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Schaltungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betriebe einer Glimmentladung
Gegenstand des Stammpatentes ist ein Verfahren zum Betriebe einer Glimmentladung, das insbesondere zur Behandlung von in das Entladungsgefäss eingebrachten'Körpern dient. Nach dem Stammpatent wird die Glimmentladung unter elektrischen Bedingungen betrieben, bei denen die Möglichkeit eines Umschlages in eine Lichtbogenentladung besteht und die vom Umschlag herrührende Änderung einer physikalischen Grösse zur Auslösung eines Steuervorganges benützt, der die Spannung am Entladungsgefäss automatisch auf einen Wert bringt, bei dem der Lichtbogen erlischt, worauf die Glimmentladung automatisch erneut gezündet wird.
Als Beispiel für zweckmässige Methoden zur Löschung des Lichtbogens nennt das Stammpatent die Möglichkeit, durch den Umschlag die Steuerspannung an einem gittergesteuerten Gleichrichter, der dem Entladungsgefäss vorgeschaltet ist, so zu beeinflussen, dass der Gleichrichter den Stromdurchgang sperrt und damit das Entladungsgefäss stromlos macht. Als weiteres Beispiel ist die Möglichkeit genannt, durch den Umschlag einen Kondensator parallel zum Entladungsgefäss zu legen, der den Elektroden des Entladungsgefässes eine Spannung aufzwingt, die unterhalb der Brennspannung des Lichtbogens liegt.
Die vorliegende Erfindung hat eine Schaltungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betrieb einer Glimmentladung nach dem Stammpatent zum Gegenstand, die besonders wirksam und zuverlässig arbeitet. Das wesentliche Merkmal der Einrichtung nach der Erfindung besteht darin, dass dem Entladungsgefäss eine Quecksilberdampf-Entladungsröhre (Ignitron, Thyratron od. dgl.) parallel geschaltet ist, deren Brennspannung kleiner ist als die Brennspannung des Lichtbogens im Entladungsgefäss, und die durch die Änderung der physikalischen Grösse zwecks Löschung des Lichtbogens kurzzeitig gezündet und wieder gelöscht wird. Bekanntlich versteht man unter einem Ignitron ein Entladungsgefäss mit Quecksil- berkathode und Steuerung durch Zündstift und unter einem Thyratron ein Gefäss mit Emmissionskathode und Gittersteuerung.
Für den Zweck der Erfindung ist ein Ignitron vorzuziehen, weil es hohe Stromspitzen zu leisten vermag.
Wird die Quecksilberdampf-Entladungsröhre als Folge des Umschlages gezündet, so wird das Entladungsgefäss augenblicklich nahezu kurzgeschlossen. Dabei wird die Tatsache nutzbar gemacht, dass die Spannung zwischen den Hauptelektroden der gezilndeten Quecksilberdampf-Entladungsröhre sich durch grosse Stabilität auszeichnet. Im Augenblick der Zündung der Röhre wird diese Spannung dem Entladungsgefäss aufgezwungen, so dass der Lichtbogen sofort erlischt.
Aber auch im Hinblick auf die Neuzündung der Glimmentladung erweist sich die Einrichtung nach der Erfindung als besonders zweckmässig. Zur Neuzündung der Glimmentladung ist naturgemäss die Löschung der Quecksilberdampf-Entladung nötig. Im Gegensatz zu der im Entladungsgefäss unerwünschter- weise auftretenden Lichtbogenentladung lässt sich der in einer Quecksilberdampf-Entladungsröhre brennen- de Bogen leicht mit hoher Geschwindigkeit und mit Sicherheit löschen. Es genügt In der Regel, das Anodenpotential eines Ignitrons oder Thyratrons für eine Zeit In der Grössenordnung von nur 10'sec unter *1. Zusatzpatent Nr. 200681.
*2. Zusatzpatent Nr. 201741.
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die'Brennspannung des Lichtbogens zu legen, um den Quecksilberdampf-Lichtbogen zu löschen.
Zur Löschung des Bogens in der Quecksilberdampf-Entladungsröhre dient mit Vorteil eine Einrich- tung, die dem im Stammpatent beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel im wesentlichen entspricht.
Während jedoch nach dem Stammpatent diese Einrichtung unmittelbar zur Löschung des Bogens im Entladungsgefäss verwendet werden soll, dient sie nach der vorliegenden Erfindung zur Löschung des Queck- silberdampf-Lichtbogens und damit zur Neuzündung der Glimmentladung. Die Löschvorrichtung enthält einen Kondensator, der auf eine unterhalb der Brennspannung der Entladungsröhre liegende Spannung auf- ladbar und mit den Hauptelektroden der Entladungsröhre verbindbar ist. Dabei kann die Spannung, auf die der Kondensator aufladbar ist, im Vorzeichen der Betriebsspannung der Röhre entgegengesetzt sein.
