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Gittersteuerung von gas- oder dampfgefüllten Eutladungsgefässen.
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des Entladungsgefässes, der sich seinerseits wieder nach der Belastung des Entladungsgefässes einstellt. Ist z. B. im Entladungsgefäss bei einer hohen Belastung eine hohe Ionisation vorhanden, so ist am Gitter eine verhältnismässig niedere Spannung zum Einsetzen der Arbeitsentladung notwendig oder umgekehrt. Da sich also der Zündwert des Gitters nach den Belastungen des Entladungsgefässes einstellt,
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steigenden Steuerspannung bei verschiedenen Belastungen stets genau den gewünschten Einsatzpunkt der Arbeitsentladung zu gewinnen.
Diese Schwierigkeit wird nun bei der Anordnung gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass an die Gitter eine Spannung angelegt wird, die sich zwischen zwei Werten, nämlich dem Sperrwert und dem Zündwert, plötzlich ändert. Gleichzeitig wird durch eine solche Steuerspannung vermieden, dass die Steuerspannung schleichend in die Zündkennlinie einmündet, wodurch die Regelgenauigkeit des Entladungsgefässes erheblich verschlechtert würde.
In den Fig. 3,4, 5 und 6 sind Kurven dargestellt, die je nach Art der zur Verzerrung der Kurvenform der Steuerspannung verwendeten Mittel gewonnen werden. In diesen Figuren bedeutet die Kurve 7 stets die Spannung an einer Anode des Hauptentladungsgefässes und mit 8 sind die verschiedenartig gestalteten Steuerspannungskurven bezeichnet. Die Steuerspannungskurve 8 nach Fig. 3 kann beispielsweise dadurch gewonnen werden, dass eine Hochvakuumröhre mit einer angenähert sinusförmigen Wechselspannung gespeist und die Gittersteuerung dieser Hochvakuumröhre derart beeinflusst wird. dass zuerst eine verhältnismässig grosse Stromstärke zwischen den beiden Hauptelektroden der Hochvakuumröhre möglich ist und hierauf infolge Verringerns des Gitterpotentials der Anodenstrom der Hochvakuumröhre allmählich abklingt.
Die gleiche Kurve 8 nach Fig. 3 ist beispielsweise auch durch sogenannte Blinkschaltungen zu erzielen.
Die bteuerspannungskurve 8 nach Fig. 4 kann durch eine Gleichrichterröhre dadurch gewonnen werden, dass deren Stromdurchgang zunächst durch Anlegen eines negativen Potentials an ein vorgesehenes Steuergitter gesperrt ist und ungefähr im Augenblick des gewünschten Stromdurchganges diese negative Spannung aufgehoben bzw. dem Gitter ein solcher Potentialwert aufgedrüekt wird, dass ein Stromübergang zwischen Anode und Kathode des Entladungsventils möglich wird. Nach Einleitung des Stromdurchganges durch die Hochvakuumröhre kann alsdann deren Gitterpotential wieder so weit gesenkt werden, dass der Stromdurehgang durch die Hoehvakuumröhre gesperrt ist.
Durch einen solchen Anodenstromverlauf der Hochvakuumröhre wird an den Klemmen eines Widerstandes ein Spannungssprung hervorgerufen, der direkt dazu dienen kann, dem Gitter des Hauptentladungsgefässes einen Zündspannungsstoss zuzuführen.
In der Fig. 5 ist eine Steuerspannungskurve gezeigt, die sich von den vorhergehenden dadurch unterscheidet, dass die negativen und positiven Spitzen der Steuerspannung, die unter Umständen
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abgeschnitten werden. Die Erzeugung dieser Steuerspannungskurve kann beispielsweise mit Hoch- vakuumröhren, die einen bestimmten Sättigungsstromwert durchlassen, in Reihe mit ohmschen Widerständen erfolgen, an deren Klemmen die Steuerspannung entnommen wird. Hiebei wird das Abschneiden der positiven und negativen Zündspannungsspitzen durch Gegeneinanderschaltung je zweier solcher Röhren ermöglicht. Auch mit Glimmentladungsröhren geeigneter Zündspannung ist dasselbe Ziel erreichbar.
