DE2414198B2 - Zuendeinrichtung fuer eine anzahl von elektrischen ventilen, insbesondere von thyristoren - Google Patents

Description

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2. da- als Sender und den einzelnen Detektoren als mehrteilidurch gekennzeichnet, daß als Material des Körpers ge Verteilvorrichtung lichtleitende Fasern anzuordnen, (k. /,/ein Kunststoff vorgesehen is'. die gekrümmt verlegt werden können. Auf diese Weise

4. Zündeinrichtung nach Anspruch 3. dadurch ge- 35 können auch Detektoren, die infolge ihrer räumlichen kennzeichnet, daß als Material des Körpers (k. //ein Aufstellung auf direktem Wege vom Licht nicht erdielektrisches Grundmaterial vorgesehen ist, das reicht werden, mit Zündsignalen versorgt werden.

mit fein verteilten Metallteilchen vermengt ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs genannte Zündeinrichtung mit Hochfrequenz-

40 Strahlung zu betreiben und — infolge der Verwendung

einer Verteilvorrichtung für die Hochfrequenz-Strahlung — mehr Freiheitsgrade bezüglich ihrer Konstruk-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung tion und ihres mechanischen Aufbaus zu erhalten, ohne für eine Anzahl von elektrischen Ventilen, insbesondere daß sich Nachteile für die Zündsignalübertragung ergevon Thyristoren, deren Steuerstrecken jeweils eine 45 ben. Mit anderen Worten: Es soll eine freizügigere Zündschaltung mit einem Detektor für elektromagnet!- räumliche Anordnung der Hochfrequenz-Detektoren sehe Strahlung zugeordnet ist, wobei die Detektoren und der nachgeschalteten Zündschaltungen möglich auf drahtlosem Wege von einem Sender, der von einem sein, wobei das Bestehen einer Sichtverbindung zwi-Zündsteuersignal gesteuert ist. über eine gemeinsame sehen dem Sender und den einzelnen Detektoren nicht strahiungsbrechende oder strahlungsreflektierende 5° unbedingt erforderlich sein soll. Gleichzeitig soll auf Verteilvorrichtung mit elektromagnetischer Strahlung einen konstruktiv einfachen und kostensparenden Aufbeaufschlagbar sind. Eine derartige Einrichtung ist be- bau der Verteilvorrichtung geachtet werden,
kannt (DT-AS 14 89 780. CH PS 5 22 974). Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß da-Es ist bereits bekannt (deutsche Patentschrift durch gelöst, daß als elektromagnetische Strahlung 38 099), zur Zündung eines elektrischen Ventils, ins- 55 eine insbesondere im GHz-Bereich liegende Hochfrebesondere eines Thyristors, eine Zündschaltung zu vcr- quenz-Strahlung verwendet ist. die vom Sender her in wenden, welche die Zündenergie aus der Spannung an Form eines Parailelstrahlenbündels drahtlos auf die der Anoden-Kathoden-Strecke des betreffenden Ven- Verteilvorrichtung gelenkt ist, daß als Verteilvorrich- tils ableitet. Hierbei wird ein Impulskondensator einge- tung ein das Parallelstrahlenbündel divergierend bresetzt, der mittels dieser Spannung aufgeladen und bei 6° chender und/oder reflektierender Körper vorgesehen Bedarf über ein Schaltelement auf die Steuerstrecke ist und daß um diesen Körper als Zentralpunkt herum des Ventils entladen wird. Als Schaltglied wird insbe- die einzelnen Detektoren symmetrisch derart angeordsondere ein lichtgesteuerter Thyristor verwendet, der net sind, daß sie von der am Körper gebrochenen durch Lichteinstrahlung von einer in einigem Abstand und/oder reflektierten Strahlung direkt getroffen weraufgestellten Lichtquelle gezündet werden kann. Auf ⁶5 den.

diese Weise haben elektrische Potentialunterschiede, Die einzelnen Detektoren werden hierbei so aufge-

welche zwischen der Lichtquelle als Sender clcktro- stellt, daß die vom besagten Körper gebrochene

magnetischer Strahlung und dem elektrischen Ventil und/oder reflektierte Strahlung auf ihren strahlung«;-

empfindlichen Eingang fällt. Brechung und Reflexion können dabei gleichzeitig für die Zündung der Ventile ausgenutzt werden, um eine große Anzahl von ihnen zu erreichen.

