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Lösehvorriehtung für Quecksilberkathodenstromrichterröhren.
Die. hmndung betruit eine Vorrichtung zum Löschen der Entladung in einer Quecksilber- kathodengleichrichterröhre mittels einer Hilfselektrode, auf die ein kurzzeitiger, die zwischen einer Hauptanode und der Kathode übergehende Entladung unterbrechender, positiver Spannungsstoss gebracht werden kann.
Es sind bereits derartige Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen. vorzugsweise die aus Metall bestehende Gefässwand eines Quecksilberkathedenstromrichters als Msehelektrode ver- wendet wird'. Die Wirkung ist dabei verhältnismässig unsicher, es ist schwierig, dieselbe fier den praktischen Gebrauch hinreichend zuverlässig zu gestalten.
Diesem Übelstand wird gemäss der Erfindung dadurch begegnet, dass die Löschelektrode in der unmittelbaren Nähe des Kathodenfleckes angeordnet ist, so dass ihr Einfluss auf den kathodenseitigen Teil der Entladung gegenüber demjenigen der viel weiter entfernten Anode auf das erreichbare Höchstmass gesteigert ist und die Löschung stets mit grosser Sicherheit und unter gleichbleibenden Bedingungen erfolgen kann.
Es empfiehlt sich hiebei, einen im Kathodenquecksilber angeordneten und den Kathodeatleck
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Dieses Ziel lässt sich auch ohne Verankerungskörper erreichen, wenn man den Kathodenfleck für jeden : Stromimpuls aufs neue bildet, so dass er sich bei der kurzen Dauer jedes Impulses im. Laufe des Stromdurchganges nur wenig von seinem Entstehungspunkt entfernen kann, was damit gleichbedeutend ist, dass Unregelmässigkeiten in der Wirkung der Löschelektrode auf den Kathedenfleck, soweit diese durch Änderungen des gegenseitigen Abstandes hervorgerufen werden könnten, praktisch ausgeschlossen sind. Dies kann man dadurch erzielen dass man eine dauernd im Kathodenquecksilber eintauchende Innenzündelektrode aus halbleitendem Werkstoff vorsieht, an der der Kathodenileck zu Anfang jedes Stromimpulses aufs neue gebildet wird.
Eine derartige Kombination der erfindungsgemässen Löschvorrichtung mit der beschriebenen Zünd-und Steuervorrichtung mit Innenzündelektrode kann man mit einer Hilfselektrode erzielen, welche aus einem in der unmittelbaren Nähe des Kathodenquecksilbers angeordneten gutleitenden und einem von diesem aus in das Quecksilber eintauchenden halbleitenden Teil besteht, von denen der letztere die Innenzündelektrode darstellt. Auf diese Weise wird der Aufbau der Röhre vereifacht, da man jetzt für beide Vorrichtungen mit einer einzigen Elektrode und Stromzuführung auskommt.
Bei einer Vorrichtung mit Innenzündelektrode bildet sich jedesmal ein Kathodenfleck an der
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wenn der Halbleiter von der an den z. B. aus Metall oder Graphit bestehendem Oberteil der Hilfs- elektrode emporkletternden Entladung überbrückt worden ist. Der gutleitende Oberteil jedoch stellt durch seinen geringen Widerstand den für den Losehimpuls mit seiner kurzzeitigen 1 sehr hohen Strom- stärke wesentlichen Teil der Hilfselektrode dar, weleher gemäss der Erfindung in der unmittelbaren Nähe der Grenzlinie von Halbleiter und Quecksilber angeordnet sein muss.
Es ist deshalb besonders vorteilhaft, den gutleitenden und als Fassung und Stromzuführung für den halbleitenden Teil dienenden Teil der Elektrode seitlich von diesem letzteren bis in die unmittelbare Nähe des Kathodenquecksilbers zu verlängern. Auf diese Weise wird der Einfluss auf den Kathodenfleek des als Löschelektrode dienenden Teiles auf das Höchstmass gesteigert.
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Man kann sich den Löschvorgang ungefähr derart vorstellen, dass die Entladung durch den kurzzeitigen positiven Spannungsstoss in einem ausserordentlich kurzen Zeitintervall von der Hauptanode auf die Löschelektrode übergeführt wird und an der letzteren zum sofortigen Erlöschen gebracht werden muss, da sonst die Entladung sofort nach Ablauf des positiven Spannungsstosses wieder an die Hauptanode zurückkehren würde.
