DE2414198C3 - Zündeinrichtung für eine Anzahl von elektrischen Ventilen, insbesondere von Thyristoren - Google Patents

Description

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 elektromagneti- räumliche Anordnung der Hochfrequenz-Detektoren iche Strahlung zugeordnet ist, wobei die Detektoren und der nachgeschalteten Zündschaltungen möglich •uf 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 ttrahlungsbrechende 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). /ur Zündung eines elektrischen Ventils, ins- 55 eine insbesondere im GHz-Bereich liegende Hochfrebesondere eines Thyristors, eine Zündschaltung zu ver- quenz-Strahlung verwendet ist, die vom Sender her in wenden, welche die Zündenergie aus der Spannung an Form eines Parallelstrahlenbündels drahtlos auf die der Anoden-Kathoden-Strecke des betreffenden Ven- Verteilvorrichtung gelenkt ist, daß als Verteilvorrichtils ableitet. Hierbei wird ein Impulskondensatoreinge- 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 riet 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 elektro- stellt, daß die vom besagten Körper gebrochene magnetischer Strahlung und dem elektrischen Ventil und/oder reflektierte Strahlung auf ihren strahlungs-

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

Der divergierend strahlungsbrechende und/oder reflektierende Körper, Ober den die vom Sender emittierte Strahlung auf die Detektoren geleitet wird, ka.in 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 beachten, 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, die 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 verA enden, der mit fein verteilten Metallteilchen, z. B. mit Gold- oder SiI-berstaub vermeng« ist. Ein solches Material besitzt gegenüber dem dielektrischen Grundmaterial eine stark vergrößerte Dielektrizitätskonstante, was für die Strahlungsübertragung von Vorteil ist.

Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung sind in zwei Figuren 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 Zündeinrichtung für eine Anzahl von elektrischen Ventilen dargestellt Es soll sich dabei um insgesamt sechs steuerbare Ventile vl bis v6 handeln. Diese Ventile vl bis v6 können insbesondere Thyristoren sein. Es wird davon ausgegangen, daß die Ventile vl, ν3, ν 5 und ν 2, ν 4, ν 6 jeweils miteinander in Reihe geschalter sind. Diese Reihenschaltungen können Bestandteil eines Stromrichters für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung sein. Jedes Ventil ν 1 bis ν 6 ist beispielsweise für eine Spannung von 1 kV bemessen. Um die im Betrieb entwickelte Verlustwärme abzuführen, können die einzelnen Ventile vl bis ν 6 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 vl, ν 3, ν5 bzw. ν 2, ν4, ν6 miteinander in Reihe geschaltet und gleichzeitig zu zünden sind.

Zur Zündung der Ventile vl 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 5 ausgerüstet ist Bei dem Sender e handelt es sich beispielsweise um einen durch das Zündsteuersignal 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 s ist im vorliegenden Fall punktförmig ausgebildet.

Aus F i g. 1 geht hervor, daß der Strahler s im Innenraum eines Reflektors r angeordnet ist. Dieser Reflektor r ist im Schnitt gezeichnet. Seine Innenfläche kann metallisch sein. Der Reflektor rist 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 zu steuernden elektrischen Ventile umschließt, angeordnet sein. Die zur drahtlosen Zündung der Ventile vi bis ν6 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 Anstrahlung ist möglich.

Der Steuerstrecke eines jeden der genannten sechs elektrischen Ventile ν 1 bis v6 ist eine Zündschaltung ζ 1 bis ζ 6 rr.it einem Detektor a 1 bis a 6 für elektromagnetische Strahlung zugeordnet Die sechs Detektoren a 1 bis a 6 sind in einigem Abstand vom Reflektor r auf zwei parallel zur Strahlrichlung 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 al 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 zu

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

Die vorgegebene Anzahl von sechs Detektoren ;i 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 a 1, 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 al, a2 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 Strahlrich'ung 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 Jt. Hier wird das Parallelstrahlenbündel ρ teilweise reflektiert und teilweise gebrochen. Sowohl die reflektierte als auch die gebrochene Strahlung wird zur Zündung der Ventile vi bis ν 6 ausgenutzt.

