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Die Kommutierungsbeanspruchung der Quecksilberdampf-Stromrichtergefäße bei hohen Sperrspannungen

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Archiv für Elektrotechnik Aims and scope Submit manuscript

Übersicht

Als Maß für die Wahrscheinlichkeit von Kommutierungs-Rückzündungen (Sperrversager während des Entionisierungsvorganges) bei Quecksilberdampf-Stromrichtergefäßen werden verschiedene physikalische Kommutierungs-Bean-spruchungsgrößen eingeführt. Diese lassen sich mit Hilfe der dynamischen Raumladungsformel berechnen. — Die Kommutierungs-Beanspruchung eines Kleingefäßes für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) wird bei verschiedenen Sperrvorgängen, insbesondere auch bei Rückzündungen in der Reihenschaltung, rechnerisch ermittelt. — Die Betriebsweise der HGÜ-Gefäße gestattet es, die Theorie soweit zu vereinfachen, daß hier der Zusammenhang zwischen den physikalischen und elektrischen Kommutierungs-Beanspruchungsgrößen in expliziter Form dargestellt werden kann.

Contents

Various physical commutation blocking stresses are introduced as a measure for determining the commutation backfire probability (blocking failure during de-ionization) of mercury arc rectifiers. With the aid of the dynamic space-charge equation these stresses are then calculable. — For various blocking phenomena, and particularly in cases with backfires in the series connection, the commutation stresses are determined for a small valve to be used in high voltage direct current power transmission. — For normal operating conditions of high voltage mercury arc rectifiers it is possible to develope a simplified theory, which allows the relation between the physical and electrical commutation stresses to be expressed in explicit form.

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Abbreviations

a :

definiert durch Gl. (7)

2d :

Anoden-Gitter-Abstand

E A :

elektrische Feldstärke in der Anodenebene:Ê A , Maximalwert während der dynamischen Entionisierung

e :

Elementarladung:e=1,6·10−19 As

j :

Stromdichte in der Sperrschicht

m :

Ionenmasse; für Hg-Ionen:m=3,33·10−25 kg

n :

Ionendichte am anodenseitigen Plasmarand

n p :

Ionendichte im Plasma (Anoden-Gitter-Raum)

\(\bar n\) :

linearer örtlicher Mittelwert der Ionendichte im Plasma (Anoden-Gitter-Raum)

t :

Zeit

t E :

Entionisierungszeit des Anodensystems entsprechend Gl.(1)

U :

Potential in der Sperrschicht

U δ :

Sperrschichtspannung:U 1,U 2 bzw.U 1/2 entspricht der Zeitfunktion der Ventilspannung bei einfacher, doppelter bzw. halber Ionendichte im Löschmoment

Û :

Scheitelwert der anlaufenden Sperrspannung;\(\hat \dot U\), dabei auftretende maximale zeitliche Spannungsänderung

v 0 :

Anfangsgeschwindigkeit der Ionen am Plasmarand entsprechend Bild 1

χ:

Ortskoordinate; χ=0, Anodenebene

δ:

Sperrschichtdicke

\(\dot \delta\) :

konstante zeitliche Änderung der Sperrschichtdicke

ε0 :

Influenzkonstante: ε0 = 8,86 · 10−12 As/Vm

λ:

Raumladungskonstante:\(\lambda = \frac{2}{3} \cdot \sqrt {\varepsilon _0 \cdot \sqrt {\frac{{2e}}{m}} }\) für Hg-Ionen: λ=6,2·10−5 [A1/2/V3/4]

ϱ+ :

durch die Ionen erzeugte Raumladungsdichte in der Sperrschicht

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Authors and Affiliations

  1. i. Hse. Brown Boveri, CH-54, Baden

    R. M. Rudolph

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  1. R. M. Rudolph
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Rudolph, R.M. Die Kommutierungsbeanspruchung der Quecksilberdampf-Stromrichtergefäße bei hohen Sperrspannungen. Archiv f. Elektrotechnik 54, 148–155 (1971). https://doi.org/10.1007/BF01624086

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