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Verfahren zur Erzeugung elektrischer Starkstromflammenbögen von verhältnismässig grosser Länge.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Starkstromflammen- bögen von verhältnismässig grosser Länge, d. h. mit anderen Worten ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Starkstromflammenbögen überhaupt, wenn eine im Verhältnis zur vorhandenen Elektrodenspannung sehr grosse Elektrodendistanz angewendet wird.
Bei dem neuen Verfahren kommt es darauf an, dass die Flammenbogenstrecke durch
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dieses Apparates durch eine besondere Hilfs- bzw. Sekundärflammenbogenstrecke mit geeigneter Elektrodenform unterbrochen ist, wobei die Entladungen der letzteren, zwecks Herbeiführung der Zündung der llauptstromflammenstrecke, dieser durch einen starken Gasstrom zugeblasen werden.
Von den durch das neue Verfahren erreichten Vorteilen und neuen technischen
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sonst stets verursachten Deformationen der Spannungs- und Stromkurve vermieden bzw. auf ein praktisch unschädliches Mass herabgemindert werden. Die Deformationen der beiden Kurven entstehen bekanntlich dadurch, dass die Ziindung und somit die Möglichkeit einer Stromstärkecntwicklung je nach der Elektrodendistanz mehr oder minder seitlich gegen den Nullpunkt der Spannung verschoben sind. Solange die Zündung also nicht eintritt, bleibt die Spannung wattlos.
Sie geht von einer Sinuskurve in eine mehr oder minder rechteckige Kurve über, wihrend die Stromkurve, die normalerweise auch die Form einer Sinuslinie haben soll, überhaupt nicht als zusammenhängende, sondern als unterbrochene und ausserdem auch noch von der Sinuslinie abweichende Kurve erscheint. Dadurch, dass der Zündungszeitpunkt möglichst nahe an den Nullpunkt der Spannung herangerückt wird, wird diese Deformation der beiden Kurven ganz oder praktisch vollständig vermieden.
Ferner kann man die Primärflammenstrecke mit Spannungen betreiben, die eine reguläre Zündung an sich schon unmöglich machen ; es ergibt sich bei der Spannung des Primärstromkreises von 500 Volt eine ebenso regelmässige Arbeit, wie bei höheren Spannungen bis zu 30UU Volt. Dabei hat man die grosse Schwierigkeit, Flammenbögen auszublasen, welche an eine sehr hohe Spannung angelegt sind, vollständig vermieden und den grossen Vorteil erzielt, dass die leichte und regelmässige Zündung sehr hoher Spannungen mit der leichten Auslöschbarkeit der Flammentladungen von niedriger Spannung vereinigt ist.
Weiter resultiert aus der Anwendung des neuen Verfahrens der wichtige Vorteil.
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Kurzschlüsse unmöglich vorkommen können.
Auf der angeschlossenen Zeichnung ist ein Apparat zur Ausführung des neuen Verfahrens schematisch zur Darstellung gebracht.
Die beiden Elektroden 1 und 2 der bei dem Apparat angewendeten Hörneflammenstrecke stehen mit ihren unteren Spitzen soweit voneinander entfernt, dass eine Zündung durch die Normalspannung des durch die Leitungen. 3 und zugeführten Stromes aus-
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geschlossen ist. Unterhalb dieser Flammenstrecke ist eine zweite Flammenstrecke so angeordnet, dass beide eine gemeinsame Mittelachse (x-x) besitzen und diHörner- elektroden 1, 2 und 5, 6 in einer Ebene-liegen. Beide Einrichtungen können beispielsweise in ein aus isolierendem Material angefertigtes Rohr-von schlitzförmigem Querschnitt, angeordnet und das Rohr unten mit einer Gaszuführung, oben mit einer Gasabfübrung in Richtung des Pfeiles I versehen sein.
Die Elektroden 5,6 der zweiten Flammenstrecke sind mit den Sekundärwicklungen 7 oines Transformators, beispielsweise eines solchen mit dem Übersetzungsverhältnis 1 : 20 verbunden, während die Primärwicklung 8 des Transformators in der Zeichnung angegebenen Weise parallel zu der primären Flammenbogenstrecke geschaltet ist.
Führt nun z. B. die HauptstromJeitl1ng Wechselstrom von 50 Perioden in der Sekunde und 2000 Volt Spannung, so wird bei Beginn einer jeden halben Periode die Sekundärflammenstrecke, die eine entsprechende Elektrodendistanz erhält, sehr früh zünden. Die grosse Luftgeschwindigkeit in dem den Apparat einschliessenden Rohr bewirkt, dass die so eingeleitete Entladung der Sekundärflammenstrecke nach Art des punktiert eingezeichneten Bogens 9 der Hauptstromflammenstrecke zugeblasen wird, so dass dann auch diese entzündet wird.
