DE614766C - Schaltanordnung zur Erzielung einer gleichmaessigen Spannungsverteilung waehrend der Sperrzeit auf zwei in Reihe geschaltete Gleichrichter - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
18.JUNI1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2t d² GRUPPE 12

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. April 1929 ab

Die Gleichrichtung hoher Wechselspannungen erfolgte bisher im allgemeinen durch Glühkathodengleichrichter sowie durch mechanische umlaufende oder Pendelgleichrichter. Auch durch Ausnutzung der großen Unterschiede, die in der Überschlagsspannung zwischen Elektroden mit stark unhomogenem, unsymmetrischem Felde bei verschiedener Polarität bestehen, ist die Gleichrichtung versucht worden.

Für eine Gleichrichtung ist eine Schaltung nach Bild 1 bekanntgeworden, in dem als Beispiel für einen Gleichrichter eine Funkenstrecke Spitze-Platte F eingezeichnet ist. Der Transformator Tr ist sekundärseitig über diese Funkenstrecke mit einem Kondensator C verbunden. Beim Anstieg der Spannung nach dem Nulldurchgang wird die am Punkt a liegende Wechselspannung zuerst dann einen

ao Überschlag nach Punkt b hervorbringen, wenn α positiv ist. Dadurch wird der Kondensator C aufgeladen, b wird positiv. Der Überschlag bei F besteht nur so lange, bis die Ladung des Kondensators C auf die Scheitelspannung des Transformators erfolgt ist. Nach dem Unterbrechen bei F bleibt b auf positiver Spannung. Wenn α negativ wird, darf kein Überschlag von b nach α hin erfolgen, da dies eine Rückentladung des Kondensators bedeuten würde.

Der Nachteil dieser Schaltung ist der, daß erst dann wieder ein Überschlag von σ nach b hin erfolgt, wenn der Kondensator fast völlig entladen ist. Steigert man die Wechselspannung wesentlich über den Wert, der zum Überschlag der Funkenstrecke bei positiver Spitze notwendig ist, so erfolgt leicht ein Überschlag der Spannung von b nach α hin, während der Sperrzeit, d. h. wenn α negativ ist. Der Gleichrichter muß in dieser wie in allen anderen bisher bekannten Schaltungen, in der Durchlaßeinrichtung spätestens bei dem Scheitelwerk u_m der Wechselspannung ansprechen, er muß dagegen, wenn C aufgeladen ist, in der Absperrichtung die Spannung 2 u_m aushalten, ohne einen wesentlichen Strom durchzulassen. Die Absperrspannung eines jeden Gleichrichters muß deshalb bisher mehr als doppelt so groß sein wie die Ansprechspannung, damit eine Rückzündung vermieden wird. Da viele Gleichrichter, wie z. B. Funkenstrecken mit unhomogenem Felde, diese Forderung nicht mit genügender Sicherheit erfüllen, war ihre technische Verwendung nicht möglich.

Diese Schwierigkeit läßt sich erfindungsgemäß dadurch vermeiden, daß die Leitung, welche zwei in Reihe geschaltete, an eine einseitig geerdete Wechselstromhochspannungsquelle angeschlossene, gleich- oder verschie-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Erwin Marx in Braunschweig.

denartige Gleichrichter, die zur Erzeugung einer annähernd konstanten Gleichspannung benutzt werden sollen, miteinander verbindet, über einen hohen Widerstand oder eine Induktivität oder eine Kombination aus beiden geerdet wird.

Zur Erläuterung dieser Maßnahme diene Bild 2, auf dem sowohl die positive wie die negative Halbwelle eines einpolig geerdeten ίο Transformators ausgenutzt wird. Es sei zunächst nur die oben dargestellte Hälfte der Schaltung betrachtet. F₁ und F₂ seien zwei in Reihe geschaltete Funkenstrecken Spitze-Platte. Der Widerstand R₁ verbindet das dazwischenliegende Leitungsstück mit der Erde. An O₁ liegt die Wechselspannung, b_x hat zunächst Erdpotential., Wenn die Spannung hoch genug gestiegen ist, tritt bei F₁ ein Überschlag ein, wenn U₁ positiv ist. Dadurch wird das Leitungsstück bis zu F₂ hin positiv geladen. Der Widerstand R₁ muß so groß sein, daß kein wesentlicher Strom durch ihn zur Erde abfließt. Da C₁ zunächst ebenfalls Erdpotential besitzt, tritt auch bei F₂ (wenn diese Funkenstrecke auf denselben Abstand eingestellt ist wie F₁) ein Überschlag ein, und der Kondensator C₁ wird aufgeladen. Wenn der Überschlag an F₁ und F₂ abreißt, so wird die auf dem Leitungsstück zwischen Fj und F₂ sitzende elektrische Ladung durch den Widerstand R₁ nach Erde abgeleitet. Diese Ableitung muß nach ¹Z₁₀₀ Sekunde fast vollendet sein. Dadurch wird erreicht, daß bei negativ gewordenem Q₁ an F₁ nur der Spannungsunterschied zwischen negativem Scheitelwert und Erde und an F₂ nur der annähernd gleich große Spannungsunterschied zwischen Erde und der positiven Gleichspannung herrscht, auf die C₁ aufgeladen wurde. Der im ungünstigsten Augenblick — nämlich dann, wenn U₁ sich im negativen Scheitelwert befindet — zwischen a_± und C₁ vorliegende große Spannungsbetrag wird dementsprechend mittels des Widerstandes R₁ gleichmäßig auf F₁ und F₂ verteilt. Es ist nicht mehr die Unannehmlichkeit vorhanden, daß die Funkenstrecke während der Sperrzeit die doppelte Spannung in der Sperrichtung vertragen muß ohne überzuschlagen.

