Einriehtung zum Schutz von gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsgefässen. Zur Löschung von Rückzündungen in Gleichrichtern ist eine Einrichtung bekannt geworden, bei welcher vor jeder Anode des Gleichrichters ein Steuergitter angeordnet ist und bei welcher im Rückzündungsfalle an diese Steuergitter ein Potential gelegt wird, welches das Zustandekommen neuer Vorwärts- und Rückwärtslichtbögen verhin dert.
Der Rückzündungslichtbogen erlischt dann zu Beendigung der nächsten Halb periode, so dass nach spätestens einer Halb periode des den Gleichrichter speisenden Wechselstromes, vom Augenblick der Rück zündung an gerechnet, sämtliche Vorwärts- bezw. Rückwärtslichtbögen erloschen sind.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsgefässen, namentlich Eisen gleichrichtern, im Falle von Rückzündungen, bei der im Falle einer Rückzündung die Steuergitter selbsttätig vorübergehend an Sperrspannung gelegt werden.
Gemäss der Erfindung ist in Verbindung mit dem zu schützenden Entladungsgefäss ein Hilfs- entladungsgefäss mit Steuergitter derart vor gesehen, dass im Rückzündungsfalle dem Steuergitterkreis dieses Hilfsentladungsge- fässes eine Spannungsänderung erteilt wird und die dadurch hervorgerufene .Änderung des Anodenstromes des Hilfsentladungs- gefässes das Vorhandensein von Sperrspan nungen an den Gittern des zu schützenden Entladungsgefässes unmittelbar bewirkt.
Zwei Ausführungsformen der Erfin dung werden im folgenden in der Anwen dung auf Eisengleichrichter beschrieben; die entsprechenden Schaltungsanordnungen sind in den Abb. 1 und 2 der Zeichnung schema tisch dargestellt.
In Abb. 1 bedeutet 10 die Wechselstrom quelle, 11 einen Gleichstromverbraucher, der als Gleichstromnebenschlussmotor dargestellt ist. An die Wechselstromquelle ist ein Trans formator 12- angeschlossen; die äussern Klem men seiner Sekundärwicklung führen zu den beiden Anoden 17 eines Gleichrichtergefässes 13, mit der Mitte der Sekundärwicklung ist der eine Pol des Gleichstromverbrauchers 11 verbunden. Der andere Pol des Verbrauchers steht über einen Schnellschalter 14 mit der Kathode 16 des Gleichrichters in Verbin dung.
Es sind ferner zwei im wesentlichen voneinander unabhängige Stromkreise für die Steuergitter 1 & , welche vor den Anoden 17 angebracht sind, vorhanden, nämlich einerseits eine Verbindung von dem Eisen gefäss 15 des Gleichrichters über eine Signal einrichtung 22,
einen Strombegrenzungs- widerstand 21 und eine positive Gittervor- spannungsbatterie .20 und anderseits ein Stromkreis von der Kathode 16 des Gleich richters über einen Strombegrenzungswider- stand 25, eine Entladungsröhre 24, beispiels weise eine Hochvakuumröhre, die Wicklun gen 28 und die Kontakte eines Verzögerungs relais und eine negative Gittervorspannungs- batterie 28.
Die Spannung der Batterie 23 ist höher als diejenige der Batterie 2,0. Die Strombegrenzungswiderstände 19 sind den beiden genannten Gitterkreisen gemeinsam.
Diese Einrichtung arbeitet in folgender Weise: Angenommen, der Schnellschalter 14 sei geschlossen und der Motor 11 werde über den Transformator 12 und den Gleichrichter 1.3 mit Gleichstrom versorgt. Solange keine Rückzündung eintritt, werden die Kontakte des Schnellschalters 14 durch die Haltewick lung entgegen einer Federkraft in Berührung gehalten. An den Steuergittern<B>18</B> des Gleichrichters liegt während dieser Zeit ein gegenüber der Kathode 1-6 positives Poten tial, welches von der Gittervorspannungs- batterie 20 geliefert wird. Das Eisengefäss 15 des Gleichrichters ist dabei bei rück zündungsfreiem Betrieb auf einem gegen über der Kathode 16 positiven Potential.
