DE571465C

DE571465C - Arrangement for converting types of electrical voltage with spark gaps

Info

Publication number: DE571465C
Application number: DE1930571465D
Authority: DE
Original assignee: Dr-Ing Erwin Marx
Current assignee: Dr-Ing Erwin Marx
Priority date: 1930-08-23
Filing date: 1930-08-23
Publication date: 1933-03-01

Description

Anordnung zur Umformung von elektrischen Spannungsarten mit Funkenstrecken Die Umformung von Wechselspannungen in Gleichspannungen oder von Gleichspannungen in Wechselspannungen verschiedener Frequenzen bei hohen Spannungen und sehr großen Leistungen mit Funkenstrecken ist deshalb schwierig, weil hierbei Lichtbögen im richtigen Zeitpunkt zum Abreißen gebracht werden müssen und weil ein Rückschlag der Spannung von der Gleichspannungseite in die Wechselspannungseite oder umgekehrt vermieden werden muß. Die Gleichrichtung von Wechselspannungen durch umlaufende Gleichrichter oder Funkenstrecken mit unhomogenem Felde in Luft ist bekannt.Arrangement for converting types of electrical voltage with spark gaps The conversion of alternating voltages into direct voltages or of direct voltages in alternating voltages of different frequencies at high voltages and very large ones Performances with spark gaps is difficult because of the arcs in the need to be brought down at the right time and because of a setback the voltage from the DC voltage side to the AC voltage side or vice versa must be avoided. The rectification of alternating voltages by rotating Rectifiers or spark gaps with an inhomogeneous field in air are known.

Für solche Umformungen mit Funkenstrecken ist die nachstehende Erfindung in erster Linie bestimmt. Es ist bereits bekannt, an solchen Funkenstrecken den elektrischen Lichtbogen durch Anblasen zu unterbrechen. Erfindungsgemäß wird jedoch die Wirksamkeit dieses Anblasens dadurch ganz bedeutend erhöht, daß in einem solchen Gasstrom eine der Elektroden in bestimmter Weise bewegt wird. Wenn möglich, wird der Unterbrechungszeitpunkt in den Augenblick gelegt, in dein die Stromstärke durch Null geht.The following invention is for such forming with spark gaps primarily intended. It is already known that at such spark gaps to interrupt the electric arc by blowing on it. According to the invention, however the effectiveness of this blowing on is greatly increased by the fact that in such a Gas flow one of the electrodes is moved in a certain way. If possible, will the time of interruption placed in the moment in which the current strength passes through Zero goes.

Die Ionisierungsvorgänge beim Durchschlag der Luft sind bekannt. Ein Lichtbogen läßt sich auch beim Nulldurchgang des Stromes schwer löschen, weil die Luft durch den Lichtbogen stark ionisiert ist. Der Luftstroin dient zur Beseitigung dieser Ionisation kurz nach Löschung des Lichtbogens und dadurch zur Verhinderung der Rückzündung. Eine gleichzeitige Bewegung einer der Elektroden ist deshalb sehr günstig, weil dadurch die Elektrode von dem Ionisierungsgebiet entfernt wird. Die Luftbewegung dient zugleich zur Kühlung der Elektroden; da$ ist ebenfalls sehr wichtig, weil ein Lichtbogen zu seiner Existenz eine hohe Temperatur der Kathode braucht.. Es ist also besonders wichtig, die Elektrode zu kühlen, die während der Sperrzeit Kathode ist.The ionization processes involved in the breakdown of air are known. A Arc is difficult to extinguish even when the current crosses zero, because the Air is highly ionized by the arc. The air flow is used for elimination this ionization shortly after the arc is extinguished and thus to prevent it the flashback. Simultaneous movement of one of the electrodes is therefore very great favorable because this removes the electrode from the ionization area. the Air movement also serves to cool the electrodes; da $ is also very important because an arc needs a high cathode temperature in order to exist. So it is particularly important to cool the electrode during the blocking time Cathode is.

