DE971546C - Stromrichter mit Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit Tauchzuendern - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 17S)

AUSGEGEBEN AM 12. FEBRUAR 1959

Λ Ι0222 VIIICI 21g

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Die Erfindung betrifft Stromrichter, insbesondere Gleichrichter, die mit zündstiftgesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeiten. Bei derartigen. Entladungsstrecken ist es wichtig, einerseits einen genauen Zündeinsatz der Hauptentladung sicherzustellen, andererseits jedoch den Tauchzündern nur vergleichsweise kurze Stromstöße zuzuführen, um ihre Lebensdauer nicht zu verringern. Es ist schon vorgeschlagen worden, den Zündkreisen verhältnismäßig kräftige und lang andauernde Stromstöße zuzuführen und in den Hauptentladungsstrecken Hilfsanoden anzuordnen, die den Strom der Zündkreise übernehmen, sobald die Entladung in den Hauptentladungsstrecken eingeleitet worden ist. Hiermit gelingt zwar eine verhältnismäßig gute Entlastung der Zündstifte, jedoch treten immer dann Schwierigkeiten auf, wenn die Hauptkreise eine außergewöhnliche Belastungscharakteristik haben, beispielsweise wenn die Belastung stoßweise innerhalb einer Periode auftritt ao und wieder verschwindet.

Die Erfindung betrifft nun Stromrichter, insbesondere Gleichrichter, mit Dampf- oder Gasentladungsstrecken, mit Tauchzündern und Hilfsanoden, die auch solchen Beanspruchungen gewachsen sind. Dies wird dadurch erreicht, daß einer Hilfsanode jedes Hauptgefäßes eine insbesondere gegenüber der Hauptanodenspannung nacheilende,

809 725/27

von der Anodenspannung selbst unabhängige Spannung zugeführt wird, derart, daß mindestens während der der Hauptanode zugeordneten Arbeitszeit in dem Gefäß eine Hilfsentladung aufrechterhalten wird. Die zusätzliche Anode wird also in diesem Falle nicht aus den Steuerkreisen der Hauptentladungsstrecken gespeist, sondern sie kann an, eine von den Steuerkreisen unabhängige Spannung gelegt werden und dient dazu, eine Hilfsentladung ίο aufrechtzuerhalten, die mindestens so lange brennt wie die Hauptentladung. Sollte während dieser Arbeitszeit der Strom der Hauptentladungsstrecken vorübergehend sehr gering oder Null werden, so wird, ohne daß der Zündkreis der betreffenden Strecken nochmals in Tätigkeit treten müßte, eine ständige Betriebsbereitschaft der Hauptentladungsstrecken mit Hilfe dieser zusätzlichen Anode aufrechterhalten. Gleichzeitig können die den Zündstiften zugeführten Stromstöße sehr kurz sein, da ja auch bei geringer Spannung der Hauptanode eine Zündung desi Gefäßes mit Hilfe der genannten Hilfsanode sicher eintritt. Auf diese Weise wird ebenfalls eine Entlastung der Zündstifte herbeigeführt.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungs'beispiel der Erfindung dargestellt.

Ein Gleichstromnetz 1 wird über einen Gleichrichter aus dem Drehstromnetz 2 gespeist. Der Gleichrichtertransformator 3 besitzt Primärwicklungen 4 und 5 und Sekundärwicklungen 6 und 7. Die Hauptentladungsstrecken 8 bis 11 arbeiten in zwei Gruppen, die über den Saugtransformator 12 parallel geschaltet sind. Durch Scott-Schaltung des Transformators entsteht ein Zweimalzweiphasengleichrichter. Die Entladungsstrecken 8 bis 11 sind Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit Anoden 13, Quecksilberkathoden 14, Zündstiften 15 und Hilfsanoden 16. Die Zündstifte können beispielweise aus Borkarbid oder Siliziumkarbid, also einem Material mit gegenüber der Kathodenflüssigkeit vergleichsweise 'hohem Widerstand bestehen. Wenn über sie ein bestimmter Mindeststrom geleitet wird, entsteht auf der Quecksilberoberfläche ein Lichtbogenfußpunkt, wodurch eine Entladung eingeleitet wird.