So bald jedoch ein Lichtbogen mit einer der Anoden 17 als Kathode und der Queck silberkathode 16 als Anode zustande kommt, kehrt sich die Stromrichtung im Gleich stromkreise um, es wird infolgedessen die in dem Luftspalt des Eisenjoches des Schnell schalters angedeutete Entmagnetisierungs- wicklung im umgekehrten Sinne vom Gleich strom durchflossen, wie bei rückzündungs- freiem Betrieb, und die auf das Eisenstück am Schalthebel des Schalters 14 ausgeübte Kraft wird derart vermindert,
dass die Feder die beiden Schalterkontakte auseinanderzieht. Gleichzeitig ändert sich, wie Versuche er geben haben, das Potential des Eisengefässes 15 gegenüber der Quecksilberkathode 16 in dem Sinne, dass das Eisengefäss ein negatives Potential gegenüber der Kathode annimmt, und es wird daher das Gitter der Röhre 24 auf ein gegenüber der Kathode dieser Röhre positives Potential gebracht, da nämlich die Kathode mit dem Eisengefäss 15, das Gitter dagegen mit der !Quecksilberkathode 16 ver bunden ist.
Der infolgedessen durch die Röhre 24 stattfindende Stromdurchgang bringt die Steuergitter 1 & auf ein gegenüber den Anoden 17 negatives Potential, so dass kein neuer Lichtbogen zwischen der Kathode 16 und den Anoden 17, sowie kein neuer Lichtbogen zwischen den beiden Anoden 17 auftreten kann und der Rückzündungslicht- bogen spätestens) nach einer Halbperiode end gültig erlischt.
Das Relais 2,8 öffnet nach Ablauf seiner Verzögerungszeit seine Kon takte und unterbricht damit den Anoden kreis der Röhre 24, so. dass dann das Poten tial der Steuergitter 18 des Gleichrichters wieder durch die positive Gittervorspan- nungsbatterie 20@ bestimmt ist.
Zwischen dem Gitter und der Kathode der Röhre 24 ist noch ein Kondensator 26 -Lind parallel dazu ein Widerstand 27 vor gesehen. Dieser Kondensator dient dazu, bei sehr kurz dauernden Spannungen die an dem Gitter der Röhre 24 auftretende Ladung auf zunehmen und über den Widerstand 27 zu vernichten.
Eine weitere Ausführungsform der Er findung ist in der Abb. 2 dargestellt und lässt gleichzeitig erkennen, in welcher Weise eine gemäss der Erfindung vorzusehende Rück zündungslöscheinrichtung an einen Gleich richter anzubringen ist, an dessen Steuer gittern eine Wechselspannung liegt. Es kann sich dabei dann entweder um eine Einrich tung zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom mit Hilfe von Entladungs gefässen handeln oder um eine Einrichtung zur Gleichrichtung von Wechselstrom, bei welcher die Stärke des in dem Gleichstrom kreise fliessenden Stromes stetig geregelt werden soll. Die Abb. 2 bezieht sich auf den letzteren Fall.
Es ist bei der in Abb. 2 dar gestellten Einrichtung vorausgesetzt, dass die Regelung der Gleichstromstärke mit Hilfe einer reinen Wechselspannung geschehen möge, deren Phasenlage gegenüber der an den Anoden 17 des Gleichrichters liegenden Spannung verändert werden kann. Die Schaltungsanordnung stimmt in bezug auf die Schaltung des Motors 11, des; Gleich richtertransformators 12, des Gleichrichter gefässes 13 und des Schnellschalters 14 im wesentlichen mit der in Abb. 1 dargestellten überein. Die Steuergitter 1.8 des Gleich richtergefässes sind an die Sekundärwick lung eines Gittertransformators 30 ange schlossen, die Mitte dieser Sekundärwick lung ist über einen Widerstand 31 mit der Kathode 16 des Gleichrichtergefässes verbun den.
Die Primärwicklung des Gittertrans formators 30 liegt an zwei einander gegen überliegenden Eckpunkten einer Brücken schaltung 32, deren beiden andern Eck punkten dieselbe Spannung wie der Primär wicklung des Gleichrichtertransformators 12 zugeführt wird. Die Brückenschaltung 32 besteht in zwei Zweigen aus je einer Drossel spule und in den beiden andern Zweigen aus einer Drosselspule und einem verstellbaren Ohmschen Widerstand. Die Röhre 24 und die negative Gittervorspannungsbatterie 23 liegen untereinander in Reihe und parallel zu dem Widerstand 31.
Das Gitter der Röhre 24 ist an die Sekundärwicklung eines Stromwand lers 33 angeschlossen, dessen Primärwicklung in Reihe mit dem Verbraucher 11 im Gleich stromkreise des Gleichrichters liegt.