Die Verwendung von Hochvakuumhilfsentladungsstreeken zur Verzerrung der Gitterspannung bringt den Vorteil mit sieh, dass die Zeitdauer des positiven Zündimpulses beliebig bemessen werden kann. Es hat sich nämlich gezeigt, dass es ratsam ist, während der ganzen Brenndauer der Anode dem Steuergitter derselben ein positives Potential zuzuführen, während sonst stets ein negatives Potential an diesem Steuergitter anliegt. Je nach der Steuergitterbeeinflussung der Hoehvakuumröhre oder je nach Wahl ihrer inneren Charakteristik kann deshalb die Breite des Zündimpulses je nach dem Aussteuerungsgrad des Hauptentladungsgefässes geregelt werden.
Verwendet man hingegen an Stelle von Hochvakuumentladungsgefässen gas-oder dampfgefüllte Entladungsgefässe als Mittel zur Verzerrung der Gitterspannung, so wird eine bedeutend geringere Steuerenergie für den Hilfsstromkreis benötigt.
Während nämlich bei Hoehvakuumentladungsgefässen zur Gewinnung einer geeigneten Steuerspannung, die einen schroffen Übergang zwischen dem Sperrstadium und dem Zündstadium aufweist, unter Um- ständen hohe und in einem grossen Bereich veränderliche Gitterspannungen benötigt werden, beträgt der Spannungsbedarf für das Gasentladungsgefäss je nach Schaltung und Konstruktion des Gefässes nur wenige Volt.
Ausserdem bedürfen die Hochvakuumentladungsgefässe zur Erzielung eines einwandfreien Betriebes vielfach hoher Speisespannungen, während bei gas-oder dampfgefüllten Hilfsentladungsstrecken, die mit einer ständigen Erregung der Kathode versehen sind, nur Speisespannungen erforderlich sind, die um ein geringes den kritischen Brennspannungswert des Entladungsgefässes überschreiten. Man wird also je nach der Steuerbarkeit des Entladungsgefässes die eine oder die andere Art von Hilfsgefässen verwenden. Benutzt man schliesslich zur Verzerrung der Gitterspannungskurve einen Gleichrichter, z.
B. einen Trockengleichrichter, so erzielt man den Vorteil einer vollkommen ruhenden und stets betriebsbereiten Steuereinrichtung, da zur Aufrechterhaltung der Arbeitsbereitschaft des Steuerkreises in diesem Falle keine Energie benötigt wird im Gegensatz zu gas-oder dampfgefüllten Entladnngsgefässen, denen zu diesem Zweck stets eine Erregerenergie zugeführt werden muss.
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Es ergibt sich also, dass je nach der Art der Anlage, bei der die Einrichtung gemäss der vorliegenden
Erfindung Anwendung finden soll, die einzelnen Mittel zur Verzerrung der Gitterspannungskurve, also z. B. Hochvakuumröhren, gas-oder dampfgefüllte Entladungsstrecken, Hilfsgleichrichter oder mit Steuerelektroden versehene Hilfsentladungsstrecken, besondere Vorteile zeitigen.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Art, wie die von den Hilfsventilen gelieferten Steuer- spannungsimpulse auf die Steuergitter des Hauptentladungsgefässes übertragen werden, unter Um- ständen die Anordnung noch weiter vorteilhaft ausgestalten kann. Es kann nämlich dem Gitter des
Hauptentladungsgefässes der Steuerimpuls durch eine induktive oder galvanische Kopplung des Hilfs- ventilkreises mit dem Gitterkreis des Hauptentladungsgefässes übertragen werden.
Beispielsweise können in die Anodenzuleitungen des Hilfsventils Stromwandler eingeschaltet werden, die im Augen- blick des Stromdurchganges durch das Hilfsventil von einem Strom durchflossen werden, der in der zugehörigen Sekundärwicklung, die mit den Steuergitter des Hauptentladungsgefässes verbunden ist, eine Spannung induziert, die einen sehroffen Übergang vom Sperrstadium zum Zündstadium auf- weist. Selbstverständlich kann an Stelle einer induktiven Kopplung auch eine unmittelbare, galvanische
Kopplung zwischen dem Hilfsventilstreckenkreis und dem Gitterkreis des Hauptentladungsgefässes erfolgen.
