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Schaltungsanordnung zur Zündung von Lichtbogenstromrichtern, insbesondere
Marx-Stromrichtern Die Zündung des Lichtbogens in Lichtbogenstromrichtern nach Marx
erfolgt bekanntlich in der Weise, daß ein Hilfslichtbogen zwischen die Elektroden
geblasen und damit der Hauptlichtbogen eingeleitet. wird. Der Stromkreis, der die
Zündung und; Speisung des Hilfslichtbogens bewirkt, sei im folgenden mit Zündkreis
bezeichnet.
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Es sind bereits Zündkreise vorgeschlagen, bei denen für die Zündung
und Speisung des Hilfslichtbogens zwei verschiedene Stromquellen vorhanden sind.
Eine derartige Zweikreisschaltung ist in der Abb. i dargestellt. Der Hilfslichtbogen,
der zwischen den Elektroden K und Z des Lichtbogenstromrichters LS brennt, wird
von dem Transformator T1 gespeist. Der Abstand der beiden Elektroden K und Z voneinander
ist so groß, daß die Spannung des Transformators T1 nicht dazu ausreicht, die zwischen
beiden Elektroden befindliche Gasstrecke zu durchschlagen. Diese Aufgäbe übernimmt
vielmehr der zweite in Abb,, i dünn gezeichnete Stromkreis, der an den Klemmen A
und B liegt. Der Kondensator C', der über den Widerstand R2 von dem Transformator
T2 aufgeladen wird, wird in dem Augenblick, in dem die Spannung des Transformators
T2 ihren Scheitelwert erreicht hat, mittels der rotierenden Funkenstrecke RF plötzlich
an die Elektrode Z geschaltet. Ist dabei die Spannurig des Kondensators .hoch genug,
so springt zwischen den Elektroden K und Z ein Funken über, der in einen von dem
Transformator T1 gespeisten Lichtbogen übergeht, wenn die Spannung des Transformators
T1 im Augenblick des Funkenüberganges groß genug ist. Man wird: daher die Phasenlage
der Spannung des Transformators T1 so wählen, daß der Zündfunke annähernd in das
Spannungsmaximum fällt. Damit nun aber wirklich durch den Spannungsstoß, der durch
das Schalten mit der rotierenden Funkenstrecke erzeugt wird, ein Zündfunke entstehen
kann, muß dafür gesorgt werden, daß der Spannungsstoß sich nicht unmittelbar über
den Transformator T1 ausgleichen kann. Zu diesem Zwecke ist vor den Transformator
T1 die Schutzdrossel D geschaltet. Die Induktivität dieser Drossel darf aber nicht
so: groß sein, daß sie den .Anstieg des Hilfslichtbogenstromes merkbar beeinflußt.
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Diese Schaltung besitzt folgende Nachteile: der Ventilcharakter eines
Lichtbogenstromrichters nach Marx ergibt sich bekanntlich dadurch, daß in jeder
ganzen Periode nur einmal- eine Zündung des Hauptlichtbogens erfolgt und der Strom
nach dein Nulldurchgang weiterhin bis zur nächsten Zündung Null bleibt. Es darf
also. nur in jeder zweiten
Halbwelle der Hauptspannung ein Zündfunke
zwischen den Elektroden K und Z überspringen. Das bedeutet aber, daß der an den
Klein=:. men A und B liegende Stromkreis nicht. eine zur Nullinie symmetrische Wechselspannüag
besitzen darf. Es wäre denkbar, eine von derer'. Betrieb der Quecksilberdampfgleichrichter
her bekannte spitze Spannung, die durch gesättigte Transformatoren erzeugt wird,
zur Zündung des Hilfslichtbogens zu verwenden. Das ist aber, wie aus dem Vorhergehenden
folgt, nicht möglich, da erstens dann in jeder Halbwelle der Hilfslichtbogenspannung
ein Zündfunke und damit auch ein Hilfslichtbogen entstehen würde. Zweitens ist die
Steilheit einer solchen spitzen Spannungskurve kleiner als die einer Stoßspannung,
die mittels einer rotierenden Funkenstrecke erzeugt wird. Es würde deshalb die Sperrwirkung
der Drossel D nicht ausreichen.
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Bei einer Zündkreisschaltung nach Abb. r zeigt sich unter Umständen
noch eine ,Erscheinung, die ein einwandfreies Arbeiten der Lichtbogenstromrichter
unmöglich macht. Diese Erscheinung soll an Händ der Abb. 2 erläutert werden. Es
bedeutet hierin u,4 die Hauptspannung des Lichtbogenstromrichters LS, iA den Hauptstrom,
uT, die Spannung des Transformators T, und ir, den Hi1fslichtbögenstrom. Zur Zeit
t1 wird der Hilfslichtbogen gezündet. In dem Zeitraum t1, t_ wird der Hilfslichtbogen
zur Elektrode A geblasen. Zur Zeit t2 setzt der Hauptstrom ein. Der Hilfslichtbogen
könnte nun erlöschen, da er seine Aufgabe, den Hauptstrom einzuleiten, erfüllt hat.