Wäre diese Zündung durch die Sekundärwicklung des Transformators nicht vorhanden, so würde die Hauptstromflammenstrecke entweder viel später zünden oder sie müsste eine so geringe Elektrodendistanz erhalten, dass sie im späteren Verlauf der halben Periode, wenn die Spannung immer höher wächst, einen schwer auszublasenden Kurzschluss bildet ; dies ist also durch die beschriebene Anordnung vollständig vermieden.
Bei einer Elektrodenspannung von z. B. 2000 Volt wird die Elektrodendistanz 3 cm gross gemacht, so dass jede Selbstzündung völlig ausgeschlossen ist. Die Sekundärfunkenstrecke erhält dagegen eine solche Distanz, dass sie bereits bei 2000 Volt zündet. Die Zündung der letzteren tritt also schon im ersten Zwanzigstel der halben Periode ein und setzt sich fort in ausserordentlich rascher Folge.
Hierbei kann aber diese Sekundärfunkenstrecke selbst keinen Kurzschluss bilden. weil ihr durch den Transformator eine ganz erhebliche Selbstinduktion vorgeschaltet ist, welche ein zu starkes Anwachsen des Stromes in dieser Flammenstrecke unmöglich macht.
Ist hierbei auch noch eine ganz bestimmte Periodizität in der Zündungstätigkeit dieser Funkenstrecke erwünscht, so kann in den Sekundärstromkreis eine Kapazität 10 eingeschaltet werden, deren Dimension bis zur Erreichung der gewünschten Periodenzahl mit der Selbstinduktion des Sekundärstromkreises abgestimmt werden kann. Die erwähnte Periodizität wird durch die Oszillationen bedingt, welche infolge der Einschaltung der Kapazität auftreten.
Dabei wird der Primärstromkreis durch den starken Luftzug im Rohr, der im praktischen Falle auf mindestens 50 m in der Sekunde zu halten ist, nach jeder Zündung rapid wieder unterbrochen, so dass derselbe eine ganz bestimmte, durch die Stärke des
Luftstromes und die Elektrodenspannung bedingte Stromstärke verarbeitet, jedoch die
Spannungskurve des Netzes, an welches dieser Stromkreis angeschlossen ist, nur sehr wenig oder gar nicht beeinflusst : letzteres geschieht deshalb nicht, weil dadurch, dass der Zündungs- zeitpunkt, wie schon im dritten Absatz der Beschreibung gesagt ist, möglichst nahe an den Nullpunkt der Spannungskurve herangerückt wird ;
dabei kann natürlich die Häufigkeit der Zündung je nach der gewählten Elektrodenspannung, der dadurch bedingten Elektroden- distanz und dem Übersetzungsverhältnis des eingeschalteten Transformators in sehr weiten
Grenzen abgeändert werden.
Der Vollständigkeit halber ist noch zu bemerken, dass die Sekundärflammenstrecke nur sehr kurze Ilörnerelektroden benötigt und dass der Transformator sehr klein sein kann, weil eine Zündung schon mit äusserst geringen Stromstärken in der Sekundärflammen- strecke erzielt wird.
Selbstverständlich kann jede beliebige Elektrodenform gewählt werden, wenn nur die Flammenstrecken so zueinander liegen, dass der verlängerte Flammenbogen der Sekundär- flammenstrecke die Primärflammenstrecke sicher entzündet.
Schliesslich kann auch noch in den Primärstromkreis des Transformators eine
Kapazität 11 so eingeschaltet werden, dass bei der Zündung der genannten Primärflammen- strecke diese Kapazität 11 plötzlich durch die primäre Flammenstrecke entladen wird und so auch auf diese Weise eine Periodizität in den Entladungen der Sekundärflammen- strecke herbeigeführt werden kann.
Selbstverständlich kann statt des Transformators auch ein entsprechender anderer
Apparat, beispielsweise eine Selbstinduktionsspule mit den erforderlichen elektrischen
Dimensionen unter Verbindung mit einer Kapazität benutzt und schliesslich mit diesen
Hilfsmitteln die Primärleitung auch mit Gleichstrom betrieben werden.
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Process for generating electric high-voltage flame arcs of relatively great length.
The invention relates to a method for generating electrical high-voltage flame arcs of relatively great length, d. H. In other words, a method for generating electric high-voltage flame arcs at all, if a very large electrode distance is used in relation to the existing electrode voltage.
With the new method, it is important that the flame arc section through
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this apparatus is interrupted by a special auxiliary or secondary flame arc section with a suitable electrode shape, the discharges of the latter being blown towards the main flow flame section by a strong gas flow in order to cause the ignition of the main flow flame section.