In diesem Fall wird man vorteilhaft in den Stromkreis der Hilfsentladungsstrecke einen Wider- stand schalten, um bei Zündung bzw. Stromdurchgang durch die Hilfsventilstrecke einen Kurzschluss der die Hilfsventilstrecke speisenden Stromquelle zu vermeiden. Ob man die den Steuergitter der
Hauptentladungsstrecke zugeführte Steuerspannung anodenseitig oder kathodenseitig bei dieser gal- vanischen Kopplung des Hilfsventilkreises mit dem Steuergitterkreis der Hauptentladungsstrecke abnimmt, ist an sich gleichgültig.
Bei der vorbeschriebenen Steuerung bzw. Übertragung der Zündimpulse auf die Steuergitter des Hauptentladungsgefässes sind verschiedene Möglichkeiten zur Regelung des Zündeinsatzpunktes des Hauptentladungsgefässes vorhanden. Beispielsweise kann ein als Hilfsventilstrecke dienendes
Hilfsentladungsgefäss mit Steuergitter ausgerüstet sein, die in gleicher Weise wie die Steuergitter des Hauptentladungsgefässes zur Verschiebung des Zündeinsatzpunktes dienen.
Durch diese Art der
Kaskadenschaltung wird der eingangs erwähnte Mangel der bekannten Steuerschaltungen vermieden, da die Hilfsentladungsstrecke nicht Belastungsschwankungen wie das Hauptentladungsgefäss ausge- setzt ist und infolgedessen der Zündwert seines Steuergitter nicht von den durch die Belastungs- schwankungen hervorgerufenen Änderungen der Dampfdichte im Entladungsraum beeinflusst wird.
Ferner wird zur Lieferung der Steuerspannung für die Gitter des Hauptentladungsgefässes nur eine geringe Energie benötigt, so dass dieses zusätzliche Entladungsgefäss in seinen Ausmassen nicht übermässig gross dimensioniert zu werden braucht. Eine zweite Regelmöglichkeit für den Zündeinsatzpunkt im Hauptentladungsgefäss kann auch dadurch gewonnen werden, dass Hilfsventilstrecken verwandt werden, die z. B. auf eine veränderliche Gegenspannung arbeiten oder bei denen die Phasenlage der
Speisespannung in bezug auf die Phasenlage der Speisespannung des Hauptentladungsgefässes gesteuert wird. Es kann dies beispielsweise durch Speisung des Hilfsentladungsgefässes über einen Drehtransformator erfolgen, der an die Speiseleitung des Hauptentladungsgefässes angeschlossen ist.
Schliesslich zeigt Fig. 6 ein Spannungsdiagramm für eine Schaltung nach Fig. 7. In Fig. 7 sind die Steuerorgane 1 über ohmsche Widerstände 2 an eine Gleiehstromspannungsquelle. 3 und über Glimm- entladungsröhren 4 an eine Weehselstromquelle 5 in der Weise angeschlossen, dass bei periodischer Überschreitung der Zündspannung jeder einzelnen. Glimmentladungsröhre periodische Stromimpulse durch die betreffende Röhre durehfliessen unter sprunghafter Veränderung der Spannung in den zugehörigen Steuerorganen. Den Gittern wird über die hohen Widerstände 2 eine negative Grundspannung gegenüber der Kathode erteilt. Die sinusförmige Sekundärspannung des Drehtransformators 6 wird parallel dazu über die Glimmröhren 4 geführt, die ausgeprägte Löschspannungswerte aufweisen.
Bei Überschreitung der Zündspannung wird die betreffende Glimmröhre stromdurchlässig und erteilt dem zugehörigen Anodengitter augenblicklich eine zum Zünden des Anodenlichtbogens ausreichende mehr positive Spannung.
In Fig. 6 bedeutet 9 die Sekundär (Phasen) spannung des Drehtransformators 6, 10 die Höhe der Zündspannung, 11 den Verlauf des Kathodenpotentials und 12 die Höhe der Löschspannung der Glimmröhre. Die Spannung am Steuergitter des Hauptentladungsgefässes ist bei 1 angegeben. Gesteuert kann der Zündeinsatzpunkt der Glimmröhre und damit die schroffe Spannungsänderung am Steuergitter der Hauptentladungsstrecke durch Steuerung der Phasenlage der den Glimmröhren zugeführten Speisespannung in bezug auf die Phasenlage der an der Hauptentladungsstrecke anliegenden Wechselspannung werden.
