Verfahren zum Abschalten von mit gitterbesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden Umrichtern. Es ist bereits bei mit gittergesteuerten Entladungsstrecken, insbesondere mit gitter gesteuerten Dampf- oder Gasentladungs- strecken, arbeitenden Umrichtern vorgeschla gen worden, das An- und Abschalten mittelst der Gittersteuerung vorzunehmen. Arbeitet ein Umrichter allein auf ein Verbraucher netz, so ergeben sich, gleichgültig ob Ent ladungsstrecken mit im wesentlichen reiner Elektronenentladung oder mit im wesent lichen lichtbogenförmiger Entladung verwen det werden, keine betrieblichen Schwierig keiten.
Arbeitet jedoch ein Umrichter, und zwar wenigstens zeitweilig, zusammen mit andern Energiequellen auf ein Verbraucher netz, so zeigt sich, dass man bei mit gitter gesteuerten Dampf- oder Gasentladungs- strecken arbeitenden Umrichtern besondere Vorsicht walten lassen muss.
Erfindungs gemäss erfolgt das Abschalten bei solchen Umrichtern, bei denen der einen Halb welle des durchfliessenden Wechselstromes die eine Gruppe von Entladungsstrecken, der andern Halbwelle des durchfliessenden Wechselstromes die andere Gruppe von Entladungsstrecken zugeordnet ist, in der Weise, dass Schaltmittel verwendet wer den, welche bei der nicht stromführenden Gruppe von Entladungsstrecken sofort, bei der stromführenden Gruppe von Entladungs strecken dagegen erst beim regulären Null durchgang :des Betriebsstromes in Wirksam keit treten.
Zunächst sollen die betrieblichen Schwie rigkeiten, von denen die Erfindung ausgeht, anhand der Fig. 1 der Zeichnung erläutert werden. Dabei ist angenommen, dass ein Umrichter mit den mehranodigen Gefässen 13' und 13" auf ein unter Spannung stehendes Einphasennetz 11 arbeitet, wobei in die Kuppelleitung eine Induktivität 12, die zur Verringerung der Stromoberwellen dient, eingeschaltet ist.
Bei einer Abschaltung des Umrichters, .durch Einschaltung einer ge- ureinsamen zusätzlichen ,Sperrspannung in die Gitterkreise, sind zwei Fälle zu beachten: 1. Die Abschaltung wird in einem Au genblick vorgenommen, wo die gerade bren nende Anode den Betriebsstrom i regulär zu Null führt. Es möge in dem in Fig. 2 dar gestellten Zeitpunkt t3 oder kurz davor ab geschaltet werden.
Dann brennt die Anode 3" in .diesem Augenblick; sie 'brennt bis zum Nulldurchgang .des Stromes bei t3 . Die bei t3' normalerweise beginnende Anode 3' wird aber nicht mehr leitend, denn sämtliche Gitter weisen jetzt Sperrpatential auf.
2. Die Abschaltung wird in einem an dern Augenblick vorgenommen. Dann wird die zuletzt brennende Anode so lange weiter brennen, bis der Strom über die Kuppel leitungden Wert Null erreicht. Wann die ser Zeitpunkt eintritt, hängt davon ab, wel chen Wert der gelieferte Strom im Augen blick des Abschaltens hat, wie gross die In duktivität der Kuppelleitung ist, welche Zeitkonstante im 'Stromkreis für das Ab klingen der in dieser Induktivität gespei cherten magnetischen Energie in Frage kommt, wie hoch die zu der zuletzt brennen ,
den Anode gehörige Teilspannung ist und ob im Gleichrichter- oder im Wechselrichter- betrieb der zuletzt brennenden Anode ab geschaltet wird. Die letzte Anode kann so mit nach dem Abschalten des Umrichters noch eine unerwünscht 'lange Zeit brennen.
Das Verfahren gemäss vorliegender Er findung vermeidet diesen Nachteil, indem es Mittel angibt, die das Abschalten des Um richters immer erst beim regulären Null durchgang des .Stromes veranlassen.
Von den verschiedenen Ausführungs möglichkeiten des Verfahrens sei zunächst die erwähnt, .dass, wie in Fig. 1 beispiels weise dargestellt, an den Stellen A und B je ein Entladungsgefäss oder an der Stelle C zwei gegensinnig parallel geschaltete Gefässe mit eindeutiger Stromdurchlassrichtung vor gesehen werden. Die Gitter .dieser Gefässe er halten zu einem beliebigen Zeitpunkt Sperr potential.
Das gerade stromführende Gefäss brennt bis zum Ende der Stromhalbwelle: ein Weiterbrennen ist jedoch nicht möglich, weder -des einen noch .des andern mehrano- digenGefässes. Diese von .den Hauptströmen durchflossenen Zusatzgefässe können gleich zeitig auch andere Aufgaben erfüllen, bei spielsweise die vorteilhafte stromabhängige Verriegelungssteuerung .durchführen.
Der Erfindungsgedanke kann aber auch bei andern Steuerungen zur Anwendung kom men, beispielsweise bei solchen, bei denen in den Gitterkreisen der Hauptentladungs- strecken gittergesteuerte Hilfsentladungsge- fässe mit ionisierbarem Medium vorgesehen sind.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn diese Hilfsentladungsgefässe stromabhängig derart gesteuert werden, dass bei Richtungs wechsel des erzeugten Stromes die Einlei tung der Entladung durch die Gittersteue rung in den die neue Richtung liefernden Hauptentladungsstreeken erst erfolgt, wenn der Strom in .der alten Richtung erloschen ist. Ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Hilfsentladungsgefässe <I>H'</I> und<I>H"</I> in der vorgenannten Art gesteuert werden, zeigt Fig. 3 der Zeichnung.
Die in den beiden Se kundärwicklungen des Wandlers 30 erzeugte Spannung wird in -die Gitterkreise der Hilfs gefässe Kund H" eingefügt und .steuert diese .derart, dass das zweigestrichene System ge sperrt ist, so lange I arbeitet, und umgekehrt (die Sperrung besteht darin, dass die Steuer kontakte 23' und 23" keine Freigabespan nung mehr den Hauptgefässen zuführen kön nen). Die am Widerstand 30W auftretende Steuerspannung und die Vorspannungen H,' und 112' sind derart bemessen, dass H' leitend wird, wenn der Wandler .3(b den Strom Null führt.
Das Abschalten des Umrichters er folgt in der Weise, dass die Schalter 29' und 29" geöffnet werden, wodurch die negative Vorspannung H2' bezw. H." wirksam wird. Das Hilfsgefäss, das vom Wandler her in diesem Augenblick negative Spannung er hält, kann bei Nullwerden des Stromes nicht mehr leitend werden und das zugehörige System von Hauptentladungsstrecken frei geben. Das andere Hilfsgefäss hält das zu gehörige System noch betriebsbereit. Vom Nulldurchgang des Betriebsstromes an ist es ebenfalls und damit auch das zugehörige Sy stem von Hauptentladungsstrecken gesperrt.
Es wird noch bemerkt, dass die Anord nung bezüglich der Schalter 29' und 29" nicht wesentlich eist. Main kann auch die Schalter derart durchbilden (Fig. 4), dass während des normalen Betriebes die Schalter (reaffnet sind und infolgedessen die Span- nu?ig H:;' unwirksam ist. Erst durch das willkürliche oder selbsttätige Einlegen des Schalters 29' wird die Spannung H.' wirk- sa.n und hat die Abschaltung des Umrichters zur Folge.
Der Erfindungsgedanke kann auch in an derer Weise praktisch durchgeführt werden. Verwendet man nämlich mehranodige Ge fässe mit je einer Quecksilberkathode, so kann man darauf verzichten, den Abschaltvorgang durch Beeinflussung der Gittersteuerung, wie kurz zuvor beschrieben ist, durchzu führen.
Gemäss dieser Ausführungsform des Verfahrens kann man dann, wenn das ord- nungsmässige Wirken der Gittersteuerung nur bei unterhaltener Kathodenemission ge währleistet ist, das Abschalten des Umrich- 1ers dadurch bewirken, dass der -die Kathoden emission unterhaltende Hilfsbogenkreis un terbrochen wird. Vorzugsweise hat diese Massnahme Bedeutung bei solchen Umrich tern, bei denen jede Halbwelle des Stromes von mehrano.digen Entladungsgefässen ge führt wird, die keinen gemeinsamen Ent ladungsraum haben.
Hierzu gehören, wenn nian nur Umrichter betrachtet, die Drehstrom unmittelbar in Einphasenstrom umformen, der Umrichter mit zwei mehranodigen Ge fässen, bei dem die Kathode des einen Ge fässes mit dem Sternpunkt !der an das andere Gefäss angeschlossenen mehrphasigen Trans formatorwicklung verbunden ist und der Umrichter mit zwei mehranodigen Gefässen niit einem Sekundärtransformator, bei dem die Mittelanzapfung der von den Entladungs strömen durehflos3enen Wicklung mit dem Sternpunkt der mehrphasigen Wicklung des Primärtransformators verbunden ist.
Grund sätzlich ist diese Ausführungsform des Ver- fahrens auch bei der bekannten Umriehter- s.chaltung anwendbar, bei der sämtliche Ent ladungsstrecken in einem einzigen mehr- anodigen Gefäss zusammengefasst sind und die Kathode an die Mittelanzapfung der von den Entladungsströmen durchflossenen Wicklung des Sekundärtransformators an geschlossen ist.
In diesem Fall erreicht zwar bei normalem Betrieb auch der durch die Kathode fliessende Nutzstrom nach Ablauf von je 180 den Wert Null, aber nur auf einen sehr kurzen Augenblick, so dass der Abschaltvorgang mit Rücksicht auf ausrei chende Entionisierungszeiten nicht unbedingt gewährleistet ist.
Die vorgeschlagene einfache Absehal- tunbsmöblichkeit beruht darauf, dass der Entionisierungsvorgang nach Erlöschen des Kathodenfleckes in ausserordentlich kurzer Zeit abläuft, und zwar in etwa @@looo Sekunde, und dass unter Zugrundelegung je eines mehr- anodigen Gefässes für jede der beiden Halb wellen des Stromes der Nutzstrom in -jedem Gefäss periodisch den Wert Null erreicht.
Dabei ist, wenn man von instabilen Betriebs zuständen absieht, der Abschaltvorgang der art, dass der Erregerlichtbogenkreis unter brochen wird und das noch Nutzstrom füh rende Entladungsgefäss zunächst noch wei- terbrennt, bis der Nutzstrom den Wert Null erreicht.
In vorteilhafter Weise kann man den Absehaltvargang durch Beeinflussung der Emission der Quecksilberkathode, derart vor nehmen, dass man den magnetischen Zustand des die Erregeranoden speisenden Hilfstrans formators ändert. Dies möge anhand des in der F'ig. 5 der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiels erläutert werden. Mit dem Drehstromnetz 101 wird eine Umformungs einrichtung verbunden, von welcher in der Zeichnung nur das die eine Halbwelle des Wechselstromes führende Entladungsgefäss 103 dargestellt ist. Das Gefäss 103 ist mit Erregeranoden 105, 106, 107 ausgerüstet, ebenso die übrigen vorhandenen Entladungs gefässe.
Die Erregeranoden werden über Ano- dendrosseln 118 und den Hilfstransformator 108 aus dem Drehstromnetz gespeist. Auf dem Erregertransformator 108 ist ausser .der Primärwicklung 109 und der Sekundärwick lung 110 eine dritte Wicklung 111 vorge sehen, die beim Abschalten an eine Gleich spannung gelegt wird. Um bei eintretender Gleichstromsättigung ein Verbrennen des Erregertransformators zu verhindern, müssen im Primärkreis Widerstände oder Drosseln 112 zur Strombegrenzung vorgesehen sein. Die Gleichstromwicklung ist im Normal betrieb stromlos.
Als praktisch trägheitsloser Schalter kann eine gittergesteuerte Ent ladungsstrecke 114 benutzt werden, die von Hand oder selbsttätig, beispielsweise in Ab hängigkeit von der Belastung des Ent ladungsgefässes 108, durch die Gittersteue rung eingeschaltet wird.
Im Augenblick der Einschaltung des Gleichstromes wird der Er- regertransformator so stark gesättigt, dass die sekundärseitig induzierte Spannung in folge der primärseitigen Strombegrenzung sehr klein wird, so dass sie nicht mehr aus reicht, um die Erregerlichtbögen aufrecht erhalten zu können.
Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, den für die .Speisung der Erregeranoden dienen den Hilfstransformator so auszubilden, dass der beim Einschalten der Gleichstromwick lung entstehende Spannungsstoss in allen Se kundärwicklungen so gerichtet ist, .dass eine negative Spannungsspitze an die Erreger anoden gelangt. Auf diese Weise wird die Löschung der brennenden Erregerlichtbögen bedeutend erleichtert, und die nachfolgende ,Sättigung hat dann in erster Linie nur ein Wiederzünder der Erregerlichtbögen zu ver hindern.
Zu diesem Zweck muss die Vormag- netisierungswicklung mit einer derartigen Polarität an die Gleichstromquelle ange schlossen werden, dass die erzeugten Span nungsströme die gewünschte Richtung be sitzen. Ausserdem muss für jede eine Erreger anode speisende Wicklung des Erregertrans formators ein getrennter magnetischer Weg vorgesehen sein, weil sonst,der Gleichstrom einschaltstoss in mindestens einer Wicklung einen Spannungsstoss mit positivem Vor zeichen erzeugt.
Dies wird vorteilhaft durch Aufteilung des Erregertransformators in Einzeltransfor matoren erreicht, wobei für jede Erreger anode bezw. jede Erregerphase (wobei auch um 180 versetzte Phasen als gesonderte Phasen zu behandeln sind) ein Trans formator vorzusehen isst, wobei sämtliche Gleichstromwicklungen in Reihe geschaltet sind. Zweckmässig ist auch die Anordnung eines Erregertransformators mit freiem mag netischem Rückschluss für den Fluss der Gleichstromwicklung, wie er in dem durch Fig. 6 der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiel für zweiphasige Erregung ge zeigt ist.
Auf die in der Fig.- 6 enthaltenen Elemente noch näher einzugehen, erübrigt sich, da sämtliche Bezugsziffern mit denen der Fig. 5 übereinstimmen und die Wirkungs weise im übrigen bereits beschrieben und ver ständlich ist.
Die Vermehrung der Kosten durch die primärseitigen Vorsatzdrosseln können da durch vermindert werden, dass die sekundär- seitigen Erregerdrosseln entsprechend kleiner bemessen und ihre Funktionen teilweise den Primärdrosseln übertragen werden.
Die mit der beschriebenen Einrichtung er zielte Abschaltung besitzt also einerseits .den Vorzug, ohne jede Verzögerung anzuspre chen, anderseits ist sie insofern günstig, als sie den Strom in seinem natürlichen Verlauf nicht stört, dass also keine Ausschaltüber spannungen auftreten können.