DE738324C

DE738324C - High-voltage converter vessel with an emission-capable cathode

Info

Publication number: DE738324C
Application number: DE1934E0045549
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Berte Grenadenberg
Original assignee: ELIN und SCHORCH WERKE AG fur
Current assignee: ELIN und SCHORCH WERKE AG fur
Priority date: 1934-05-07
Filing date: 1934-04-28
Publication date: 1943-08-12
Also published as: FR772867A; GB442499A

Description

Die Erfindung betrifft ein Stromrichtergefäß mit emissionsfähiger Kathode und mit Gas- oder Dampffüllung, das vorzugsweise für den Betrieb mit Hochspannung geeignet ist.The invention relates to a converter vessel with an emissive cathode and with Gas or steam filling, which is preferably suitable for high voltage operation is.

Der Verwendung der bekannten Gasentladungsgefäße, bei denen, etwa nach Fig. 1, eine oder mehrere Anoden A und eine emissionsfähige Kathode K in einem evakuierten Gefäß eingeschlossen sind, ist bei höheren Spännungen dadurch eine Grenze gesetzt, daß je nach der besonderen Gefäßausbildung bei Spannungen in der Größenordnung von 10 kV die Ventil wirkung, d. i. die Verhinderung eines Sitromdurchtritts in der Richtung des gestrichelten Pfeiles, aufhört.The use of the known gas discharge vessels in which one or more anodes A and an emissive cathode K are enclosed in an evacuated vessel, for example according to FIG of the order of magnitude of 10 kV, the valve effect, ie the prevention of a Sitrom passage in the direction of the dashed arrow, ceases.

Um nun höhere Spannungen als die Grenzspannung der normalen Gefäße zu beherrschen, sind bereits verschiedene Verfahren bekanntgeworden. So soll z. B. nach .einem Vorschlag das zu bewältigende Potential auf mehrere gleichartige Ventilstrecken, die hierzu in Serie geschaltet sind, aufgeteilt werden, was naturgemäß eine umständliche Anordnung ergibt. Nach einem anderen Vorschlag soll durch zwangsläufige Staffelung des Potentials in einer einzigen Entladungsstrecke das Potentialgefälle an der Anode in der Sperrphase herabgesetzt werden. Dieses letztere Verfahren hat aber zu keinem Erfolg geführt, da bei der Unterteilung des Potentials auf die im nachstehenden kurz angeführten bekannten physikalischen Tatsachen nicht Rücksicht genommen wurde.In order to master higher tensions than the limit tension of normal vessels, various processes have already become known. So z. B. after .a Proposal the potential to be mastered on several similar valve sections, which for this purpose are connected in series, divided, which is naturally a cumbersome arrangement results. According to another suggestion, the potential should be inevitably staggered the potential gradient at the anode in the Blocking phase can be reduced. However, this latter method is unsuccessful led, because when subdividing the potential to those briefly listed below known physical facts were not taken into account.

In Fig. 2 ist die Abhängigkeit der Durchbruchsspannung vom Elektrodenabstand d und vom Gasdruck dargestellt. Es geht aus der Darstellung hervor, daß unterhalb eines bestimmten kritischen Druckes einerseits mit abnehmendem Elektrodenabstand, andererseits mit abnehmendem Druck die Durchbruchsspannung steigt. Für diese Tatsache ist der Ausdruck Behinderung der Entladung geprägt worden.FIG. 2 shows the dependence of the breakdown voltage on the electrode spacing d and on the gas pressure. It can be seen from the illustration that below a certain critical pressure, on the one hand, with decreasing electrode spacing and, on the other hand, with decreasing pressure, the breakdown voltage rises. The term obstruction of the discharge was coined for this fact.

