DE536535C - Verfahren und Einrichtung zum Loeschen von Rueckzuendungen mittels gesteuerter Gitter in mehrphasigen Metalldampfgleichrichtern - Google Patents

Description

Um Rückzündungen in mehrphasigen Gleichrichtern zu unterdrücken, hat man bereits vorgeschlagen, Metallteile im Entladungsweg des Gleichrichters anzuordnen und diese an Spannung zu legen. Die Ladespannung war dabei so gewählt, daß jeder zur jeweils negativen Anode — welche meist auch die rückzündende Anode ist — fließende Strom gesperrt wird. Wird z. B. das Potential des die Anode schirmenden Metallteiles (z. B. Anodenhülse, Gitter o. dgl.) negativer gehalten als das Potential der negativen Anode selbst, dann kann ein Strom von Metallteil zu Anode nicht fließen, weil er der Spannungsrichtung entgegenlaufen würde. Diese Einrichtung hat nun aber den Nachteil, daß sich die Sperrung des Stromes nur auf. die jeweils negativen Anoden erstreckt, während die positiven, also die arbeitenden

zo Anoden von dieser Sperrung nicht betroffen werden. Es ist aber nicht unbedingt immer der Fall, daß die Rückzündung sich nur auf die negativen Anoden erstreckt, sondern es können auch Anoden in den Rückzündungszustand geraten, welche bereits an niederem positivem Potential liegen, so daß ein Stromübergang von der positiven Anode höchster Spannung und von der Kathode einerseits auf die negative Anode und die positiven Anoden niederen Potentials anderseits erfolgen kann. Im Normalbetrieb darf natürlich der Strom positiver Anoden niemals gesperrt werden; aber im Rückzündungsfalle hat diese Sperrung den Vorteil, daß jeder Rückzündungsstrom unbedingt unterdrückt wird.

Bei mehrphasigen Metalldampfgleichrichtern ist es ferner bereits bekannt, im Falle einer Rückzündung die Gleichstromleitung des Gleichrichters mittels eines polarisierten Rückstromrelais zu unterbrechen. Damit wird aber das erstrebte Ziel nicht erreicht, denn es wird dadurch lediglich der zwischen Kathode und Anoden fließende Strom, nicht aber der zwischen den Anoden fließende Rückzündungsstrom unterbrochen. Anderseits hat man schon die Anoden mit Steuergittern versehen und die Gitter der jeweils negativen Anoden derart an Steuerspannungen gelegt, daß die Stromwege dieser Anoden dauernd gesperrt waren. Diese Schutzmaßnahme ist ebenfalls nicht ausreichend, weil, wie erwähnt, der Rückzündungsstrom sich auch an jeweils noch positive Anoden ansetzen kann. Man kann aber alle positiven Anoden nicht dauernd für den Stromdurchgang sperren, weil damit der Gleichrichterbetrieb dauernd unterbrochen wäre.

Es sind auch Metalldampfapparate mit Anodengittern bekannt, deren Gitter so ausgebildet sind, daß sie durch ihr Vorhandensein allein den Lichtbogen unterdrücken, falls sie nicht mit der zugehörigen Anode leitend verbunden sind. Es ist dann ein Überstrom- und Spannungsrückgangsrelais im Gleichstromkreis vorgesehen, welches bei Kurz-Schluß und Überlast im Gleichstromkreis

diese Verbindung aufhebt und gegebenenfalls die Gitter auch noch mit der Kathode verbindet. Im Gegensatz dazu werden Gitter verwendet, welche nur durch das Anlegen an Steuerspannungen befähigt werden, den Lichtbogen zu löschen, und diese Möglichkeit soll zum Schutz des Gleichrichters gegen Rückzündungen verwendet werden. Zu diesem Zwecke werden erfindungsgemäß polarisierte Rückstromrelais vorgesehen, welche das Fortnehmen und Anlegen der Steuerspannung, nur bei Rückzündungsstrom besorgen. Diese Relais können in die Anodenstromkreise oder in den Kathodenstromkreis eingeschaltet werden.

Es ist nun Gegenstand der Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zum Löschen von Rückzündungen mittels gesteuerter Gitter in mehrphasigen Metalldampfgleichrichtern, wonach nur vom Rückzündungsstrom betätigte Schalteinrichtungen die Stromwege aller Anoden des Gleichrichters , durch Anlegen der den Anoden zugeordneten Gitter oder deren Äquivalente an Steuerspannungen sperren.

