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Schutzeinrichtung gegen fehlerhaftes Arbeiten der Entladungsstrecken
bei Anordnungen zur Umformung von hochgespanntem Gleichstrom in Wechselstrom und
umgekehrt ` Bei der Umformung von hochgespanntem Gleichstrom in Wechselstrom oder
umgekehrt mittels gittergesteuerter Entladungsstrecken ergibt sich bei Spannungen,
die über der Sperrspannung einer Entladungsstrecke liegen, die Notwendigkeit, mehrere
Entladungsstrecken hintereinanderzuschalten.
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Beim Betrieb solcher hintereinandergeschalteten Entladungsstrecken,
die vorzugsweise mit Dampf oder Gas gefüllt sind, besteht aber die Gefahr, daß sich
in den Sperrperioden die gesamte an den Entladungsstrecken liegende Sperrspannung
nicht gleichmäßig auf die einzelnen Stufen verteilt und daß die einzelnen Entladungsstrecken
daher ungleichmäßig beansprucht werden. Aus diesem Grunde hat man bisher die Sekundärwicklungen
der Stromrichtertransformatoren in mehrere Einzelwicklungen unterteilt und die Entladungsstrecken
einzeln oder zu wenigen in Reihe geschaltet und mit je einer dieser Wicklungen verbunden,
so daß die Gesamtspannung gleichmäßig abgestuft und zwangsläufig auf die in Reihe
geschalteten Entladungsstrecken gleichmäßig verteilt wurde.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den bei der Rückzündung eines
der hintereinandergeschalteten Gefäße auftretenden Stromanstieg dadurch in ungefährlichen
Grenzen zu halten, daß für die Wicklungen jeder Spannungsstufe besondere Umspanner
vorgesehen werden, deren Primärwicklungen Phasenweise in Reihe geschaltet sind.
Eine solche Anordnung erfordert jedoch einen verwickelten Aufbau des
Stromrichtertransformators,
da es unter anderem notwendig ist, den Gesamttransformator in eine dei Stufenzahl
entsprechende Anzahl Einzeltransformatoren aufzuteilen oder aber besondere Zwischenjoche
einzufügen. Außerdem darf in diesem Falle die Induktion im Stromrichtertransformator
nicht über einen verhältnismäßig niedrigen Grenzwert gesteigert werden.
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Die Erfindung betrifft nun eine Schutzeinrichtung gegen fehlerhaftes
Arbeiten der Entladungsstrecken bei Anordnungen zur Umformung vonhochgespanntem
Gleichstrom in Wechselstrom oder umgekehrt mittels gesteuerter Entladungsstrecken,
vorzugsweise gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken, bei denen zur
Unterteilung der Gesamtsperrspannung mindestens drei Gruppen von Entladungsstrecken,
die ihrerseits mindestens zwei nacheinander stromführende Entladungsstrecken aufweisen,
vorgesehen sind und bei denen die einzelnen Gruppen an Wechselstromscsteme untereinander
gleicher Phase angeschlossen sind. Erfindungsgemäß sind die an der Wechselspannung
gleicher Phasenlage liegenden Entladungsstromkreise durch Drosseln miteinander derart
verkettet, daß im Normalbetrieb die in den Drosseln erzeugten magnetischen Flüsse
sich aufheben. Es ist zu bemerken, daß es bereits bekannt ist, mehrere Gruppen von
Entladungsstrecken gleichstromseitig in Reihe zu schalten und jeder Gruppe eine
Kathodendrossel zuzuordnen. Tritt bei dieser bekannten Anordnung ein fehlerhaftes
Arbeiten einer Entladungsstrecke (Rückzündung bzw. unvorschriftsmäßige Vorwärtszündungl
ein, so bildet sich die Rückzündung innerhalb der Gruppe vollkommen ungehindert
aus.
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Die Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mit i ist
der stark schematisch dargestellte Eisenkern des Stromrichtertransformators, mit
? seine Primärwicklung und mit 3, .l, 5 und 6 sind die einzelnen Stufen der vierstufig
angenommenen Sekundärwicklung bezeichnet. 7, 7', 7", 8... fo" sind die einzelnen
Stromrichtgefäße, von denen jeweils vier in Reihe geschaltet sind. Im Gleichstromkreis
liegen die Glättungsdrossel ii und der Belastungswiderstand 12. Die Zusatzeinrichtungen
gemäß der Erfindung sind mit 13, 13', i 3" . . . i6 b" beziffert. Sie bestehen im
vorliegenden Fall jeweils aus einer zweiteiligen Drossel, deren Hälften, wie es
in der Fig. i angedeutet ist, gegensinnig gewickelt und in die Anodenkreise aufeinanderfolgender
Gefäße geschaltet sind. Diese Drosseln verketten phasenweise die Stromkreise der
Gefäße 7 und 8, 8 und g, q und io und über die geteilten Wicklungen 16a und 16b
auch die Stromkreise der Gefäße io und 7 miteinander, so daß jeweils alle Gefäßstromkreise
einer Phase miteinander verkettet sind.
