CH210915A - Anodeneinführung für Hochspannungsstromrichter. - Google Patents

Description

  Anodeneinführung für     Hochspannungsstromrichter.       Es ist bekannt, dass an die Anoden  einführungen von Stromrichtern ausserordent  lich schwere Anforderungen gestellt werden.  Bei Industriefrequenzen, den heute verwen  deten Stromstärken und nicht zu hohen  Sperrspannungen genügen die bekannten  Anodeneinführungen, die nahezu ausschliess  lich einen sogenannten Durchführungsisolator  benützen. Sobald aber mit höheren Frequen  zen oder höheren Strömen und     Spannungen     gearbeitet werden soll, versagen die ge  bräuchlichen Einführungen. Es     sind    vor  allem die     dielektrischen    Verluste, die das  Isoliermaterial zum Durchschlag bringen.

    Beim Betrieb mit grossen Strömen wird der  Unterteil des     Isolators    infolge der . hohen  Anoden- und Umgebungstemperatur so stark  erhitzt, dass ein Wärmedurchschlag erfolgt.  Man hat zur Behebung dieser Mängel     ver-          sueht,    an Stelle der Porzellanisolatoren  solche aus andern Isoliermaterialien, wie  z. B. aus     Calit,    zu benützen, die bei den  hohen     Temperaturen,    geringere     dielektrische     Verluste besitzen.

   Es ist aber nachteilig, dass    diese hochwertigen Materialien aus     her-          stellungstechnischen    Gründen nur für ein  fachere     Isolatorformen    und bei nicht zu,  grossen     Abmessungen    derselben brauchbar  sind.  



  Für sehr hohe     Betriebsspannungen    ist  aber nicht nur die thermische     Belastung    des  Isolators allein     massgebend,    sondern auch  das Einführen der hohen     Spannungen    über  haupt mit Schwierigkeiten     verknüpft.    Zur  Verhinderung der elektrischen     Überschläge     längs des     Unterteils    der     Isolatordurchfüh-          rung    hat man versucht, die an sich bekann  ten Anordnungen von     gondensatoreinlagen     im Isolator zu verwenden,

   wie dies bei       Durchführungsisolatoren    für     Hochspannung     üblich ist. Es zeigt sich jedoch, dass die aus  der     Hochspannungstechnik    übernommenen  Ausführungen der gesteuerten Isolatoren in  Stromrichtern bei brennendem Lichtbogen  Überschläge im Gasraum nicht     verhindern,     sondern häufig die Ursache der gefürchteten  Rückzündungen sind.  



  Nach der     Erfindung    wird nun eine      Anodeneinführung, welche von diesen ge  schilderten Mängeln der üblichen Bauarten  frei ist, dadurch erhalten, dass zur Isolie  rung der betreffenden Anode ein ausserhalb  des Entladungsgefässes angeordneter hohler  Stützisolator dient, die Anode mittels des  Anodenbolzens im     Isolatorkopf    befestigt ist  und freitragend in den Entladungsraum  hineinragt, und dass     ferner    im Hohlraum des  Stützisolators Steuerelektroden vorgesehen  sind, welche aus dem     Entladungsraum    her  rührende Ladungsträger abfangen und zur  Steuerung des elektrischen Feldes längs des       Isolators    verwendet werden,

   so dass Entla  dungen längs der isolierenden Oberflächen  im Hohlraum des Isolators unterdrückt  werden.  



  Bei dem in der     Zeichnung    schematisch  dargestellten     Ausführungsbeispiel    ist 1 das  metallische     Stromrichtergehäuse,    auf welches  der Anodenisolator 2 aufgesetzt ist. Im Kopf  des Isolators ist der als Durchführung  ausgebildete Anodenbolzen 3 angeordnet,  welcher ohne weitere Abstützung freitragend  in den Entladungsraum hineinreicht und an       seinem    Ende die Anode 4 trägt. Auf der  dem Anodenbolzen zugewendeten innern  Seite des Stützisolators 2 können ring  förmige Flansche 5 vorgesehen sein, an  welchen die Steuerelektroden 6 befestigt sind.

    Die Elektroden 6 verlaufen zur Achse des  Isolators konzentrisch und sind in axialer       Richtung    so     ineinandergeschoben,    dass zwi  schen     aufeinanderfolgenden    Elektroden ring  förmige Zwischenräume     t    entstehen. Wie  dargestellt, ist der mittlere Durchmesser der  dem     Isolatorkopf        zunächstliegenden    Elek  trode am geringsten, während der mittlere  Durchmesser der gegen den     Isolatorfuss    hin  liegenden Elektroden von Elektrode zu Elek  trode wächst. Sämtliche Elektroden sind an  ihren obern und untern     Stirnen    mit den ein  gezeichneten     Abrundungen    versehen.

   An der       untersten    Elektrode wird zweckmässig noch  die übliche, den Lichtbogen umgebende  Führungshülse 8 befestigt. Die Befestigung  der Elektroden erfolgt vorzugsweise noch  derart, dass zwischen den Elektroden und    den der Innenwandung des Isolators benach  barten Teilen der Flansche 5 Schutzspalte 9  entstehen, welche die Berührungsstellen  elektrostatisch     abschirmen.    Am besten sieht  man noch besondere Mittel vor, die eine  Heizung des Isolators und der     metallischen     Elektroden 6 soweit bewirken, als es zur  Zierhinderung von Kondensat im Isolator  innern notwendig ist.

   Dies kann durch eine  solche Bemessung des Anodenbolzens 3 er  zielt werden, dass bei der betriebsmässigen       Stromstärke    die in ihm erzeugten     Strom-          wä        rmeverluste    die gewünschte Heizung er  zeugen. In besonderen Fällen kann noch eine  innerhalb des     Isolatorhohlraumes    liegende  Heizvorrichtung etwa in der Gegend des  untersten     Flansches    verwendet werden. Die  Mittel zur     Heizung    können auch ausserhalb  des Isolators vorgesehen werden.