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Grid control of gas or steam-filled discharge vessels.
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of the discharge vessel, which in turn sets itself up again after the discharge vessel has been loaded. Is z. If, for example, a high ionization is present in the discharge vessel at a high load, a relatively low voltage is necessary on the grid for the onset of the working discharge, or vice versa. Since the ignition value of the grid is adjusted according to the loads on the discharge vessel,
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Increasing control voltage with different loads always exactly the desired starting point of the work discharge.
This difficulty is avoided with the arrangement according to the invention in that a voltage is applied to the grid which suddenly changes between two values, namely the blocking value and the ignition value. At the same time, such a control voltage prevents the control voltage from creeping into the ignition characteristic, which would considerably impair the control accuracy of the discharge vessel.
FIGS. 3, 4, 5 and 6 show curves which are obtained depending on the type of means used to distort the curve shape of the control voltage. In these figures, curve 7 always means the voltage at an anode of the main discharge vessel, and 8 denotes the differently designed control voltage curves. The control voltage curve 8 according to FIG. 3 can for example be obtained by feeding a high vacuum tube with an approximately sinusoidal alternating voltage and influencing the grid control of this high vacuum tube in this way. that at first a relatively large current intensity is possible between the two main electrodes of the high vacuum tube and then the anode current of the high vacuum tube gradually decays as a result of the reduction in the grid potential.
The same curve 8 according to FIG. 3 can also be achieved, for example, by so-called flashing circuits.
The control voltage curve 8 according to Fig. 4 can be obtained by a rectifier tube in that its current passage is initially blocked by applying a negative potential to a control grid provided and this negative voltage is canceled or such a potential value is applied to the grid at approximately the moment of the desired current passage that a current transfer between the anode and cathode of the discharge valve is possible. After the passage of current through the high vacuum tube has been initiated, its grid potential can then be lowered again to such an extent that the passage of current through the high vacuum tube is blocked.
Such an anode current curve of the high vacuum tube causes a voltage jump at the terminals of a resistor which can be used directly to supply an ignition voltage surge to the grid of the main discharge vessel.
FIG. 5 shows a control voltage curve which differs from the preceding ones in that the negative and positive peaks of the control voltage, under certain circumstances
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be cut off. This control voltage curve can be generated, for example, with high-vacuum tubes that allow a certain saturation current value to pass through in series with ohmic resistors, from whose terminals the control voltage is taken. The positive and negative ignition voltage peaks can be cut off by connecting two such tubes against one another. The same goal can also be achieved with glow discharge tubes of suitable ignition voltage.
The use of high vacuum auxiliary discharge lines to distort the grid voltage has the advantage that the duration of the positive ignition pulse can be set as desired. It has been shown that it is advisable to supply a positive potential to the control grid during the entire burning time of the anode, while otherwise there is always a negative potential at this control grid. Depending on how the high vacuum tube is influenced by the control grid or depending on the choice of its internal characteristics, the width of the ignition pulse can therefore be regulated depending on the degree of modulation of the main discharge vessel.
If, on the other hand, gas-filled or vapor-filled discharge vessels are used instead of high-vacuum discharge vessels as a means for distorting the grid voltage, then a significantly lower control energy is required for the auxiliary circuit.
While high vacuum discharge vessels may require high grid voltages that can be varied over a wide range to obtain a suitable control voltage, which has a sharp transition between the blocking stage and the ignition stage, the voltage requirement for the gas discharge vessel depends on the circuit and construction of the vessel only a few volts.
In addition, the high vacuum discharge vessels often require high supply voltages to achieve proper operation, while in the case of gas or vapor-filled auxiliary discharge paths which are provided with constant excitation of the cathode, only supply voltages are required that slightly exceed the critical voltage value of the discharge vessel. Depending on the controllability of the discharge vessel, one or the other type of auxiliary vessel will be used. Finally, if you use a rectifier to distort the grid voltage curve, e.g.
