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Anordnung zur periodischen Prüfung von Stromrichterentladungsgefäßen
Es sind schon verschiedene Wege gefunden worden, um Entladungsstrecken, insbesondere
einanodige Gefäße, unter betriebsmäßigen Bedingungen zu prüfen. So wurde vorgeschlagen,
zwei in einem Niederspannungskreis in Reihe geschaltete und mit dem normalen Betribesstrom
belastete Stromrichtgefäße in der Weise auf Sperrfähigkeit zu prilfen, daß auf die
Verbindungsleitung beider Gefäße aus einem besonderen Spannungskreis jeweils nach
dem Verlöschen des Betriebstromes periodeische Hochspannungsstäße gegeben werden.
Nach einem anderen bekannten Verfahren wird die periodische Entladung eines Kondensators
über ein Stromrichtgefäß und eine Drosselspule zur Prüfung benutzt. Hierbei entsteh
im augenblick des Verlöschesn der Entladtulg ein steiler Spannunpssprung am Stromrichtgefäß.
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Die bisher bekannten Prüfverfahren weisen jedoch verschiedene Mängel
auf. So kann entweder der Prüfspannungsstoß trotz besonderer Hilfsmittel, die ein
genaues Löschen des Betriebsstromes bewirken, nicht nahe genug an den Löschpunkt
herangerückt werden, und die Prüfspannung steigt auch nicht steil genug an, so daß
das besonders gefährliche Anfangsstadium der Entionisierung bei der Prüfung nicht
erfaßt wird. Oder die Strombelstung und damit der Dampfdruck des Gefäßes sind zu
gering, worduch das Stromrichgefäß trotz steil ansteigender Prüfspan nung geringer
als im Betrieb beansprucht wird. In beiden Fällen wird deswegen eine zu gute Sperrfähigkeit
der geprüften Entladungsstrecke vorgeöuchet. Ein weiterer Nachteil der bekannten
Prüfanordnungen liegt darin, daß bei Verwendung eines Kondensatordrosselkresises
zur Erzeugung der 1> rüfspannung eine erhebliche Blindleistung von dem die Prüfanlage
speisenden Netz über einen entsprechend großen Transformator und eine leistungsfähige
und deswegen teure Ladevorrichutg geliefert werden muß.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. sie betrifft
eine Anordnung zur periodischen Prüfung von Stromrichterentladungsgefäßen unter
Verwendung je eines besonderen Kreises für den Hauptstrom und für die Priifspannung,
bei der im Hauptostromkreis
die zu prüfende Entlandungsstrecke
mit einer zweiten in Reihe geschaltet ist. Gemäß der Erfindung wird zur Lieferung
der Prüfspannung ein aus Drossel und Kondensator gebildeter schwingungsfühiger Kneis
verwendet. der zu Beginn der Prüfung und eine einstellbare Zeit nach dem Nullwerden
des Hauptstromes in der gleichen Periode der Betriebsspannung durch eine zweite
Zündung der zu prüfenden Entladungsstrecke über diese einen steil ansteigenden und
abfallenden Strom schickt und damit eine erneute starke Ionisierung bewirkt und
der wegen der Umlandung des Kondensators durch den Schwingungsvorgang beim Verlöschen
dileses Stromes sofort die steil ansteigende Spannung des umgeladennen Kondensators
als Prüfspannung an der Entaldungsstrecke auftreten und nährend einer einstellbaren
Zeit bestehen bleiben läßt.
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Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das zu prüfende
Stromrichtgefäß 1 liegt in Reihe mit einer zweiten Entladungsstrecke 2 und bildet
mit dieser und der Sekundärwicklung des Umspanners 3, der für niedrige Spannung
und hohen Strom bemessen ist. sowie mit dem Belastungswiderstand 4 einen Stromkreis,
der als Hauptstromkreis bezeichnet werden soll. Die Steuerung der Entladungsstrecken
I und 2 wird über die Wandler 5 und 6 vorgenommen. Für das Gefäß 1 ist im Steuerkreis
noch ein weiterer Wandler 7 vorgesehen. dessen Bestimmung weiter unten erläutert
wird. An die Kathode der Entladungsstrecke I einerseits und an die mit dem Gefäß
2 verbundene Anode andererseits ist ein zweiter Stromkreis angeschlossen. der die
Prüfspannung liefert und im folgenden Prüfkreis genannt wird. Er enthält ein Schaltorgan.
z. B. einen Synchronschalter S oder auch zwei in bekannter Weise gegensinnig parallel
gesclialtete Entladungsstrecken. das den Prüfkreis periodisch für längere Zeit ohne
Bevorzugung einer Stromrichtung an den Hauptstromkreis anschaltet, ferner eine Drosselspule
g und den Kondensator so, der periodisch aus einer nicht näher bezeichneten Ladevorrichtung
aufgeladen wird. Eine Entladungsstrecke 11, die über den Wandler 12 steuerbar ist,
bildet mit der Drossel 9 und dem Kondensator ro einen dritten, den Umkehrstromkreis.
