DE521998C

DE521998C - Einrichtung zur UEberwachung von elektrischen Anlagen, die ein Metalldampf- oder Gasetladungsgefaess enthalten, auf Rueckzuendungen hin

Info

Publication number: DE521998C
Application number: DEA59298D
Authority: DE
Inventors: Dr Hellmut Simon
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1929-10-10
Filing date: 1929-10-10
Publication date: 1931-03-28
Also published as: CH149223A; AT129190B; NL28352C

Description

In elektrischen Anlagen, in denen Metalldampf- oder Gasentladungsgefäße, wie sie z. B. zur Gleichrichtung von Wechselströmen, zur Umformung von Gleichstrom oder zum trägheitslosen Schalten von Stromkreisen benutzt werden, treten vielfach Störungen infolge von Rückzündungen in den Entladungsgefäßen auf. Durch besondere Gestaltung der Anode, durch Anordnung von Gittern in dem Raum zwischen Kathode und Anode oder durch Einschaltung von Rückstromrelais bzw. Rückstromschaltern hat man bereits versucht, die Rückzündungen bzw. die sich daraus ergebenden Störungen zu verhüten.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung von elektrischen Anlagen, die ein Metalldampf- oder Gasentladungsgefäß enthalten, auf Rückzündungen hin. Zur Verhütung der durch Rückzündungen bei solchen Entladungsgefäßen möglichen Störungen wird ein grundsätzlich anderer Weg eingeschlagen, der darin besteht, daß die Lichtstromstärke in der Entladungsbahn zur Überwachung des Stromverlaufes benutzt wird. Zu diesem Zwecke ist erfindungsgemäß eine dem Lichtbogen in der Entladungsbahn ausgesetzte

" lichtelektrische Zelle vorgesehen und derart gestaltet, daß nur bei Rückzündungen ein Ansprechen der von der lichtempfindlichen Zelle gesteuerten Anzeige- bzw. Steuer- oder Schaltvorrichtungen erfolgt. In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung ist die lichtelektrische Zelle mit einer die beiden Halbwellen einer Wechselspannung, die frequenzgleich mit der Spannung des Entladungsgefäßes ist, unterscheidenden Einrichtung verbunden, derart, daß die Anzeigevorrichtung nur ansprechen kann, wenn die lichtelektrische Zelle in der Sperrhalbperiode der zugehörigen Entladungsbahn beleuchtet ist.

Zur Erläuterung des Wesens der Erfindung sei zunächst kurz der Entladungsvorgang zwischen der Kathode und einer Anode betrachtet. Bekanntlich wird während der Halbperiode, in der zwischen Anode und Kathode ein Strom fließt, in der sogenannten Durchlaßperiode, der Quecksilberdampf in dem Anodenarm zu intensivem Leuchten angeregt, während in der anderen Halbperiode, der sogenannten Sperrhalbperiode, bei ordnungsmäßigem Arbeiten des Entladungsgefäßes der Lichtbogen erlischt und die Entladungsbahn dunkel ist.

Eine lichtelektrische Zelle mit Ventilwirkung sei nun so angeordnet, daß ihre licht-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Hellmut Simon in Berlin-Friedenau,

•exemplar

empfindliche Kathode nur von der Entladungsbahn des Lichtbogens her Licht erhalten kann. Sie sei beispielsweise in einem lichtdichten Gehäuse, das den Anodenarm umgibt, geeignet aufgestellt. Die Anode der lichtelektrischen Zelle sei mit dem positiven und die Kathode mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden. Eine so geschaltete lichtelektrische Zelle wird bekanntlich bei

ίο Belichtung stromdurchlässig. In ihr wird also während der Durchlaßhalbperiode der zu überwachenden Entladungsbahn ein Strom fließen, in der Sperrhalbperiode dagegen nicht. Wenn eine Rückzündung auftritt, wird auch in der Sperrhalbperiode ein Strom über 6 ie betreffende Anode fließen. Im Falle der Rückzündung wird also die lichtelektrische Zelle auch in der Sperrhalbperiode bestrahlt und ein elektrischer Strom in der Zelle ausgelöst.

«ο Diese Einwirkung der Rückzündung auf die lichtelektrische Zelle wird zur Steuerung von Anzeige- bzw. Schaltvorrichtungen benutzt, die beispielsweise die am Entladungsgefäß liegende Spannung im Falle einer Rückzündung

as abschalten.

