Einrichtung zum Steuern von Metalldampf oder Gas enthaltenden Entladungsgefässen mit Hilfe von Anodengittern. Das Hauptpateilt bezieht sich auf eine Einrichtung zum Steuern von Metalldampf oder Gas enthaltenden Entladungsgefässen mit Hilfe von Anodengittern, insbesondere zum Unterbrechen brennender Lichtbögen, bei welchen die Öffnungen in den vor den Anoden befindlichen Gittern so dimensioniert sind, dass der Langmuir'sche Dunkelraum bei .dem gegebenen Metalldampf oder Gasdruck sie schon bei solchen negativen Spannungen überdeckt und verschliesst, auf welche sich das Gitter, isoliert angeordnet, von selbst aufladen würde.
Es ist allgemein bekannt, dass alle die ver mittelst gesteuerter Gas- und Dampfentla- dungszellen gesteuerten Gleich- und Umrich ter den Nachteil besitzen, dass damit nur das Zünden des Anodenstromes, beliebig gewählt werden kann, während das Löschen. vom Ver lauf der Anodenspannung abhängig ist, wo- ,durch dem Netz nur nacheilender Strom ent nommen werden kann.
Bei den stetig steuerbaren, sogenannten Kopf- und Wand stromverstärkern handelt es sich dagegen lediglich um die Steuerung kleiner Ströme, weil der unvermeidlich hohe, innere Wider stand dieser Röhren die Steuerung grösserer Ströme aus energetischen Gründen nicht ge stattet. Diese Kopf- und Wandstromverstär- ker sind gas- oder dampfgefüllte Ei ntladungs- röhren mit Glüh- oder Bogenkathode, bei denen einem ungesteuerten Hauptbogen wand- oder kopfseits die für den gesteuerten Bogen notwendigen Ladungsträger (Elek tronen) entzogen werden.
Der hohe innere Widerstand ist bei diesem letzteren Steuer prinzip dadurch bedingt, dass Ionisation im Raume zwischen Gitter und Anode nicht stattfinden darf. Infolgedessen treten in die sem Raume spannungsverbrauchende nega tive Raumladungen auf, die den hohen innern Widerstand zur Folge haben. Gemäss der im Hauptpatent festgelegten Dimensionier rung der Gitter, wobei zwischen Anoden und Gitter eine .Stossionisation ermöglicht wird, dagegen in den Dumhtrittsöffnungen der Gitter nicht, werden die Nachteile der bis jetzt bekannt gewordenen Gittersteuerungen behoben.
Ferner kann mittelst dieser Steuer gitter ein. an einer Anode brennender, von einer Gleichstromquelle gespeister Gleich stromlichtbogen jederzeit unterbrochen wer den.
Die Gitter sind aber verhältnismässig eng maschig und undurchlässig, daher ist der Durchgriff der Anodenspannung durch die Gittermaschen klein, so,dass es notwendig ist dafür zu sorgen, dass. ein Erregerlichtbogen unmittelbar von den Gittern vorbeibrennt. Solche Erregerlichtbögen sind an und für sich bekannt.
Durch Versuche ist aber festgestellt wor den, dass gerade die Ströme dieser Erreger lichtbogen eine weitere Mögliehkeit für :die Steuerung der Anodenströme anbieten.
Gegenstand dieser weiteren Erfindung ist eine Einrichtung zum Steuern von Metall dampf oder Gas enthaltenden Entladungs gefässen mit Hilfe von Anodengittern, insbe sondere zum Unterbrechen brennender Licht bögen, bei welchen .das Zünden und Löschen .des Anodenstromes mittelst eines unmittelbar vor jedem Anodengitter vorbeibrennenden, periodisch pulsierenden E@regerliehtbogens bewirkt wird. Es ist bereits betont worden, dass es notwendig ist, den Metalldampfdruck oder Gasdruck in einem gewissen Grenz bereich konstant zu halten. Um dies zu: ei reichen, werden zweckmässig die Rohre ihrer ganzen.
Länge nach mit Kühlflüssigkeit ge kühlt, jedoch nur auf dem halben Umfange der Röhre auf der den Steuergittern entge gengesetzten. Seite. Durch :diese Kühlung wird auch verhindert, dass an Gittern und Anoden Kondensation stattfindet.
Der zur Steuerung der Anodenströme an gewendete Erregerstrom ist eine Funktion des im Lichtbogenapparate herrschenden Dampfdruckes und der verwendeten Gitter und Anodenspannung. Schon verhältnis mässig kleine Erregerstromschwankungen haben grosse Ano.denstromschwankungen zur Folge. Auf diese Weise gelingt es ebenfalls Gleichstrom mittelst kleiner Steuerleistungen in Wechselstrom umzuwandeln.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele für die Erfindung dargestellt, und zwar zeigen :die Figuren verschiedene Ausführungen von Entladungsgefässen, worin ein Erregerlichtbogen unmittelbar vor den Anoden vorbeibrennt. Ausserdem wird für eine geeignete Kühlung der Röhre bezw. Gehäuse gesorgt. In allen Figuren bedeuten a die Hauptanoden, welche mit vorgelagerten Steuergittern g versehen sind, e ist die Er regeranode und b die Kathode. Der zur Küh lung der Röhre versehene Kühlmantel ist mit k bezeichnet.
In Fig. 1 ist der Transformator t einer seits mit den Anoden a. und anderseits mit der Kathode b verbunden. Zwischen Trans formator t und Kathode<I>b</I> ist eine Gleich stromquelle c geschaltet. Die Gitter g sind in bekannter Weise an einer Gleichstrom- quelle d gelegt, deren positiver Pol mit der Kathode b in Verbindung steht. Die Erreger anode e wird von der Gleichstromquelle lz, die auch die Zündanode z speist, und den in Reihe geschalteten Wechselstromgenerator w mit Strom versorgt.
Dem Erreger-Gleich- strom ist der Wechselstrom überlagert, wo durch die Ionisationsdiehte vor den Steuer gittern g pulsiert:
Beider bereits geschilder ten Dimensionierung und Aufladung der Gitter g, wodurch zwischen Anoden und Git tern eine Ionisation stattfindet, dagegen in den Gitteröffnungen aber nicht, wird nun das Zünden und Löschen des Anodenstromes durch den vor den Gittern pulsierenden Er regerlichtbogen eingeleitet. Dabei kann natürlich die im Anodenkreis. gesteuerte Lei stung wegen der höheren Anodenspannung viel grösser sein als die zur Steuerung not wendige pulsierende Energie des Erreger stromes.
' In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, bei der die Gitterspannung synchron mit -dem Erregerstrom pulsiert. Zu :diesem Zweck sind die Steuergitter<I>g</I> über Widerstände<I>r</I> mit den gleichnamigen Phasen des die Erreger anoden e speisenden Transformators s ver bunden. Zwischen Kathode b und Nullpunkt des Transformators t ist wieder eine Gleich stromquelle c geschaltet. Jeder Arm des Lichtbogenapparates ist mit .seinem eigenen Kühlmantel k versehen.
Diese dreiphasige Schaltung stellt eine weitere vorteilhafte Ausbildung :der Erfindung dar, insofern, als die Anodenströme in gegenseitiger Unrterstüt- zung sowohl durch Pul.sation des Erreger stromes, als auch der Gitterspannungen ge steuert werden.
Der Erregertransformator s in Fig. 2 ist als Drehtransformator ausgebildet, weil es ohne weiteres möglich ist, phasenverschobene Stromquellen für die Gitteraufladung zu verwenden. Selbstverständlich können die Gitter ebensogut von einer getrennten Span nungsquelle gespeist werden.
Die Fig. 3 zeigt die Anwendung dieser Gittersteuerung bei einem Metalldampf gleichrichter. In der die Anode a, umgeben den Anodenhülse 7t ist ein engmaschiges, mit Wechselspannung aufgeladenes Steuergitter <I>g</I> eingebaut. Unterhalb :dieser Steuergitter <I>g</I> ist ein zweites Gitter m angebracht, welches die Erregeranode der vorhergehenden Ausfüh rungsbeispiele ersetzt. Dieses zweite.
Gitter in ist mit pulsierendem Strom gespeist, so dass der Anodenstrom beliebig gelöscht bezw. ge zündet werden kann. Selbstverständlich kann das Steuergitter g mit Gleichspannung an statt mit Wechselspannung aufgeladen wer den.
In den Fig. 4 bis 6 sind weitere Ausfüh rungsmöglichkeiten für Lichtbogenapparate angedeutet, in denen Erregeranoden e der artig angeordnet sind, dass der Erregerlicht bogen unmittelbar vor den Hauptanoden r, varbeibrennt. Die Bezeichnung der einzelnen Teile ist dieselbe wie in den Fig. 1 bis 3.
