Einrichtung zur Umformung hoher Spannungen mittels einer druckgasbeblasenen
Funkenstrecke Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Umformung hoher Spannungen,
bei welcher der Überschlag zwischen zwei Elektroden mit einem vorzugsweise nicht
homogenen Feld und die Löschung des Lichtbogens durch einen Druckgasstrahl zur Anwendung
gelangt. Es ist versucht worden, das dieser Umformung zugrunde liegende Prinzip
mit einer Ausführungsform gemäß Abb. x zu verwirklichen. Hierin ist a eine rohrförmige
Elektrode, durch welche Druckgas in den Raum b strömt. Dieser wird durch die isolierenden
Wände cl, c2 und durch die düsenförmig ausgebildete Gegenelektrode d abgeschlossen.
Das durch a einströmende Gas strömt durch die Öffnung der Elektrode d in der Weise
wieder ab, daß in dem Raum b ein Druck zustande kommt und zugleich eine dauernde
Erneuerung des Gases stattfindet. Infolge der Unhomogenität des elektrischen Feldes
setzt beim Anlegen einer genügend hohen Spannung der Überschlag stets am Rande der
Düsenelektrode, etwa bei e, ein und wird durch die Gasströmung nach der Öffnung
f geführt. Diese Gasströmung längs der Oberfläche der Elektrode d ist sehr ungleichförmig
verteilt. Sie nimmt vom Rande aus bis zum Ansatz der Düsenöffnung allmählich zu,
um dann in der Öffnung selbst sprunghaft anzusteigen. Dies entspricht aber keineswegs
den Bedingungen, die zur Löschung des Lichtbogens erforderlich sind. Zunächst ist
eine stetige, nicht zu langsame Verlegung der Lichtbogenfußpunkte erwünscht, damit
an den Elektroden keine lokale Überhitzung stattfindet und kein zu starker Abbrand
eintritt. Ferner ist zu beachten, daß ein Wechselstromlichtbogen bereits in sich
eine sehr günstige Vorbedingung zur Löschung enthält, indem er jedesmal beim Stromdurchgang
durch Null kurzzeitig erlischt. Demnach ist eine Gasströmung erwünscht, die den
Lichtbogen während seiner Brenndauer so auf der Elektrodenoberfläche entlang führt,
daß er gerade zum Zeitpunkt seines Stromnulldurchganges das Gebiet hoher Strömungsgeschwindigkeit
in der Düsenöffnung erreicht. Naturgemäß ist es bei der beschriebenen Anordnung
sehr schwierig, die Strömung so zu verteilen, daß die Lichtbogenbewegung in dieser
Weise vor sich geht. Der Lichtbogen wird wahrscheinlicher das Gebiet hoher Strömungsgeschwindigkeit
entweder zu früh erreichen und dadurch sehr in die Länge gezogen werden, was seinen
Widerstand vergrößert und den Wirkungsgrad des Umformers verringert, oder der Lichtbogen
hat bei seinem Stromnulldurchgang das Gebiet hoher Strömungsgeschwindigkeit noch
nicht erreicht und findet daher nicht die erforderlichen Löschbedingungen vor.Device for converting high voltages by means of a pressurized gas blower
Spark gap The invention relates to a device for converting high voltages,
in which the flashover between two electrodes with one preferably not
homogeneous field and the extinguishing of the arc by means of a compressed gas jet
got. An attempt has been made to find the principle on which this transformation is based
to be realized with an embodiment according to Fig. x. Herein a is tubular
Electrode through which pressurized gas flows into space b. This is caused by the insulating
Walls cl, c2 and closed by the nozzle-shaped counter-electrode d.