Der erste Teil dieses Vorganges kann deshalb dadurch gefördert werden, dass man der positiven Spannungswelle eine möglichst steile Front erteilt. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, den Spannungsstoss auf an sich bekannte Weise durch Entladung einer in bezug auf die Kathode positiv aufgeladenen Kondensatorbelegung hervorzurufen.
Es ist anzunehmen, dass der zweite Teil des Vorganges, nämlich das sofortige Erlöschen der Entladung an der Hilfselektrode, auf ein unmittelbar nach dem positiven Spannungsstoss eintretendes Negativwerden der Löschelektrode zurückzuführen ist. Vielleicht ist dies eine Folge von Schwingungen in dem Löschkreis, z. B. durch Resonanz mit dem verwendeten Kondensator.
Es ist deshalb erwünscht, für einen sehr geringen Widerstand des Löschkreises zu sorgen, da sonst bei den kurzzeitig auftretenden, ausserordentlich hohen Stromwerten der grösste Teil der Spannung in den Leitungen vernichtet werden würde. Im allgemeinen genügt es, den Widerstand des Löschkreises unterhalb 0'1 Ohm zu halten.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In Fig. 1 wird eine erfindungsgemässe Löschvorrichtung schematisch dargestellt, mittels der ein Gleichstromkreis ein-und ausgeschaltet werden kann.
In Fig. 2 ist eine derartige Vorrichtung schematisch abgebildet, mittels der der Gleichstrommittelwert in einem Gleichriehter durch Verschiebung sowohl des Zünd-wie des Lösehzeitpunktes der Entladung geregelt werden kann.
Gemäss Fig. 1 sind in dem Entladungsgefäss 1 einer Quecksilberkathodenstromrichterröhre eine Quecksilberkathode 2 mit Verankerungskörper 3, eine Hauptanode 4, eine Innenzündelektrode 5 und eine Löschelektrode 6 in einem gemeinsamen Entladungsraum vorgesehen. Die Lösehelektrode 6 ist hiebei derart koaxial über dem sich in der Mitte des Kathodenquecksilbers befindenden zylindrischen Verankerungskörper 3 angeordnet, dass die ganze Verankerungslinie"in derselben Weise von dem abwärtsgeriehteten Rand der als Kreisscheibe ausgebildeten Löschelektrode beeinflusst werden kann.
Die Entladungsstrecke zwischen der Quecksilberkathode 2 und der Hauptanode 4 ist mit einem eine Gleichstromquelle 7 und einen als Ohmsehen Widerstand 8 dargestellten Belastungskreis enthaltenden Gleichstromkreis in Reihe geschaltet. An der positiven Anschlussklemme der Gleichstromquelle 7 ist über einen Begrenzungswiderstand 9 und einem Schaltkontakt 10 die Innenzündelektrode 5 angeschlossen, mittels der die Hauptentladung der Röhre auf an sich bekannte Weise eingeleitet werden kann.
Anderseits ist an der positiven Seite der Gleichstromquelle die eine Belegung eines Kondensators 11 über einen Umsehaltkontakt 12 angeschlossen, u. zw. derart, dass der Kondensator in der Ruhestellung des Kontaktes beständig an dem Pluspol der Gleichstromquelle liegt. Die andere Belegung des Kondensators ist mit dem Minuspol der Gleichstromquelle 7 und mit der Quecksilberkathode 2 verbunden. Die positive Kondensatorbelegung kann durch Niederdrücken des Schaltkontaktes 12 in der Pfeilrichtung mit der in unmittelbarer Nähe des Kathodenquecksilbers über dem Verankerungskörper 3 angeordneten Löschelektrode 6 verbunden werden.
Es entlädt sich dann der Kondensator 11 über die kurze, zwischen Lösehelektrode und Quecksilberkathode gelegene Entladungsstrecke, so dass die Hauptentladung von der Hauptanode 4 auf die Löschelektrode 6 übergeführt wird und bei dem ersten Potentialweehsel des sich oszillatorisch entladende Kondensators verlöscht.
Es empfiehlt sieh hiebei, die zwischen den beiden Belegungen des Kondensators 11 und der soeben erwähnten Entladungsstrecke gelegenen Leitungsteile mit verstärktem Querschnitt auszuführen, damit die Entladungsschwingungen durch den geringen Gesamtwiderstand des Kreises möglichst kräftig ausfallen. Auch kann man eine getrennte Spannungsquelle zuschalten, um die Spannung am Kondensator 11 und damit den löschbaren Höchststrom zu erhöhen.
