Anordnung zur periodischen Zündung eines tvluecksilberdampf-Lichtbogens. Es ist bekannt, eine Metalldampfent- ladung, insbesondere einen Quecksilberdampf Liehtbogen, mit einer sogenannten kapazi- tiven Elektrode, an welche Spannungsstösse gelegt werden, periodisch zu zünden. Unter kapazitiver Elektrode ist ein von festem Di- elektrikum umgebener Leiter zu verstehen, welcher in unmittelbarer Nähe des Queck silberspiegels befestigt ist und an eine hohe Spannung gelegt werden kann.
Eine be kannte Ausführungsform ist das Anlassband, dargestellt in Fig. Ja. Das Metallband 1 umspannt von aussen das aus Glas, Quarz, Porzellan oder ähnlichem Isolationsmaterial geformte dünnwandige Kathodengefäss 2 in der Ebene des Quecksilberspiegels In einer bekannten Ausführungsform wird die Zündung des Lichtbogens dadurch ein geleitet, dass durch den Überschlag an einer Funkenstrecke die kapazitive Zündelektrode plötzlich aufgeladen wird.
Ein grosser, die periodische Zündung sehr erschwerender Nachteil besteht darin, dass nach dem Er löschen der Entladung in der Funkenstrecke eine Restladung auf der kapazitiven Zünd- elektrode bleibt, deren Schirmwirkung auf die Entladungsbahn des Quecksilberdampf ventils die Wiederentzündung erschwert.
Erfindungsgegenstand ist eine Anordnung zur periodischen Zündung eines Quecksilber dampf-Lichtbogens mittelst kapazitiver Zünd- elektrode, wobei eine Wechselspannung stoss weise über eine Funkenstrecke an die ka- pazitive Zündelektrode gelegt wird, welche über einen Widerstand mit. der Kathode des Quecksilberdampfventils galvanisch verbun den ist. Durch den Widerstand, der nicht rein ohmisch zu sein braucht, wird die Ladung der kapazitiven Elektrode, auch nach dem Erlöschen der Funkenstrecke, nach der Ka thode abgeleitet.
In den Fig. Ja, 1b, 1e ist die Wirkungs weise der Anordnung dargestellt.
Die Wechselstromquelle 4 (Fig. Ja), de ren Periodenzahl gleich der Zahl der Zün dungen pro Sekunde ist, speist den Zünd transformator 5, welcher auf der Oberspan nungsseite über die Funkenstrecke 6 durch den Widerstand 7 belastet wird. Der Wider stand 7 ist gleichzeitig Ableitungswiderstand des kleinen, durch das Zündband, die Katho denwand und das Kathodenquecksilber bezw. den Entladungsraum gebildeten Kondensa tors.
Sobald der Momentanwert der Sekun därspannung des Zündtransformators den Wert der Überschlagspannung der Funken strecke erreicht hat, erfolgt der Überschlag und damit das stossweise Anlegen der Sekun därspannung an das Zündband, wodurch die Zündung eingeleitet wird, sofern im Moment des Spannungsstosses die Wechselatromquelle 9 der Anode eine genügend hohe positive Spannung aufdrückt. Bis zum Einsetzen des Lichtbogens verfliesst eine kurze Zeit, deren Grösse von der Form und dem Zustande der Entladungsbahn und von den Konstanten des Belastungskreises abhängt.
In der Fig. la ist beispielsweise die Anodenspannung eine mit der Zündspannung frequenz- und phasen gleiche Wechselspannung. Fig. 1b stellt den zeitlichen Verlauf yz der Zündspannung, Fig. 1e denjenigen der sekundären EMK des Anodentransformators 8 und des Lichtbogen stromes<I>Ja</I> dar. Im erwähnten Beispiel löscht der Lichtbogenstrom von selber, sobald sein Momentanwert Null oder fast Null wird.
Die negative Halbwelle der Zündbandspan- nung ist für das periodische Zünden nicht notwendig. Ihre Verkleinerung oder Unter drückung ist sogar aus mehreren Gründen vorteilhaft. Wenn sicheres periodisches Zünden ver langt wird, muss die Zündspannung hoch ge wählt werden, so hoch, da.ss die Gefahr des Durchschlagens der Kathodenwand besteht. Tritt aber an Stelle des Wechselfeldes ein pulsierendes Gleichfeld, so ist diesem gegen über die elektrische Festigkeit des Isolators bedeutend grösser, die Gefahr des Durch- schlagens also viel kleiner.