Der divergierend strahlung^brechende und/oder reflektierende Körper, über den die vom Sender emittierte Strahlung auf die Detektoren geleitet wird, kann prinzipiell eine beliebige Form aufweisen. Im allgemeinen ist man jedoch bestrebt, möglichst viele Detektoren und Zündschaltungen auf kleinen Raum unterzubringen. Dabei ist ein gegenseitiger Sicherheitsabstand zwischen den einzelnen Bauelementen zu bei rhten, der jeweils durch die elektrischen Potentialverhältnisse der elektrischen Ventile bestimmt ist. Zu einer flächendichten Anordnung der Detektoren gelangt man. wenn die Detektoren unter Beachtung dieses Sicherheitsabstands symmetrisch angeordnet werden, z. B. auf einer Zylinderfläche, auf einem Rechteck oder auf einem Kreis. Man wird im allgemeinen also so vorgehen, daß die Detektoren räumlich gegeneinander versetzt auf einer Fläche angeordnet sind, die symmetrisch zum Körper ausgerichtet ist. Hierbei wird der Körper bevorzugt ein symmetrisches Gebilde sein.

Unter Beachtung dieser Überlegungen läßt sich erkennen, daß als reflektierender Körper bevorzugt ein Kegel vorgesehen sein kann, dessen Spitze auf den Sender zuweist. An Stelle dieses Kegels kann auch eine Pyramide vorgesehen sein, deren Spitze auf den Sender zuweist. Diese Pyramide kann, muß aber nicht ebene Seitenflächen besitzen.

Wie bereits erwähnt, ist es von Vorteil. Brechung und Reflexion am Körper gleichzeitig auszunutzen. Ein Körper, der diese beiden Eigenschaften in sich vereinigt und demnach besonders einfach aufgebaut ist, besteht aus zwei an ihren Basisflächen aneinandergesetzten Kegeln oder Pyramiden aus einem die Strahlung brechenden Material.

Bei einer Vielzahl von Detektoren ist es auch zweckmäßig, wenn als Körper eine Zerstreuungslinse vorgesehen ist, d'e das auffallende parallele Strahlenbündel unter Brechung als divergierendes Bündel auf die Detektoren lenkt.

Als Material des Körpers kann insbesondere ein Kunststoff, z. B. das unter dem Warenzeichen »Teflon« bekannte Polyfluoräthylen, vorgesehen sein. Ein solches Material ist relativ billig, läßt sich leicht bearbeiten und weist demnach eine ausreichende Formbeständigkeit auf. Es ist aber auch möglich, als Grundmaterial des Körpers einen Kunststoff zu verwenden, der mit fein verteilten Metallteilchen, z. B. mit Gold- oder SiI-berstaub vermengt ist. Ein solches Material besitzt gegenüber dem dielektrischen Grundmaterial eine stark vergrößerte Dielektrizitätskonstante, was für die Strahlungsübertragung von Vorteil ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in zwei Figiiren dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Zündeinrichtung mit einem dielektrischen Körper, der die von einem Hochfrequenz-Sender abgestrahlte Hochfrequenz-Strahlung auf dem Wege zu den Hochfrequenz-Detektoren gleichzeitig bricht und reflektiert, und

F i g. 2 eine Zündeinrichtung mit einem dielektrischen Körper, der die vom einen Hochfrequenz-Sender parallel abgestrahlte Hochfrequenz-Strahlung auf dem Wege zu den Hochfrequenz-Detektoren in ein divergentes Strahlenbündel umsetzt.