Erfindungsgemäß müssen Gasbewegung und Elektrodenbewegung periodisch so gewählt werden, daß während der Sperrzeit die relative Geschwindigkeit des Gases zu der bewegten Elektrode in dein gesamten Gebiete, in dem ein Rückschlag eintreten kann, größer ist als während der Durchschlagzeit. Dadurch wird die zur Umformung nötige Zündspannung niedrig, die Rückschlagspannung, die eine Kurzschlußgefahr mit sich bringt,-wird dagegen erhöht. Außerdem werden die Verluste, die durch den Lichtbogen entstehen, klein gehalten, wenn die Luftgeschwindigkeit während des Bestehens vom Lichtbogen an der angeblasenen Elektrode klein ist. Diese Verluste können außerdem durch geeignete Elektrodenformen und durch Schirme ver mindert werden. Auf Abb. i und 2 sind Beispiele dargestellt, die das Gesagte erläutern sollen. In Abb. i ist A eine Spitzenelektrode, die sich in einer Düse D aus Isolierstoff befindet. Der Düse kann durch die Eintrittsöffnung E Preßluft zugeführt werden. Die Spitzenelektrode wird durch eine Nockenwelle, durch ein Exzenter oder ähnliches in der Richtung ihrer Achse im Takte der vorhandenen oder der gewünschten Wechselspannung bewegt. In der dargestellten Lage der Spitzenelektrode ist durch diese der Austritt der Preßluft nach der Gegenelektrode B versperrt. In diesem Zeitpunkt kann also ein Überschlag zwischen A und B eintreten und ein Lichtbogen zwischen diesen Elektroden bestehen bleiben. Wenn jedoch die Elektrode A zurückgezogen wird, dann strömt die Preßluft nach B hin aus, kühlt die Spitze von A und löscht durch die große Luftgeschwindigkeit den Lichtbogen aus. Soll z. B. eine Wechselspannung von 5o Hertz gleichgerichtet werden, so muß die Spitzenelektrode Somal in einer Sekunde zurückgezogen und dann wieder in die aufgezeichnete Lage gebracht werden. Das Entsprechende muß der Fall sein, wenn eine Gleichspannung in eine Wechselspannung von 5o Hertz umgeformt werden soll. Die Gegenelektrode B muß, damit der bekannte Polaritätsunterschiedzwischen Spitze und Platte erreicht wird, einen großen Krümznungsradius erhalten. An sich ist eine Plattenelektrode günstig, hier ist jedoch eine gekrümmte Elektrode aufgezeichnet, damit die ausströmende Druckluft auf dem ganzen Wege zwischen den beiden Elektroden eine möglichst große Geschwindigkeit erhält und die vom Lichtbogen her vorhandenen Ionen so rasch wie möglich entfernen kann. Die Form der Düse D kann ähnlich gewählt werden, wie dies im Turbinenbau üblich ist. Die aufgezeichnete Gestalt stellt nur ein Beispiel dar. Es ist ebenso möglich, der Elektrode B eine trichterförmige oder siebähnliche Gestalt zu geben.According to the invention, gas movement and electrode movement must be selected periodically so that during the blocking time the relative speed of the gas to the moving electrode is greater in the entire area in which a kickback can occur than during the breakdown time. As a result, the ignition voltage required for conversion becomes low, while the kickback voltage, which entails a risk of short circuits, is increased. In addition, the losses caused by the arc are kept small if the air speed is low during the existence of the arc at the blown electrode. These losses can also be reduced by using suitable electrode shapes and screens. Fig. I and 2 show examples to explain what has been said. In Fig. I, A is a tip electrode located in a nozzle D made of insulating material. The nozzle can be fed through the inlet opening E compressed air. The tip electrode is moved by a camshaft, an eccentric or the like in the direction of its axis in the cycle of the existing or the desired alternating voltage. In the illustrated position of the tip electrode, the exit of the compressed air to the counter electrode B is blocked by this. At this point in time, a flashover between A and B can occur and an arc can persist between these electrodes. If, however, the electrode A is withdrawn, then the compressed air flows out to B , cools the tip of A and extinguishes the arc due to the high air velocity. Should z. If, for example, an alternating voltage of 50 Hertz is rectified, the tip electrode Somal must be withdrawn in one second and then brought back into the recorded position. The same must be the case if a direct voltage is to be converted into an alternating voltage of 50 Hertz. The counter electrode B must have a large radius of curvature so that the known polarity difference between tip and plate is achieved. A plate electrode is favorable per se, but a curved electrode is shown here so that the compressed air flowing out gets as high a speed as possible all the way between the two electrodes and so that the ions present from the arc can be removed as quickly as possible. The shape of the nozzle D can be selected in a manner similar to that which is customary in turbine construction. The shape shown is only an example. It is also possible to give the electrode B a funnel-shaped or sieve-like shape.

