Lichtbogenstromriehter. Zur Gleichrichtung von Wecllselstr-om oder Urrrformung voll Gleichstrom in Wechselstrom sind Lichtbogenventile bekannt, beispielsweise der bekannte Quecksilberdampfgleichrichter. In neuerer Zeit hat man auch vorgeschlagen, für die Steuerung der Licbtbögen, welche die Umrichtung des Stromes bewirken, Licht bogenkammern mit Druckluftblasung zu ver wenden.
üfan erzielt hierdurch erhebliche Sperrspannungen all den Elektrodenstrecken.
Bei den bekannten Stromrichtern mit Druckluftlöschung und feststehenden Elek troden erfolgt die Zündung durch periodische Spannungsstösse. Diese Art der Zündung hat jedoch verschiedene Nachteile, insbesondere ist eine nachteilige elektrische Beanspruchung der Einrichtung damit verbunden.
Nach der Erfindung wird ein Lichtbogen- strornrichter, insbesondere ein solcher mit feststehenden Elektroden, bei welchem die Lichtbogenlöschung und die darauffolgende Sperrung des Stromdurchganges durch strö- rnendes Druckgas erfolgt, dadurch wesent lich verbessert, dass diP Zündung des Licht bogens durch periodische Herabsetzung der Durchschlagsfestigkeit des Lichtbogenraumes herbeigefübrt wird.
Hierdurch ist erreicht; dass die Zündspan- nung, bezogen auf gleiche Werte der Sperr und Brennspannung erniedrigt werden kann. Man vermeidet hierdurch einerseits hohe Span nungsstösse zum Zünden, anderseits braucht man keine Elektrodenbewegung oder beson- dereElektrodenausbildung (AnordnungSpitze- Platte) zur Erleichterung der Zündung zu verwenden, sondern kann mit Vorteil eine feststehende Elektrodenanordnung verwenden, die z.
B. lediglich für eine günstige Druck gaslöschung bemessen ist. Zum Beispiel ver wendet man zweckmässig einen isolierenden Löschkanal mit einer zentral nach zwei Rich tungen gegen die feststehenden Elektroden- spitzen gerichteten Druckluftströmung, welche es gestattet, mit besonders kurzen Löschzeiten hohe Stromstärken zu unterbrechen.
Die Erfindung hat den weiteren Vorzug, dass man durch die periodische Herabsetzung der Durchschlagsfestigkeit des Lichtbogen raumes die Phasenablösung der Mehrphasen gleichrichtern beschleunigt und durch die frühere Zündung der nächstfolgenden Phase die Kurvenform des gleichgerichteten Stromes und damit den Wirkungsgrad verbessert.
Man kann auch die Wirksamkeit der löschenden Druckgasströmung periodisch ver ringern oder unterbrechen. um dadurch bei der durch die Gasströmung erreichten hohen Sperrspannung trotzdem die Zündspannung verhältnismässig niedrig zu machen. Zur Zündung @ des Lichtbogens kann man perio disch Medien geringerer Durchschlagsfestig keit als normale Luft in den Lichtbogenraum einführen. Beispielsweise kann man heisses Gas oder Edelgas oder Wasserstoff in den Lichtbogenraum bringen.
Man kann auch durch periodische Einwirkung von Ionisie- rungsmitteln, zum Beispiel Bestrahlung, die Durchschlagsfestigkeit der EIPktrodenstrecke periodisch vermindern. In dem darauffolgen den Löschvorgang werden die Ladungsträger aus dem Lichtbogenraum durch die löschende Gasströmung wieder fortgespült.
In Abb. 1 und 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel derErfindung dargestelllt. Abb. 1 stellt einen Querschnitt durch die Achse des Lichtbogenstromrichters dar, Abb.2 einen Schnitt senkrecht zu dieser Achse.
1 und 2 sind die beiden feststehenden Elektroden des Stromrichters, zwischen denen der Lichtbogen, welcher die Stromrichtung bewirkt, gezündet wird. Ein verhältnismässig enges Isolierrohr 3 bildet eine Hülle für den Lichtbogenraum, welche in der Mitte eine ringförmige Zuflussöffnung 4 für die Zufüh rung des gasförmigen Löschmittels zum Licht bogenraum besitzt. An das Rohr 3 schliesst sich ein isolierendes Gehäuse "o an, welches das Rohr 3 rings umgibt und einen .Speicher- raum 6 für das gasförmige Löschmittel um schliesst.
In diesen Speicherraum mündet die Zuflussleitung 7 für das gasförmige Lösch- mittel, beispielsweise gewöhnliche kalte unter Druck stehende Luft. 8 bis<B>11</B> sind Düsen, die an ein Ringrohr 12 angeschlossen sind und deren Ausflussöffnungen dem Lichtbogen- raum innerhalb der Hülle 3 zugekehrt sind. An das Ringrohr 12 ist eine Zuführungslei tung 13 angeschlossen. Durch diese wird ein Mittel von geringerer Durchschlagsfestig keit als normale Luft, beispielsweise sehr heisse Luft oder hochionisierte Gase, zuge führt. Bei Verwendung von Heissluft können das Ringrohr 12 und die Düsen 8 bis 11 mit einer Wärmeisolation umgeben sein.