   Ferner be  finden sich in üblicher Weise unterhalb der  Anode 4, aber noch innerhalb der     Licht-          bogenführtmgShülse    8 ein oder mehrere  Steuergitter 10 an sich bekannter Bauart.  



  Bei brennendem Lichtbogen nehmen nun  die Elektroden 6     bestimmte    Potentiale an,  die zur Hauptsache durch die aus dem Ent  ladungsraum herrührenden und auf die  Elektroden auftreffenden Ladungsträger be  stimmt sind. Diese Potentiale können stark       von    der     rein    durch die     gegenseitigen    Kapa  zitäten bedingten Potentialverteilung ab  weichen. Die beschriebene Anordnung der  Steuerelektroden 6 sowie ihr gegenseitiger  Abstand ist nun derart gewählt, dass in den  ringförmigen Zwischenräumen kräftige. elek  trische Felder entstehen, welche verhindern,  dass die Ladungsträger die     Ringspalte    durch  laufen und auf den Isolator gelangen.

   Eine  Ablagerung der Ladungsträger auf der  Innenwand des Isolators kann dann nicht  mehr erfolgen. Die Abstände zwischen den       aiüeinanderfolgenden    Elektroden werden am  besten noch etwas grösser genommen, als es  unter den     gegebenen    Betriebsbedingungen  nach dem Gesetz von Paschen verlangt  wird; anderseits dürfen aber auch die mög  lichen Entladungsbahnen nicht zu grosse  Ausdehnung haben. Zur     Steuerung    des elek-      frischen Feldes längs des Isolators sind die  Elektroden 6 in der Reihenfolge ihres be  triebsmässigen Potentials an den     aufeinan.-          derfolgenden    Flanschen 5 befestigt.  



  Die isolierenden Teile der neuen Anoden  einführung sind elektrisch schwach und  thermisch überhaupt nicht beansprucht.  Selbst bei     grössten        Anodenbelastungen    ist bei  dem vorliegenden Aufbau     ein    Wärmedurch  schlag ausgeschlossen. Es ist daher ohne  weiteres möglich, normales Porzellan als  Isoliermittel zu wählen. Besonders günstig  ist, dass bei dieser Art der Einführung eine  unmittelbare Berührung der Anode mit iso  lierenden Teilen nicht besteht und ausserdem  die Berührungsstellen zwischen Metallteilen  und dem Porzellan dem     Lichtbogeneinfluss     entzogen sind.

   Diese Stellen, die in den  üblichen Einführungen bekanntlich äusserst       rückzündungsgefährlich    sind, werden also  vermieden, wodurch zum     mindesten    sich eine  höhere Betriebssicherheit erzielen lässt. Die  Anodeneinführung nach der     Erfindung     dürfte überall dort unentbehrlich     sein,    wo  Stromrichter mit Spannungen von etwa  50     kV    oder darüber zur Anwendung ge  langen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Anodeneinführung für Hochspannungs- stromrichter mit Gas- oder Dampfentladung, dadurch gekennzeichnet, dass zur Isolierung der Anode ein ausserhalb des Entladungs gefässes angeordneter hohler Stützisolator dient, die Anode mittels des Anodenbolzens im Isolatorkopf befestigt ist und freitragend in den Entladungsraum hineinreicht, und ferner im Hohlraum des Stützisolators Steuerelektroden vorgesehen sind, welche aus dem Entladungsraum herrührende Ladungs träger abfangen und zur Steuerung des elek trischen Feldes "längs des Isolators verwen det werden, so dass Entladungen längs der isolierenden Oberflächen im Hohlraum des Isolators unterdrückt werden.

   UNTERANSPRüCHE 1. Anodeneinführung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Stütz- isolator in seinen Hohlraum hinein ragende Flansche besitzt, und dass die Elektroden an diesen Flanschen befestigt sind. 2.

   Anodeneinführung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elek troden zur Achse des Isolators konzen trisch angeordnet und in axialer Rich tung so ineinandergeschoben sind, dass zwischen aufeinanderfolgenden Elektro den ringförmige Zwischenräume ent stehen.

   3. Anodeneinführung nach Unteransprü chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser der am Isolatorkopf zunächst befestigten Steuer elektrode am geringsten ist und der Durchmesser der gegen den Isolatorfuss hin befestigten Elektroden von Elek trode zu Elektrode wächst.. 4. Anodeneinführung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elek troden an ihren Stirnen mit Abrundun gen versehen sind. 5.

   Anodeneinführung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Be festigungsstelle der Steuerelektroden an den Isolatorflanschen so ausgebildet ist, dass zwischen den Elektroden und den der Innenwandung des Isolators benach barten Teilen der Flansche Schutzspalte entstehen. 6. Anodeneinführung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Isolatorfuss zunächstliegenden Elektrode die die Entladung umgebende Licht bogenführungshülse befestigt ist.

   7. Anodeneinführung nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch Mittel zur Heizung des Isolators und der Elektroden derart, dass eine Bildung von Kondensat im Isolatorinnern vermieden wird. B. Anodeneinführung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Ver gleich zu der betriebsmässigen Strom stärke der Anodenbolzen so bemessen ist, dass seine Stromwärmeverluste die ge wünschte Heizung erzeugen. 9. Anodeneinführung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung innerhalb des Hohl raumes am Fuss des Isolators vorgesehen ist.

   1.0. Anodeneinführung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Heizung des l.solators ausser halb desselben angeordnet sind.