine
sichere Zündung des Ventils ausreicht, und zwar auch in den Fällen, wenn das Ventil
mehrere parallele Ventilstrecken hatte. Eine solche Maßnahme führt jedoch zu einer
sehr starken Verbrennung der Kontaktteile des Kurzschlußorgans, so daß ihre Lebensdauer
beträchtlich verkürzt wird.
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Ähnliche Schwierigkeiten treten auf, wenn eine Gleichrichtergruppe
aus dem Betrieb genommen wird, wobei die Anode des Nebenwegventils negatives Potential
hat, wenn das Gitter einen Zündimpuls bekommt.
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Ein anderer Fall, wo ein Ventil bei niedriger Spannung zünden soll,
tritt ein, wenn ein Gleichrichter mit hoher EMK, d. h. mit kleinem Steuerwinkel,
in Betrieb ist. Bei voller EMK, d. h. entsprechend dem Steuerwinkel Null, ist die
Kommutierungsspannung gleich Null im Zündaugenblick, so daß es schwer sein kann,
alle parallelen Ventilstrecken zu passender Zeit zum Zünden zu bringen.
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Eine wesentliche Verbesserung der Zündverhältnisse in den später zündenden
Ventilstrecken in einer Ionenventilschaltung der hier behandelten Art erhält man
durch die Erfindung. Zu diesem Zweck ist die genannte Schaltung so ausgebildet,
daß eine Drossel in Reihe mit den parallelgeschalteten Ventilstrecken geschaltet
ist und die Spannungsteiler beider Ventilstrecken parallel zu dieser Reihenschaltung
angeschlossen sind. Bei dieser Schaltung wird der in der zuerst zündenden Ventilstrecke
fließende Strom in der Drossel eine Spannung induzieren, d. h., die Spannungsteiler
werden
von dieser Spannung in Reihe mit der Spannung über den Ventilstrecken erregt: Die
Drossel kann in bekannter Weise eine Luftdrossel oder eine solche mit Eisenkern
sein. Noch bessere Verhältnisse erreicht man jedoch, wenn die Drossel in ebenfalls
bekannter Weise mit einer Sekundärwicklung versehen wird, wobei die Spannungsteiler
an diese Wicklung in Reihe mit den Ventilstrecken angeschlossen werden.
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Die Erfindung ist ini folgenden äh Hand der Zeichnung näher beschrieben,
die in F i g. 1 und 2 zwei verschiedene Ventilschaltungen mit mehreren parallelen
Ventilstrecken zeigt.
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F i g: 1 zeigt eine zwischen zwei Leitern 11 und-12 liegende Ventilschaltung.
Das Ventil hat zwei Anoden 1 und 2 mit einer gemeinsamen Kathode 13. In Verbindung
mit den beiden Anoden sind eine Anzahl Zwischenelektroden 6 bzw. 7 angeordnet, die
am Spannungsteiler 4 bzw. 5 angeschlossen sind. In Reihe mit dem Ventil ist eine
Drossel 9 mit Eisenkern geschaltet, der mit einem spannungsabhängigen Widerstand
10, einem sogenannten Varistor, parallel geschaltet ist. Die Spannungsteiler 4 und
AA sind an den Leitern 11 und 12 derart atngeschlosseii, daß sie parallel sowohl
mit der Drossel 9 als auch mit dem Ventil liegen. Weiter sind die beiden Anoden
mit Hilfe eines sogenannten Stromteilers 8 zUsMmengeschaltet. Beim Zünden eines
solchens Ventils will immer eine der Ventilstrecken vor den anderen zünden, und
es ist die Aufgabe des Stromteilers, den wachsenden Strom in der zuerst zündenden
Ventilstrecke eine so hohe Spannung vöü so langer Dauer induzieren zu lassen, daß
sie zum Zünden der Übrigen Ventilstrecke oder -strecken reicht. Bei Hörmalen Arbeitsventilen
reicht diese induzierte Spannung zusammen mit der in den Spannungsteilern gelagerten
Energie in der Regel zum Zünden der übrigen Ventilstrecken aus, aber bei einem Nebenwegventil
wird die resultierende Spannung oft zu niedrig dafür. Dasselbe gilt in den übrigen
Fällen. Dadurch, daß die Drossel 9 eingesetzt worden ist, erzeugt der in der zuerst
zündenden Ventilstrecke fließende Ström in der Drossel eine Gegenspannung, die sich
zum Spannungsabfall über dem Ventil und der im Stromteiler induzierten Spannung
addiert Der Spannungsteller für die später zündende Ventilstrecke wird deshalb die
ganze genannte Summenspannung erhalten, und durch zweckmäßige Bemessung der Drossel