Vorteilhaft enthält die Zünd-und Löschvorrichtung für die Quecksilberdampf-Entladungsröhre eine zweite Quecksilberdampf-Entladungsröhre in Reihe mit dem Kondensator, die zwecks Löschung der zum
Entladungsgefäss parallel liegenden Entladungsröhre gezündet und darauf wieder gelöscht wird.
Die Zeichnung veranschaulicht in Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild zur allgemeinen Erläuterung der Erfindung und in Fig. 2 die Schaltung der vollständigen Anlage unter Fortlassung von Einzelheiten, die für das Verständnis nicht erforderlich sind.
In Fig. 1 ist 10 das Entladungsgefäss mit Anode 11, Kathode 12 und einer nahe der Kathode angeordneten Hilfsanode 13, die über einen Widerstand 14 mit der Anode 11 verbunden ist und den Zweck hat, die Neuzündung der Glimmentladung zu erleichtern. Die Elektroden 11 und 12 sind über einen Widerstand 15 mit einer Gleichstromquelle 16 verbunden, wobei der Hauptzweck des Widerstandes 15 darin besteht, den Strom beim Umschlag der Entladung im Gefäss 10 in einen Lichtbogen zu begrenzen. Parallel zum Gefäss 10 liegt ein Ignitron 17 mit Anode 18, Kathode 19 und Zündstift 20. Die Anode 18 ist über einen Kondensator 21 und einen Widerstand 22 mit der Klemme 23 der Stromquelle 16 verbunden. Durch einen Schalter 24 kann der Knoten 25 zwischen Kondensator, 21 und Widerstand 22 mit dem Pol 26 der Stromquelle verbunden werden.
Im Ruhezustand ist das Ignitron 17 stromlos, während die Glimmentladung im Gefäss 10 brennt. Zufolge des Spannungsabfalles am Widerstand 15 liegt der Knoten 25 dann auf einem Potential, das positiv gegen das Potential der Anode 18 ist.
Schlägt die Glimmentladung im Gefäss 10 in einen Lichtbogen um, so wird in geeigneter Weise, für die ein Beispiel weiter unten gegeben wird, ein Spannungsimpuls auf den Zündstift 20 gegeben, der das Ignitron 17 zündet. Damit wird augenblicklich die Spannung zwischen den Elektroden 11 und 12 auf den kleinen, etwa zwischen 10 und 25 Volt liegenden Betrag der Brennspannung einer Quecksilberdampfentladung herabgesetzt, das Gefäss 10 also praktisch kurzgeschlossen. Dies führt augenblicklich zur Löschung des Lichtbogens. Nach erfolgter Löschung wird der Schalter 24 geschlossen, das gegen die Anode 18 positive Potential des Knotens 25 also auf das Potential der Klemme 26 herabgesetzt. Dadurch nimmt die gegen 25 negative Anode 18 ein Potential an, das gegen die Kathode 19 negativ ist, so dass der Quecksilberdampflichtbogen gelöscht wird.
Dabei genügt, wie erwähnt, eine nahezu verschwindend kleine Zeit, also jedenfalls die Zeit, während der bei noch nahezu voll geladenem Kondensator 21 die Potentiale so sind, wie eben erläutert wurde. Wird der Schalter 24 nunmehr wieder geöffnet, so stellen sich nach Ablauf des Ausgleichsvorganges wieder die ursprünglichen Spannungsverhältnisse her, die Glimmentladung zündet erneut und das Ignitron 17 ist in Bereitschaft, das Entladungsgefäss 10 bei einem neuen Umschlag kurzzuschliessen.
In Fig. 2 sind die bereits in Fig. 1 dargestellten Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Kathode 12 ist einfachheitshalber als geerdet angenommen. Parallel zum Entladungsgefäss 10 liegt ein Widerstand 27 in Reihe mit einer Glimmstrecke 28, deren Brennspannung oberhalb der Spannung liegt, bei der ein Lichtbogen zwischen den Elektroden 11,12 zu brennen vermag, jedoch unterhalb der Brennspannung der Glimmentladung im Gefäss 10. Der nicht geerdete Knoten 29 am Widerstand 27 ist über ein RC-Reihenglied 30 und ein RC-Parallelglied 31 mit Erde verbunden. Am RC-GIied 31 liegt der Eingang eines Verstärkers 32, dessen Ausgang an das Gitter eines Thyratrons 33 angeschlossen ist. Die Kathode dieses Thyratrons ist mit dem Zündstift 20 des Ignitrons 17 verbunden. 34 ist ein Schutzwiderstand und 35 ein parallel zum Thyratron 33 und Schutzwiderstand 34 liegender Löschkondensator.