Zweckmäßig wird dabei die lichtelektrische Zelle so geschaltet, daß bei ordnungsmäßigem Arbeiten des Entladungsgefäßes in der lichtelektrischen Zelle in beiden Halbperioden kein Strom fließt, jedoch im Falle der Rückzündung ein Strom in der Zelle ausgelöst wird. Dieses wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Einrichtung nach der Erfindung in einfacher Weise dadurch erreicht, daß an die Elektroden einer lichtelektrischen Zelle mit Ventilwirkung nicht eine Gleichspannung gelegt wird, sondern eine Wechselspannung, die mit der zwischen Anode und Kathode des Gleichrichters vorhandenen Wechselspannung frequenzgleich, gegen sie aber derart phasenverschoben ist, daß die lichtempfindliche Kathode der lichtelektrischen Zelle in der Durchlaßhalbperiode positives, in der Sperrhalbperiode dagegen negatives Potential gegen die Anode der lichtelektrischen Zelle besjtzt. Bei ordnungsmäßigem Arbeiten des Entladungsgefäßes kann dann in beiden Halbperioden kein Strom in der lichtelektrischen Zelle ausgelöst werden. Tritt jedoch eine Rückzündung ein, so wird die lichtelektrische Zelle bzw. deren Kathode auch in der Sperrhalbperiode belichtet und in der lichtelektrischen Zelle ein Strom verursacht, da in der Sperrhalbperiode die Kathode der lichtelektrischen Zelle negatives Potential gegen ihre Anode hat. Dieser Strom kann nun, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Verstärkeranordnung, auf eine Anzeigevorrichtung übertragen werden oder auch auf eine Schaltvorrichtung, beispielsweise eine Relaisanordnung, die die Spannung vom Entladungsgefäß abschaltet oder Widerstände einschaltet, so daß sich die Rückzündungen nicht auswirken können.

Bei Benutzung einer Verstärkeranordnung ist es vielfach vorteilhaft, die lichtelektrische Zelle selbst nicht mit Wechselspannung, sondern mit Gleichspannung zu betreiben und statt dessen als Anodenspannung für wenigstens eine der Verstärkerröhren eine frequenzgleiche Wechselspannung zu benutzen, die gegen die zwischen der Kathode und der betreffenden Anode des Entladungsgefäßes liegende Wechselspannung in der Weise phasenverschoben ist, daß nur in der Sperrhalbperiode die Anode der Verstärkerröhre positives Potential gegen ihre Kathode hat. In diesem Falle kann auch eine lichtelektrische Zelle ohne Ventilwirkung Verwendung finden.

Es ist zweckmäßig, bei Entladungsgefäßen mit mehreren Anoden jedem Anodenarm eine lichtelektrische Zeile zuzuordnen und sämtliche Zellen auf einen gemeinsamen Übertrager wirken zu lassen, beispielsweise einen Transformator, dessen Sekundärwicklung an eine Verstärkereinrichtung angeschlossen ist, in deren Ausgangskreis sich beispielsweise ein Relais o. dgl. befindet, das dann im Falle der Rückzündung an einer der Anoden anspricht. In dem Ausgangskreis der Verstärkeranordnung können gleichzeitig auch Instrumente zur Anzeige von Augenblickswerten und registrierende Instrumente vorgesehen sein.

Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, an Stelle einer lichtelektrischen Zelle für jeden Anodenarm eine Gruppe von lichtelektrischen Zellen vorzusehen, beispielsweise zwei Zellen in DifFerentialsehaltung. Zur konstanten Belichtung einer der Zellen kann gegebenenfalls von der Kathode des Entladungsgefäßes abgestrahltes Licht benutzt werden.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß· sie ermöglicht, bereits ausgeführte Anlagen nachträglich mit einem Schutz gegen Rückzündungen auszurüsten.

Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt, und zwar wird die lichtelektrische Zelle mit Gleichspannung und eine Verstärkerröhre mit Wechselstrom betrieben. Zum Zwecke der besseren Erläuterung ist die lichtelektrische Überwachungseinrichtung nur für eine Entladungsbahn gezeichnet.

In der Abbildung ist 1 ein Quecksilberdampfgleichrichter mit der Kathode 12 und den Anoden 10 und 13, die an die Sekundärwicklung 17 des aus dem Netz 19 gespeisten Transformators 11 angeschlossen sind. Um den Arm der Anode 10 herum ist ein lichtdichtes Gehäuse 3 gelegt, in dem die licht- elektrische Zelle 2 mit der Anode 15 und der Kathode 14 derart angeordnet ist, daß eine