In dem Ringraum 12 befindet sich ein ringförmi ger Verschlussschieber 14 für die Düsen 8 bis 11. Dieser Verschlussschieber besitzt in gewissen regelmässigen Abständen Öffnungen vom lichten Querschnitt der Düsen, welche die Verbindung der Düsen mit dem Ring raum 12 herstellen, so oft sie sich mit dem Düsenquerschnitt decken. Der Schieber 14 läuft mit einer ganz bestimmten Geschwin digkeit um.
Er erhält diese Umlaufbewegung zum Beispiel durch ein Synchrontriebwerk, welches von dem Wechselstrom des Strom richters angetrieben wird und ähnlich aus gebildet sein kann wie bei den bekannten Synchronuhren, zum Beispiel als Ferraris- Triebwerk. Das Übersetzungsverhältnis in diesem Synchronantrieb und der Abstand der Löcher im Schieber ist so gewählt, dass die Mündungen der Düsen 8 bis 11 nach je einer vollen Periode des Wechselstromes für eine kurze sich über den Stromnulldurchgang er streckende Zeitspanne freigegeben werden.
Die Wirkungsweise dieses Lichtbogen stromrichters geht aus dem Schaubild Abb. 3 hervor,. In diesem ist i die Wechselstrom kurve über die Zeit t aufgetragen. Während eines ansteigenden Astes der Wechselstrom kurve wird im Zeitpunkt To über den Zeit raum ti Heissgas oder ein anderes Mittel von geringer Durchschlagsfestigkeit durch die Düsen 8 bis 11 in den Elektrodenraiim ein gelassen. Der Lichtbogen zündet dann zwi schen den Elektroden 1 und 2, beispielsweise im Zeitpunkt Ti, wo die Spannung an diesen Elektroden einen genügenden Wert erreicht hat, um die schlechtisolierende Strecke zu durchschlagen.
Im Zeitpunkt T2 setzt das Einblasen von Löschgas, zum Beispiel Druck luft, durch die Zuleitung 7 ein und hält über einen Zeitabschnitt 12, das heisst bis zum Stromnulldurchgang, an. Das periodische Ein lassen der Druckluft kann durch synchron mit dem Wechselstrom angetriebene Ventile erfolgen, die in die Zuführungsleitung 7 ein gebaut sind. Dieses Spiel wiederholt sich bei allen folgenden Wechselstromperioden, so dass im Zeitpunkt Ts wieder das Einströ men des Mediums geringer Durchschlags festigkeit, im Zeitpunkt T4 das Einströmen des Löschmittels einsetzt.
Das Löschmittel bewirkt durch die an gegebene Ausbildung der Vorrichtung eine sehr gute Säuberung des Lichtbogenraumes, da es den mittleren Teil des Lichtbogens Unter Druck setzt und von hier nach beiden Seiten gegen die Elektroden expandiert, wo durch es alle ionisierten Gase und Metall dämpfe aus der mittleren Zone beseitigt. Der Speicherraum ss bewirkt, dass diese Säu berungswirkung über den Stromnulldurch; gang stark anhält, wodurch der Lichtbogen ranm mit der nötigen Geschwindigkeit eine hohe Durchschlagsfestigkeit erhält, um danach die Wiederzündung des Lichtbogens nach den Stromnulldurchgängen T5, Tc usw. zu ver hindern.
Die sich ausbildende Löschmittel- strömung, welche den Lichtbogen während der Löschung auf die kürzeste geradlinige Entfernung der Elektroden 1, 2 stabilisiert und den Lichtbogen als konzentrische Hülle urngibt, ist in der Abb. 1 durch die Pfeile 15 veranschaulicht. Der Schieber 14 ist so ausgebildet und besitzt eine solche Umlaufgeschwindigkeit dass die Verbindung der Düsen mit dem Ring raum 12 immer während der Zeitabschnitte ti hergestellt wird. Die Verbindung sämt licher Düsen 8 bis 11 wird gleichzeitig her- , gestellt.
Der Druck des einströmenden Gases ist genügend hoch gewählt, damit es sehr rasch den ganzen Elektrodenraum füllt.
Arcing conductor. Arc valves are known, for example the well-known mercury vapor rectifier, for rectifying alternating current or original shaping of full direct current into alternating current. More recently, it has also been proposed to use arc chambers with compressed air blowing to control the Licbtbögen, which cause the conversion of the current.
As a result, üfan achieves considerable reverse voltages in all the electrode sections.
In the known converters with compressed air extinguishing and fixed electrodes, the ignition is carried out by periodic voltage surges. However, this type of ignition has various disadvantages, in particular it is associated with a disadvantageous electrical stress on the device.
According to the invention, an arc rectifier, in particular one with fixed electrodes, in which the arc extinguishing and the subsequent blocking of the passage of current is carried out by flowing compressed gas, is significantly improved in that the ignition of the arc by periodic reduction of the dielectric strength of the Arc space is brought about.
