DE670281C

DE670281C - Protective device for converters, especially rectifiers, with single-anode discharge vessels with an arc-like discharge, especially mercury vapor discharge vessels, which are separate for each phase

Info

Publication number: DE670281C
Application number: DE1930670281D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-02-25
Filing date: 1930-11-26
Publication date: 1939-01-16

Description

Schutzeinrichtung für Umformer, insbesondere Gleichrichter, mit für jede Phase getrennten einanodigen Entladungsgefäßen mit lichtbogenartiger Entladung, insbesondere Quecksilberdampfentladungsgefäßen Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für Umformer, die zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen Gleichstrom-und Wechselstromkreisen dienen und elektrische Entladungsgefäße enthalten. Der Zweck der Schutzeinrichtung ist, die Entladungsgefäße gegen die zerstörenden Wirkungen von Rückzündungen zu schützen- und ein ununterbrochenes Arbeiten der Energieumformungseinrichtung zu ermöglichen.Protective device for converters, in particular rectifiers, with for each phase separate single-anode discharge vessels with arc-like discharge, in particular mercury vapor discharge vessels The invention relates to a protective device for converters that are used to transfer electrical energy between direct current and AC circuits are used and contain electrical discharge vessels. The purpose the protective device is to protect the discharge vessels against the destructive effects to protect against re-ignition and uninterrupted operation of the energy conversion device to enable.

Bei den Entladungsgefäße enthaltenden Umformungseinrichtungen treten nämlich gelegentlich Rückzündungen auf, durch die nicht nur im Innern des Entladungsgefäßes selbst ein von Anode zu Anode brennender Lichtbogen entsteht und die Zerstörung der Anode und ihrer Schutzrohre zur Folge hat, sondern es werden auch die Wicklungen der Speisetransformatoren sowie andere mit dem gestörten Entladungsgefäß verbundeneKreise durch den außerordentlich hohen Kurzschlußstrom beschädigt.At the shaping devices containing the discharge vessels occur namely occasional backfiring, not only in the interior of the discharge vessel even an arc burning from anode to anode arises and the destruction the anode and its protective tubes, but also the windings the supply transformers as well as other circuits connected to the disturbed discharge vessel damaged by the extraordinarily high short-circuit current.