Das Anlegen der Gitterspannungen an die Gitter aller Anoden kann vorteilhaft durch die an sich bekannten polarisierten Rückstromrelais erfolgen, welche in die Anoden-Stromkreise oder in den Kathodenstromkreis eingeschaltet werden und zweckmäßig so ausgebildet sind, daß sie, falls ein Rückstrom fließt, möglichst schon innerhalb einer Periode des Wechselstromes ansprechen und den Gleichrichter so rasch stromlos machen, daß die" Hauptschalterrelais der Gleichrichteranlage nicht zur Auslösung kommen. Die entsprechende Ladung der Gitter erfolgt in an sich bekannter Weise durch Anlegen der Gitter an eine zur Unterdrückung des Stromes geeignete Spannung. So kann die Sperrung aller Stromwege des Gleichrichters dadurch erfolgen, daß im Rückzündungsfalle die Gitter aller Anoden jeweils an Spannungen gelegt werden, welche sich zu den Spannungen der zugehörigen Anoden in Gegenphase befinden. Die Gitter der jeweils negativen Anoden werden dann positiv, die Gitter der jeweils positiven Anoden werden negativ geladen. In jedem Falle ist dann in einem Teile des Stromweges die Spannungsrichtung dem Strom entgegengerichtet und damit der Stromfiuß unterbunden. Es kann wünschenswert sein, die Phase der Gitterspannung und der erwähnten Gegenphase abweichend zu wählen. Ein gewisser Spielraum ist durch die Bedingung gegeben, daß die Phasenabweichung der Gitterspannung von der in Gegenphase befindlichen Spannung nicht größer als 90⁰ sein darf, damit die Wirksamkeit der Einrichtung nicht Einbuße erleidet. Eine wirksame Unterdrückung des Stromflusses aller Anoden des Gleichrichters kann auch dadurch erzielt werden, daß die Gitter aller Anoden im Rückzündungsfalle an Spannungen gelegt werden, welche ihnen ein relativ zu den zugehörigen stromführenden Elektroden negatives Potential aufdrücken. Auch bei negativer Ladung aller Gitter sind sämtliche Stromwege des Gleichrichters gesperrt. Die richtige Wahl der Größe der erforderlichen Ladespannungen ist meist eine Sache der Erfahrung und der besonderen Verhältnisse. Es ist daher zweckmäßig, die Gitter an anzapf bare Wicklungen eines Transformators (des Haupt- oder eines Hilfstransformators) zu legen und die Höhe der Gitterspannung durch Wahl der Anzapfung den Erfordernissen gemäß zu bestimmen. Es ist nun ganz klar, daß bei negativer Ladung der Gitter die Gefahr eines großen Rückzündungsstromes nicht mit Sicherheit beseitigt wäre, wenn die Gitter selbst einen großen Strom führen und dadurch an die Stelle der Anoden treten könnten. Dies wird dadurch vermieden, daß in die Gitterstromkreise in an sich bekannter Weise Ohmsche Widerstände eingefügt werden, welche den Gitterstrom begrenzen. Diese Ohmschen Widerstände sind demnach von besonderer Wichtigkeit, und ihre Verwendung kommt auch in Frage, wenn die Gitterladung einer besonderen Gleichstromquelle entnommen wird. In diesem Falle werden die Gitter über Ohmsche Widerstände an den negativen Pol der Gleichstromquelle gelegt, deren positiver Pol mit der Kathode des Gleichrichters verbunden ist. Eine andere Art, die Gitter für die Führung eines Rückzündungsstromes ungeeignet zu machen, besteht darin, daß man sie (oder ihre Äquivalente, wie z. B. die Ano'denhülsen, Metallbänder usw.) derart ausbildet, daß ein direkter Stromübergang (Konvektionsstrom) vom Lichtbogen auf das Gitter unmöglich ist. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß man die Gitter bzw. deren Äquivalente einschließlich ihrer Stromzuleitungen im Gleichrichter ganz in Isoliermaterial einbettet. Sehr geeignet für diesen Zweck ist die Emaillierung dieser Teile, wobei allerdings noch die Möglichkeit besteht, daß unter dem Einfluß des großen Temperaturwechsels, wie er in jedem Gleichrichter, der zeitweilig abgeschaltet wird, auftritt, die Emailleschicht Sprünge erhalten und ihre Schutzwirkung teilweise verlieren kann. Eine andere Art, den Konvektionsström zu vermeiden, ist durch die Anordnung der Gitter außerhalb des den Lichtbogen führenden Raumes gegeben. Zu diesem Zweck werden die Gitter bzw. deren Äquivalente in an sich bekannter Weise als Metallringe

(Bänder) um die aus Isoliermaterial bestehenden Gleichrichterarme, die zur Führung des Lichtbogens der innerhalb des Armes jeweils angebrachten Anoden dienen, herumgelegt. Die Metallringe müssen sich dabei eng an das Isoliermaterial des Armes anschmiegen, weil sie in diesem Falle auf den Entladungsraum kapazitiv einwirken sollen. Die Erfindung sei an Hand der Ausführungsbeispiele der Abb. ι bis 3 näher erläutert. Diese Abbildungen stellen Mehrphasengleichrichter dar, bei denen die Sperrung der Stromwege aller Anoden selbsttätig unter Benutzung von Rückstromrelais erfolgt.