9 wird es in dieser Weise möglich, eine ausreichend hohe Spannung zwischen der Kathode
13 und den zu der später zündenden Ventilstrecke gehörenden Zwi= schenelektroden
zu bekommen. Hierdurch wird es möglich, die Entladung in dem unteren Teil des Ventils
zu sichern, und die im Stromteiler induzierte Spannung braucht demnach nur die Zündung
von der obersten Zwischenelektrode bis zu der Anode auszuführen, was keine größeren
Schwierigkeiten bietet: Dadurch, daß die Drossel 9 mit dem Varistor 10 parallel
geschaltet ist, wird die Zeit verlängert, in der der Spannungsabfall über der Drössel9
zur Verfügung steht In F i g. 2 ist eine andere Ausführung nach der Erfindung dargestellt,
wobei nur der Anodenzuleiter 11, Stromteiler 8 und die Anöden 1 bis 4 sowie die
Drossel 9 mit dem Varistor 10 gezeigt sind, während die Kathode, die Spannungsteiler
und Zwischenelektroden weggelassen sind. Die Spannungsteiler sind hierbei nicht
direkt an dem Anodenzuleiter 11 angeschlissen, sdndem an eiiiei I@lemnie 16 an der
Drossel 9, die hier wie ein Trärisförmator mit einer Primärwicklung 91 und einer
Sekundärwicklung 92 ausgeführt ist. Die Ventilschaltung umfaßt in diesem Fäll vier
parallele Ventilstrecken je mit einer Anöde 1 bis 4. Der Stromteiler 8 besteht aus
vier Transformatoren 81 bis 84, deren Sekundärwicklungen in Reihe mit je einer Anode
1 bis 4 geschaltet sind, während alle Primärwicklungen in Reihe zwischen dem Anodenzuleiter
11 und der Drossel 9 geschaltet sind. Weiter ist jede Sekundärwicklung der Transformatoren
81 bis 84 mit einem Varistor 15 parallel geschaltet. Die Wirkungsweise dieser bekannten
Form von Stromteilern-ist; -daß--der -fließende -Strom-in-der zu= erst zündenden
Ventilstrecke die Primärwicklungen von sämtlichen Transformatoren durchfließt und
dabei in deren Sekundärwiclelungän Spannungen erzeugt, die helfen, die übrigen Ventilstrecken
zu zün, den, Das Übersetzungsverhältnis in den vier Transformatoren im Stromteiler
ist hierbei 1:4, sö daß Gleichgewicht erreicht wird, wenn alle Ventilstreäkeii gezündet
haben. Der Zweck der Varistoren 15, die parallel mit den Sekundärseiten der Transforniatören
liegen, ist, die Zeit für den Spannungsimpuls zu veri lätigern, um dadurch die Zündsicherheit
der später zündenden Ventilstrecken zu verbessern: Die Drossel 9 ist, wie in F i
g. 2 gezeigt, wie eiti Transformator ausgeführt, dessen übersetzüngsverhältnis größer
als 1 ist: Der Ventilstrom in der zuerst zündenden Ventilstrecke fließt auch in
der Primär-Wicklung 91 und induziert in der Selwndärwicklüng 92 eine Spannung, die
sich zu der Strömteilerspannung addiert, wobei die Spannung über den Spannungsteilern
zunimmt. Durch ein zweckmäßiges übersetzungsverhältnis der Drossel 9 kann man des=
halb genügend Spannung vom Spannungsteiler erha1= ten, um die Entladung von der
Kathode zu den Zwischenelektroden in den später zündenden Ventilstrecken sicherzustellen.
Die Transformatorschaltufg ermöglicht, daß die nicht zündbereiten Anoden sogar bessere
Züridverhältnisse bekommen als die zuerst zündende Anöde. Der Varistor 10 hat dieselbe
Funktion wie die Varistoren 15 im Stromteiler, nämlich den zur Verfügung stehenden
Spannungsimpuls `vöü der Drossel 9 zu verlängern.
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Um die reihengeschalteten Primärwicklungen gegen Überspannungen zu
schützen, ist ein Varistör 14 pär@ allel mit diesen Wicklungen eingesetzt.
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In F i g. 1 und 2 ist die Drossel auf der Anodenseite eingeschaltet
gezeigt. Sie kann jedoch genau so gut an die Xathöderiseite angeschlossen werden.
Bei einer wie ein Transformator ausgebildeten Drossel kann weiterhin die Drossel
mit einer Vörniagneti§ierungswicklüng zum Entgegenwirken der vom Anödenströni verursachten
Gleichströmmagnetisie= rürig versehen werden. Ist die Drossel auf der Kathödenseite
angeordnet; so kami eine solche Vörmagne= tisierungswicklung in sehr einfacher Weise
vom Hilfskraftsystein der Ventilschaltung gespeist werden.