Es sind bereits zahlreiche Verbesserungen an solchen Entladungsgefäßen angebracht worden; es ist jedoch bisher nicht gelungen, die Rückzündungen mit Sicherheit zu verhüten bzw. durch schnell wirkende Schalteinrichtungen das Entladungsgefäß gegen die dabei auftretenden Störungen zu schützen. Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Schutzeinrichtung für solche Umformer, .insbesondere für Gleichrichter, bei der diese Störungen dadurch vermieden werden, daß für jede Phase getrennte einanodige Entladungsgefäße mit lichtbogenartiger Entladung, insbesondere Ouecksilberdampfentladungsgefäße, vorgesehen sind, und bei der in jeder Phase mindestens zwei parallel geschaltete gleichartige Entladungsgefäße angeordnet sind, die je mit einer Zünd- und Erregungseinrichtung versehen sind, die nach Ablauf von mehreren Perioden die Erregung des etwa durch Rückzündung außer Betrieb gesetzten Entladungsgefäßes wieder einschaltet.Numerous improvements have already been made to such discharge vessels attached; however, it has not yet been possible to control the re-ignition with certainty to prevent or the discharge vessel by means of fast-acting switching devices to protect against the occurring disturbances. The subject of the invention forms a protective device for such converters, especially for rectifiers, in which these disturbances are avoided by having separate single-anode for each phase Discharge vessels with arc-like discharge, in particular mercury vapor discharge vessels, are provided, and in each phase at least two connected in parallel Similar discharge vessels are arranged, each with an ignition and excitation device are provided, which after several periods the excitation of about by Ignition back of the disconnected discharge vessel is switched on again.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, zum Zweck der Verhütung von Rückzündungen zwischen den Anoden der verschiedenen PhasengetrennteeinanodigeDampfentladungsgefäße in jeder Phase des Wechsel-bzw. Drehstroms zu verwenden. Bei dieser bekannten Anordnung können aber Rückzündungen zwischen der Anode und der Kathode der einzelnen Gefäße auftreten. Eine solche Störung hat den Ausfall der betreffenden Phase für wenigstens mehrere Perioden zur Folge. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeit werden erfindungsgemäß in jeder Phase mindestens zwei einanodige Entladungsgefäße verwendet, die parallel geschaltet und mit selbsttätig wirkenden Zünd- und Erregungseinrichtungen versehen sind. Tritt bei einer solchen Anordnung in einem der Entladungsgefäße eine Rückzündung zwischen Anode und Kathode eines Gefäßes auf, dann kehrt sich die Richtung des Kathodenstroms um, so daß diie Hilfsentladung zwischen der Kathode und der Erregerelektrode gelöscht wird. Die Folge davon ist, daß nach Beendigung der Sperrphase dieses Entladungsgefäß außer Betrieb gesetzt ist. In der nun folgenden Vorwärtsperiode kann der Lichtbogen nicht zünden, da die Kathode nicht emissionsbereit ist. Die parallel geschalteten Gefäße müssen in diesem Falle den gesamten Strom dieser Phase so lange übernehmen, bis das infolge der Rückzündung abgeschaltete Lntladungsgefäß selbsttätig wieder gezündet und erregt wird. Es ist zweckmäßig, diese Wiedereinschaltung des gestörten Gefäßes nach Ablauf einiger Perioden selbsttätig vorzunehmen.Although it has already been suggested for the purpose of contraception of backfiring between the anodes of the different phase-separated single-anode vapor discharge vessels in each phase of the change or. Use three-phase current. With this well-known arrangement however, re-ignition between the anode and the cathode of the individual vessels can occur appear. Such a disturbance has the failure of the relevant phase for at least result in several periods. To overcome this difficulty, the invention in each phase at least two single-anode discharge vessels are used, which run in parallel switched and provided with automatic ignition and excitation devices are. If such an arrangement occurs in one of the discharge vessels, a flashback occurs between the anode and cathode of a vessel, then the direction of the cathode current is reversed so that the auxiliary discharge between the cathode and the excitation electrode is extinguished will. The consequence of this is that after the end of the blocking phase this discharge vessel is out of service. In the forward period that follows, the arc can do not ignite because the cathode is not ready for emission. The parallel connected In this case, vessels must take over the entire current of this phase as long as until the discharge vessel, which was switched off as a result of the backfire, automatically returns is ignited and excited. It is advisable to switch on the disturbed After a few periods.

Die Parallelschaltung mehrerer Entladungsgefäße ist an sich bekannt. Bei den bekannten Einrichtungen dient sie jedoch entweder dazu, an Stelle eines großen Gleichrichters mehrere kleine zu verwenden, oder um einte Anpassung der eingeschalteten Gleichrichterleistung an den jeweiligen Bedarf zu ermöglichen. Bei den bekannten Einrichtungen ist ferner nicht durch Parallelschaltung von mindestens zwei Entladungsgefäßen j e Phase mit selbsttätig wirkenden Zünd- und Erregervorrichtungen dafür Sorge getragen, daß nach dem- Auftreten einer Rückzündung nur das von ihr betroffene Gefäß vorübergehend außer Betrieb gesetzt wird. Ein besonderer Vorteil der Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung ist, daß eine Unterbrechung der Umformungseinrichtung vermieden wird, die eintreten würde, wenn die Rückzündung sich über mehrere Perioden fortsetzen würde und je Phase nur ein Entladungsgefäß vorgesehen wäre. Eine solche Einrichtung hätte zudem den Nachteil, daß für die Dauer der Betriebsstörung des Gefäßes einer Phase die Welligkeit des erzeugten Gleichstroms sehr große Werte annimmt.The parallel connection of several discharge vessels is known per se. In the known devices, however, it serves either instead of a large rectifier to use several small ones, or to adapt one switched on To enable rectifier power to the respective need. With the known Facilities is also not through the parallel connection of at least two discharge vessels In each phase with automatically operating ignition and excitation devices, care is taken that after the occurrence of a flashback only the vessel affected by it temporarily is taken out of service. A particular advantage of the protective device according to The invention is that an interruption of the forming device is avoided, which would occur if the flashback continued over several periods and only one discharge vessel would be provided per phase. Such a facility would also have the disadvantage that for the duration of the malfunction of the vessel Phase the ripple of the generated direct current assumes very large values.

