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Einrichtung zur Zündung feststehender Gleichrichtergefásse.
Die Inbetriebsetzung von Quecksilberdampfentladungsgefässen erfolgt allgemein durch Hilfs- lichtbogen, welche fast ausschliesslich durch das Trennen einer leitenden Verbindung zwischen Kathode und einer Hilfselektrode erhalten werden.
Die zuerst angewendete Art, den Zündfunken zwischen dem Kathodenquecksilber und einer mechanisch bewegten Zündelektrode zu erzeugen, hat verschiedene grosse Nachteile. Der Zündmechanismus ist mindestens zum Teil im Liehtbogenweg gelegen und daher einer Zerstörung durch denselben ausgesetzt, ausserdem kommt durch die mechanische Konstruktion eine nicht unwesentliche Komplikation des Gleichriehtergefässes bzw. der Gleichriehteranordiung zustande. Ein weiterer grosser Nachteil aller mechanischen Zündeinrichtungen ergibt sich aus der bekannten Tatsache, dass das Niveau der Kathodenflüssigkeit im Betrieb je nach der Belastung stark schwankt. Je nach der Grösse der Gleichrichter beträgt die Niveauschwankung zwischen Ruhezustand und Betrieb mit Vollast 3 bis 6 mm und mehr.
Zufolge dieses Niveauunterschiedes ist es notwendig, dass der Kontaktweg der Zündeinrichtung grösser als die grösste betriebsmässige Spiegelschwankung ist, aus welchem Grunde sich ziemlich lange Intervalle zwischen den einzelnen, aufeinanderfolgenden Kontaktgaben und damit ziemlich lange Zündzeiten ergeben, da bekanntlich das Brennen des Gleichrichters meistens erst nach mehreren Zündfunken erzielt wird.
Um nun die angeführten Nachteile der mechanischen Zündeinrichtung zu vermeiden, wurden bereits verschiedene Wege vorgeschlagen, die Zündung ohne mechanisch bewegte Teile durchzuführen.
So wurde z. B. versucht eine Quecksilberbrücke zwischen der Kathode und einer Hilfselektrode durch die Wechselwirkung eines hindurchfliessenden Stromes mit einem quer dazu gerichteten Magnetfeld zu zerreissen, eine Anordnung, welche mit Rücksicht auf die Erzeugung des äusseren Feldes entsprechender Intensität namhafte konstruktive Schwierigkeiten mit sich bringt. Ein anderer Vorschlag geht dahin, die Trennung einer Quecksilberbrüeke zwischen Kathode und Hilfselektrode, ähnlich wie bei einer Sicherung durch einen kurzschlussartigen Stromstoss durch Verdampfung zu erzielen. Hiezu ist es aber notwendig, einen sehr kleinen Querschnitt zu verwenden, um mit der zum Verdampfen erforderlichen Stromstärke in den beherrschbaren Grenzen zu bleiben.
Bei etwas grösseren Querschnitten ist dies nicht möglich ; lediglich durch komplizierte zusätzliche Einrichtungen könnte eine Anpassung an verschieden hohes Niveau der Kathodenflüssigkeit vorgenommen werden.
Erfindungsgemäss können nun Quecksilberbrücken erheblich grösseren Querschnittes zwischen Kathode und Hilfselektrode, ohne zusätzliche Mittel, allein unter Ausnutzung des Pincheffektes benutzt werden, wenn man den Anfangsstrom lediglich so hoch wählt, dass ein Einschnüren der Brücke an irgendeiner Stelle erfolgt. Eine solche Einschnürung verengt sich momentan immer weiter, dadurch, dass der Strom zufolge der Induktivität des Kreises seinen Anfangswert beibehält und bildet fast augenblicklich nach dem Einschalten eine vollständige Unterbrechung mit einem kräftigen Öffnungsfunken. Dadurch schwindet die Trennungstendenz, das Quecksilber schlägt zusammen und das Spiel wiederholt sich so lange, als der Stromkreis nicht abgeschaltet wird.
Um nun ein sicheres und rasches Wiedervereinigen der beiden Teile der Brücke zu sichern, ist es notwendig, dass der Querschnitt in keiner seiner beiden Dimensionen ein Überhandnehmen der Kapilarwirkung zulässt, die schon bei geringen Verunreinigungen ein Zusammenfliessen verhindert. Bei richtiger Auslegung können zehn und noch mehr Unterbrechungen und Wiedervereinigungen in der Sekunde auftreten, derart, dass ein Gleichrichter mit automatischer
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Zündkontrolle in Bruchteilen einer Sekunde nach dem Erlöschen, welches unter Umständen auch bei Vollbelastung erfolgen kann, wieder gezündet wird, so dass das momentane Spannungsausbleiben ohne
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anwächst.
Man kann somit aus diesem Grunde und auch mit Rücksicht auf das vorhergehend Angeführte hinsichtlich des Einflusses der Kapilarwirkung auf das rasche Zusammenschlagen nach dem Abreissen die angegebene Grenze als Grenzquerschnitt ansehen, bei welchem die Anwendung des Pincheffektes noch möglich ist.
Sonach kann nun einerseits die Höhe des Querschnittes so gewählt werden, dass auch bei dem tiefsten Stand des Quecksilberniveaus der Kathode mindestens eine Queeksilberbrücke von 1 bis 2 mm Höhe übrig bleibt, anderseits kann aber auch der Querschnitt jede beliebige Form erhalten, wie sie in dem betreffenden Fall, z. B. aus technologischen Gründen zweckmässig erscheint.
Fig. 1 zeigt eine Anwendung der Erfindung für Glasgleichrichtergefässe. An dem unteren Teil des Gefässes G mit der Kathodenwanne W ist ein Rohr R angesetzt, welches die Zündbrücke bildet.
Die Stromzuführung erfolgt über die Kathodeneinschmelzung JE und die Hilfselektrode Z. Das Rohr R hat kreisförmigen Querschnitt wie er im Querschnitt A-B für die engste Stelle gezeichnet ist. Dabei ist auch das maximale Niveau des Quecksilbers und die Resthöhe v angegeben.
Unter Umständen wird es zweckmässig sein, in Fällen, in denen sehr grosse Spiegelschwankungen auftreten, vom kreisförmigen Querschnitt abzugehen und geringere Breiten zu wählen, ähnlich wie sie in Fig. 2 angegeben sind, um nicht übermässig grosse Ströme notwendig zu machen.
Die Zündung selbst kann sowohl mit Gleichstrom, als auch mit Wechselstrom vorgenommen werden. Mit Rücksicht auf den minimalen Widerstand des Zündkreises tritt nur ein sehr geringer Spannungsabfall an der Quecksilberbrücke auf, so dass es zweckmässig ist, von vorneherein mit ganz niederer Spannung zu arbeiten. Hiezu kann zweckmässig ein eigener kleiner Hilfstransformator mit einer Sekundärwicklung mit wenigen Windungen verwendet werden, der nahe dem Gleichrichtergefäss angeordnet wird und dessen Sekundärwicklung an die Hilfselektrode des Gleichrichters angeschlossen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zündanordnung für Gasentladungsgefässe mit flüssiger Kathode und einer mit der Kathode über eine flüssige Brücke verbundenen Hilfselektrode, dadurch gekennzeichnet, dass die Quecksilberbrücke mindestens 6 mm2 Querschnitt besitzt und unter dem Einfluss eines sie durchfliessenden Stromes zum Einschnüren und Abreissen gebracht wird.