In Anwendung dieser Erkenntnis sind bereits Verfahren zum Betrieb von Stromrichtern für höhere Spannungen bekanntgeworden, bei welchen eine isolierte Zwischenelektrode in den Weg der Gasentladung so eingebaut worden ist, daß ihr Abstand von der Anode kleiner ist als die den betriebsmäßigen Verhältnissen entsprechende kritische Durchbruchsspannung; hierbei nimmt die Zwischenelektrode in bekannter Weise zufolge der Wirkung der Gasentladung ein Potential an, das mit einem Unterschied von wenigen VoltMethods for operating power converters are already in use with this knowledge became known for higher voltages, in which an isolated intermediate electrode has been built into the path of the gas discharge in such a way that its distance from the anode is smaller than the operational one Critical breakdown voltage corresponding to the conditions; this takes the intermediate electrode In a known manner, the effect of the gas discharge leads to a potential with a difference of a few volts

*) Von dem-Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor: Or-Ing. Hans Bettele von Grenadenberg in Berlin-CharlottenburgOr-Ing. Hans Bettele von Grenadenberg in Berlin-Charlottenburg

dem der Kathode entspricht. Der Anwendung des geschilderten Verfahrens ist aber insbesondere aus verschiedenen konstruktiven Gründen schon bei nicht sehr hohen Spannungen eine Grenze gesetzt.that corresponds to the cathode. However, the application of the method described is particular for various design reasons, a limit is set even if the voltages are not very high.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, das Potential in der Sperrphase zwangsläufig in zwei oder mehrere Teilspannungen zu zerlegen, deren jede einzelne in der Entladung «o behindert ist. Zu diesem Zweck werden in die Entladungsstrecke selbst Zwischenelektroden etwa nach Fig. 3 eingebaut, wobei die Abstände der einzelnen Zwischenelektroden H₁, H₂ und //_a voneinander so gewählt werden, daß auch bei den ungünstigsten betriebsmäßig vorkommenden Beanspruchungsverhältnissen j ede Entladung von einer Zwischenelektrode zu einer anderen während der Sperrphase behindert ist.It has also already been proposed to divide the potential in the blocking phase inevitably into two or more partial voltages, each of which is hindered in the discharge. For this purpose, are installed in the discharge gap itself between electrodes as shown in FIG. 3, wherein the distances of the individual intermediate electrodes H _1, H ₂ and // _a apart are selected such that even in the most unfavorable operatively occurring stress conditions Ede discharge j of an intermediate electrode is disabled to another during the blocking phase.

ao ' Gemäß der Erfindung werden auch die Abstände d_x und c?4 nach Fig. 3 zwischen den Hauptelektroden A und K und den benachbarten Zwischenelektroden, so gewählt, daß auch bei den ungünstigsten betriebsmäßig vorkommenden Verhältnissen jede Entladung auch zwischen einer Hauptelektrode zu einer benachbarten Zwischenelektrode behindert ist. Des weiteren ist es bei der Konstruktion des Stromrichtergefäßes notwendig, denDurchtritt von beschleunigten Gasionen von einem Zwischenraum in den anderen während der Sperrphase auf ein Minimum zu beschränken. Zu diesem Behufe wird den Zwischenelektroden in der Lichtbogendurchtrittsrichtung eine derartige Länge gegeben, daß sie ausreichend große Entionisierungsflächen darstellen. Als ausreichend wird hierbei angesehen, die Zwischenelektroden so zu gestalten, daß unter der Annahme eines ruhenden ionisierten Gases auf der einen Seite der Elektrode, die durch Diffusion auf der anderen Seite sich ergebende Ionendichte nicht größer als 5 °/o der eingangsseitig vorhandenen ist.ao 'According to the invention, the distances d _x and c? 4 according to FIG. 3 between the main electrodes A and K and the adjacent intermediate electrodes are chosen so that even under the most unfavorable operationally occurring conditions, each discharge also between one main electrode and an adjacent one Intermediate electrode is obstructed. Furthermore, in the construction of the converter vessel, it is necessary to restrict the passage of accelerated gas ions from one space to the other during the blocking phase to a minimum. For this purpose, the intermediate electrodes are given such a length in the direction of passage of the arc that they represent sufficiently large deionization areas. It is considered sufficient here to design the intermediate electrodes in such a way that, assuming a stationary ionized gas on one side of the electrode, the ion density resulting from diffusion on the other side is not greater than 5% of that present on the input side.