Abb. i zeigt als Ausführungsbeispiel in zum Teil schematischer Darstellung eine Gleichrichteranordnung. Abb.2 zeigt Einzelheiten der Steuerung der Zünd- und Erregereinrichtung der Entladungsgefäße. Die Einrichtung enthält Wechselstromleitungen io und Gleichstromleitungen i 1, die miteinander durch den Transformator 12 und mehrere Entladungsgefäße 13 bis 18 verbunden sind. Der Transformator 12 ist mit einer Primärwicklung 19, die an das Wechselstromnetz io angeschlossen ist, und mit einer Sekundärwicklung2o versehen, deren Sternpunkt an die eine Gleichstromleitung i1 und deren Wicklungsenden an die Anoden 21 bis 26 der Entladungsgefäße 13 bis 18 angeschlossen sind. Die Anoden 2 1 und 22 der Gefäße 13 und 14 sind an eine Wicklung 20, die Anoden 23 und 24 der Entladungsgefäße 15 und 16 an eine andere Wicklung 2o und die Anoden 25 und 26 der Entladungsgefäße 17 und 18 an die dritte Phase der Wicklung 2o angeschlossen. Die Kathoden 27 bis 32 der Gefäße 13 bis 18 'sind an die zweite Gleichstromleitung i i angeschlossen. Wenn die Behälter der Gefäße 13 bis 18 aus leitendernMaterial hergestellt sind, ist es natürlich wesentlich, daß Mittel zum Isolieren der verschiedenen Elektrodenzuführungen gegen den Behälter vorzusehen sind.Fig. I shows a rectifier arrangement as an exemplary embodiment in a partially schematic representation. Fig. 2 shows details of the control of the ignition and excitation device of the discharge vessels. The device contains alternating current lines io and direct current lines i 1, which are connected to one another by the transformer 12 and a plurality of discharge vessels 13 to 18. The transformer 12 is provided with a primary winding 19, which is connected to the alternating current network io, and a secondary winding2o, the star point of which is connected to the one direct current line i1 and the winding ends of which are connected to the anodes 21 to 26 of the discharge vessels 13 to 18. The anodes 2 1 and 22 of the vessels 1 3 and 14 are on one winding 20, the anodes 23 and 24 of the discharge vessels 15 and 16 on another winding 2o and the anodes 25 and 26 of the discharge vessels 17 and 18 on the third phase of the winding 2o connected. The cathodes 27 to 32 of the vessels 13 to 18 'are connected to the second direct current line ii. Of course, if the containers of vessels 13-18 are made of conductive material, it is essential that means be provided for isolating the various electrode leads from the container.

Die Entladungsgefäße 13 bis 18 werden von einer Spannungsquelle 57 erregt. Diese Quelle ist einerseits mit der unteren Gleichstromleitung i i und andererseits über die Leitung 58. mit den Erregerelektroden 33 der Entladungsgefäße 13 bis 18 verbunden. Wie ausführlich in Abb. a gezeigt ist, sind ein Widerstand 35 und die Erregerspule 36 eines Schalters 37 zwischen jede Erregerelektrode und die Leitung 58 geschaltet. .The discharge vessels 13 to 18 are excited by a voltage source 57. This source is connected on the one hand to the lower direct current line ii and on the other hand to the excitation electrodes 33 of the discharge vessels 13 to 18 via the line 58. As shown in detail in Figure a, a resistor 35 and the excitation coil 36 of a switch 37 are connected between each excitation electrode and line 58 . .