Das Gefäß 11 ist gegensinnig zu dem Gefäß 1 geschaltet.
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Eine Rückzündung der Entladungsstrecke 1 wird durch eine nicht gezeichnete
Anzeige. bzw. Zählvorrichtung. die auf Rückstrom anspricht, kenntlich gemacht.
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Die Wirkungsweise der Anordnung sei an Hand der Fig. 2 näher erläutert.
Der zeitliche Verlauf der Prüspannung up und des Prüfstromesip am Gefäß 1 sind stark
ausgezogen. Im Zieptunkt t1 (Fig. 2a) werden die Entladungsstrecken 1 und 2 über
die Wandler 5 und 6 gleichzeitig gezündet. Im Hauptstromkreis fließt bei voller
Öffnung def Gefäße, wie in der Figur angenommen, von t1 bis t2 der annähernd sinsufärmige
Hauptstrom iH, Sein Schitelwert und sein arithmetischer Mittelwert werden z. B.
so eiligestellt, daß die zu prüfende Entladungsstrecke strommäßig wie im Betrieb
belastet ist; natürlich können auch Überlasutngen. die die Prüfregeln vorschreiben,
erreicht werden. Vor dem Nuliwerden des Stromes so ist der Kondensator 10 auf volle
Spannung aufgeladen, der Schalter 8 ist noch geäffnet. Im Zeitpunkt t3 schließt
der schalter 8 den Prüfstromkreis und legt die Kondensatorspannung in solcher Polarität
an die Strecken 1 und daß die Anode des zu prüfenden Gefäßes 1 positiv gegenüber
seiner Kathode wird. Im Zeitpunkt t4 wird nun allein das Gefëß1 über den Wandler,
zum zweitenmal in der gleichen Peilode mit einem kurzen Impuls gezündet, und es
erfolgt eine Entladung des Kondensators lo über die Drossel 9, den Schalter 8 und
die zu prüfende Entladungsstrecke 1 in Form einer Schwingung. Der wieder annähernd
sinusförmige und. wie in Fig. 2a angenommen. mit wesentlich gräßerem Scheitelwert
und steilerem Anstieg und Abfall verlaufende Prüfstrtom ip. der bis t5 andauert.
benirkt eine erneute starke Ionisierung, während der vom Hauptstom iH berrührende
Dampfdruck. der dem betriebsmäßigen Zustand entspricht. sich nicht merklich geändert
hat. Im Löschzeitpunkt des Prüfstromes ip liegen also praktisch dieselben Verhältnisse
hinsichtlich des Ionisierungszustandes vor, als wenn ein Betriebsstrom mit dem 'Scheitelwert
des Prüfstromes und mit dessen Löschgeschwindigkeit zu Null geworden ware.
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Mit dem Verlöschen des Prüfstromes im Zeitpunkt t5 springt die Speung
an der Entladungsstrecke sofort auf den Wert der Spannung am Kondensator Io, die,
nie in Fig. 2b dargestellt, in der Zeit t1 bis t3 vom Wert + up vor der erneuten
Zündung des Gefäßes 1 auf den Wert -up umgeschwungen ist. Bei der geringen Dämpfung
des Prüfkreises ist der Absolutwert von - up etwa 95% desjenigen von - up. Das Stromrichtgefäß
wird also während der Entioniserung mit einer steilen Sprungspannung beansprucht,
die während einer einstellbaren Zeit, z. B. bis t6, in voller Höhe bestehen bleillt.
Es tritt in der vorlegenden Prüfanordnung demmanch eine Sperrbeanspruchung der Entladungsstrecke
auf, die derjenigen im praktischen Betrieb entspricht oder sie noch übersteigt.
da es leicht möglich ist. den Wert von - up gleich dem Sclieitelwert tl,'r betrebsmäßigen
Sperrspa1mung
zu madien. Die Steilheit des Anstieges kann durch zusätzlidie Kondensatoren allein
oder in Verbindung mit Wirkwiderständen beeinflußt werden. WIit t beginnt die neue
Periode.
