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Verfahren zur Zündung einer Gas-oder Dampfentladungsstreeke.
Die Erfindung bezieht sich auf die Zündung von Gas-oder Dampfentladungsstrecken, beispielsweise Quecksilberdampfentladungsstrecken. Sie ist besonders für die Steuerung und Regelung von Entladungsstrecken in Gleichrichter-, Wechselrichter- oder Umrichteranordnungen geeignet. Gemäss der Erfindung wird zu der Entladungsstrecke, deren Steuergitter an ein Sperrpotential angeschlossen ist, ein Kondensator im Augenblick der Zündung parallel geschaltet.
Die Entladungsstrecke ist wie bei den üblichen Anordnungen, wie sie für gesteuerte Stromrichter verwendet werden, mit einem auf die Entladungsbahn zwischen Anode und Kathode einwirkenden Steuergitter ausgerüstet, und dieses Steuergitter wird dauernd und unveränderlich an ein solches Potential angeschlossen, dass die Entladungsstrecke bei der angelegten Betriebsspannung gesperrt ist. Als Steuerelektrode können auch andere Elektrodenformen als die üblichen Steuergitter, beispielsweise Hülsen, die innerhalb oder ausserhalb des die Entladungsstrecke einschliessenden Entladungsgefässes die Entladungsbahn umschliessen, verwendet werden.
Für die Grösse des an das Steuergitter anzuschliessenden Sperrpotentials sind die Bemessung des verwendeten Entladungsgefässes, also insbesondere die Bemessung der Steuerelektrode, und die geometrischen Abmessungen des Entladungsweges zwischen Kathode und Anode massgebend.
Je nach Art des verwendeten Entladungsgefässes wird zu dem Zwecke zwischen die Steuerelektrode und die Kathode unter Vorschaltung eines Widerstandes eine negative Gleichspannung geschaltet werden müssen, vielfach wird man aber auch ohne diese Spannungsquelle auskommen können, d. h. das Steuergitter nur über einen Widerstand an die Kathode anschliessen. Letztere Schaltung wird für solche Gefässe angewendet, bei denen die sogenannte Zünd-Kennlinie des Entladungsgefässes mit dem Kathodenpotential übereinstimmt oder darüber hinaus im positiven Bereich liegt.
Durch Versuche an den vorstehend gekennzeichneten Entladungsstrecken wurde festgestellt, dass die Entladungsstrecke, welche durch eine an der Anode anliegende Spannung, die sowohl eine Gleichspannung als auch eine Wechselspannung sein kann, unter normalen Bedingungen nicht gezündet wird, dann zum Zünden gebracht werden kann, wenn durch irgendein geeignetes Schaltmittel ein ungeladener Kondensator zu der Entladungsstrecke parallel geschaltet wird. Die Parallelschaltung des Kondensators erfolgt in dem Augenblick, in dem die Entladungsstrecke gezündet werden soll.
Die an der Entladungsstrecke liegende Arbeitsspannung wird über den Kondensator kurzgeschlossen, und durch den Ladestrom des Kondensators wird das Anodenpotential kurzzeitig auf ein Potential gesenkt, welches annähernd dem Kathodenpotential gleich ist. Mit zunehmender Aufladung des Kondensators steigt das Anodenpotential unmittelbar darauf über seinen normalen Betriebswert an.
Während dieses Anstieges erfolgt die Zündung der Entladungsstreeke. Zweckmässig wird man Mittel vorsehen, um den Kondensator nach der Zündung der Entladungsstrecke wieder zu entladen, damit er für die nächste Zündung, beispielsweise bei periodisch zu zündenden Entladungsstrecken von Stromrichten, wieder arbeitsfähig ist. Dem Kondensator kann zu dem Zwecke ein Widerstand parallel geschaltet sein, der so bemessen ist, dass er im Augenblick des Einschalten der Kondensatorverbindung die Absenkung des Anodenpotentials nicht stört. Die durch den Kondensator und den Widerstand
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bedingte Zeitkonstante des Kondensatorkreises muss aber so bemessen sein, dass die Entladezeit des Kondensators gering ist gegenüber der Periode der Zündungen der Entladungsstrecke.
An Stelle eines Kondensators mit parallel geschaltetem Widerstand kann auch ein Widerstand angewendet werden, dessen Eigenkapazität so gross ist, dass der Parallelkondensator entbehrlich ist.
Die Anordnung kann noch dadurch verbessert werden, dass in den Anodenstromkreis, von der Verbraucherseite gesehen vor dem Anschluss des Kondensatorparallelkreises, eine Induktivität geschaltet wird. Diese Induktivität bewirkt eine Steigerung der durch den Ausgleichsvorgang bedingten Anodenspannungsüberhöhung und trägt daher zur Sicherheit der Zündung erheblich bei.
Die Erfindung kann, wie bereits erwähnt wurde, für die verschiedenen Zwecke angewendet werden.