Der Schalter 37 ist ein Teil einer Gruppe von zusammen-,virkenden Elementen. Durch sie wird die Erregung des Entladungsgefäßes automatisch gezündet oder wiederhergestellt, nachdem sie durch Rückzündung unterbrochen worden war. Diese Gruppe enthält eine Wechselstromquelle 38, einen Transformator 39, eine Funkenstrecke 4o, einen Kondensator 41, einen Transformator 42 und einen Kondensator 43. Seine Aufgabe ist es, der Erregerelektrode des Entladungsgefäßes ein hochfrequentes Potential zuzuführen, welches das Gas zwischen Kathode und Zündelektrode ionisiert und den Erregerbogen sich zu bilden erlaubt. Wenn der Erregerbogen sich gebildet hat, wird er durch die Spannungsquelle 57 aufrechterhalten. Der Schalter 37 wird geöffnet, und die Mittel zum Zünden werden entregt. Strom für das Zünden aller Gefäße kann einer einzigen Wechselstromquelle entnommen werden, z. B. dem Netz io.The switch 37 is part of a group of working together Elements. They automatically ignite the excitation of the discharge vessel or restored after being interrupted by flashback. These Group contains an alternating current source 38, a transformer 39, a spark gap 4o, a capacitor 41, a transformer 42 and a capacitor 43. Its The task is to give the exciter electrode of the discharge vessel a high-frequency potential feed, which ionizes the gas between the cathode and ignition electrode and the Arc allowed to form. When the pathogen arc has formed, will it is maintained by the voltage source 57. The switch 37 is opened, and the means of ignition are deenergized. Electricity for the ignition of all vessels can be taken from a single AC power source, e.g. B. the network io.

In Abb. i sind die Vorrichtungen zum Einleiten der Erregung der Gefäße 13 bis 18 durch die Nummern 44 bis 49 angedeutet. Jede dieser Nummern stellt eine Gruppe zusammenwirkender Elemente ähnlich denen in Abb.2 dar oder führt dieselben Aufgaben durch wie diese Gruppe von Elementen. Wie leicht zu verstehen ist, können irgendwelche geeigneten Mittel zum Zünden an Stelle der in Abb.2 eingesetzt werden. Es ist wünschenswert, daß jede der Kathoden 27 bis 32 von dem evakuierten Gefäß isoliert ist, wie es in Abb. 2 durch einen isolierten Topf 5o angedeutet ist, und daß Schutzmittel, wie die Teile 5 1 bis 56, zum Schutze der Anoden 2 1 bis 26 gegen den aus den Kathoden 27 bis 32 austretenden Dampf vorgesehen sind.In Fig. I, the devices for initiating the excitation of the vessels 13 to 18 are indicated by the numbers 44 to 49. Each of these numbers represents a group of interacting elements similar to those in Figure 2 or performs the same tasks as that group of elements. As can be easily understood, any suitable means of ignition can be used in place of that shown in Figure 2. It is desirable that each of the cathode 27 is insulated to 32 of the evacuated vessel, as is indicated in Fig. 2 by an insulated pot 5o, and in that protective agents, such as the parts 5 1 to 56, for the protection of the anodes 2 1 to 26 are provided against the steam emerging from the cathodes 27 to 32.

Wir nehmen an, daß der Transformator 12 und die Leitung 58 Spannung führen und der Schalter 37 geschlossen ist; dann werden die Erregerelektroden der Entladungsgefäße einem hochfrequenten Potential unterworfen, welches das Einsetzen der Erregung durch der Spannungsquelle 57 entnommenen Strom erlaubt. Wenn die Erregung der Gefäße 13 bis 18 hergestellt ist, wird Belastungsstrom zwischen den Wechselstromleitungen io und den Gleichstromleitungen i i in bekannter Weise übertragen.We assume that transformer 12 and line 58 are voltage lead and the switch 37 is closed; then the excitation electrodes are the Discharge vessels are subject to a high-frequency potential, which causes the onset the excitation by the voltage source 57 allows current drawn. When the excitement of the vessels 13 to 18 is established, load current is generated between the AC power lines io and the direct current lines i i transmitted in a known manner.