Zündkreise 17 bis 20 bewirken, daß den Zündstiften der Entladungsstrecken 8 bis 11 Stromstöße geeigneter Amplitude und Dauer zugeführt werden, um diese Entladungsstrecken zu zünden. Die Zündkreise 17 bis 20 werden aus den Sekundärwicklungen 24 und 25 eines ebenfalls nach Scott-Schaltung angeordneten Transformators 21 gespeist, der seinerseits an das Drehstromnetz 2 angeschlossen ist. Jeder der Zündkreise 17 bis 20 enthält einen Kondensator 28, der aus der zugehörigen Transformatorwicklung 24 bzw. 25 über ein gleichrichtendes Element 29 und beispielsweise einen Drehregler und eine Induktivität 30 geladen wird. Zum Zünden einer Hauptentladungsstrecke wird der entsprechende Kondensator 28 über die Hilfsentladungsstrecke 31 und Drossel 32 auf den Zündstift 15 entladen. Die Hilfsentladungsstrecken 31 sind vorzugsweise ebenfalls Dampf- oderGasentladungs^ strecken, die jedoch mit einem Steuergitter 33 verse'hen sind, das den Augenblick, des Einsetzens der Entladung bestimmt. Die Induktivitäten 32 bewirken, daß die Entladung des Kondensators 28 in Form einer Schwingung vor sich geht und daß die Entladungsstrecken 31 nach der Entladung des Kondensators sofort wieder sperren. Sie begrenzen außerdem den Anstieg des Kondensatorentladestromes. Hilfskreise 34 bis 37 dienen dazu, die zusätzlichen Anoden 16 der Hauptentladungsstrecken mit Spannung zu versorgen. Die Phasenlage der Wechselspannungen, die diesen Hilfsentladungsstrecken zugeführt wird, ist vorteilhaft gegenüber der Anodenspannung verschoben. Bei der vorliegenden Zweimalzweiphasenschaltung kann beispielsweise die Hilfsanodenspannung der zugehörigen Hauptanodenspannung um 90⁰ el. nacheilen. Diese Hilfsspannungen werden weiteren. Sekundärwicklungen 26 und 27 des schon genannten Transformators 21 entnommen.

Zur Steuerung der Entladungsstrecken 31 sind Steuertransformatoren 38 bis 41 vorgesehen, deren Kerne ganz oder teilweise aus einem Eisen* mit hoher Anfangspermeabilität und scharfem Sättigungsknick bestehen. Die Sekundärwicklungen 43 dieser Transformatoren liefern demgemäß Wechselspannungen spitzer Wellenform. Die Primärwicklungen 42 werden aus einem Hilfstransformator 45 gespeist. Um den Gittern der Entladungsstrecken 31 eine negative Vorspannung zu erteilen, sind in die Gitterkreise Einrichtungen zur selbsttätigen Erzeugung dieser Gittervorspannungen, Widerstände 48, die von Kondensatoren 49 überbrückt werden, eingeschaltet.

Um die Phasenlage der den Gittern zugeführten Steuerspannungen spitzer Wellenform verändern zu können, ist ein Phasenschieber 50 vorgesehen. Eine Veränderung der Einstellung dieses Phasenschiebers verändert gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung jedoch nicht die Phasenlage der den Hilfsanoden 16 zugeführten Spannungen. Es ist jedoch möglich, beispielsweise durch Anschluß des Transformators 21 an die Sekundärwicklung des Drehreglers 50, gleichzeitig mit einer Veränderung der Zündzeitpunkte der Entladungsstrecken auch die Phasenlage der HilfsSpannungen im gleichen Sinne zu verändern.

Ein Hilfskreis 51 dient dazu, gelegentlich BeIastungsunregelmäßigkeiten zwischen den bei den Teilstromrichtern mit den Transformatorsekundärwicklungen 6 und 7 auszugleichen. Geeigneten Hilfswicklungen 44 der Steuertransformatoren 38 bis 41 wird die am Saugtransformator 12 entstehende Spannung in solchem Sinne zugeführt, daß sieeinen Belastungsausgleich zwischen den beiden Teilstromrichtern bewirkt.