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Im normalen Betrieb brennen z. B. die Gefäße 7, 8, 9 und io
gleichzeitig. Dann heben sich die AW der Drosseln 13 14, 15, 16a und 16b
infolge des entgegengesetzten Wicklungssinnes beider Drosselhälften auf. Die Drosseln
sind also sowohl während der Brenndauer des Gefäßes 7... io als auch während
der-Kommutierung der Gefäße 7... 1o -auf die Entladungsstrecken 7' bis fo' ohne
Einfluß. Tritt nun während der Brenndauer der Entladungsstrecken T. . . fo" eine
Rückzündung etwa in Gefäß 7 auf, dann liegt die Sperrspannung des rückgezündeten
Gefäßes an den Drosseln 13 und 13', und die der Sperrspannung entsprechenden Amperewindungen
heben sich nicht auf, so daß die Drosseln im Falle einer Rückzündung voll wirksam
werden.
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Die Gesamtanordnung läßt sich noch etwas verein-, fachen, indem sowohl
eine horizontale als auch eine vertikale Zusammenfassung der Eisenkerne aller Teildrosseln
vorgenommen wird. Es können also z. B. die Kerne der Drosseln 13, 13' und 13" zu
einem Dreiphasenkern vereinigt oder auch die Wicklungen, z. B. der Drosseln 13,
14 und 15, auf einem gemeinsamen einphasigen Eisenkern untergebracht werden. Es
ist fernerhin auch eine gleichzeitige Zusammenfassung der Eisenkerne in der Horizontalen
und der Vertikalen möglich, so daß alle Wicklungen 13... 15" auf einem gemeinsamen
dreiphasigen Eisenkern untergebracht sind.
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Bei näherer Überlegung ergibt sich, daß die bei einer Rückzündung
eines Gefäßes auftretende Sperrspannung der kranken Stufe durch die Koppeldrosseln
der Fig. i transformatorisch auf die dem kranken Gefäß benachbarten Gefäße der gleichen
Reihe übertragen wird, so daß deren Sperrspannung je nach Lage des kranken Gefäßes
in der Reihe um foo bzw. 5o °,l, erhöht wird. Dieses nachteilige Verhalten läßt
sich jedoch weitgehend verbessern, wenn man den Erfindungsgedanken gemäß der in
Fig. 2 dargestellten Anordnung ausführt.
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In der Fig.2 sind die entsprechenden Schaltelemente in der. gleichen
Weise beziffert wie in Fig. i. Die beiden Fig, r und 2 unterscheiden sich lediglich
im Aufbau und in der Schaltung der Kopplungsdrosseln. Diese bestehen in der Anordnung
gemäß der Fig. 2 aus einem Eisenkern, auf dem nun jeweils eine durchgehend gleichsinnige
Wicklung angebracht und in den Anodenkreis jeweils nur eines Gefäßes geschaltet
ist. Die magnetische Verkettung der einzelnen hintereinandergeschalteten Gefäße
einer Phase geschieht in diesem Fall mit Hilfe einer weiteren Wicklung auf jeder
Kopplungsdrossel, die für die Drosseln einer Gefäßreihe hintereinandergeschaltet
sind. Die Drosseln sind in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 zwar auf der Kathodenseite
angebracht. Im allgemeinen wird es sich jedoch empfehlen, dieselben auf der Anodenseite
einzufügen, da sich dann die Entladungsstrecken einer Stufe in einem mehranodigen
Gefäß mit gemeinsamer Kathode 7o bzw. 8o bzw. 9o zusammenfassen lassen (vgl. Fig.
3). Bei dieser Anordnung gleichen sich im normalen Betrieb die Amperewindungen jeder
Koppeldrossel ebenfalls aus, d. h. die Drosseln sind ebenso sowohl während der Brenndauer
einer Gefäßreihe als auch während der Kommutierüng zweier Gefäßreihen unwirksam.
Erst in dem Augenblick, in dem während der Brenndauer, z. B. der Entladungsstrecken
7'. . . g' beispielsweise am Gefäß 7, eine Rückzündung auftritt, gleichen sich die
Amperewindungen .an 13 und 13' nicht mehr aus. Sie sind im Falle einer Rückzündung
vielmehr voll wirksam.
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Während nun im Falle der Fig. i die Sperrspannung des kranken Gefäßes
sich auf die mit dem kranken i Gefäß magnetisch verketteten gesunden Gefäße
ungleichmäßig
verteilt, ergibt die Besonderheit der magnetischen Verkettung in Fig.2 eine Verteilung
der Sperrspannung des kranken Gefäßes auf 'alle mit dem kranken Gefäß magnetisch
verketteten gesunden Gefäße zu gleichen Teilen unabhängig von seiner Lage in der
Gefäßreihe.
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Bezeichnet n die Stufenzahl, d. h. die Zahl der hintereinandergeschalteten
Gefäße (im Fall der Fig. 2 ist n = 3), dann beträgt die Sperrspannung an den gesunden
Gefäßen bei der Rückzündung eines Gefäßes der gleichen Reihe
Man erzielt also die gleiche Wirkung wie in den Anordnungen, bei denen für die Wicklungen
jeder Spannungsstufe besondere Umspanner vorgesehen werden, deren Primärwicklungen
phasenweise in Reihe geschaltet sind, ohne die mit diesen Anordnungen verbundenen,
bereits weiter oben erwähnten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
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Die beschriebene Schutzanordnung ist nun nicht nur auf die Ausführungsbeispiele
der Fig. r und 2 beschränkt. Sie kann mit gleicher Wirkung z. B. auch bei der Ausbildung
der einzelnen Stufen als Brückenschaltung verwendet werden.