The gas flowing in through a flows through the opening of the electrode d in the manner
again from the fact that a pressure is created in space b and at the same time a permanent one
Renewal of the gas takes place. As a result of the inhomogeneity of the electric field
When a sufficiently high voltage is applied, the flashover always occurs on the edge of the
Nozzle electrode, around at e, a and is made by the gas flow after the opening
f led. This gas flow along the surface of the electrode d is very non-uniform
distributed. It increases gradually from the edge to the base of the nozzle opening,
to then jump up in the opening itself. But this is by no means the same
the conditions required to extinguish the arc. First is
a steady, not too slow relocation of the arc roots is desirable, so
there is no local overheating on the electrodes and no excessive burn-off
entry. It should also be noted that an alternating current arc is inherent in itself
contains a very favorable precondition for extinction, in that every time the current passes
goes out briefly through zero. Accordingly, a gas flow is desirable that the
Guides the arc along the electrode surface during its burning time,
that it is the area of high flow velocity at the time of its current zero crossing
reached in the nozzle opening. It is natural with the described arrangement
very difficult to distribute the flow so that the arc movement in this
Way is going on. The arc is more likely to be the area of high flow velocity
either reach too early and thereby be drawn out very much what his
Resistance increases and the efficiency of the converter decreases, or the arc
the area of high flow velocity still has at its current zero crossing
not reached and therefore does not meet the required extinguishing conditions.
Durch die Erfindung soll nun eine druckgasbeblasene Funkenstrecke
so ausgebildetwerden, daß sich die Lichtbogenfußpunkte unter möglichster Ausnutzung
der Elektrodenflächen annähernd gleichmäßig verlagern, ohne zu einer Stelle sprunghafter
Zunahme der Gasströmung zu gelangen, die den Lichtbogen unnötig in die Länge ziehen
könnte. Dies wird dadurch erreicht, daß der Austrittsquerschnitt für das Druckgas
aus der Funkenkammer in eine
größere Anzahl kleiner auf den Elektroden
befindlicher Öffnungen (Ringspalte) aufgeteilt wird. Zugleich wird durch geeignete
Formgebung der Elektrodenflächen (Krümmung) und Verteilung der Austrittsöffnungen
bewirkt, daß eine Grenzschichtabsaugung an einer oder beiden Elektroden zustande
kommt, unter deren Einfluß die Lichtbogenfußpunkte mehr oder weniger gleichmäßig
nach den Rändern der Elektroden fortbewegt werden.The invention is intended to provide a spark gap which is blown by compressed gas
be designed in such a way that the arc roots can be exploited as much as possible
of the electrode surfaces almost evenly without jumping to a point
Increase in gas flow, which unnecessarily elongates the arc
could. This is achieved in that the outlet cross-section for the compressed gas
from the spark chamber into a
larger number smaller on the electrodes
located openings (annular gaps) is divided. At the same time, suitable
Shaping of the electrode surfaces (curvature) and distribution of the outlet openings
causes a boundary layer suction to take place at one or both electrodes
comes, under the influence of which the arc roots more or less evenly
moved along the edges of the electrodes.
Es ist zwar bereits eine Ventilationsanordnung für Hohlelektroden
von Stoßfunkenstrecken bekanntgeworden, bei welcher durch Löcher in den Elektroden
Außenluft vermittels eines Unterdruckes angesaugt wird. Bei dieser bekannten Anordnung
soll jedoch durch die Öffnungen in den Elektroden lediglich eine Kühlwirkung und
ein Abführen der gesundheitsschädlichen sowie ionisierten Gasteile erzielt werden.
Ferner ist dabei keine solche Einwirkung auf die Fußpunkte des Lichtbogens beabsichtigt
oder möglich, daß ein stetiges Wandern derselben im Sinne der Lichtbogenlösc4ung
zustande kommt. Dies ist' aber gerade bei einer Funkenstrecke zur Umformung hoher
Spannungen erwünscht.It is already a ventilation arrangement for hollow electrodes
became known from impulse spark gaps, in which through holes in the electrodes
Outside air is sucked in by means of a negative pressure. In this known arrangement
should, however, only have a cooling effect and through the openings in the electrodes
a discharge of the harmful and ionized gas parts can be achieved.
Furthermore, no such effect on the base points of the arc is intended
or possible that a steady migration of the same in the sense of the arc release
comes about. But this is higher, especially in the case of a spark gap for forming
Tensions welcome.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. 2 dargestellt.