In Abb. ι bedeutet 1 die Sechsphasensekundärwicklung des den Gleichrichter speisenden Transformators, 2 den sechsanodigen Gleichrichter, 3 Rückstromrelais, welche in die Anodenkreise eingeschaltet sind und die Schalter 4 betätigen, 5 Ohmsche Widerstände zur Begrenzung der Gitterströme, 6 die Anoden des Gleichrichters, 8 die Anodenhülsen, welche hier als Sperrgitter verwendet werden, 9 einen Gleichstromhauptschalter, 10 einen die Gleichstrombelastung darstellenden Widerstand.

Im Falle einer Rückzündung treten die Relais 3 in Tätigkeit und schließen die Schalter 4 innerhalb einer Zeit, welche möglichst kleiner sein soll als die Zeit einer Periode des primären Wechselstromes. Die Hülsen 8 sämtlicher Anoden werden dadurch über die Widerstände 5 an die jeweilige Gegenphase der zugehörigen Anodenspannung gelegt. Wie bereits erwähnt, führt dies zur sofortigen Unterbrechung des Rückzündungsstromes. Hört dann der Rückstrom auf, dann kehren, bei entsprechender Einrichtung der Rückstromrelais, diese sofort in ihre Ausgangs- bzw. Ruhelage zurück und öffnen dabei die Schalter 4. Hierdurch werden somit die Hülsen von den Steuerspannungen abgelöst und die Stromwege freigegeben, so daß die Anoden wieder zünden und der normale Betriebszustand des Gleichrichters wiederhergestellt ist. Während in Abb. 1 die Belastung durch den Ohmschen Widerstand dargestellt ist, ist in Abb. 2 als Belastung eine Gleichstrommaschine 10 angenommen, in deren Anker eine der Gleichrichterspannung entgengerichtete Spannung induziert wird. In diesem Falle genügt die Verwendung nur eines einzigen Rückstromrelais 3 zur Bewirkung der Sperrung der Stromwege sämtlicher Anoden, und zwar ist dieses parallel zu dem in der Kathodenleitung liegenden Shunt 11 geschaltet. Die Bezeichnungen in Abb. 2 sind im übrigen die gleichen wie in Abb. 1.

Während nun in den Beispielen der Abb. 1 und 2 sämtliche Hülsen an eine Wechselstromspannung gelegt werden, deren Phase sich in Opposition zur Phase der zugehörigen Anodenspannung befindet, wird in Abb. 3 für alle Hülsen nur eine einzige Steuerspannung, und zwar eine Gleichspannung, verwendet. Es ist dies die Spannung der Batterie 12, deren negativer Pol mit der einen Klemme des Schalters 4 und deren positiver Pol mit der Kathode des Gleichrichters verbunden ist. Die Spannung der Batterie 12 ist so gewählt, daß alle Stromwege des Gleichrichters beim Schließen des Schalters 4 gesperrt sind. Auch hier sind in die zu den Anodenhülsen führenden Leitungen Begrenzungswiderstände 5 eingeschaltet. Die Hauptschalter 9 werden in vielen Fällen mit Maximalrelais ausgerüstet, welche mit einer gewissen Verzögerung ansprechen. Es läßt sich nun einrichten, daß das Schließen und Öffnen des Schalters 4 in so kurzer Zeit erfolgt, daß eine Auslösung der Hauptschalter als Folge der Rückzündung nicht zustande kommt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Löschen von Rückzündungen mittels gesteuerter Gitter in mehrphasigen Metalldampfgleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß nur vom Rückzündungsstrom betätigte Schalteinrichtungen die Stromwege aller Anoden des Gleichrichters durch Anlegen der den Anoden zugeordneten Gitter oder deren Äquivalente an S teuer spannungen sperren.

2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anlegen der Gitter an die Steuerspannungen polarisierte Rückstromrelais dienen, die so ausgebildet sind, daß sie innerhalb einer Periode des Wechselstromes ansprechen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter aller Anoden im Rückzündungsfalle an Spannungen gelegt werden, welche sich zu den Spannungen der zugehörigen Anoden in Gegenphase befinden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter aller Anoden im Rückzündungsfalle an Spannungen gelegt werden, welche der Spannung der Gegenphase der betreffenden Anoden um einen Winkel =90° vor- oder nacheilen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter aller Anoden im Rückzündungsfalle über Ohmsche Widerstände an den negativen Pol einer Gleichstromquelle gelegt werden, deren positiver Pol mit der Kathode des Gleichrichters verbunden ist.

6. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die Gitter bzw. deren Äquivalente in Isoliermaterial eingebettet (z. B. emailliert) sind.

7. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais derart eingerichtet sind, daß sie nach Verschwinden des Rückstromes, also nach Aufhören der Rückzündung,, sofort in ihre Ausgangs- bzw. Ruhelage zurückkehren und dabei die Gitter von den Steuerspannungen abschalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen