Einrichtung zum vorzeitigen Löschen des Anodenstromes hei Gleich-, Wechsel- oder Umrichtern. Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Einrichtung zum vorzeitigen Löschen des Anodenstromes bei Gleich-, Wechsel- oder Umrichtern mit Dampf- oder Gasentladungs- strecke und mit Bogen- oder Glühkathoden, und mit mindestens einem der Anode unmit telbar vorgelagerten Steuergitter, beider er findungsgemäss der Löschvorgang durch die Beeinflussung der Quasineutralität im Raume zwischen Steuergitter und Anode er folgt, indem die Summe der Oberflächen aller,
gleichmässig über die ganze Gitter fläche verteilter Durchtrittsöffnungen bei einem Abstand zwischen Anode und Gitter von der Grössenordnung der mittleren freien Elektronenweglänge kleiner als der dritte Teil der für die Aufnahme des positiven lonenstromes aus dem Raume zwischen Anode und Gitter in Frage kommenden Git teroberfläche ist. Diese Löschgitter werden negativ aufgeladen. Es sind weiter Einrichtungen angegeben worden, bei denen mit der zu löschenden Elektrode über einen Kondensator eine Hilfs elektrode verbunden wird.
Dieser Konden sator wird durch besondere Mittel derart aufgeladen, dass in dem Zeitpunkt, in wel chem die Löschung der Hauptanode erfolgen soll, die Hilfselektrode positiv gegenüber der Hauptelektrode ist. Dabei können sowohl der Hauptelektrode, als auch der Hilfselek trode Steuergitter vorgelagert sein, welche gestatten, die Zündung des Lichtbogens so wohl an der Hauptelektrode, als auch an der Hilfselektrode in einem beliebigen Zeitpunkt einzuleiten. Versuche mit einer derartigen Einrichtung haben ergeben, dass verhältnis mässig grosse gondensatorleistungen erforder lich sind, um die Löschung des Lichtbogens an der Hauptelektrode periodisch mit den gebräuchlichen Frequenzen durchzuführen.
Dies hängt damit zusammen, dass die Steuer- guter an den Hauptelektroden nach den heute gebräuchlichen Ausführungen eine gewisse Zeit für die Sperrung der Anoden benötigen. _ Bei zu kleiner Kapazität steigt die Spannung an der eben gesperrten Haupt anode- so rasch an, dass diese letztere wieder zündet, wodurch der angestrebte Zweck illu sorisch wird.
Es sind deshalb die Kondensa toren so gross zu wählen, dass der Spannungs anstieg zwischen Haupt- und Hilfselektrode eine gewisse Steilheit nicht überschreitet, Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung zum vorzeitigen Löschen des Anodenstromes bei Gleich-, Wechsel- oder Umrichtern nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, bei dem erfindungsgemäss die Hauptelektroden über Kondensatoren mit Hilfselektroden verbunden sind, welche pe riodisch gegenüber der Hauptelektrode posi tiv aufgeladen werden und welchen ebenfalls Steuergitter vorgelagert sind.
Durch die Einrichtung gemäss der Erfindung wird er reicht, dass zufolge der Benützung einer Hilfselektrode, welche über den Kondensator mit der Hauptanode verbunden ist, der Strom in der Hauptanode im Verlaufe einer sehr kurzen Zeit angenähert oder ganz auf Null gebracht, und auf diese Weise die Wirkung des der Hauptanode vorgelagerten, negativ geladenen Löschgitters unterstützt wird,
indem auf diese Weise die neutralisie rende und schädliche Rückwirkung des Lichtbogens auf die negative Gitterladung beträchtlich gemildert oder ganz aufgeho ben wird. Umgekehrt erhöht die Wirkung des Löschgitters die Wirkung des Kondensa- tors, insofern als sie die zur vollständigen Sperrung des Lichtbogens an der Hauptanode erforderliche Zeit ganz beträchtlich verkürzt, und dadurch einen rascheren Spannungsan stieg zwischen Hilfselektrode und Hauptelek trode, das heisst also auch die Verwendung eines kleineren Kondensators gestattet.
Aus dieser Erläuterung geht hervor, dass sich tatsächlich die beiden an sich bekannten Mit tel gegenseitig vervollständigen und ergän- zen und damit die Sicherheit der Löschung des Lichtbogens erhöht wird. Diese Erhö- hung der Löschsicherheit wirkt sich auch darin aus, dass sich die für den Gleichrich ter zulässige Temperatur bezw. der im Gleichrichter herrschende Dampfdruck und damit das betriebsmässig zulässige Intervall zwischen der höchsten und der tiefsten Be triebstemperatur vergrössert und dadurch den Betrieb erleichtert.
Mit Hilfe der Einrichtung gemäss der Erfindung ist es möglich, Stromrichter jeder Art so zu betreiben, dass der von ihnen auf genommene oder abgegebene Wechselstrom vor- bezw. nacheilenden Blindstrom enthält, und dadurch das betreffende Netz vom nach eilenden Blindstrom entlastet wird.