Die Fig. 6 zeigt zwei verschiedene Ausführungen, und zwar links ist der Erregerlichtbogen mittelst einer Führung i in der gewünschten Richtung geleitet, während rechts eine kon- zentrische Anordnung von Hauptanode a und Erregeranode c, sowie Gitter g dargestellt ist. Im letzteren Fall ist es zweckmässig auch ein Stromverteilergitter f anzubringen.
Für eine Verwirklichung der Erfindung bei den in Fig. 4 bis 6 angedeuteten Ausfüh rungen kann eine Schaltung gemäss Fig. 1 bezw. 2 verwendet werden.
Beim Löschen .des Anodenstromes treten Überspannungen auf ähnlich wie beim Aus schalten eines Gleichstromes mittelst eines tÜl- oder Schnellschalters. Solche Überspan nungen können grossen Schaden zur Folge haben, so dass dieser Übelstand unbedingt zu beseitigen ist. Es ist bekannt, diese, Über spannungen durch parallel zum Lichtbogen geschaltete Kondensatoren zu unterdrücken. Versuche zeigen nun, dass es vorteilhaft ist, .die Kondensatoren nicht mehr an .die Ka thode, sondern an. eine Hilfselektrode bezw. Erregeranode anzuschliessen.
Jede Anode ist mit ihrem eigenen Kondensatür versehen, wobei die andern Belege der Kondensatoren zu einem gemeinsamen Punkt zusammenge- fasst sind, welcher an eine Hilfselektrode an geschlossen ist. Diese Anordnung ist anhand der Fig. 7 ersichtlich.
Jede Anode a ist mit ihrem eigenen Kondensator p versehen, wobei ein Beleg jedes Kondensators mit der ent sprechenden Anode verbunden ist, während die andern Belege der Kondensatoren zu einem gemeinsamen Anschlusspunkt q ge führt sind. Der Anschlusspunkt q ist dann an der Hilfselektrode m angeschlossen. Es ist selbstverständlich auch möglich, jeden Kondensator an eine eigene Hilfselektrode anzuschliessen.
Statt die Kondensatoren zwi schen Anode und Hilfselektrode zu schalten, können sie ebenfalls zwischen Steuergitter und Hilfselektrode bezw. Eirregerelektroden angebracht werden. Der Vorteil dieser Schaltungen besteht darin, dass nun der Gleichrichter nicht mehr auslöscht, weil die Kathode nicht mehr infolge Kondensator schwingungen oder Entladungen vorüber gehend auf ein Potential gebracht wird, bei welchem der Kathodenfleck auslöscht.
Device for controlling discharge vessels containing metal vapor or gas with the aid of anode grids. The main part relates to a device for controlling discharge vessels containing metal vapor or gas with the aid of anode grids, in particular for interrupting burning arcs, in which the openings in the grids in front of the anodes are dimensioned so that Langmuir's dark room during given metal vapor or gas pressure, it covers and closes even at such negative voltages that the grid, arranged in isolation, would be charged by itself.
It is generally known that all rectifiers and converters controlled by means of gas and vapor discharge cells have the disadvantage that only the ignition of the anode current can be selected at will, while the extinguishing is carried out. depends on the course of the anode voltage, which means that only lagging current can be drawn from the network.
The continuously controllable, so-called head and wall current amplifiers, on the other hand, are only used to control small currents, because the inevitable high internal resistance of these tubes does not allow the control of larger currents for energy reasons. These head and wall current amplifiers are gas or vapor-filled discharge tubes with incandescent or arc cathodes, in which the charge carriers (electrons) necessary for the controlled arc are withdrawn from an uncontrolled main arc on the wall or head side.
The high internal resistance of this latter control principle is due to the fact that ionization must not take place in the space between the grid and anode. As a result, voltage-consuming negative space charges occur in this space, which result in the high internal resistance. According to the dimensioning of the grids specified in the main patent, whereby shock ionization is made possible between anodes and grid, but not in the grate openings, the disadvantages of the grid controls known up to now are eliminated.
Furthermore, this control grid can be used. Direct current arcs that are burning at an anode and fed by a direct current source are interrupted at any time.
However, the grids are relatively tightly meshed and impermeable, so the penetration of the anode voltage through the grid meshes is small, so that it is necessary to ensure that an excitation arc burns directly past the grids. Such excitation arcs are known in and of themselves.
However, it has been established through tests that precisely the currents of these exciter arcs offer a further possibility for: the control of the anode currents.
The subject of this further invention is a device for controlling metal vapor or gas containing discharge vessels with the help of anode grids, in particular special arcs for interrupting burning light, in which .das igniting and extinguishing .des anode current by means of a periodically pulsing that burns past each anode grid E @ regerliehtbogens is effected. It has already been emphasized that it is necessary to keep the metal vapor pressure or gas pressure constant within a certain limit range. In order to achieve this: all of the pipes are expediently enough.