Die durch die negative Halbwelle der Zündbandspannung auf dem Zündband er zeugte negative Ladung wirkt, sobald der Lichtbogen erloschen ist, als zündungs- hindernder Schirm. In gewissen Anordnun- gen ist diese Schirmwirkung während der stromlosen Halbperiode zur Verhütung von Nachzündungen erwünscht; doch genügt da zu eine negative Halbwelle, deren Arizp litudc@ ein Bruchteil der positiven ist. Versuche ha ben bestätigt, dass die periodische Zündung regelmässiger erfolgt, wenn die negative Halbwelle der Zündbandspannung unter drückt ist, oder doch kleiner ist als die po sitive.
Falls sie unterdrückt wird und es sich um eine Anordnung handelt, in welcher während der stromlosen Zeit störende Nach zündungen zu befürchten sind, so können letztere bekanntlich durch besonders negativ aufgeladene Schirme oder Gitter verhütet werden.
In der Zündanordnung Fig. 2 wird durch Zwischenschaltung des Ventils 10 im Zünd- kreis erreicht, dass die an die Zündelektrode übertragenen Spannungsstösse nur in einer Richtung erfolgen.
Durch Shuntung des Ventils 10 mit einem Widerstand würden die negativen Span nungsstösse nicht vollständig unterdrückt, sondern nur gegenüber den positiven Stössen verkleinert.
Der Dämpfungswiderstand 11 ist der ka- pa.zitiven Zündelektrode 1. vorgeschaltet. Er schwächt die Spannungsstösse so weit ab, als zum Schutz des Ventils 10 und der Kathoden wand 2 notwendig ist.
Die bis jetzt erwähnten Anordnungen sind dadurch charakterisiert, dass pro Halb welle nur ein Zündspannungsstoss erfolgt. Wird nach einer längeren Ruhepause die periodische Zündung des Ventils eingeschal tet, so kann es vorkommen, dass einzelne Spannungsstösse nicht zünden, was jedesmal das Versagen der Zündung während einer ganzen Halbperiode zur Folge hat. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens solcher Fehlzündungen wird stark verringert, wenn an Stelle nur eines -Spannungsstosses pro Halbperiode eine Folge mehrerer Stösse an das Zündband übertragen wird. Praktisch lässt sich dies mit verschiedenen Mitteln er reichen.
Eine einfache Lösung würde darin bestehen, dass die Funkenstrecke 6 (Fig. 2-) durch eine pro. Halbperiode vielfach unter brechende, beispielsweise rotierende Funken strecke, wie sie von der drahtlosen Telegra phie her bekannt ist, ersetzt wird. Die An ordnung nach Fig. 3 beruht auf dem Prin zip der Schwingungen zweiter Art; sie hat gegenüber der soeben erwähnten den Vorzug, keine rotierenden, der Abnützung unterwor fenen Teile zu besitzen, Der Kondensator 13 wird von der positiven Halbwelle über das Ventil 10 und den hohen Widerstand 12 auf geladen.
Sobald die Kondensatorspannung den Wext der Überschlagspannung der Fun kenstrecke erreicht hat, erfolgt der Über schlag, wodurch die Spannung des Konden sators stossweise über den Schutzwiderstand 11 an das Zündband gelegt wird. Der Funke löscht, sobald sich der Kondensator über den Belastungswiderstand 7 relativ schnell ent laden hat. Der Kondensator wird von neuem über den Widerstand 12 aufgeladen, bis wie der ein Überschlag die Kondensatorspannung an das Band legt.
Die Zahl der Stösse pro Halbperiode lässt sich durch Variieren der Kapazität 18 und der Widerstände 12 und 7 beliebig einstellen. Fig. 3a zeigt den Verlauf der Spannungsstösse EZ am Widerstand 7.
Arrangement for periodic ignition of a mercury vapor arc. It is known to periodically ignite a metal vapor discharge, in particular a mercury vapor arc, with a so-called capacitive electrode to which voltage surges are applied. A capacitive electrode is to be understood as a conductor surrounded by a solid dielectric, which is attached in the immediate vicinity of the mercury mirror and can be connected to a high voltage.
A known embodiment is the tempering tape, shown in Fig. Yes. The metal strip 1 spans from the outside the thin-walled cathode vessel 2 made of glass, quartz, porcelain or similar insulation material in the plane of the mercury mirror.In a known embodiment, the ignition of the arc is initiated by suddenly charging the capacitive ignition electrode through the flashover at a spark gap becomes.
A major disadvantage, which makes periodic ignition very difficult, is that after the discharge has been extinguished in the spark gap, a residual charge remains on the capacitive ignition electrode, whose shielding effect on the discharge path of the mercury vapor valve makes re-ignition more difficult.