Die Anode des Thyratrons 33 ist über einen Widerstand 36 mit der Klemme 23 der Stromquelle 16 verbunden. Die so weit beschriebenen Elemente der Schaltung genügen zur Löschung eines Lichtbogens im Gefäss 10, die zunächst beschrieben werden soll.
Beim Umschlag in einen Lichtbogen bricht die Spannung am Gefäss 10 zusammen, die Glimmstrekke 28 erlischt und über dieRC-Glieder 30 und 31 und den Verstärker 32 wird ein Impuls auf das Gitter des Thyratrons 33 gegeben. Das Thyratron wird gezündet und seinerseits über den Zündstift 20 das Ignitron 17, um damit in der beschriebenen Weise den Bogen im Gefäss 10 zu löschen. Da der Widerstand 36 gross ge-
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gen denSchutzwiderstand 34 ist, fällt die Spannung am Thyratron 33 während der Entladung des Kondensators 35 schnell auf einen Betrag, bei dem das Thyratron erlischt. Der Zeitpunkt, in dem das Gitter das Thyratron 33 zündet, hängt von den Zeitkonstanten des aus den Gliedern 30 und 31 bestehenden Netzwerkes ab, kann also durch geeignete Bemessung oder Einstellung der Netzwerkelemente beliebig gewählt werden.
Die Grösse dieses Anstieges bestimmt die Zeit, die zwischen Umschlag und Löschung im Gefäss 10 vergeht. Man kann daher aus den im Stammpatent angegebenen Gründen diese Zeit künstlich verlan- gern.
Zur Löschung des Ignitrons 17 wird, wie bereits beschrieben, der Knoten 25 mit der Klemme 26 verbunden. Als Schalter hiefür dient in Fig. 2 ein zweites Ignitron 24, dessen Anode 36 mit dem Knoten 25 verbunden ist. während die Kathode 37 an die Klemme 26 angeschlossen ist. Anode und Kathode sind ferner durch einen Kondensator 38 überbrückt, der als Löschkondensator dient.
Der Zündstift 39 des Ignitrons 24 ist mit der Kathode eines zweiten Thyratrons 40 verbunden, dessen Anode über einen kleineren Schutzwiderstand 41 und einen grösseren Widerstand 42 an der Klemme 23 liegt. Ein Löschkondensator 43 für das Thyratron 40 entspricht in Schaltung und Wirkungsweise dem Löschkondensator 35 des Thyratrons 33. Zur Zündung des Thyratrons 40 dient der am Knoten 29 beim Umschlag auftretende Impuls, der auch zur Zündung des Thyratrons 33 dient. Beide Zündungen sind jedoch zeitlich gegeneinander verschoben. Zu diesem Zweck ist der Knoten 29 über ein qualitativ dem Netzwerk 30, 31 entsprechendes Netzwerk 44, 45 an einen Verstärker 46 angeschlossen, dessen Ausgang am Gitter des Thyratrons 40 liegt.
Das Netzwerk 44, 45 ist jedoch so bemessen, dass die Spannung am Gitter des Thyratrons 40 die Zündspannung später erreicht als die Spannung am Gitter des Thyratrons 33. Die zeitliche Differenz hängt von der Grösse der Elemente des Netzwerkes 44, 45 ab, die zweckmässig einstellbar sind. Man hat es daher in der Hand, die Zeit, die zwischen Löschung des Bogens im Gefäss 10 und Neuzündung der Glimmentladung vergeht, beliebig zu bemessen.
Die Zündung des Ignitrons 24 entspricht der Schliessung des Schalters 34 in Fig. 1. Durch die Löschkondensatoren 38 und 43 werden die Entladungsröhren 24 und 40 alsbald gelöscht, so dass die Schaltung für einen Eintritt eines neuen Umschlages bereit ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betriebe einer Glimmentladung nach Patent Nr. 195539, dadurch gekennzeichnet, dass dem Entladungsgefäss eine Quecksilberdampf-Entla- dungsröhre (Ignitron, Thyratron od. dgl.) parallel geschaltet ist, deren Brennspannung kleiner ist als die Brennspannung des Lichtbogens im Entladungsgefäss, und die durch die Änderung der physikalischen Grösse zwecks Löschung des Lichtbogens kurzzeitig gezündet und wieder gelöscht wird.