Er brennt jedoch noch weiter bis zum Zeitpunkt ts, zu dem die Spannung tc
T,
Null wird. Es ist nun beobachtet worden, daß der Hauptstrom seinerseits
ein Wiederzünden des Hilfslichtbogens bewirken kann. Durch diesen Hilfslichtbogen
wird dann wiederum der Hauptlichtbogen, der vom Zeitpunkt t,4 ab erloschen sein
sollte, auch für die negative Halbwelle der Hauptspannung icA gezündet. Es können
daher durch die :Möglichkeit, daß der Hauptlichtbogen von sich aus einen Hilfslichtbogen
zünden kann, Erscheinungen eintreten, die in ihren Auswirkungen Rückzündungen gleichkommen.
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Diesen Nachteil vermeidet die Erfindung dadurch, daß die beiden Stromkreise
des Zündkreises durch ein Glied mit Ventileigenschaften, vorzugsweise durch ein
Dampfentladungsgefäß, gekoppelt sind.
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Die Erfindung ist in beispielsweiser Ausführungsform in der Abh. 3
veranschaulicht. Gleiche Teile sind in der Abb. 3 mit den gleichen Bezugszeichen
wie in der Abb. i versehen. Aus der Abb. 3 ersieht man, daß das Grundprinzip der
Zweikreisschaltung bei der erfindungsgemäßenSchaltungsanordnung ebenfalls vorhanden
ist. Das gemäß der Erfindung vorgesehene Glied mit Ventileigenschaft ist .mit TI
bezeichnet.
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Durch die Kopplung der beiden Stromreise des Zündkreises durch ein
Ventil er-'geben sich folgende Vorteile: Die Leistung des Zündfunkenkreises kann
verhältnismäßig sehr klein sein, da keinerlei Energie über den Stromkreis für den
Hilfslichtbogen verloreng#-hen kann. Insbesondere können jetzt Mittel vorgesehen
werden, die dafür sorgen, daß der Zündfunke sofort in einen stromstarken Lichtbogen
übergehen kann. Hierzu ist bei der Schaltungsanordnung der Abb. 3 der Kondensator
C mit dem Widerstand R3 in den Hilfslichtbogenstromkreis eingefügt. Seinen Einfuß
erkennt man aus den Kurven c und d der Abb. 4., in der i T,
den Strom
bedeutet, den der Transformator T1 liefert. Seine Größe ist durch den Widerstand
R, bestimmt. `legen der Induktivität des Transformators T1 steigt der Strom i7-,
nicht sofort auf seinen Höchstwert an. Der Strom i, ist durch die Größe des Kondensators
C und des Widerstandes Rs gegeben. Der Stromverlauf iKz des Hilfslichtbogens, der
zwischen den Elektroden K und Z brennt, ergibt sich durch Überlagerung der beiden
Kurven il-, und i,.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zündkreisschaltung ist
die Möglichkeit der Verwendung von Wechselspannungen spitzer Wellenform zur Zündung
des Hilfslichtbogens. Die zwischen den Elektroden K und Z auftretende Spannung UKz
zeigt die Kurve b der Abb. .4. Diese Spannung ergibt sich durch Addititon der Spannungen
ic T,
und u7;. Die während der Sperrb.albwelle des Lichtbogenstromrichters
auftretende Halbwelle der Spannung u7:= wird durch das Ventil Ir, das für diese
Spannung stromdurchlässig ist, von der Lichtbogenkammer praktisch ferngehalten,
da der Widerstand R1 sehr klein gegenüber dem Widerstand R2 ist. Die negative Halbwelle
der Spannung u-1-, kann wegen der Ventilwirkung des Entladungsgefäßes V an den Elektroden
K und Z_ ebenfalls nicht auftreten. Damit ist zugleich auch die Gefahr, daß der
Hauptstrom einen neuen Hilfslichtbogen zündet, behoben.
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Steigt die Durchschlagsspannung u'KZ der Gasstrecke zwischen den Elektroden
K und Z_ wegen Erhöhung des Überdruckes im Lichtbogenstromrichter an, so kann die
Spannung icKz sowohl durch Vergrößern der Spannung zc7; als auch durch Vergrößern
der Spannung uT, erhöht werden. Um die Sperrspannungsbeanspruchung des Entladungsgefäßesh,
die durch die Spannung u-i:, gegeben ist, nicht zu groß werden zu lassen, ist es
zweckmäßig, die Spannungen 2c7-, und u-t_ gleichzeitig zu
vergrößern,
wenn die Spannung uKZ größer gemacht werden soll.
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Ein weiterer technischer Fortschritt der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
liegt in dem Fortfall aller rotierenden Teile im Zündkreis des Lichtbogenstromrichters.