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Steuerung von Gas-oder Metalldampf-Entladungsapparaten.
Die Erfindung hat eine neuartige Steuerung sogenannter Steuergleichrichter zum Gegenstand, die eine Regelung des von ihnen gelieferten Stromes ermöglichen. Bisher hat man für die Steuerung solcher Gleichrichter in Anlehnung an die gesteuerten Elektronenröhren besondere Steuergitter benutzt, die in der Regel in die einzelnen Anoden eines Lichtbogen (Quecksilberdampf) gleichrichters umgebenden Schutzrohr eingebaut sind, welch letztere gegebenenfalls an ihrer Mündung nach der Kathode hin durch ungesteuerte Gitter abgeschlossen sein können. Das zwischen der Anode und der Mündung des Rohres angeordnete, von dem Rohr selbst isolierte Steuergitter war von aussen mit einer beliebig einstellbaren Spannung zu beaufschlagen. Diese Anordnung besitzt, wenn sie sich auch im Prinzip bewährt hat, doch gewisse konstruktive Nachteile.
Es ist nicht so einfach, das Steuergitter isoliert innerhalb des Anodenrohres anzubringen, weil bekanntlich nicht jedes Isoliermaterial im Gleichrichter verwendbar ist. So sind z. B. Isolierstoffe, die aus verflüchtigungsfähigen Stoffen bestehen, völlig ausgeschlossen, wie z. B.
Bakelit, Pertinax u. dgl. Diese würden im Vakuum nach und nach verflüchtigt werden. Ebenso ausgeschlossen sind aber Isolierstoffe, die irgendwelche Glasur tragen oder Alkalien enthalten, wie z. B. Glas oder Porzellan, da diese Stoffe, wenn sich auch nur mikroskopische Partikelchen von ihnen auf die Anode verlieren, zu Rückzündungen Anlass geben, wie aus der Literatur bekannt ist. Man muss schliesslich seine Zuflucht zu Quarz nehmen, der den Nachteil hat, sehr spröde zu sein und sieh wegen der hohen Schmelztemperatur nur schwer in beliebige Formen bringen lässt. Als Fremdkörper im Gleichrichter ist überdies auch Quarz nicht ganz einwandfrei, wenn auch viel besser als die andern genannten Isolierstoffe geeignet.
Die gleichen Schwierigkeiten bietet die isolierte Stromdurchführung durch das Anodenrohr, die man braucht, um das Steuergitter mit der Steuerstromquelle zu verbinden. Endlich erfordert die Durchführung der Steuerleitungen im Gleichrichtergefäss zusätzliche Dichtungsstellen, die, wenn sie auch keine technisch unüberwindlichen Schwierigkeiten bieten, immerhin im Interesse der Vakuumhaltung nicht erwünscht sind.
Erfindungsgemäss soll daher von der Anbringung isoliert durchgeführter Steuergitter überhaupt abgesehen werden, und die Erfindung besteht im wesentlichen darin, die Anoden selbst als Steuerorgan zu benutzen. Dieser Vorschlag beruht auf einer neuen Erkenntnis und soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
In der Fig. 1 ist ein Gleichrichter mit Gittersteuerung bekannter Art dargestellt. Es bedeutet 1 einen Quecksilberdampfgleichrichter, 2 eine seiner Anoden mit dem Schutzrohr 3. Ein ungesteuertes Gitter 4 schliesst dieses Rohr nach der Kathode 5 zu ab ; ausserdem enthält das Rohr. 3 ein Steuergitter 6, dem von einer willkürlich regelbaren Spannungsquelle 7 zu geeigneten Zeiten eine Spannung geeigneter Grösse und Phase aufgedrückt werden kann. Die Anode 2 ist an eine Sekundärphase 8 des Transformators, der den Gleichrichter speist, angeschlossen. Zwischen dem sekundären Nullpunkt 9 dieses Transformators und der Kathode 5 liegt ein Verbrauchskreis 10.
Wenn der Gleichrichter, der ausser der in Fig. 1 gezeichneten Anode 2 stets mehrere Anoden enthält, auf eine Belastung 10 arbeitet, so ist die in der Belastung 10 verbrauchte Spannung immer der vom Transformator 8 erzeugten entgegengesetzt. Für die Durchführung der Entladung von der Anode 2 nach der Kathode 5 bleibt daher die bekannte kleine Spannung übrig, die man als den inneren Spannungsabfall des Gleichrichters bezeichnet und die etwa 20 bis 40 Volt beträgt.
Die Steuereinrichtungen, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, beruhen nun bekanntlich darauf, dass
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die mit dem Rohr verbunden sein dürfen, dafür gesorgt wird, dass zum Hindurchdriicken des Stromes von der Anode 2 nach der Kathode 5 eine wesentlich höhere Spannung als der Spannungsabfall nötig ist.
Es ist bekannt, dass Gleichrichter häufig eine sogenannte Anfangsspannung oder Zündspannung aufweisen, was sich darin ausdrückt, dass schon bei gewöhnlichen Gleichrichtern die Anode nicht sofort in Tätigkeit kommt, sondern erst, wenn der obenerwähnte Spannungsabfall einen bestimmten, etwas höheren Wert erreicht hat, als dem im Betrieb normalen Spannungsabfall entspricht. Es kommt z. B. vor, dass, während der normale Betriebsspannungsabfall im Gleichrichter 20 Volt beträgt, die Anfangszündspannung der Anode vielleicht 50 Volt ist. Diese Zahlen sollen nur als Beispiel genannt werden, um eine Vorstellung von den in Betracht kommenden Grössenordnungen zu erhalten.