In der Zeichnung ist als Ausführungs beispiel der Erfindung die Steuerung eines ventilgesteuerten Einphasenwechselstrommo- tors dargestellt. Hierin bedeutet 1,den Trans formator, 4 die Statorwicklung, 5 die Rotor wicklung des Motors, 2 und 3 bedeuten die beiden Stromrichter, welche sowohl das Gleichrichten des Stromes, als auch die Ver teilung desselben auf die sechs Phasen der Statorwicklung 4 durchführen, und auf diese Weise gleichzeitig die Rolle des Kommuta- tors am Motor übernehmen.
10 und 16 sind ,die beiden der Statorphase 63 der Stator- wicklung 4 zugeordneten Hauptanoden, wäh rend mit 67 die über Kondensatoren 69, 70 mit den Hauptanoden 10 und 13 verbundene Hilfsanode, und mit 22 die über Kondensa toren 71, 72 mit den Häuptanoden 16 und 19 verbundene Hilfselektrode bezeichnet ist.
Sowohl den Hauptanoden 10, 13, 16, 19, als auch den Hilfsanoden 67 und 22 sind Steuer gitter 11, 14, 20 und 68, 23 zugeordnet, wovon die Steuergitter der Hauptanoden in besonderer Weise als Löschgitter ausgeführt sind, welche gestatten, den Lichtbogen an der betreffenden Hauptanode in einer belie bigen Spannungsphase zu löschen, während die Steuergitter 68 und 23 an den Hilfselek troden 67 und 22 lediglich zur Sperrung der Anoden, das heisst zur Verzögerung der Zündung dienen. Die Hilfselektroden 67 und 22 sind über je einen Kondensator mit allen Hauptanoden verbunden und somit allen Hauptanoden gemeinsam.
Den Steuergittern 11, 14, 17, 20 der Hauptanoden können noch Hilfsgitter 12, 15, 18, 21 vorgelagert wer den, welche über Widerstände mit der zuge hörigen Hauptanode verbunden sind, und welche einmal dazu dienen, das Einsetzen des Lichtbogens zu erleichtern, und zweitens die beim Löschen auftretenden Überspannun gen abzuleiten. Die Hilfselektroden 67 und 22 sind über die Hilfsventile 37 und 33 mit den Hilfswicklungen 26 und 27 am Trans formator 1 verbunden, und werden durch diese periodisch positiv aufgeladen.
Der im Mittelleiter 73 der Sekundärwicklung 28, 29 des Transformators 1 fliessende Gleichstrom fliesst über die Schleifringe 74, 75 und die Potorwicklung 5 in den Sternpunkt der Sta- torwicklung 4, fliesst von hier nacheinander durch die sechs Wicklungsphasen 61 bis 66 der Statorwicklung, und von dort über das jenige Steuerventil 2 bezw. 3, dessen Kathode in dem betrachteten Zeitpunkt die grössere negative Spannung gegenüber dem Nulleiter 73 bezw. der Sekundärwicklung des Trans formators aufweist.
Die Steuerung der Gitter geschieht durch positive bezw. negative Aufladung derselben mit Hilfe der Batterien 38, 40, den Wider ständen 34 und 41, sowie zwei voneinander unabhängigen Kontaktvorrichtung en, von wel chen die eine synchron mit der Netzfrequenz. die zweite synchron mit dem Motor rotiert.
Die erstere besteht zur Ausnützung der beiden Halbwellen des zugeführten Wechsel stromes wiederum aus zwei Kontaktvorrich- tungen, welche eine gegenseitige Verstellung um 180 elektrisch aufweisen, im übrigen aber gleich sind und vom gleichen, am Transformator 42 angeschlossenen Synchron motor 39 angetrieben werden. Die Kontakt segmente 54, 56; 53, 58; 52, 57; 51, 59 und 55, 60 rotieren, während die Bürsten 4 7 und 50 zur Stromzuleitung, die Bürsten 46, 49 und 55, 48 zur Stromzufuhr an die Gitter der Haupt- bezw. Hilfsanoden dienen. Die Segmente 54, 52, 55 bezw. 56, 57, 60 sind direkt miteinander verbunden.
Die zweite Kontaktvorrichtung besteht aus den festen Segmenten 6, 76, bezw. 7, 77 und den synchron mit dem Motor rotierenden Bürsten 8, 9. Die äussern Segmente 6, 7 sind in sechs Einzelsegmente unterteilt, von wel chen jedes je einer Phase der Statorwicklung 4 zugeordnet ist.
Die Löschung des Lichtbogens in den Ventilen 2 und 3 geht folgenderweise vor sich. Setzt man voraus, dass die Hilfselek trode 22 gegenüber der brennenden Haupt elektrode 16 über den Kondensator 71 positiv aufgeladen sei, und das Steuergitter 17 der Anode 16 sei hierbei noch positiv, das Steuergitter 23 der Hilfsanode 22 noch ne gativ aufgeladen, so kann die Hilfselektrode 22 nicht zünden.