In F i g. 1 ist schematisch und ohne Berücksichtigung tatsächlicher Abstände und Winkel eine Zündeinrich-

tung für eine Anzahl von elektrischen Ventilen dargestellt. Es soll sich dabei um insgesamt sechs steuerbare Ventile vl bis v6 handeln. Diese Ventile vi bis ν6 können insbesondere Thyristoren sein. Es wird davon ausgegangen, daß die Ventile vl, ν 3, v5 und v2, ν 4. ν 6 jeweils miteinander in Reihe geschaltet sind. Diese Reihenschaltungen können Bestandteil eines Stromrichters für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung sein. Jedes Ventil ν 1 bis v6 ist beispielsweise für eine Spannung von 1 kV bemessen. Um die im Betrieb entwickelte Verlustwärme abzuführen, können die einzelnen Ventile vl bis ν6 noch mit nicht gezeigten Kühlkörpern samt Kühlblechen versehen sein, die einigen Platz beanspruchen. Zur Vereinfachung der folgenden Erläuterungen sei angenommen, daß die beiden Reihenschaltungen der Ventile ν 1, v3, v5 bzw. ν2, ν4, v6 miteinander in Reihe geschaltet und gleichzeitig zu zünden sind.

Zur Zündung der Ventile ν 1 bis ν6 ist ein Zündsteuersignal ζ vorgesehen, das beispielsweise in einem nicht gezeigten Regelkreis zur Spannungs- oder Frequenz-Konstanthaltung des Stromrichters gebildet wird. Dieses Zündsteuersignal ζ wird einem Sender e zugeführt, der mit einem Strahlkopf oder Strahler s ausgerüstet ist. Bei dem Sender e handelt es sich beispielsweise um einen durch das Zündsteuersignai ζ ein- und ausschaltbaren Hochfrequenz-Sender, der eine Hochfrequenz-Strahlung über eine als Strahler s verwendete Hochfrequenz-Antenne abstrahlt. Als Hochfrequenz-Antenne kann dabei z. B. eine solche mit Parabolspiegel oder eine Dipolantenne vorgesehen sein. Die Frequenz der Hochfrequenz-Strahler kann beispielsweise 2.4GHz betragen. Sie liegt also im sogenannten S-Band. Als Hochfrequenz kann für die drahtlose Zündsteuersignal-Übertragung — allgemein betrachtet — eine solche über 300MHz gewählt werden. Der Strahler 5 ist im vorliegenden Fall punktförmig ausgebildet.

Aus F i g. 1 geht hervor, daß der Strahler s im Innenraum eines Reflektors rangeordnet ist. Dieser Reflektor r ist im Schnitt gezeichnet. Seine Innenfläche kann metallisch sein. Der Reflektor r ist als Parabolspiegel so ausgebildet, daß er ein elektromagnetisches Parallelstrahlenbündel ρ liefert. Die Abstrahlrichtung des Senders e ist durch gewellte Pfeile kenntlich gemacht. Der Reflektor r kann an der Decke eines Gebäudes oder an der Decke eines Gehäuses, das die /u steuernden elektrischen Ventile umschließt, angeordnet sein. Die zur drahtlosen Zündung der Ventile ν 1 bis 16 verwendete elektromagnetische Strahlung ist dann abwärts gerichtet. Stattdessen kann der Reflektor r auch am Boden des Gebäudes angeordnet sein, so daß er senkrecht nach oben strahlt. Auch eine seitliche <\nstrahlung ist möglich.

Der Steuerstrecke eines jeden der genannten sechs elektrischen Ventile ν 1 bis v6 ist eine Zündschaltung ζ 1 bis z6 mit einem Detektor a 1 bis a 6 für elektromagnetische Strahlung zugeordnet. Die sechs Detektoren a 1 bis a6 sind in einigem Abstand vom Reflektor rauf zwei parallel zur Strahlrichtung ausgerichteten Geraden angeordnet. Bei den Detektoren a 1 bis a 6 handelt es sich um Hochfrequenz-Antennen mit nachgeschalteten Empfängern Bei einer Vielzahl von Detektoren können diese auf einer Zylinderfläche verteilt angeordnet sein.

Die Detektoren a 1 bis a 6 sind auf den beiden Geraden bzw. auf der Zylinderfläche unter Beachtung eines gegenseitigen Sicherheitsabstands eng benachbart angeordnet. Bei der Abstandsbemessung ist darauf /u

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achten, daß keine SprOherscheinungen (Corona-Erscheinungen) auftreten.