Der Körper k besteht in der vorliegenden Ausbildung aus zwei an ihren Basisflächen aneinandergesetzten 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. Polyfiuoräthylen. 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 s. 1 bis /A Zündimpulse für die Ventile vl bis v4 auslöst. Die in beiden Kegeln bzw. beiden Pyramiden gebrochene Strahlung hingegen gelangt teilweise auf die Detektoren a 5 und a 6. In den nachgeschalteten Zündschallungen ζ5 bzw. ζ 6 werden dadurch Zündimpulse für die Ventile v5bzw. v6 ausgelöst.

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

Ein mit einem Strahler s und einem Reflektor r aus gerüsteter Sender e strahlt in Abhängigkeit eines Zünd Steuersignals ζ elektromagnetische Strahlung in Forrr eines Parallelstrahlenbündcls ρ durch die Öffnung ν ir einem Hindernis w, z. B. durch die Wand eines Ölkcs sels. die eine Sichtverbindung zwischen dem Strahler ■ und den Detektoren a 7 bis a 10 nicht zuläßt, auf einer Körper /. Dieser Körper /ist aus dielektrischem Mate rial und als Zerstreuungslinse ausgebildet. Der Körper erzeugt durch Brechung ein divergierendes Strahlen bündel, dem die einzelnen Detektoren a 7 bis a 52 aus gesetzt sind. Da hierbei eine direkte Sichtverbinduns zwischen dem Strahler s und allen Detektoren a 7 b\< a 12 nicht bestehen muß, ergibt sich eine erhebliche Freizügigkeit in der räumlichen Anordnung der Detek toren a 7 bis a 12 jenseits des Hindernisses w.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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 smd. verwenden,
ren Steuerstrecken jeweils eine Zündschaltung mit Eine weitere Möglichkeit zur drahtlosen Ubertraeinem Detektor für elektromagnetische Strahlung gung eines Zündsteuersignals von einem Sender für zugeordnet ist wobei die Detektoren auf drahtlo- elektromagnetische Strahlung zu einer Zündschaltung, sem Wege von einem Sender, der von einem Zünd- die mit einem Detektor für diese elektromagnetische steuersignal gesteuert ist über eine gemeinsame .o Schaltung ausgerüstet ist wirdIm der schwedischen strahlungsbrechende oder Strahlungsreflektierende Patentschrift 4 13 993!beschrieben. Als elektromagneti-Verteilvorrichtung mit elektromagnetischer Strah- sehe Strahlung wird dabei eine Hochfrequenzstrahlung hing beaufschlagbar sind, dadurch gekenn- verwendet Die Zündung eines oder mehrerer Ventile ζ e i c Ii η e t, daß als elektromagnetische Strahlung über eine Hochfrequenz-Ubertragungsstrecke ist weiteine insbesondere im GH?-Bereich liegende Hoch- 15 gehend störungsfrei und eignet sich insbesondere zur frequeiiz-Strahlung verwendet ist, die vom Sender Zündung von Thyristoren, die in Stromrichtern bei der (e) her in Form eines Parallelstrahlenbündels (p) Hochspannungs-Gleichstrom-Ubertragung eingesetzt drahtlos auf die Verteilvorrichtung gelenkt ist, daß werden.

als Verteilvorrichtung ein das Parallelstrahlenbün- Bei der drahtlosen Zündung von elektrischen Ventidel (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) als Zentralpunkt herum die einzel- andererseits bestehen. Das gilt sowohl fur eine lichtopnen Detektoren (a 1 bis a 12) symmetrisch derart tische als auch für eine Hochfrequenz-Ubertragungsangeordnet sind, daß sie von der am Körper (k. I) strecke, die mit hohen Frequenzen arbeitet. Dieses Ergebrochenen und/oder 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). schweizeri-

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

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- als Sender und den einzelnen Detektoren als mehrteilidurch gekennzeichnet, daß als Material des Körpers ge Verteilvorrichtung lichtlciicnde Fasern anzuordnen. (k, /;ein Kunststoff vorgesehen ist. 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 (*./> 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 ein

gangs genannte Zündeinrichtung mit Hochfrequenz-

40 Strahlung zu betreiben und — infolge der Verwendung