Man kann durch das Steuerverfahren nach der Erfindung beispielsweise einen Gleichstromkreis einschalten. Der im Kondensatorkreis liegende Schalter wird dann zweckmässig mit zwei Kontakten ausgerüstet, welche nacheinander betätigt werden. Durch den ersten Kontakt wird der Kondensator zu der Entladungsstrecke parallel geschaltet, während durch den zweiten Kontakt der Kondensator zum Zwecke der Entladung kurzgeschlossen wird, zweckmässig über einen entsprechend bemessenen Widerstand.
Besonders wichtig ist das neue Steuerverfahren für Umformeranordnungen, welche mit steuerbaren Stromrichtern arbeiten, also für steuerbare Gleichrichter, Wechselrichter und Umrichter. Bei diesen Umformeranordnungen wird der Zeitpunkt der Zündung der Entladungsstrecke durch die im Kondensatorkreis liegende Schalteinrichtung bestimmt. Man kann zu dem Zweck umlaufende Schaltapparate, beispielsweise nach Art der bekannten Maschinenkollektoren, verwenden, wie sie auch bei den bisher üblichen gittergesteuerten Entladungsstrecken bereits angewendet worden sind.
Mechanische Kontakte können ganz vermieden werden, wenn zum Schalten im Kondensatorkreis Hilfsentladungsstrecken, insbesondere Gas-oder Dampfentladungsstreeken, verwendet werden, die durch die üblichen und bekannten Mittel gezündet werden. Gas-oder Dampfentladungsstrecken sind in diesem Falle deswegen den Hochvakuumelektronenrohren vorzuziehen, weil die Schaltleistung praktisch unbegrenzt ist, und weil vor allen Dingen der Kondensatorstromkreis durch diese Entladungsstrecke ver- zögerungslos eingeschaltet werden kann.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung eines steuerbaren Stromrichters dargestellt. Ein Quecksilberdampfentladungsgefäss 1 ist in bekannter Weise mit einer Anode 2, einem Steuergitter 3 und einer Quecksilberkathode 4 ausgerüstet und durch eine Hilfselektrode 5 wird ein dauernd brennender Erregerlichtbogen aufrecht erhalten. Das Steuergitter 3 ist über eine Batterie 6 und einen Widerstand 7 an die Kathode angeschlossen. Die Batterie 6 kann, wie bereits erwähnt wurde, wegfallen, wenn das Entladungsgefäss so bemessen ist, dass die Verbindung zwischen Steuergitter und Kathode genügt, um das Entladungsgefäss zu sperren.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Verbindungsleitung zwischen Steuergitter und Kathode in das Innere des Entladunggefässes verlegt werden kann, so dass besondere Durchführungen für das Steuergitter, wie sie bei den bekannten gittergesteuerten Entladungsgefässen notwendig sind, ganz entbehrlich werden.
Zu der Entladungsstrecke des Entladungsgefässes 1 ist gemäss der Erfindung ein Kondensator 8 parallel geschaltet, der durch eine periodisch zu betätigende Schalteinrichtung 9 ein-und ausgeschaltet werden kann. Der Kondensator 8 ist durch einen Entladewiderstand 10 überbrückt.
Die Wechselspannungsquelle 11 ist über den Stromverbraucher 12 an das Entladungsgefäss 1 angeschlossen. Das Entladungsgefäss arbeitet dann als Gleichrichter, dessen Stromdurchgang bzw. mittlere abgegebene Gleichspannung mit Hilfe des Schaltapparates 9 geregelt werden kann. An Stelle des Schalters 9 kann, wie bereits erwähnt wurde, auch ein Hilfsentladungsgefäss gesetzt werden, welches periodisch gezündet wird.
Die Erfindung hat gegenüber den bekannten steuerbaren Entladungsstrecken eine Reihe wichtiger Vorteile. Jedweder Eingriff in den Stromkreis von Steuerelektroden der Entladungsbahn fällt fort. Das Steuergitter kann sogar unter Umständen innerhalb des Entladungsgefässes mit der Elektrode verbunden werden, so dass keine Durchführungen nach aussen notwendig sind. Gegenüber andern Steuereinrichtungen, bei denen das Anodenpotential zum Zwecke der Zündung geändert wird, hat die Erfindung den Vorteil, dass das Potential nicht erhöht, sondern gesenkt wird. Wie die Beschreibung der Erfindung zeigt, sind dazu keinerlei besondere Hilfsstromquellen erforderlich.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Zündung von Gas-oder Dampfentladungsstreeken, insbesondere zum Zwecke der Steuerung von Stromrichter, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Entladungsstrecke, deren Steuergitter an ein Sperrpotential angeschlossen ist, in dem Augenblick, in dem diese gezündet werden soll, ein Kondensator parallel geschaltet wird, welcher so bemessen ist, dass durch die Parallelschaltung das Anodenpotential kurzzeitig wenigstens annähernd auf das Kathodenpotential gesenkt wird, worauf das Anodenpotential auf einen für die Zündung ausreichenden Wert ansteigt.