Die vorgegebene Anzahl von sechs Detektoren a 1 bis a 6 ist in drei Gruppen unterteilt, von denen jede dieselbe Anzahl, nämlich zwei Detektoren umfaßt Diese Gruppen sind — in Abstrahlrichtung gesehen — übereinander angeordnet Bei einer größeren Anzahl von Detektoren wird man mehr Detektoren pro Gruppe vorsehen. Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Detektoren al, a 2 und die Detektoren a 3, a 4 sowie die Detektoren a 5 und a 6 jeweils gemeinsam in einer eigenen Gruppenebene verteilt angeordnet sind. Der Abstand der Gruppenebenen ist jeweils gleich groß. Die drei Gruppenebenen sind dabei parallel zueinander ausgerichtet. Die Detektoren a 1, a 2 der oberen, die Detektoren a 3, a 4 der mittleren und die Detektoren a 5, a 6 der unteren Gruppenebene sind jeweils in einer symmetrischen Figur angeordnet Als symmetrische Figur ist jeweils ein Kreis vorgesehen. Das wird beim Blick in Strahlrichtung des Senders e deutlich. Die Detektoren benachbarter Gruppenebenen können versetzt zueinander, insbesondere auf Lücke, angeordnet sein.

Es sei noch hervorgehoben, daß die Anordnung der einzelnen Detektoren al bis a6 in den Gruppenebenen abweichend von F i g. 1 nicht kreisförmig, sondern auch in einer rechteckigen, ovalen oder elliptischen Figur vorgenommen werden kann.

Das vom Sender e emittierte Parallelstrahlenbündel ρ fällt auf einen symmetrischen Körper L Hier wird das Parallelstrahlenbündel ρ teilweise reflektiert und teilweise gebrochen. Sowohl die reflektierte als auch die gebrochene Strahlung wird zur Zündung der Ventile ν 1 bis ν 6 ausgenutzt

Der Körper Jt besteht in der vorliegenden Ausbildung aus zwei an ihren Basisflächen anemandergesetzten Kegeln oder Pyramiden aus einem die Strahlung brechenden Material. Die Spitze des einen Kegels bzw. der einen Pyramide weist in Richtung auf den Sender s. Infolge der Verwendung von Hochfrequenz-Strahlung kann als Material ein Kunststoff, z. B. Polyfluoräthylen. vorgesehen sein. Das Material ist dielektrisch, so daß Entladungen nicht zu befürchten sind. Die am oberen Kegel bzw. an der oberen Pyramide reflektierte Strahlung gelangt teilweise auf die Detektoren a 1 bis a 4, wo sie in den nachgeschalteten Zündschaltungen z\ bis ζ 4 Zündimpulse für die Ventile v\ bis ν4 auslöst. Die in beiden Kegeln bzw. beiden Pyramiden gebrochene Strahlung hingegen gelangt teilweise auf die Detektoren a 5 und a 6. In den nachgeschalteten Ziindschaltungen z5 bzw. z% werden dadurch Zündimpulse für die Ventile ν 5 bzw. ν 6 ausgelöst.

In F i g. 2 ist ebenfalls schematisch eine Zündeinrichtung für eine Anzahl von elektrischen Ventilen ν7 bis ν 12, insbesondere Thyristoren, dargestellt. Diese Ventile ν 7 bis ν 12 sollen gleichfalls alle gleichzeitig gezündet werden. Jedem Ventil ν 7 bis ν 12 ist eine Zündschaltung ζ 7 bis ζ 12 vorgeschaltet, die mit einem Detektor a 7 bis a 12 für elektromagnetische Strahlung ausgerüstet ist. Die Detektoren a 7 bis a 12 sind symmetrisch angeordnet, z. B. in Form eines U. Bei einer größeren Anzahl von Detektoren können die einzelnen Detektoren z. B. auch auf der Wandfläche eines Topfes verteilt angeordnet sein.