The subject of the invention is an arrangement for the periodic ignition of a mercury vapor arc by means of a capacitive ignition electrode, an alternating voltage being applied in bursts to the capacitive ignition electrode via a spark gap which the cathode of the mercury vapor valve is galvanically verbun. Due to the resistor, which does not have to be purely ohmic, the charge of the capacitive electrode is diverted according to the cathode, even after the spark gap has been extinguished.
In Figs. Yes, 1b, 1e, the effect of the arrangement is shown.
The alternating current source 4 (Fig. Yes), whose number of periods is equal to the number of ignitions per second, feeds the ignition transformer 5, which is loaded on the high voltage side via the spark gap 6 through the resistor 7. The opponent stood 7 is at the same time the leakage resistance of the small, denwand through the ignition tape, the cathode and the cathode mercury BEZW. the discharge space formed capacitors.
As soon as the instantaneous value of the secondary voltage of the ignition transformer has reached the value of the flashover voltage of the spark gap, the flashover takes place and with it the intermittent application of the secondary voltage to the ignition strip, which initiates ignition, provided that the alternating current source 9 of the anode is on at the moment of the voltage surge impresses sufficiently high positive voltage. A short time elapses before the arc starts, the size of which depends on the shape and condition of the discharge path and on the constants of the load circuit.
In FIG. 1 a, for example, the anode voltage is an alternating voltage with the same frequency and phase as the ignition voltage. Fig. 1b shows the timing yz of the ignition voltage, Fig. 1e that of the secondary emf of the anode transformer 8 and the arc current <I> Yes </I>. In the example mentioned, the arc current extinguishes itself as soon as its instantaneous value is zero or almost Becomes zero.
The negative half-wave of the ignition band voltage is not necessary for periodic ignition. In fact, reducing or suppressing them is advantageous for several reasons. If reliable periodic ignition is required, the ignition voltage must be selected to be high, so high that there is a risk of the cathode wall breaking through. If, however, instead of the alternating field, there is a pulsating direct field, this is significantly greater than the electrical strength of the insulator, so the risk of breakdown is much smaller.
The negative charge generated by the negative half-wave of the ignition band voltage acts as an ignition-preventing screen as soon as the arc has been extinguished. In certain arrangements, this shielding effect is desirable during the currentless half-cycle to prevent post-ignition; but a negative half-wave is sufficient, the Arizp litudc @ is a fraction of the positive. Tests have confirmed that the periodic ignition takes place more regularly when the negative half-wave of the ignition band voltage is suppressed or is smaller than the positive one.
If it is suppressed and it is an arrangement in which disruptive after-ignitions are to be feared during the currentless period, the latter can, as is known, be prevented by particularly negatively charged screens or grids.
In the ignition arrangement in FIG. 2, the interposition of the valve 10 in the ignition circuit ensures that the voltage surges transmitted to the ignition electrode only occur in one direction.
By shunting the valve 10 with a resistor, the negative voltage surges would not be completely suppressed, but only reduced compared to the positive surges.
The damping resistor 11 is connected upstream of the capacitive ignition electrode 1. It weakens the voltage surges as far as is necessary to protect the valve 10 and the cathode wall 2.
The arrangements mentioned so far are characterized in that only one ignition voltage surge occurs per half-wave. If the periodic ignition of the valve is switched on after a long period of rest, it may happen that individual voltage surges do not ignite, which each time results in the ignition failing for an entire half cycle. The probability of such misfires occurring is greatly reduced if, instead of just one voltage surge per half cycle, a sequence of several surges is transmitted to the ignition belt. In practice, this can be achieved by various means.
A simple solution would be that the spark gap 6 (Fig. 2-) by a pro. Half-period often under breaking, for example rotating sparks, as it is known from wireless telegraphy, is replaced. The arrangement according to FIG. 3 is based on the principle of the vibrations of the second type; it has over the just mentioned the advantage of not having any rotating parts subject to wear. The capacitor 13 is charged by the positive half-wave via the valve 10 and the high resistor 12.
As soon as the capacitor voltage has reached the Wext of the flashover voltage of the spark gap, the flashover occurs, whereby the voltage of the capacitor is intermittently applied to the ignition strip via the protective resistor 11. The spark is extinguished as soon as the capacitor has reloaded via the load resistor 7 relatively quickly. The capacitor is charged again via the resistor 12 until a flashover applies the capacitor voltage to the strip.
The number of surges per half cycle can be set as desired by varying the capacitance 18 and the resistors 12 and 7. 3a shows the profile of the voltage surges EZ across the resistor 7.