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Den Verlauf der Spannung am Kondensator 10 und der Ströme in seinen
Zuleitungen zeigt die Fig. 2b. bis zum Zeitpunkt t3 hat die Kondensatorspannung
unverändert den früher mit 1£, bezeichneten Wert. Das Schließen des Schalters 8
in t5 verursacht eine kurze gedämpfte Schwingung. Erst im Zeiptunkt t4, mit dem
abermaligen Zünden des Gefäßes I beginnt das Absinken der KOndensatorspan, nung
und gleichzeitig der Strom. Im Scheiteil wert des Stromes geht die Kondensatorspannung
durch Null und erreicht im Zeitpunkt t5 mit dem Verlöschen des Stromes ihren negativen
Endwert, der bis t6 erhalten bleibt. In diesem Zeitpunkt, in den auch der Schalter
8 stromlos die Verbindung mit dem Gefäß 1 unterbrechen kann, wird die Entladungsstrecke
11 über den Wandler 12 gezündet. Es ergogt ein zweiter Schwingungsvorgang mit umgekehrten
Vorzeichen, bei dem von t6 bis t7 der Strom, fließt und die Kondensatorspannung
sich von dem Wert - up afu den Wert ac ündert. Zwischen dem Anfangswert der Kondensatorspannung
uc und ihrem Endwert uc' innerhalb einer Periode besteht also nur der geringe Unterschied
# Uc, und nur um diesen kleinen Wert braucht die Kondensatorspannung durch Aufladung
vom Netz her. z. B. in der Zeit t3 bis t9, während der Ldestrom i1 fließt, erhöht
zu werden.
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Der Energiebedarf des Prüfkreises ist deswegen sehr gering.
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Wählt man den Abstand t6 bis t6 sehr kurz und hält den Schalter 8
vorerst noch geschlossen, so wird das Stromrichtgefäß 1 mit einer Spannung geprüft.
die der Beanspruchung im Wechselrechterbetrieb nahckommt. wo ja auch nach einer
kurzen negativen Spitze die Sperrspannung wieder positiv wird.
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Außer der eigentlich zu prüfenden Entladungssstecke I werden auch
die anderen in der Anordnung vorhandenen Gefäße 2 und ii durch den Prüfvorgang beansprucht.
Das Gefäß 22 führt den normalen Betriebsstrom und hat deswegen den normalen Dampfdruck.
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Da aber zwischen 4 und 4 die vom Betriebsstrom herrührcnde Ionisierung
bereits abgeklungen ist. benasprucht die in t3 angeschaltete Prüfspannung up die
Entladungsstrecke 2 liur auf Durchschlag in Sperrichtung, die spater sich ergebende
Prüfspannung - llp in Durchlaßrichtung. Diese Prüfung ist demnach wesentlich milder
als die des Gefäí'es 1. Die Entladungsstrecke 1 1 hat nur einen dem Umkehrstrom
iu (Fig. 2b) entsprecllenden geringen Dampfdruck. Sie wird deswegen trotz der in
t7 auf den Wert uc' springenden Spannung, die während der Entionisierung in Sperrichtung
auftritt, ebenfalls weniger stark beansprucht als das Gefäß 1.
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Dieser Umstand ermöglicht es, in der Fabrikation neue Gefäße nacheinander
die Stellen 2, II und I durchlaufen zu lassen und sie auf diese Weise mit gesteigerter
Beanspruchung zu prüfen.
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Zusammengefaßt besitzt die beschriebene Prüfanordnung folgende besonderen
Vorteile gegenüber den bisher gebräuchlichen Schaltungen: Bei einfachem einphasigem
Aufbau der Anordnung ist es möglich, die zu prüfende Entladungsstrecke den gleichenl
Beanspruchungen auszusetzen, nie sie im mehrphasigen Gleichrichter- und Wechselrichterbetrieb
in. der Praxis vorliegen, Auch eine erhöhte Beanspruchung ist einstellbar. Strom-
und Spannungswerte können dabei in ihrer Höhe und ihrem zeitlichen Verlauf in weiten
Grenzen unabhängig voneinander geregelt werden. Obwohl es sich nur um eine einfache
einphasige Prüfanordnung handelt, können gleichzeitig drei Entladungsstrecken geprüft
werden. Die Prüfbeanspruchung läßt sich dabei stufenweise steigern. Ferner ist der
Energiebedarf der Prüfanordnung nach der Erfindung sehr gering.