Ein mit einem Strahler s und einem Reflektor r ausgerüsteter Sender e strahlt in Abhängigkeit eines Zündsteuersignals ζ elektromagnetische Strahlung in Form eines Parallelstrahlenbündels ρ durch die öffnung ν in einem Hindernis w, z. B. durch die Wand eines Ölkessels, die eine Sichtverbindung zwischen dem Strahler s und den Detektoren a 7 bis a 10 nicht zuläßt, auf einen Körper 1. Dieser Körper / ist aus dielektrischem Material und als Zerstreuungslinse ausgebildet. Der Körper / erzeugt durch Brechung ein divergierendes Strahlenbündel, dem die einzelnen Detektoren a 7 bis a 12 ausgesetzt sind. Da hierbei eine direkte Sichtverbindung zwischen dem Strahler s und allen Detektoren a 7 bis a 12 nicht bestehen muß, ergibt sich eine erhebliche Freizügigkeit in der räumlichen Anordnung der Detektoren a 7 bis a 12 jenseits des Hindernisses, w.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

bestehen, keinen Einfluß auf die Zündung. Eine solche Patentansprüche: Zündschaltung wird man daher bevorzugt zur Zündung von elektrischen Ventilen für hohe Spannung, insbeson-

1. Zündeinrichtung für eine Anzahl von elektri- dere von Hochspannungs-Thyristoren, die in einer sehen Ventilen, insbesondere von Thyristoren, de- 5 Stromrichteranordnung eingesetzt sind, verwenden,
ren Steuerstrecken jeweils eine Zündschaltung mit Eine weitere Möglichkeit zur drahtlosen Ubertra-

einem Detektor für elektromagnetische Strahlung gung eines Zündsteuersignals von einem Sender für zugeordnet ist, wobei die Detektoren auf drahtlo- elektromagnetische Strahlung zu einer Zünoschaltung, sem Wege von einem Sender, der von einem Zünd- die mit einem Detektor für diese elektromagnetische steuersignal gesteuert ist. über eine gemeinsame ro Schaltung ausgerüstet ist, wird in der schweizerischen strahlungsbrechende oder Strahlungsreflektierende Patentschrift 4 13 993 beschrieben. Als elektromagneti- Verteilvorrichtung mit elektromagnetischer Strah- sehe Strahlung wird dabei eine Hochfrequenzstrahlung lung beaufschlagbar sind, dadurch gekenn- verwendet. Die Zündung eines oder mehrerer Ventile ζ e i c h η e t. daß als elektromagnetische Strahlung über eine Hochfrequenz-Übertragungsstrecke ist weiteine insbesondere im G Hz-Bereich liegende Hoch- 15 gehend störungsfrei und eignet sich insbesondere zur freqjenz-Strahlung verwendet ist. die\om Sender Zündung von Thyristoren, die in Stromrichtern bei der (e) her in Form eines Parailelstrahlenbündels (p) Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung eingesetzt drahtlos auf die Verteilvorrichtung gelenkt ist, daß werden.

als Verteilvorrichtung ein das Parallektrahlenbün- Bei der drahtlosen Zündung von elektrischen Venti-

del (p) divergierend brechender und/oder reflektie- 20 len muß im allgemeinen eine Sichtverbindung zwischen render Körper (k. I) vorgesehen ist und daß um die- dem Sender einerseits und den einzelnen Detektoren sen Körper (k. I)ah Zentralpunkt herum die einzel- andererseits bestehen. Das gilt sowohl für eine lichtopnen Detektoren (a 1 bis a 12) symmetrisch derart tische als auch für eine Hochfrequenz-Übertragungsangeordnet sind, daß sie von der am Körper (k. I) strecke, die mit hohen Frequenzen arbeitet. Dieses Ergebrochenen undyoder reflektierten Strahlung di- 25 fordernis bedeutet aber normalerweise eine erhebliche rekt getroffen werden. Einschränkung für den konstruktiven Aufbau einer

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1. dadurch ge- Stromrichteranlage, der die elektrischen Ventile angekennzeichnet, daß der Körper (k)aus zwei an ihren hören.

Basisflächen aneinandergesetzten Kegeln oder Py- Bei lichtoptischen Zündschaltungen ist es bereits be-

ramiden aus einem die Strahlung brechenden Mate- 30 kannt (deutsche Auslegeschrift 14 89 780). schweizen-

nal besteht. sehe Patentschrift 5 22 974), zwischen der Lichtquelle