Bei gut gebauten normalen Gleichrichter fällt allerdings die Zündspannung mit dem normalen Spannungsabfall praktisch zusammen, und die Zündspannung ist immer nur dann etwas höher als der normale Spannungsabfall, wenn die Konstruktion der Umgebung der Anode, im Falle der Fig. 1 also z. B. die Kombination aus Rohr 3 und Gitter 4, besondere Abmessungen aufweist.
In Steuergleichrichtern ruft man nun diesen Zustand künstlich hervor. Man bemisst das Rohr 3 und das Gitter 4 derartig, dass eine relativ hohe Zündspannung notwendig ist, um den Strom zwischen der Anode 2 und der Kathode 5 überzuführen. Im Betriebe kann auch diese relativ hohe Zündspannung natürlich auf den normalen Spannungsabfall des Gleichrichters zusammenfallen, aber nicht beim Beginn des Arbeitens der Anode 2. Die erforderliche Zündspannung kann man beliebig steigern, indem man die Anzahl der Gitter 4 vermehrt oder die Rohre 3 eng wählt. Es ist nun die Aufgabe des Steuergitter 6 (Fig. l), an Stelle der Anode eine solche hohe Spannung innerhalb des Rohres hervorzubringen, dass zunächst eine Entladung zwischen dem Steuergitter 6, das vorerst als Anodenersatz dient, und der Kathode 5 stattfindet.
Sobald diese Entladung mit Hilfe einer genügend hohen Spannung eingeleitet ist, fällt die Zündspannung auf den normalen Wert zusammen, und die Anode 2 ist dann in der Lage mitzuarbeiten.
Auf diesen Überlegungen fusst die Erfindung. Sie beruht auf der Erkenntnis, dass die Anwendung eines besonderen Steuergitter 6 nicht unbedingt nötig ist, sondern dass man auch ohne Steuergitter die Anode zur Wirkung bringen kann, indem man ihr vorübergehend dieselbe höhere Spannung zuführt, welche man im gewöhnlichen gesteuerten Gleichrichter dem Steuergitter 6 zuführen würde. Man hat nur dafür zu sorgen, dass sich diese Steuerspannung auch wirklich an die Anode legt und sich nicht etwa in dem an die Anode angeschlossenen Stromkreise verliert. Es muss also sozusagen die Anode durch einen Spannungsstoss angeschlagen werden. Wie man einen solchen Spannungsstoss der Anode zuführen kann, ist z. B. in Fig. 2 dargestellt.
Die dabei in Betracht kommenden Teile der Anlage tragen in Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1, nur fehlt hier das Steuergitter 6. Dafür ist durch eine kleine, vor die Anode 2 gelegte Spule 11 und einen Kondensator 12 sowie eine Funkenstrecke 13 dafür gesorgt, dass an dieser Stelle ein Schwingungskreis entstehen kann. Dieser Schwingungskreis nimmt folgenden Verlauf : Steuerspannungsquelle 7, Funkenstrecke 13, Kondensator 12, Drosselspule 11, Anode 2, Kathode 5, Spannungsquelle 7.
Die Einrichtung 11, 12, 13 ist so zu treffen, dass z. B. ein Hoehfrequenzstoss entsteht. Seiner Natur nach wird sich dieser Hochfrequenzstoss nicht durch den Transformator 8 verbreiten, da dieser dafür eine zu grosse Induktivität besitzt und auch mit dem Kondensator 12 nicht abgestimmt ist ; vielmehr wird sich dieser Hoehspannungsstoss, wie verlangt, auf die Anode 2 stürzen und diese anschlagen. Die Aufgabe, diesen Hochspannungsstoss im geeigneten Zeitpunkt eintreten zu lassen, ist durch die gleichen Mittel zu lösen, wie sie für die Beaufschlagung des sonst notwendigen Steuergitter 6 in den bekannten Anordnungen vorgesehen sind, z. B. durch eine Kontaktscheibe.
Es ist auch nicht unbedingt notwendig, dass der Hochfrequenzstoss durch eine Funkenstrecke erzeugt wird, er kann auch durch geeignete Wahl der Spule 11, der Kapazität 12 und der Stromquelle 7 hervorgebracht werden, nur muss er erfindungsgemäss so beschaffen sein, dass die ihm entsprechende Entladung nicht durch den Transformator 8 ihren Weg nimmt, sondern über die Anode 2 nach der Kathode 5 geht. Auf diese Weise wird das gesteuerte Gitter 6 des Gleichrichters entbehrlich und die Anode 2 kann selbst als Steuerorgan dienen. Dadurch ergeben sieh in Anbetracht der eingangs geschilderten Umstände ausserordentlich grosse Vereinfachungen im Aufbau gesteuerter Gleichrichter.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Steuerung von Gas-oder Metalldampf-Entladungsapparaten mit emissionsfähig erhaltener Kathode, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung an sich bekannter Mittel zur Erhöhung der Zündspannung zwecks Zündung des von der bereits ionisierten Kathode zu einer Anode übergehenden Hauptlichtbogens die Zünd (Steuer) spannung, vorzugsweise als Spannungsstoss, an die betreffende Anode selbst angelegt wird.
2. Steuerung von Gas- oderMetaHdampf-Entladungsapparaten nachAnspl'uch1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Anoden zur Zündung durch hochfrequente Stromstösse beaufschlagt werden.
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