Die in der Abb.2 dargestellte Einrich tung arbeitet in folgender Weise: Im rück zündungsfreien Betrieb wird der Schnell schalter 14 in derselben Weise, wie anhand der Abb. 1 beschrieben, geschlossen gehalten. Die Entladung zwischen der Quecksilber kathode 16 und der Anode 17 setzt dabei innerhalb jeder positiven Anodenspannungs- halbwelle ein, sobald die an dem zugehörigen Steuergitter liegende Spannung den Zünd- wert überschreitet.
Dieser Zeitpunkt inner halb jeder positiven Anodenspannungshalb- welle und damit die Stärke des in dem Gleichstromkreise des Gleichrichters fliessen den Stromes ist von der Einstellung des Ohmschen Widerstandes in der Brücken schaltung 32 abhängig. Wird die Grösse des Widerstandes verändert, so vergrössert bezw. verkleinert sich der Phasenverschiebungs- winkel zwischen der an den Steuergittern und der an den Anoden des Gleichrichters 13 liegenden Spannung, und die Strom stärke im Gleichstromkreise nimmt infolge dessen zu bezw. ab.
Sobald sich die Strom richtung im Gleichstromkreise umkehrt, also beim Auftreten einer Rückzündung, entsteht zwischen den Klemmen der Sekundärwick lung des Stromwandlers 33 eine Spannung, derart, dass die Röhre 24 stromdurchlässig wird. Hierdurch bildet sich an dem Wider stand 31 ein Spannungsabfall, derart, dass. das obere Ende dieses Widerstandes ein negatives Potential gegenüber dem untern Ende annimmt und somit auch die Steuer gitter 18: des Gleichrichters 13 auf negatives Potential gegenüber der Quecksilberkathode 16 kommen. Hierdurch wird ebenfalls wie der spätestens innerhalb einer Halbperiode des den Gleichrichter speisenden Wechsel stromes jede Entladung in dem Gefäss zum \ Erlöschen gebracht.
Die Erfindung ist nicht auf die Anwen dung bei einphasigen Gleichrichtern, be schränkt, sondern kann auch zur Löschung von Rückzündungen, in mehrphasigen Gleich richtern angewendet werden.
Device to protect grid-controlled gas or vapor discharge vessels. To extinguish backfires in rectifiers, a device has become known in which a control grid is arranged in front of each anode of the rectifier and in which, in the event of a backfire, a potential is applied to this control grid which prevents the occurrence of new forward and backward arcs.
The re-ignition arc then extinguishes at the end of the next half-period, so that after at least one half-period of the alternating current feeding the rectifier, counted from the moment of re-ignition, all forward resp. Backward arcs are extinguished.
The invention relates to a device for protecting grid-controlled gas or vapor discharge vessels, namely iron rectifiers, in the event of reignitions, in which in the event of reignition the control grids are automatically temporarily applied to the reverse voltage.
According to the invention, in connection with the discharge vessel to be protected, an auxiliary discharge vessel with a control grid is provided in such a way that, in the event of a reignition, the control grid circuit of this auxiliary discharge vessel is given a voltage change and the resulting change in the anode current of the auxiliary discharge vessel, the presence of blocking voltage causes the grids of the discharge vessel to be protected directly.
Two embodiments of the invention are described below in the application to iron rectifiers; the corresponding circuit arrangements are shown schematically in Figs. 1 and 2 of the drawing.
In Fig. 1, 10 means the alternating current source, 11 a direct current consumer, which is shown as a direct current shunt motor. A transformer 12- is connected to the AC power source; the outer terminals of its secondary winding lead to the two anodes 17 of a rectifier vessel 13, one pole of the direct current consumer 11 is connected to the center of the secondary winding. The other pole of the consumer is connected via a quick switch 14 to the cathode 16 of the rectifier in connec tion.
There are also two essentially independent circuits for the control grids 1 &, which are attached in front of the anodes 17, namely on the one hand a connection from the iron vessel 15 of the rectifier via a signal device 22,
a current limiting resistor 21 and a positive grid bias battery .20 and on the other hand a circuit from the cathode 16 of the rectifier via a current limiting resistor 25, a discharge tube 24, for example a high vacuum tube, the windings 28 and the contacts of a delay relay and a negative grid bias battery 28.
The voltage of the battery 23 is higher than that of the battery 2.0. The current limiting resistors 19 are common to the two grid circles mentioned.
This device works in the following way: Assume that the high-speed switch 14 is closed and the motor 11 is supplied with direct current via the transformer 12 and the rectifier 1.3. As long as no flashback occurs, the contacts of the quick switch 14 are held in contact by the Haltewick development against a spring force. During this time, there is a positive potential at the control grids 18 of the rectifier with respect to the cathode 1-6, which potential is supplied by the grid bias battery 20. The iron vessel 15 of the rectifier is at a positive potential with respect to the cathode 16 in the case of backfire-free operation.