Die WirkungSiweise der Anordnung nach Fig. 1 ist folgende: Der Gleichrichter liefere Energie aus dem Drehstromnetz 2 in das Gleichstromnetz 1. JedeEntladungsstrecke führt infolge der Wirkungsweise des Saugtransformators 12 während i8o° el.. Strom und die beiden Teilstromrichter mit den Entladungsstreckeni 8 und 9 bzw. 10 und 11 arbeiten

gleichstromseitig parallel. DieHöhe der vom Gleichrichter abgegebenen Gleichspannung wird in bekannter Weise dadurch verringert, daß die Zündzeitpunkte der Hauptentladungsstrecken im nacheilenden Sinne verlagert werden. Die Enitladungsstrecken 8 bis 11 werden dadurch gezündet, daß ihren Zündstiften 15 mit Hilfe der Zündkreise 17 bis 20 periodisch in der richtigen Reihenfolge Stromstöße zugeführt werden. Der Kondensator28, beispielsweise des Zündkreises 17, wird aus der oberen· Hälfte der Wicklung 24 über den Gleichrichter 29 und die Induktivität 30 aufgeladen. Im gewünschten Augenblick, der durch die Einstellung des Phasenschiebers 50 gewählt werden kann, wird die Entladungsstrecke 31 mit Hilfe ihrer Gittersteuerung freigegeben. Der Entladekreis des Kondensators 28 enthält die Induktivität 32 und den Zündstift 15 der Entladungsstrecke 8, mit dessen Hilfe ein Kathodenfleck auf der Kathode 14 erzeugt wird. Durch Zünden dieser Entladungsstrecke 8 entsteht eine Entladung zwischen der Hilfsanode 16 und der Kathode 14, die unabhängig von der Entladung zwischen der Hauptanode 13 und der Kathode 14 aufrechterhalten bleibt während der der Hauptanode zugeordneten Arbeitszeit. Selbst wenn der Strom der Hauptanode 13 kurzzeitig zu Null wird, sorgt die aufrechterhaltene Hilfsentladung dafür, daß die Hauptentladung jeder Zeit wieder einsetzen kann. Die Hauptentladungsstrecke bleibt arbeitsbereit, obwohl ihr aus ihrem Zündkreis nur ein kurzer Zündimpuls zugeführt wurde. Der Kon·- densator 28, dem dieser Zündimpuls entnommen wurde, entlädt sich demnach sehr schnell, und die Induktivität 32 bewirkt, daß die Entladungsstrecke 31 sicher sperrt, so daß der Kondensator 28 wieder aufgeladen werden kann.

Die Phasenlage der Zündimpulse kann, wie schon erwähnt, mit Hilfe des Drehtransformators 5° g^€~ regelt bzw. eingestellt werden. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel beeinflußt die Einstellung dieser Zündimpulse nicht die Phasenlage der den Hilfsanoden 16 zugeführten. Spannungen, diese haben vielmehr eine feste Phasenbeziehung zu den Anodenspannungen der Entladungsstreckew. Diese Hilfsentladungsstrecken sichern also die Aufrechterhaltung einer Entladung in den Hauptentladungsstrecken zumindest während des Restes der positiven Halbwelle der Anodenspannung. Wenn die Hauptentladung erst 90⁰ nach dem Nulldurchgang der Hauptanodenspannung gezündet wird, so brennt die Entladung der Hilfsanode genau während derselben Zeit wie die der Hauptanode. Natürlich ist die Erfindung nicht auf eine gegenüber den Hauptanodenspannungen 90⁰ nacheilende Hilfsanodensspannung beschränkt. Es können auch andere Phasenverhältnisse verwendet werden, um eine Hilfsentladung während einer gewünschten Periode aufrechtzuerhalten. In einem Sechsphasensystem können beispielsweise die Hilfsentladungsstrecken während 120⁰ arbeiten und eine derartige Phasenverschiebung haben, daß eine Entladung während jeder möglichen Arbeitszeit der Hauptanode aufrechterhalten wird. Wie schon erwähnt, kann auch die Phasenlage der Hilfsanodenspannungen gemeinsam mit der Phasenlage der Zündimpulse verändert werden.