Wenn nun in dem betrach teten Moment die Spannung in der Sekun därwicklung 29 von der Kathode 25 zum Mittelleiter 73, also in der Richtung des Stromes gerichtet, während die Spannung in der der Anode 16 zugeordneten Phase 63 der Statorwicklung 4 auf den Nullpunkt zu ge richtet ist, und es soll in diesem Betriebs zustand der Lichtbogen an der Anode 16 gelöscht und auf die zu ihr parallel geschal tete Hauptanode 10 des Steuerventils 2 um geschaltet werden, so wird mit Hilfe der Kontaktvorrichtungen 43, 44, welche von dem Synchronmotor 39 über den Transfor mator 42 synchron mit der Netzfrequenz ro tieren,
gleichzeitig das Steuergitter 17 der Hauptanode 16 negativ, das Steuergitter 11 der Hauptanode 10, sowie auch das Steuer gitter 23 der Hilfsanode 22 hingegen positiv. aufgeladen. Da in diesem Moment die Hilfs elektrode 22 durch den Kondensator 71 ge genüber der Hauptanode 16 positiv aufgela den ist, fliesst über diese Hilfselektrode 22 in dem Moment, wo das Gitter 23 positiv auf geladen wird, ein Stromstoss auf die Kathode 25 des Ventils 3 und über die Anode 16 zurück zum Kondensator 71,
so dass infolge- Ües@sen der Strom in der Hauptanode 16 ab nimmt. Gleichzeitig wird durch das nega tiv geladene Lös,chgztter 17 das Löschen des Lichtbogens an dieser Hauptanode 16 herbei geführt. Dadurch steigt nun die Spannung der Anode 16 im Ventil 3 gegenüber der brennenden Hilfsanode 22 an und gleich zeitig auch .die Spannung der mit der Flaupt- anode 16 verbundenen Hauptanode 10 im an dern Ventil 2. Da. gleichzeitig das dieser Hauptanode 10 zugeordnete.
Steuergitter 11 positiv aufgeladen wird; so setzt nun der Strom an dieser Hauptanode 10 auf die Ka thode 24 ein, selbst dann, wenn die Span nung in der Sekundärwicklung 28 noch gegen die Kathode hin, dem Betriebsstrom also entgegengerichtet ist. Auf diese Weise ist es: möglich, den Lichtbogen -an der Anode 16 vorzeitig zu löschen, während der Licht bogen an der Hilfselektrode 22 im Moment des Nulldurchganges ihres Stromes- durch Null erlischt.
Die Wiedera-ufladung des Kon- densators 71 erfolgt unmittelbar nach dein Erlöschen der Hilfsanode. Die Neuzündung der Hilfsanode 22 erfolgt aber erst nach po sitiver Aufladung des Steuergitters 23, das heisst nach Ablauf einer vollen Netzperiode.
Die Stellung der Kontaktapparate 43, 41 ist so dargestellt, dass' in dem durch die Skizze festgehaltenen Moment der Lichtbogen im Ventil 3, das heisst an der zur Zeit brennen den Hauptanode 16 gelöscht und an der mit ihr parallelgeschalteten Hauptanode 10 im Ventil 2 gezündet wird, durch diese zeit liche Vorlegung ,der Löschung einest Ventils gegenüber .dem natürlichen Ablöschen wird der Strom -in der Primärwicklung 30 des Transformators.
1 gegenüber der Spannang zeitlich vorgeschoben und auf diese Weise der vom Transformator aufgenommene Strom gegenüber -der Spannung voreilend, so. dass eine derartige Gruppe als Blindstromerzeu- ger bezw. Phasenkompensator arbeiten kann.
Aus der oben erläuterten -Wirkungsweise geht hervor, dass die Wirkung der Lösch kondensatoren 69, 70, 71 und 72 und die Wirkung der Löschgitter 11, 14, 17, 20 sich gegenseitig unterstützen und ergänzen, indem mit Hilfe der Löschkondensatoren der Strom an den Hauptanoden momentan vermindert, und die Löschwirkung der Gitter dadurch er höht wird,
während umgekehrt durch die sehr rasche Löschwirkung der Gitter ein steilerer Spannungsanstieg an den Hauptanoden züi- g o elassen werden kann, was auf,die erstre- benswerte Verkleinerung der Kondensa tor- kapazität hinausläuft.
Erst durch die Kom bination der beiden Massnahmen ist eine sichere Löschung des Lichtbogens- in belicbi- ger Spannungsphase gewährleistet und gleichzeitig eine Vergrösserung des betriebs mässigen Intervalles zwischen der höchsten und der tiefsten Temperaturdes Quecksilber dampfventils zulässig. Es ist ohne weiteres selbstverständlich, dass jeder Hauptanode eine besondere Hilfsanode zugeordnet werden kann.