B. a dry rectifier, one achieves the advantage of a completely dormant and always operational control device, since in this case no energy is required to maintain the operational readiness of the control circuit in contrast to gas or steam-filled discharge vessels, which are always supplied with excitation energy for this purpose got to.
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It follows that, depending on the type of system in which the device according to the present
Invention is to find application, the individual means for distorting the grid voltage curve, so z. B. high vacuum tubes, gas or vapor-filled discharge sections, auxiliary rectifiers or auxiliary discharge sections provided with control electrodes, produce particular advantages.
It should also be pointed out that the way in which the control voltage pulses supplied by the auxiliary valves are transmitted to the control grid of the main discharge vessel can, under certain circumstances, make the arrangement even more advantageous. Namely, it can be attached to the grid of the
Main discharge vessel, the control pulse can be transmitted through an inductive or galvanic coupling of the auxiliary valve circuit with the grid circle of the main discharge vessel.
For example, current transformers can be switched into the anode leads of the auxiliary valve, through which a current flows at the moment the current passes through the auxiliary valve, which induces a voltage in the associated secondary winding, which is connected to the control grid of the main discharge vessel, which induces a very open transition from the blocking stage to the ignition stage. Of course, instead of an inductive coupling, a direct, galvanic coupling can also be used
Coupling between the auxiliary valve segment and the grid circle of the main discharge vessel take place.
In this case, it is advantageous to switch a resistor into the circuit of the auxiliary discharge path in order to avoid a short circuit in the power source feeding the auxiliary valve path in the event of ignition or current passage through the auxiliary valve path. Whether you have the control grid of the
Control voltage supplied to the main discharge path decreases on the anode side or on the cathode side in the case of this galvanic coupling of the auxiliary valve circuit with the control grid circuit of the main discharge path, is in itself immaterial.
With the above-described control or transmission of the ignition pulses to the control grid of the main discharge vessel, there are various options for regulating the ignition start point of the main discharge vessel. For example, one can serve as an auxiliary valve section
The auxiliary discharge vessel can be equipped with a control grid which, in the same way as the control grid of the main discharge vessel, serves to shift the ignition start point.
Through this kind of
Cascade connection avoids the deficiency of the known control circuits mentioned at the beginning, since the auxiliary discharge path is not exposed to load fluctuations like the main discharge vessel and as a result the ignition value of its control grid is not influenced by the changes in the vapor density in the discharge space caused by the load fluctuations.
Furthermore, only a small amount of energy is required to supply the control voltage for the grid of the main discharge vessel, so that this additional discharge vessel does not have to be made excessively large in terms of its dimensions. A second control option for the ignition start point in the main discharge vessel can also be obtained in that auxiliary valve sections are used that, for. B. work on a variable counter voltage or where the phase position of the
Feed voltage is controlled in relation to the phase position of the feed voltage of the main discharge vessel. This can be done, for example, by feeding the auxiliary discharge vessel via a rotary transformer which is connected to the feed line of the main discharge vessel.
Finally, FIG. 6 shows a voltage diagram for a circuit according to FIG. 7. In FIG. 7, the control elements 1 are connected to a DC voltage source via ohmic resistors 2. 3 and connected via glow discharge tubes 4 to an alternating current source 5 in such a way that when the ignition voltage is periodically exceeded, each individual. Glow discharge tube periodic current impulses flow through the respective tube with sudden changes in the voltage in the associated control elements. The grids are given a negative basic voltage with respect to the cathode via the high resistors 2. The sinusoidal secondary voltage of the rotary transformer 6 is fed in parallel to this via the glow tubes 4, which have pronounced extinction voltage values.
When the ignition voltage is exceeded, the relevant glow tube becomes current-permeable and instantly gives the associated anode grid a more positive voltage sufficient to ignite the anode arc.
In Fig. 6, 9 means the secondary (phase) voltage of the rotary transformer 6, 10 the level of the ignition voltage, 11 the course of the cathode potential and 12 the level of the extinction voltage of the glow tube. The voltage at the control grid of the main discharge vessel is indicated at 1. The starting point of the glow tube and thus the abrupt voltage change at the control grid of the main discharge path can be controlled by controlling the phase position of the supply voltage supplied to the glow tubes in relation to the phase position of the AC voltage applied to the main discharge path.
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