im Anodenarm ίο entstehende Lichtsäule die lichtempfindliche Kathode 14 bestrahlt. Die Kathode 14 der lichtelektrischen Zelle 2 ist an dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle 5 gelegt, deren positiver Pol über den Widerstand 4 an die Anode 15 der lichtelektrischen Zelle 2 geführt ist. Das eine Ende des Widerstandes 4 ist an das Gitter der Elektronenröhre 6 angeschlossen, während das andere mit dem variablen Abgriff des Potentiometers 16 verbunden ist, das dazu dient, der Röhre 6 mit Hilfe der Spannungsquelle 7 eine geeignete Gittervorspannung zu geben. Im Anodenstromkreis der Röhre 6 ist das Relais 9 vorgesehen. Die Anodenspannung für die Röhre 6 wird mit Hilfe des Transformators 18 ebenfalls dem Netz 19 entnommen, und zwar derart, daß die Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators 18 eine solche Verschiebung gegen die zwischen der Anode 10 und der Kathode 12 des Gleichrichters liegende Spannung hat, daß im Anodenstromkreis der Röhre 6 während der Durchlaßhalbperiode der Anode 10 kein Strom fließen kann, da die Anode der Röhre 6 negatives Potential gegen ihre Kathode besitzt. In der Sperrhalbperiode hat die Anode der Röhre 6 positives Potential gegen ihre Kathode. Mit Hilfe des Potentiometers 16 ist die Gittervorspannung der Röhre 6 so eingestellt, daß bei Dunkelheit im Anodenarm 10 der Anodenstrom der Röhre 6 so gering ist, daß das Relais 9 geiade nicht anspricht. Wenn entsprechend dem ordnungsmäßigen Arbeiten des Gleichrichters in der Sperrhalbperiode im Anodenarm 10 Dunkelheit herrscht, spricht also das Relais 9 nicht an. Tritt jedoch eine Rückzündung ein, so fließt in der lichtelektrischen Zelle 2 ein Strom, während die Anode der Röhre 6 positives Potential gegen deren Kathode hat. Der durch den in der lichtelektrischen Zelle 2 fließende Strom am Widerstand 4 bewirkte Spannungsabfall kompensiert ganz oder teilweise die Gittervorspannung der Röhre 6. Dieses hat eine Vergrößerung des Anodenstromes der Röhre 6 und das Ansprechen des Relais 9 zur Folge.

Das Relais kann nun Anzeige- oder Schaltbzw. Steuervorrichtungen betätigen, die die Abschaltung des Gleichrichters oder irgendwelcher anderen Schutzmaßnahmen, beispielsweise die geeignete Aufladung von zwischen Anode und Kathode des Gleichrichters angeordneten Steuergittern, veranlassen. Wie schon erwähnt, können in dem Anodenstromkreis auch Anzeige- bzw. Registrierinstrumente vorgesehen sein.

Vielfach ist es vorteilhaft, zur genaueren Einstellung der Phasenverschiebung zwischen den an der Verstärkerröhre bzw. an der lichtelektrischen Zelle und am Gleichrichter lie genden Wechselspannungen an sich bekannte Reguliervorrichtungen vorzusehen, beispielsweise einen mit der Primärwicklung des Transformators 18 in Reihe geschalteten variablen Kondensator.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Überwachung von elektrischen Anlagen, die ein Metalldampfoder Gasentladungsgefäß enthalten, auf Rückzündungen hin, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Lichtbogen in der Entladungsbahn ausgesetzte lichtelektrische Zelle vorgesehen und derart geschaltet ist, daß nur bei Rückzündungen ein Ansprechen der von der lichtempfindlichen Zelle gesteuerten Anzeige- bzw. Steueroder Schaltvorrichtungen erfolgt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtelektrische Zelle mit einer die beiden Halbwellen einer Wechselspannung, die frequenzgleich mit der Spannung des Entladungsgefäßes ist, unterscheidenden Einrichtung verbunden ist, derart, daß die Anzeigevorrichtung nur ansprechen kann, wenn die lichtelektrische Zelle in der Sperrhalbperiode der zugehörigen Entladungsbahn beleuchtet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb der lichtelektrischen Zelle eine derart gegen die zwischen Kathode und der betreffenden Anode des Entladungsgefäßes liegende Spannung phasenverschobene Wechselspannung vorgesehen ist, daß die Kathode der lichtelektrischen Zelle in der Durchlaßhalbperiode der zugehörigen Entladungsbahn positives Potential, in der Sperrhalbperiode dagegen negatives Potential gegen ihre Anode hat.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb der lichtelektrischen Zelle eine Gleichspannung und für eine Verstärkerröhre als Anodenspannung eine derart gegen die zwischen Kathode und der betreffenden Anode des Gleichrichters liegende Spannung phasenverschobene Wechselspannung vorgesehen ist, daß in der Durchlaßhalbperiode des Entladungsgefäßes die Anode clor betreffenden Verstärkerröhre negatives Potential gegen ihre Kathode hat.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Entladungsbahn des Entladungsgefäßes eine lichtelektrische Zelle vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den verschiedenen Entladungsbahnen zugeord-

neten lichtelektrischen Zellen durch einen gemeinsamen Übertrager, beispielsweise Transformator, mit der Verstärkeranordnung gekoppelt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer Entladungsbahn eine Gruppe von lichtelektrischen Zellen zugeordnet ist, beispielsweise zwei lichtelektrischen Zellen in Differentialschaltung.

8'. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Belichtung einer der lichtelektrischen Zellen von der Kathode des Gleichrichters abgestrahltes Licht benutzt wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beispielsweise durch Wahl der Gittervorspannung einer der Verstärkerröhren die Anzeige- oder Steuervorrichtungen gerade eben noch nicht ansprechen, solange von der lichtelektrischen Einrichtung keine oder nur eine sehr kleine Spannung übertragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

&ERLIN. GEDBtICKT IN 15ER