Bei den diesbezüglichen Messungen stellte sich heraus, dass der mittels der oben beschriebenen Vorrichtung löschbar Höchststrom von der dem Kondensator 11 aufgedrUckten Gleichspannung annähernd linear abhängig war, d. h. von der Wurzel der aufgespeicherten Energie-% C Va.
Es konnte z. B. bei einer Spannung der Gleichstromquelle 7 von 130 Volt und einer Kapazität 11 von 10 Mikrofarad ein Strom von 5 Ampere mit einer Kondensatorspannung von 230 Volt und ein Strom von 10 Ampere mit einer Kondensatorspannung von 460 Volt gelöscht werden.
In Fig. 2 sind die entsprechenden Teile der Schaltung und der Röhre mit denselben Bezugsziffern versehen wie in Fig. 1.
Die Schaltung von Fig. 2 zeigt eine mit ihrer Hauptanode 4 über einen Belastungskreis 8 an einer Wechselstromquelle 13 angeschlossene Stromrichterröhre. Im Kathodenquecksilber 2 ist eine Innenzündelektrode 14 beständig eingetaucht, deren bis in die Nähe des Kathodenquecksilbers heruntergezogene und aus Metall bestehende Fassung 15 gleichzeitig als Löschelektrode dient.
An dem Wechsel-
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stromnetz 13 ist ferner die Primärwicklung. 16 eines Transformators angeschlossen, dessen Sekundär" wicklungen 17 und 18 über Gleichrichter 19 und 20, die Kondensatoren 21 und 22 aufladen, welche vermittels zweier durch einen vom Wechselstromnetz 13 gespeisten synchron rotierenden Elektromotor 26 angetriebener Kontaktgeber 23 und 24 in dem erwünschten Augenblick über die kombinierte Zünd-und Loschelektrode entladen werden.
Die Sekundärwicklungen 17 und 18 sowie die Gleichrichter 19 und 20 sind derart gepolt, dass die Aufladung der mit den Kontaktgebern 23 und 24 ver- bundenen'Kondensatorbelegungen ein positives Vorzeichen hat und während der Sperrphase der Gleichrichterröhre stattfindet, so dass es möglich ist, den einen Impuls am Anfang der durchlässigen Phase, den andern an ihrem Ende zu dem erwünsehten Zeitpunkt stattfinden zu lassen. Es ist hiemit die Möglichkeit gegeben, den Mittelwert des gleichgerichteten Stromes zu regeln und dabei die Phasenlage der Stromimpulse in bezug auf die Spannung innerhalb gewisser Grenzen nach Belieben zu wählen.
Die Kontaktgeber 23 und 24 sind in einer innerhalb der stromführenden Phase gelegenen Stellung dargestellt, in der die Entladung bereits über den Kontaktgeber 24 eingeleitet wurde, während sich der Kontaktgeber 23 der Stellung nähert, in der der Entladungsstrom durch Entladung des Kondensators 21 unterbrochen wird.
Nach dem jedesmaligen Zünden an dem Halbleiter 14 kann sich der Kathodenfleck in der kurzen verfügbaren Zeit nicht in nennenswertem Masse von seinem Entstehungspunkt an dem Elektrodenteil 14 entfernen, so dass die Löschung mittels des Elektrodenteiles 15 auf sehr gleichmässige Weise vor sich geht. Es ist bei der oben beschriebenen Röhre überraschenderweise gelungen, zwei verschiedene Funktionen mittels derselben Elektrode und vollkommen gleichartiger Schaltungselemente zu bewirken.
Nach vorläufigen Versuchsergebnissen war es möglich, einen gleichgerichteten Strom von 1'5 Ampere Mittelwert bei einer Effektivspannung des Wechselstromnetzes 13 von 220 Volt durch Verfrühung des Löschpunktes auf 0'2 Ampere Mittelwert henmterzuregeln, ohne dass es dazu erforderlich wäre, den Einsatz der Entladung zu verzögern. Es wurden hiebei ein Kondensator 21 von 6 Mikrofarad und eine Effektivspannung der Wicklung 18 von ungefähr 600 Volt verwendet. Es ist jedoch anzunehmen, dass dieser Spannungswert bei geeigneter Ausbildung der Vorrichtung in erheblichem Masse herabgesetzt werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Löschen der Entladung in einer Quecksilberkathodenstromrichterröhre mittels einer Hilfselektrode, auf die ein kurzzeitiger, die zwischen einer Hauptanode und der Kathode übergehende Entladung unterbrechender positiver Spannungsstoss gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektrode in der unmittelbaren Nähe des Kathodenfleckes angeordnet ist.