Ist der Belastungsstrom vergleichsweise klein, so führt in jeder Phase das eine oder das andere der parallel geschalteten Entladungsgefäße Strom. Bei größerer Belastung verteilt sich der Strom auf die parallel geschalteten Entladungsgefäße, von denen zwei oder eine andere geeignete Zahl vorhanden sein mögen.If the load current is comparatively small, it leads in every phase one or the other of the parallel-connected discharge vessels current. With larger Load, the current is distributed to the parallel-connected discharge vessels, of which there may be two or some other suitable number.

Wenn eine Rückzündung auftritt, wird die Erregung des dadurch angegriffenen Entladungsgefäßes unterbrochen und der Belastungsstrom von einem in derselben Phase parallel geschalteten Entladungsgefäß übernommen. Nach Ablauf einiger Halbwellen hat sich die Anode des angegriffenen Gefäßes abgekühlt; die infolge der Rückzündung entstandenen Gase haben sich verteilt, und die Erregung des Gefäßes wird wiederhergestellt, wie es eben angegeben worden ist. Wenn die Einrichtung wenig belastet ist, wird der Belastungsstrom weiterhin von dem Gefäß geleitet, das ihn beim Auftreten der Rückzündung übernahm. Ist die Belastung der Einrichtung groß, so teilt sich der Belastungsstrom unter die verschiedenen parallel geschalteten Entladungsgefäße auf, sobald die Erregung des von der Rückzündung betroffenen Gefäßes wiederhergestellt ist. Wie leicht einzusehen ist, hat die Anordnung mit parallelen Einheiten, wie sie hier beschrieben ist,- den Vorteil, daß Arbeitsunterbrechung infolge Rückzündung vermieden wird. Sie hat den weiteren Vorteil, daß die Belastungsaufnahme der Umformungseinrichtung je nach Wunsch durch Verändern der Zahl der jeder Phase zugeordneten und parallel geschalteten Entladungsgefäße vergrößert und verkleinert werden kann.When a flashback occurs, the excitation of the affected is attacked Discharge vessel interrupted and the load current from one in the same phase discharge vessel connected in parallel. After a few half waves the anode of the attacked vessel has cooled down; those as a result of the flashback the resulting gases have been distributed and the excitation of the vessel is restored, as it has just been stated. If the facility is not burdened, it will the load current continues to be conducted by the vessel that held it when the Backfire took over. If the burden on the facility is high, it is divided Load current under the various discharge vessels connected in parallel, as soon as the excitation of the vessel affected by the flashback is restored is. As can be easily seen, the arrangement has parallel units, such as it is described here - the advantage that work is interrupted due to backfire is avoided. It has the further advantage that the deformation device absorbs the load as desired by changing the number of those assigned to each phase and in parallel switched discharge vessels can be enlarged and reduced.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Protective device for converters, especially rectifiers, with separate single-anode discharge vessels with arc-like one for each phase Discharge, in particular mercury vapor discharge vessels, characterized in that, that in each phase at least two similar discharge vessels connected in parallel are provided and that each discharge vessel with an ignition and excitation device is provided that after several periods the excitation of the approximately by Ignition back of the disconnected discharge vessel is switched on again.

2. Establishment according to claim i, characterized in that there is a switching relay in the excitation circuit is provided with a winding through which the excitation current flows, which in the event of failure of the excitation current a circuit to generate a suitable ignition voltage closes and switches it off again after ignition.

3. Protective device according to Claim i or z, characterized in that the excitation electrode supplied preferably .high-frequency ignition voltage in a manner known per se from alternating current suitable frequency is generated by means of a spark gap. q .. protective device according to Claim i or following, characterized in that that of the exciter electrode supplied direct current through a capacitor from the high frequency circuit and the high-frequency vibrations are kept away from the DC circuit by a choke coil will.