Die Elektroden a und b befinden sich in der durch den Isolierzylinder c umhüllten
Funkenkammer. Das kontinuierlich strömende Druckgas tritt durch die Elektrode a
ein und durch kleine Bohrungen f in den beiden Elektroden a und
b wieder aus. Der wahrscheinliche Verlauf der Druckgasströmung ist durch
Strömungslinien angedeutet. Daraus ist erkennbar, daß an der Oberfläche der Elektroden
eine tangentiale Gasströmung besteht, die denan der Stelle geringsten Elektrodenabstandes
gezündeten Lichtbogen in Richtung der Lochreihen f bewegt. Die lebhafte Strömung
vor und in den Lochreihen der Elektroden ist beim Stromnulldurchgang für eine Löschung
ausreichend, wobei der Lichtbogen stets kleiner bleibt als dem maximalen Elektrodenabstand
in der Nähe des Isolierzylinders c entspricht. Um eine ausreichende Lichtbogenbewegung
auf der Elektrode a zu erzielen, ist diese auf ihrer ganzen Oberfläche mit einer
Anzahl kleiner Bohrungen versehen, während bei der Elektrode b sich die Bohrungen
nur nach dem Rand zu befinden. Die in dem mittleren Teil der Elektrode a gelegenen
Austrittsöffnungen haben den besonderen Zweck, einen Teil des durch das zentrale
Zuflußrohr einströmende Gas durch Absaugung der sog. Grenzschicht kräftig umzulenken,
also derjenigen Schicht, welche den Übergang zwischen der Oberfläche der Elektrode
und der Gasströmung bildet und entweder nur eine relativ schwache Gasbewegung oder
Wirbelungen aufweist. Hierdurch wird der Gasstrom längs der Oberfläche der Elektrode
a in Richtung der Lochreihen am äußeren Elektrodenumfang geführt.An embodiment of the invention is shown in FIG. The electrodes a and b are located in the spark chamber enclosed by the insulating cylinder c. The continuously flowing compressed gas enters through electrode a and exits again through small holes f in the two electrodes a and b . The probable course of the compressed gas flow is indicated by flow lines. From this it can be seen that there is a tangential gas flow on the surface of the electrodes, which moves the arc ignited at the point of smallest electrode spacing in the direction of the rows of holes f. The lively flow in front of and in the rows of holes in the electrodes is sufficient for quenching when the current passes through zero, with the arc always remaining smaller than the maximum distance between the electrodes in the vicinity of the insulating cylinder c. In order to achieve a sufficient arc movement on the electrode a, this is provided with a number of small bores on its entire surface, while the bores of the electrode b are only located towards the edge. The outlet openings located in the middle part of the electrode a have the special purpose of vigorously deflecting part of the gas flowing in through the central inflow pipe by sucking off the so-called boundary layer, i.e. the layer which forms the transition between the surface of the electrode and the gas flow and has either only a relatively weak gas movement or eddies. As a result, the gas flow is guided along the surface of the electrode a in the direction of the rows of holes on the outer electrode circumference.
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich in erster Linie auf Gleichrichteranlagen.
In diesem Fall wird durch eine in der Abb. 2 nicht zum Ausdruck gebrachte, unhomogene
Ausbildung des elektrischen Feldes erzielt, daß der Überschlag stets nur in einer
der beiden Halbwellen einer Periode erfolgt. Es läßt sich die Erfindung aber auch
bei den umgekehrt wirkenden Wechselrichteranlagen anwenden, bei denen also Gleichstrom
in Wechselstrom verwandelt wird. Ferner besteht die Möglichkeit, den Erfindungsgedanken
sinngemäß bei der Frequenzumformung mit gesteuerten Entladungsstrecken auszuführen.The exemplary embodiment relates primarily to rectifier systems.
In this case, one in Fig. 2 is not expressed, inhomogeneous
Formation of the electric field achieved that the flashover only ever in one
of the two half-waves of a period takes place. The invention can also be used
apply to inverter systems that act in reverse, i.e. direct current
is converted into alternating current. There is also the possibility of using the idea of the invention
to be carried out analogously for frequency conversion with controlled discharge paths.