In der gleichen Weise kann erfindungsgemäß auch die Reihenschaltung zweier Glühkathodengleichrichter oder zweier mechanischer Gleichrichter vorgenommen werden, die ohne die Erdung der Zwischenverbindung über einen großen, richtig bemessenen Widerstand wegen der ungleichen Spannungsverteilung auf die beiden Gleichrichter nicht möglich ist. Nimmt man z. B. eine solche Reihenschaltung von Glühkathodengleichrichtern ohne dieses Hilfsmittel vor, so zeigen sich an dem dem Transformator zunächstliegenden Gleichrichter so starke Glimmentladungen, daß die Verbraucherspannung über die Hälfte der mit einem einzigen Glühventil abzudrosselnden Spannung hinaus kaum gesteigert werden kann.

In der Schaltung (Bild 2) ist vor dem Punkt b_t eine Drosselspule L₁ (und entsprechend vor dem Punkt b₂ eine Drosselspule L₂) eingeschaltet. Diese Drosselspule wird im 7p Bedarfsfalle aus folgendem Grunde wertvoll sein. An F₂ tritt nur dann ein Überschlag ein, wenn Jb₁ ein wesentlich höheres Potential besitzt als C₁. Die erzeugte Gleichspannung wird dadurch stark schwanken. Durch die Drosselspule L₁ oder durch eine vor b_t geschaltete lange Leitung ist es jedoch möglich, die beim Überschlag von F₁ in das Leitungsstück hineinlaufende Wanderwelle bei b_± fast auf ihren doppelten Wert zu reflektieren und dadurch bei F₂ auch dann einen Überschlag herbeizuführen, wenn C₁ kaum in seiner Spannung gesunken ist.

Das Reflektieren der Wanderwelle auf den doppelten Wert ist um so leichter möglich,. je steiler die Wanderwellenstirn ist. Es ist deshalb gegebenenfalls zweckmäßiger, an Stelle einer Funkenstrecke Spitze-Platte bei F₁ eine Funkenstrecke mit geringerem Entladeverzug zu wählen. Wenn dadurch der go " Polaritätsunterschied dieser Funkenstrecke geringer wird, so ist das bei dieser Schaltung unwesentlich.

Es ist ferner in manchen Fällen wertvoll, die Funkenstrecke F₁ unter öl oder unter Druckluft zu setzen oder auch eine kleine Kapazität zu ihr parallel zu schalten, damit der Überschlag so plötzlich wie möglich eintritt und damit der Spannungsabfall an der Funkenstrecke verkleinert wird. Ähnliche Maßnahmen sind oft auch bei F₂ günstig.

Wenn eine große Gleichspannungsleistung gefordert wird, so ist es wertvoll, zu deßi Transformator Tr sekundärseitig eine Kapazität Cj₁. parallel zu schalten. Dadurch wer-•den zugleich die Spannungsabfälle in den Funkenstrecken F₁ und F₂ wesentlich verkleinert.

Wenn nötig, kann vor C₁ ein Widerstand oder eine Induktivität geschaltet werden, um no die am Kondensator C₁ auftretenden Spannungsänderungen abzuflachen.

Der untere Teil der Schaltung (Bild 2) mit den Funkenstrecken F₃ und F₄ lädt den Kondensator C₂ in entsprechender Weise mit solcher Polarität auf, daß zwischen den Punkten C₁ und C₂ im Höchstfalle die Spannung 2u_m erzeugt wird.

Wenn bei großen Gleichspannungsleistungen die Lichtbögen an den Funkenstrecken nicht von selbst wieder abreißen, so kann durch Anblasen oder Kühlen derselben sowie

durch Vorschalten von Löschfunkenstrecken Abhilfe getroffen werden.

Die beschriebene Erfindung bedeutet dadurch einen wesentlichen Vorteil, daß' die Erzeugung von hohen Gleichspannungen sehr viel einfacher und billiger wird als bisher, da in dieser Schaltung Funkenstrecken mit unhomogenem Felde in Luft zur Gleichrichtung benutzt werden können. Diese besitzen to keine bewegten Teile und keine Teile mit geringer Lebensdauer. Es können mit ihnen extrem hohe Gleichspannungen bei großer Stromstärke ohne Schwierigkeiten erzeugt werden. ·

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltanordnung zur Erzielung einer gleichmäßigen Spannungsverteilung wähao rend der Sperrzeit auf zwei in Reihe geschaltete, an eine einseitig geerdete Wechselstromhochspannungsquelle angeschlossene, gleich- oder verschiedenartige Gleichrichter, die zur Erzeugung einer annähernd konstanten Gleichspannung benutzt werden sollen, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Gleichrichter miteinander verbindende Leitung über einen hohen Widerstand oder eine Induktivität oder eine Kombination aus beiden geerdet ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichrichter Funkenstrecken mit unsymmetrischer elektrischer Feldverteilung und -von diesen insbesondere solche verwendet werden, die sich unter Öl oder Druckluft befinden.
3. 3. Anordnung zur Förderung des betriebsmäßigen Ansprechens von Funken-Streckengleichrichtern in einer Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung zwischen den beiden in Reihe geschalteten Gleichrichtern eine lange Leitung oder eine Induktivität eingeschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen