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Schaltanordnung bei durch Wechselstrom direkt beheizten Gliihkathodenentladungsgefässen.
Bei direkt geheizten Glühkathodenröhren erfolgt der Anschluss der Gleichspannungsleistung meist an einer Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Heiztransformators, um den zu entnehmenden
Gleichstrom auf die Gliihkathodenhälften und die beiden Einschmelzungen gleichmässig zu verteilen (s. Fig. 1). Der Effektivwert des aus dem Heizstrom und dem zugehörigen Anodenstrom oder bei mehreren Anoden gegenüber der zugehörigen Kathode aus dem Heizstrom und der Summe der zugehörigen Anodenströme resultierenden Summenstromes in der Kathode und dem Heiztransformator hängt von der Phasenlage des Heizstromes und des Anodenstromes bzw. der Anodenströme ab.
Gemäss der Erfindung werden der Heizstrom und die resultierenden Anodenströme derartig zusammengesetzt, dass der Effektivwert dieses Summenstroms ein Minimum ist oder angenähert gleich diesem Minimum ist. Der Effektivwert dieses Summenstromes ist ein Minimum, wenn der Anodenstrom bzw. die Anodenströme symmetrisch zum Nulldurchgang des Heizstromes liegen, wie es für den Anodenstrom und den Heizstrom eines Ventils in einer Phase einer idealen dreiphasigen Gleichrichterschaltung in Fig. 2 gezeigt ist.
Bei dieser Phasenlage des Anodenstromes und des Heizstromes bzw. der Heizspannung entstehen ausserdem noch günstige Spannungsverhältnisse für den Lichtbogen, da die Glühkathode zur Zeit grossen Anodenstromes den geringsten Spannungsabfall aufweist und sich damit dem Idealfall einer Äquipotentialkathode weitgehend nähert.
Diese günstigste Phasenlage des Heizstromes und des Anodenstromes bzw. der Anodenströme wird nun durch Anschluss des oder der Heiztransformatoren an eine Wechselspannung geeigneter Phasenlage oder durch die Wahl der Schaltgruppe des mehrphasigen Heiztral1sformators oder durch die Einfügung phasensehiebender Elemente, wie Drosseln oder Kondensatoren, in den Stromkreis des Heiztransformators erreicht.
Die Erfindung sei an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Ist, wie in Fig. 4, der Anodentransformator 20 eines dreiphasigen Gleichrichters Stern-Stern geschaltet, so ist die primäre Wicklung 12 des einphasigen Heiztransformators 7 für die Röhre 8 der Phase 6 an die verkettete Netzspannung 2 anzuschliessen, die gegen die Anodenspannung 6 um 900 phasenverschoben ist.
Ein Vergleich mit den Vektordiagrammen der Fig. 5 zeigt die eben beschriebene Phasenlage deutlich. Der Spannungsvektor 2 des Primärnetzes und die Spannungsvektoren 12'und 12 des Heiztransformators liegen parallel zueinander und stehen senkrecht auf dem Spannungsvektor der Phase 6 bzw. 6'.
Bei Dreieck-Stern-Schaltung des Anodentransformators gemäss Fig. 6 lässt sich bei Verwendung einphasiger Heiztransformatoren die günstigste Phasenlage nicht erreichen (vgl. z. B. Vektoren 6 und 12 der Fig. 7). Für diesen Fall müssen phasenschiebende Elemente 21 (Drosseln, Kondensatoren usw.) vorgesehen werden. Unter Umständen wird es zweckmässiger oder wirtschaftlicher sein, auf die günstigste Phasenlage zu verzichten und sich mit den günstigsten Verhältnissen zu begnügen, die man ohne besondere phasenschiebende Elemente allein durch die Schaltung erreichen kann. Beispielsweise wird man die primäre Wicklung des Heiztransformators 7 der Röhre 8 nicht an die ihrer Anodenspannung 6 phasengleich Netzspannung 3 anschliessen, sondern an 1 oder 2.
Die Anodenspannung 6 gehört dann zur Heizspule 11 oder 12 (vgl. Vektordiagramm Fig. 7).
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Bei Verwendung mehrphasiger Heiztransformatoren lässt sich diese Schwierigkeit umgehen. Es lässt sich z. B. mit einem dreiphasigen Heiztransformator auch bei Dreieck-Stern-Sehaltung'des Haupttransformators (Fig. 8) die günstigste Phasenlage erreichen, wenn der Heiztransformator primär in Stern geschaltet und sekundär je Phase mit einer Heizwieldung für je eine Kathode versehen wird. Die Phasenlage der Spannungen gibt die Fig. 9 wieder. Man würde beispielsweise der Kathodenspannung 14 eine Anodenspannung 6 zuordnen.
Aueh bei mehranodigen Ventilen kann der Summenstrom aus dem Heizstrom und den Anodenströmen entsprechend beeinflusst werden. So zeigen z. B. Fig. 3,10 und 11 die Verhältnisse bei einem aus drei zweianodigen Gefässen gebildeten Sechsphasengleichrichter. Hiebei sind die Spannungen 6"und 6"' der Heizspannung 12 zugeordnet (vgl. Fig. 11),
Da die Gleichriehterschaltungen stets Seheinwiderstände verschiedener Art (ohmscher, induktive
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von den gezeichneten etwas ab, jedoch bleiben die prinzipiellen Verhältnisse ungeändert.
Für Kathodenanordnungen mit geringer Wärmeträgheit sind zweckmässigere eise noeh ärme- speichernd Vorrichtungen in der Nähe oder an den glühenden Kathodenteilen selbst vorzusehen, damit ein maximaler Emissionsstrom zur Zeit geringer Heizstromwerte ermöglicht wird.
Der hier beschriebene Erfindungsgedanke kann vorteilhaft in allen Ventilumformungsanlagel1 (Wechselstrom-Gleichstrom-Umformung, Gleichstrom-Wechselstrom-Umformung, Frequenzumformung) mit Glühkathodenentladungsgefässen benutzt werden. Die Massnahmen gemäss der Erfindung werden ferner zweckmässig in solchen Anlagen benutzt, in denen infolge Gittersteuerung veränderliche Anodenströme entnommen werden und die zusätzliche Aufheizung der Kathoden durch die Anodenströme Schwankungen unterworfen ist. Man kann in diesem Falle die Heizung der Kathode für den maximalen Anodenstrom einstellen, ohne Gefahr zu laufen, die Kathodenheizdrähte beim Auftreten des maximalen Anodenstromes zu überlasten. Auch in Anlagen mit stossweisen Überlastungen im Anodenkreis bietet diese Schaltung Schutz gegen eine Überheizung.
Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist die gleichzeitig auftretende Entlastung der vakuum-
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vor iibernormalen und normalen zusätzlichen Erwärmungen bewahrt werden, wie die Glühkathode,
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltanordnung bei durch Wechselstrom direkt beheizten Glühkathodenentladungsgefässen, insbesondere solchen mit Dampf-oder Gasfüllung, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenlage des Heizstromes gegenüber dem zugehörigen Anodenstrom bzw. den resultierenden Anodel1strömen derart gewählt ist, dass der Effektivwert des Summenstromes aus Heizstrom und zugehörigem Anodenstrom bzw. Anodenströmen ein Minimum ist oder angenähert diesem Minimum ist.