Of the advantages and new technical ones achieved by the new process
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Otherwise always caused deformations of the voltage and current curve are avoided or reduced to a practically harmless level. The deformations of the two curves are known to arise from the fact that the ignition and thus the possibility of a development of the current intensity are shifted more or less laterally towards the zero point of the voltage, depending on the electrode distance. As long as the ignition does not occur, the voltage remains wattless.
It changes from a sine curve to a more or less rectangular curve, while the current curve, which should normally also have the shape of a sine line, does not appear as a continuous curve at all, but as an interrupted curve that also deviates from the sine line. Because the ignition point is moved as close as possible to the zero point of the voltage, this deformation of the two curves is completely or practically completely avoided.
Furthermore, the primary flame path can be operated with voltages that make regular ignition in and of itself impossible; With the voltage of the primary circuit of 500 volts, the work is just as regular as with higher voltages of up to 30UU volts. The great difficulty of blowing out flame arcs, which are applied to a very high voltage, has been completely avoided and the great advantage has been achieved that the easy and regular ignition of very high voltages is combined with the easy extinguishing of the flame discharges of low voltage.
The application of the new process also has the important advantage.
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It is impossible for short circuits to occur.
An apparatus for carrying out the new process is shown schematically on the attached drawing.
The two electrodes 1 and 2 of the horn flames used in the apparatus are so far apart with their lower tips that an ignition by the normal voltage of the lines. 3 and supplied electricity
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closed is. Below this flame path a second flame path is arranged in such a way that both have a common central axis (x-x) and the horn electrodes 1, 2 and 5, 6 lie in one plane. Both devices can, for example, be arranged in a tube made of insulating material — with a slit-shaped cross section — and the tube can be provided with a gas feed at the bottom and with a gas discharge in the direction of arrow I at the top.
The electrodes 5, 6 of the second flame path are connected to the secondary windings 7 of a transformer, for example one with a transformation ratio of 1:20, while the primary winding 8 of the transformer is connected in parallel to the primary flame arc path as indicated in the drawing.
Now leads z. If, for example, the main current is 50 periods per second and the voltage is 2000 volts, the secondary flame path, which has a corresponding electrode distance, will ignite very early at the beginning of every half period. The high air speed in the tube enclosing the apparatus causes the discharge of the secondary flame path introduced in this way to be blown towards the main flow flame path in the manner of the dotted arc 9, so that it is then also ignited.
If this ignition by the secondary winding of the transformer were not available, the main current flame path would either ignite much later or it would have to have such a small electrode distance that it forms a short circuit that is difficult to blow out in the later course of half the period, when the voltage increases and increases; this is completely avoided by the arrangement described.
With an electrode voltage of z. B. 2000 volts, the electrode distance is made 3 cm, so that any spontaneous ignition is completely excluded. The secondary spark gap, on the other hand, is given such a distance that it ignites at 2000 volts. The ignition of the latter occurs already in the first twentieth of the half period and continues in extremely rapid succession.
However, this secondary spark gap itself cannot form a short circuit. because it is preceded by a very considerable self-induction through the transformer, which makes an excessive increase in the current in this flame path impossible.
If a very specific periodicity is also desired in the ignition activity of this spark gap, a capacitor 10 can be switched into the secondary circuit, the dimensions of which can be matched to the self-induction of the secondary circuit until the desired number of periods is reached. The periodicity mentioned is due to the oscillations which occur as a result of the activation of the capacitance.
The primary circuit is rapidly interrupted after each ignition by the strong draft in the pipe, which in practical cases must be kept at least 50 m per second, so that the same is very specific, due to the strength of the
Air flow and the electrode voltage related amperage processed, but the
The voltage curve of the network to which this circuit is connected is influenced only very little or not at all: the latter does not happen because the ignition point, as already mentioned in the third paragraph of the description, is as close as possible to the zero point of the voltage curve is advanced;
The frequency of ignition can, of course, vary greatly depending on the electrode voltage selected, the resulting electrode distance and the transformation ratio of the switched-on transformer
Limits are changed.
For the sake of completeness, it should also be noted that the secondary flame path only requires very short Ilörner electrodes and that the transformer can be very small because ignition is achieved with extremely low currents in the secondary flame path.
It goes without saying that any desired electrode shape can be selected, provided that only the flame paths are in relation to one another in such a way that the extended flame arc of the secondary flame path reliably ignites the primary flame path.
Finally, a
Capacitance 11 can be switched on in such a way that when the named primary flame path is ignited, this capacitance 11 is suddenly discharged through the primary flame path and thus a periodicity in the discharges of the secondary flame path can also be brought about in this way.
Of course, a corresponding other transformer can also be used instead of the transformer
Apparatus, for example a self-induction coil with the necessary electrical
Dimensions used in connection with a capacity and ultimately with this
The primary line can also be operated with direct current.