Handelt es sich um Zwischenelektroden in der Form eines oder mehrerer paralleler Hohlzylinder mit der Länge L und dem Radius r (Fig. 4), so ist das genannte Ionendichtenverhältnis durch die Formel e~²,⁴ ^Llr gegeben. (Siehe W. Schottky, Zeitschrift für Physik, Band3i, Seite 181, 1925, oder Bericht vom A. W. Hull und Herbert D. Brown bei der Wintersitzung des AIEE., 26. bis 30. Jänner 1931, Seite 11, New York). Setzt man diesen Ausdruck gleich 0,05, so ergibt sich. L/r = 1,25 oder L/U = ¹/₅, wobei U den Umfang des Zylinders bedeutet. Bei Gittern oder Gitterelementen, die nicht die Farm von Kreiszylindern oder überhaupt von Zylindern haben, wird die Länge L des gebildeten Schachtes zweckmäßig ebenfalls so gewählt, daß sie mindestens ¹Z₅ des Umfanges des mittleren freien Querschnittes beträgt.In the case of intermediate electrodes in the form of one or more parallel hollow cylinders with the length L and the radius r (FIG. 4), the aforementioned ion density ^{ratio is} given ^{by the formula e ~ 2} , ^{4 Llr.} (See W. Schottky, Zeitschrift für Physik, Volume 3i, page 181, 1925, or report by AW Hull and Herbert D. Brown at the winter meeting of the AIEE., January 26-30, 1931, page 11, New York). If this expression is set equal to 0.05, the result is. L / r = 1.25 or L / U = ^_1/5, wherein U is the circumference of the cylinder. In the case of grids or grid elements that do not have the shape of circular cylinders or cylinders at all, the length L of the shaft formed is also expediently chosen so that it is at least ¹ Z _{5 of} the circumference of the mean free cross section.

Die Potentialverteilung auf die einzelnen Zwischenelektroden kann zweckmäßigerweise durch 'eine zwischen die beiden Hauptelektroden in Form eines Spannungsteilers geschaltete Impedanz erzielt werden. Eine solche ist in Fig. 3 durch den Widerstandsstab R dargestellt. Die Potentialstufen zwischen den einzelnen Hilfselektroden sind dann bei einem homogenen Widerstandsmaterial den Längen des Widerstandsstabes proportional.The potential distribution on the individual intermediate electrodes can expediently be achieved by an impedance connected between the two main electrodes in the form of a voltage divider. Such is shown in FIG. 3 by the resistance bar R. The potential levels between the individual auxiliary electrodes are then proportional to the lengths of the resistance rod in the case of a homogeneous resistance material.

Claims

Claim:

High-voltage converter vessel with an emissive cathode and with a gas or vapor filling which is ionized when the current passes through and serves to neutralize the negative space charge, in which the potential difference between cathode and anode is inevitably divided by means of external action by intermediate electrodes arranged one behind the other inside the vessel, which are connected to the The walls of the vessel are essentially only connected by the holder, which is also used to supply power, and preferably each have the shape of a single or several adjacent hollow cylinders and in which the distances between the intermediate electrodes are smaller in order to largely increase the dielectric strength in the blocking direction while maintaining easy ignitability in the permeability direction are made than the breakdown distance, which corresponds to the maximum potential difference occurring in each case between two successive electrodes and the maximum pressure occurring, characterized thereby net that the distances between the main electrodes and the adjacent intermediate electrodes are made smaller than the mean free path at the voltages and pressures present and that for each intermediate electrode the length measured in the direction of the discharge is at least ^J / _{5 of} the circumference of the mean free cross section amounts to.

1 sheet of drawings