However, as soon as an arc occurs with one of the anodes 17 as the cathode and the mercury cathode 16 as the anode, the direction of the current is reversed in the direct current circuit, as a result of which the demagnetization winding indicated in the air gap of the iron yoke of the high-speed switch is reversed direct current flows through it, as in backfire-free operation, and the force exerted on the iron piece on the switch lever of switch 14 is reduced in such a way that
that the spring pulls the two switch contacts apart. At the same time, as experiments have shown, the potential of the iron vessel 15 with respect to the mercury cathode 16 changes in the sense that the iron vessel assumes a negative potential with respect to the cathode, and therefore the grid of the tube 24 changes to an opposite the cathode of this tube Brought positive potential, since the cathode is connected to the iron vessel 15, while the grid is connected to the mercury cathode 16.
The current passage through the tube 24 as a result brings the control grid 1 & to a negative potential compared to the anodes 17, so that no new arc can occur between the cathode 16 and the anodes 17 and no new arc can occur between the two anodes 17 and the backfire light - bow at the latest) expires after a half-period.
The relay 2.8 opens its contacts after its delay time and thus interrupts the anode circuit of the tube 24, so. that then the potential of the control grid 18 of the rectifier is again determined by the positive grid bias battery 20 @.
Between the grid and the cathode of the tube 24, a capacitor 26 -Lind is seen parallel to a resistor 27 before. This capacitor is used to increase the charge occurring on the grid of the tube 24 in the event of very short voltages and to destroy it via the resistor 27.
Another embodiment of the invention is shown in Fig. 2 and shows at the same time the way in which a back ignition extinguishing device to be provided according to the invention is to be attached to a rectifier, on whose control grid an AC voltage is. It can then either be a device for converting direct current into alternating current with the help of discharge vessels or a device for rectifying alternating current, in which the strength of the current flowing in the direct current should be controlled continuously. Fig. 2 relates to the latter case.
It is a prerequisite for the device shown in Fig. 2 that the control of the direct current strength should be done with the aid of a pure alternating voltage, the phase position of which can be changed with respect to the voltage applied to the anodes 17 of the rectifier. The circuit arrangement is correct with respect to the circuit of the motor 11, the; Rectifier transformer 12, the rectifier vessel 13 and the high-speed switch 14 essentially correspond to that shown in FIG. The control grid 1.8 of the rectifier vessel are connected to the secondary winding of a grid transformer 30, the middle of this secondary winding is connected via a resistor 31 to the cathode 16 of the rectifier vessel.
The primary winding of the grid transformer 30 is located at two opposite corner points of a bridge circuit 32, the two other corner points of which the same voltage as the primary winding of the rectifier transformer 12 is supplied. The bridge circuit 32 consists in two branches of a choke coil and in the other two branches of a choke coil and an adjustable ohmic resistance. The tube 24 and the negative grid bias battery 23 are in series with each other and in parallel with the resistor 31.
The grid of the tube 24 is connected to the secondary winding of a Stromwand lers 33, whose primary winding is in series with the consumer 11 in the DC circuits of the rectifier.
The device shown in Fig.2 works in the following way: In backfire-free operation, the quick switch 14 is kept closed in the same way as described with reference to Fig. 1. The discharge between the mercury cathode 16 and the anode 17 starts within each positive anode voltage half-wave as soon as the voltage on the associated control grid exceeds the ignition value.
This point in time within each positive anode voltage half-wave and thus the strength of the current flowing in the direct current circuit of the rectifier is dependent on the setting of the ohmic resistance in the bridge circuit 32. If the size of the resistance is changed, it is increased or the phase shift angle between the voltage at the control grids and the voltage at the anodes of the rectifier 13 decreases, and the current strength in the DC circuit increases as a result. from.
As soon as the direction of the current is reversed in the direct current circuit, i.e. when a flashback occurs, a voltage arises between the terminals of the secondary winding of the current transformer 33 such that the tube 24 is current-permeable. As a result, a voltage drop forms at the resistor 31 such that the upper end of this resistor assumes a negative potential compared to the lower end and thus the control grid 18 of the rectifier 13 also has a negative potential compared to the mercury cathode 16. As a result, like the one within a half-cycle of the alternating current feeding the rectifier, every discharge in the vessel is extinguished.
The invention is not restricted to use in single-phase rectifiers, but can also be used to extinguish reignitions in multi-phase rectifiers.