Eine andere Ausführungsart der Erfindung stellt Abb.2 dar. Hier ist eine Spitzenelektrode E auf einer Scheibe F befestigt. Die Scheibe F wird durch die Welle G in Umdrehungen versetzt. Bei einer Wechselspannung von 5o Hertz müssen 5o Umdrehungen in einer Sekunde erfolgen. Der Luftstrom k, der parallel zur Plattenelektrode H verläuft, muß so gerichtet sein, daß jedesmal während der "Zünd- und Überschlagdauer die Bewegung der Spitze und der Luft gleichgerichtet, während der Sperrzeit jedoch entgegengesetzt gerichtet sind. Ist die Luftgeschwindigkeit gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Spitze,-so kann man es erreichen, daß während der Dauer des Lichtbogens die Relativgeschwindigkeit zwischen Spitze und Luft gleich Null, während der Sperrzeit dagegen gleich der doppelten Luftgeschwindigkeit ist. Zugleich wird durch diese Anordnung erreicht, daß Zündung und Rückzündung an verschiedenen Stellen des Raumes auftreten, so daß eine Vorionisierung des 'Gberschlagweges während der Sperrzeit nach Möglichkeit vermieden wird.Another embodiment of the invention is shown in Fig.2. Here is a tip electrode E is attached to a disk F. The disk F is through the shaft G is rotated. With an alternating voltage of 5o Hertz 50 revolutions per second. The air flow k, which is parallel to the plate electrode H runs, must be directed so that every time during the "ignition and flashover period the movement of the tip and the air in the same direction, however, during the blocking period are oppositely directed. If the air speed is the same as the peripheral speed of the tip, so that during the duration of the arc the Relative speed between tip and air is zero during the blocking time on the other hand is equal to twice the air speed. At the same time through this Arrangement achieved that ignition and flashback at different points in the room occur, so that a pre-ionization of the 'Gberschlagweges during the blocking period is avoided if possible.

Eine Anwendung der angegebenen Erfindung kommt in erster Linie in Gleichrichterschaltungen in Frage. Die Erfindung ermöglicht jedoch eine sehr weitgehende Erhöhung des Polaritätseffektes und dadurch in vielen Fällen auch das Arbeiten mit einer einzelnen Funkenstrecke Spitze-Platte.An application of the specified invention is primarily in Rectifier circuits in question. However, the invention enables a very extensive one Increase in the polarity effect and thus in many cases also working with a single tip-to-plate spark gap.

Zur besseren Kühlung kann an Stelle von Luft ein anderes Gas benutzt werden.Another gas can be used instead of air for better cooling will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for converting types of electrical voltage with spark gaps, in which the interruption of the electric arcs by Blowing takes place, characterized in that one electrode is in a gas flow periodically moved so that the relative speed of the Gas to this electrode in the entire area in which a kickback. enter can, is greater than during the breakthrough time.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that a tip electrode each time during the blocking time is withdrawn into a tube through which a gas flows at high speed will.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that the gas flow during the ignition time is blocked by the movement of the moving electrode. q ..

arrangement according to claim i and 3, characterized in that the barrier is moved by the Tip electrode itself is made.

5. Arrangement according to claim i, characterized characterized in that by the shape of the electrodes, for example by curved Electrodes (Fig. I), and the gas supply lines ensure that a gas flow high speed washes around the electrodes at all points, one of which Setback can result.

6. Arrangement according to claim i, characterized in that that a tip electrode moves in a gas stream so that during the breakdown time the Relative speed between gas and electrode almost equal to zero, while the blocking time is approximately equal to twice the speed of the gas. arrangement according to claim Z, characterized in that that electrode is moved and cooled is, which has negative potential compared to the counter electrode in the blocking time.