This is achieved; that the ignition voltage, based on the same blocking and burning voltage values, can be reduced. On the one hand, this avoids high voltage surges for ignition; on the other hand, you do not need any electrode movement or special electrode design (arrangement tip plate) to facilitate ignition, but can advantageously use a fixed electrode arrangement, e.g.
B. is only dimensioned for a favorable pressure gas extinguishing. For example, it is advisable to use an insulating extinguishing channel with a compressed air flow directed centrally in two directions against the stationary electrode tips, which allows high currents to be interrupted with particularly short extinguishing times.
The invention has the further advantage that the phase separation of the multi-phase rectifiers is accelerated by the periodic reduction in the dielectric strength of the arc space and the curve shape of the rectified current and thus the efficiency is improved by the earlier ignition of the next phase.
You can also periodically reduce or interrupt the effectiveness of the extinguishing pressurized gas flow. in order to still make the ignition voltage relatively low with the high reverse voltage achieved by the gas flow. To ignite the arc, media with a lower dielectric strength than normal air can periodically be introduced into the arc chamber. For example, you can bring hot gas or noble gas or hydrogen into the arc chamber.
It is also possible to periodically reduce the dielectric strength of the EI electrode section through the periodic action of ionizing agents, for example irradiation. In the subsequent extinguishing process, the charge carriers are flushed away from the arc chamber by the extinguishing gas flow.
In Figs. 1 and 2 of the drawing, an embodiment of the invention is shown. Fig. 1 shows a cross section through the axis of the arc converter, Fig. 2 shows a section perpendicular to this axis.
1 and 2 are the two fixed electrodes of the converter, between which the arc, which causes the direction of the current, is ignited. A relatively narrow insulating tube 3 forms a shell for the arc chamber, which has an annular inlet opening 4 in the middle for the supply of the gaseous extinguishing agent to the arc chamber. Adjoining the pipe 3 is an insulating housing o which surrounds the pipe 3 all around and encloses a storage space 6 for the gaseous extinguishing agent.
The inflow line 7 for the gaseous extinguishing agent, for example ordinary cold air under pressure, opens into this storage space. 8 to 11 are nozzles which are connected to an annular tube 12 and the outflow openings of which face the arc space within the envelope 3. To the annular tube 12 a feed line device 13 is connected. Through this, an agent of lower dielectric strength than normal air, for example very hot air or highly ionized gases, is supplied. When using hot air, the ring tube 12 and the nozzles 8 to 11 can be surrounded by thermal insulation.
In the annular space 12 there is an annular slide 14 for the nozzles 8 to 11. This slide has openings from the clear cross-section of the nozzles at certain regular intervals, which connect the nozzles to the annular space 12 as often as they are with the Cover nozzle cross-section. The slide 14 runs at a very specific speed.
He receives this orbital movement, for example, by a synchronous engine, which is driven by the alternating current of the converter and can be formed similarly to the known synchronous clocks, for example as a Ferraris engine. The transmission ratio in this synchronous drive and the distance between the holes in the slide is chosen so that the mouths of the nozzles 8 to 11 are released after each full period of the alternating current for a short period of time extending beyond the current zero crossing.
The mode of operation of this arc converter can be seen in the diagram in Fig. 3. In this i, the alternating current curve is plotted over time t. During a rising branch of the alternating current curve, hot gas or another medium of low dielectric strength is admitted through the nozzles 8 to 11 into the electrode area at time To over the period ti. The arc then ignites between the electrodes 1 and 2, for example at time Ti, when the voltage at these electrodes has reached a sufficient value to break through the poorly insulating path.
At the point in time T2, extinguishing gas, for example compressed air, begins to be blown in through the supply line 7 and continues for a period of time 12, that is to say until the current passes zero. The periodic one let the compressed air can be done by synchronously with the alternating current driven valves that are built into the supply line 7 a. This game is repeated in all subsequent alternating current periods, so that the inflow of the medium with low dielectric strength starts again at time Ts, and the inflow of the extinguishing agent starts at time T4.
The extinguishing agent causes a very good cleaning of the arc chamber due to the given design of the device, since it puts the middle part of the arc under pressure and from here expands to both sides against the electrodes, where through it all ionized gases and metal vapors from the middle Zone eliminated. The storage space ss has the effect that this cleaning effect through the current zero; The transition is strong, so that the arc has a high dielectric strength at the required speed in order to prevent the re-ignition of the arc after the current zero crossings T5, Tc, etc.
The resulting flow of extinguishing agent, which stabilizes the arc during extinguishing to the shortest straight line distance of the electrodes 1, 2 and surrounds the arc as a concentric envelope, is illustrated in FIG. 1 by the arrows 15. The slide 14 is designed and has such a rotational speed that the connection of the nozzles with the annular space 12 is always established during the time segments ti. The connection of all Licher nozzles 8 to 11 is made simultaneously.
The pressure of the inflowing gas is selected to be high enough that it fills the entire electrode space very quickly.