Hilfswicklungen 44 der Transformatoren 38 bis 41 beeinflussen die Phasenlage der in den Sekundärwicklungen 43 erzeugten Steuerspannungeni spitzer Wellenform. Mit diesen Hilfswicklungen ist es möglich, eine gleichmäßige Belastung der beiden parallel arbeitenden Teilstromrichter herbeizuführen. Wenn beispielsweise die Entladungsstrecken 10 und 11 dazu neigen, einen größeren Strom zu führen als die Entladungsstrecken 8 und 9, bewirkt der Hilfskreis 51 mit Hilfe der Wicklungen 44 eine Verzögerung der Zündimpulse der Hilfsentladungsstrecken 31 in den Zündkreisen 19 und 20, und es entsteht umgekehrt eine Vorverlegung der Zündinvpulse, die von den Zündkreisen 17 und 18 abgegeben werden. Hierdurch wird die gewünschte gleichmäßige Verteilung der Belastung wiederhergestellt. Besonders wichtig ist die Erfindung, wie schon oben erwähnt, in solchen Fällen, in denen der Gleichrichter ungleichmäßige Stromstöße abgeben soll. Trotzdem den Zündstiften 15 der Entladungsstrecken nur in jeder Periode ein einziger Zündimpuls kurzer Dauer zugeführt wird und damit deren Lebensdauer nicht beeinträchtigt wird, bleibt jede Entladungsstrecke mit Hilfe der Hilfsentladung aribeitsbereit und kann jederzeit den vollen Hauptanodenstrom übernehmen. Selbstverständlich ist es möglich, wie schon anderweitig vorgeschlagen, die Zündstifte noch dadurch weiter zu entlasten, daß weitere Hilfsanoden angeordnet werden, die den Strom des, Zündkreises übernehmen, sobald die Entladung richtig eingeleitet worden ist.

Die Fig. 2 zeigt eine Abänderung der Anordnung nach Fig. 1. An Stelle der Verwendung besonderer Zündkreise 17 bis 20 wird hier die Spannung zwisehen der Anode und der Kathode der Hauptentladungsstrecken zur Speisung der betreffenden Zündkreise ausgenutzt. Die Hilfsentladungsstrekken3i sind zwischen die.Anode 13 und den Zündstift 15 geschaltet, und die Steuergitter 33 der Hilfsentladungsstrecken sind wie bisher an die Sekundärwicklungen 43 der Steuertransformatoren 38 bis 41 angeschlossen. Die Hilfsanoden 16 sind ebenso wie in der Fig. 1 an die Sekundärwicklungen des Transformators 21 angeschlossen und dienen auch hier zur Aufrechterhaltung einer Entladung in den Hauptentladungsstrecken zumindest während der Dauer der positiven Halbwelle der Hauptanodenspannung.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 entspricht sehr genau derjenigen der Anordnung nach Fig. 1. Den. Steuergittern 33 der Entladungsstrecken 31 werden auch hier Zündspannungen spitzer Kurvenform zugeführt. Hierdurch werden die Entladungsstrecken 31 leitend und bewirken, daß den Zündstiften 15 Strom zugeführt wird. Sobald eine Bogenentladung in einer Hauptentladungsstrecke eingeleitet ist, sinkt die Spannung zwischen deren Anode und Kathode auf die Brennspannung, und die Entladung wird mit Hilfe der aus den Wicklungen 26 und 27 gespeisten Hilfsanoden 16

unabhängig von der Belastung des Gleichrichters aufrechterhalten.

Claims (1)

1. PATENTANSPEUCH:

   Stromrichter, insbesondere Gleichrichter, mit Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit Tauchzündern und Hilfsanoden., dadurch gekennzeichnet, daß einer Hilfsanode jedes Hauptgefäßes eine insbesondere gegenüber der HauptanodenSpannung nacheilende, von der Anodenspannung selbst unabhängige Spannung zugeführt wird, derart, daß während der der Hauptanode zugeordneten Arbeitszeit in dem Gefäß eine Hilfsentladung aufrechterhalten wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 678921.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   © 809 725 27 2.59