Cooled lengthwise with cooling liquid, but only on half the circumference of the tube on the opposite of the control grids. Page. This cooling also prevents condensation from taking place on grids and anodes.
The excitation current used to control the anode currents is a function of the vapor pressure in the arc apparatus and the grid and anode voltage used. Even relatively small excitation current fluctuations result in large anode current fluctuations. In this way it is also possible to convert direct current into alternating current by means of small control powers.
In the drawing, some Ausfüh approximately examples for the invention are shown, namely: the figures show different versions of discharge vessels in which an excitation arc burns past the anodes. In addition, for a suitable cooling of the tube BEZW. Housing taken care of. In all figures, a mean the main anodes, which are provided with upstream control grids g, e is the excitation anode and b is the cathode. The cooling jacket provided for cooling the tube is denoted by k.
In Fig. 1, the transformer t is on the one hand with the anodes a. and on the other hand connected to the cathode b. A direct current source c is connected between the transformer t and the cathode <I> b </I>. The grids g are placed in a known manner on a direct current source d, the positive pole of which is connected to the cathode b. The excitation anode e is supplied with current from the direct current source lz, which also feeds the ignition anode z, and the alternating current generator w connected in series.
The alternating current is superimposed on the excitation direct current, where g pulsates through the ionization wires in front of the control grids:
In both dimensioning and charging of the grid g already described, as a result of which ionization takes place between anodes and grids, but not in the grid openings, the ignition and extinction of the anode current is now initiated by the excitation arc pulsing in front of the grids. Of course, the one in the anode circuit. Due to the higher anode voltage, controlled power can be much greater than the pulsating energy of the excitation current required for control.
'In Fig. 2 a circuit is shown in which the grid voltage pulsates synchronously with the excitation current. For this purpose, the control grids <I> g </I> are connected via resistors <I> r </I> to the phases of the same name of the transformer s feeding the exciter anodes. A direct current source c is again connected between the cathode b and the zero point of the transformer t. Each arm of the arc apparatus is provided with its own cooling jacket k.
This three-phase circuit represents a further advantageous embodiment of the invention, insofar as the anode currents are controlled in mutual support both by pulsing the excitation current and the grid voltages.
The excitation transformer s in Fig. 2 is designed as a rotary transformer because it is easily possible to use phase-shifted power sources for grid charging. Of course, the grids can just as well be fed from a separate voltage source.
Fig. 3 shows the application of this grid control to a metal vapor rectifier. A close-meshed control grid <I> g </I> charged with alternating voltage is built into the anode a, surrounding the anode sleeve 7t. Below: this control grid <I> g </I> is attached a second grid m, which replaces the exciter anode of the previous exemplary embodiments. This second.
The grid in is fed with a pulsating current, so that the anode current can be deleted as desired. can be ignited. Of course, the control grid g can be charged with DC voltage instead of AC voltage.
4 to 6 further Ausfüh approximately possibilities for arc apparatuses are indicated in which exciter anodes e are arranged in such a way that the exciter light arc burns directly in front of the main anodes r. The designation of the individual parts is the same as in FIGS. 1 to 3.
6 shows two different designs, namely on the left the excitation arc is guided in the desired direction by means of a guide i, while on the right a concentric arrangement of main anode a and excitation anode c, and grid g is shown. In the latter case, it is also advisable to attach a power distribution grid f.
To implement the invention in the embodiments indicated in FIGS. 4 to 6, a circuit according to FIG. 1 and / or. 2 can be used.
When deleting the anode current, overvoltages occur similar to when switching off a direct current by means of a tÜl or high-speed switch. Such overvoltages can cause major damage, so this deficiency must be eliminated. It is known to suppress this, over voltages by capacitors connected in parallel to the arc. Experiments now show that it is advantageous to no longer display the capacitors, but rather the cathode. an auxiliary electrode respectively. Connect the exciter anode.
Each anode is provided with its own condenser door, with the other documents of the condensers being combined to form a common point which is connected to an auxiliary electrode. This arrangement can be seen from FIG. 7.
Each anode a is provided with its own capacitor p, one document of each capacitor being connected to the corresponding anode, while the other documents of the capacitors are connected to a common connection point q ge. The connection point q is then connected to the auxiliary electrode m. It is of course also possible to connect each capacitor to its own auxiliary electrode.
Instead of switching the capacitors between rule anode and auxiliary electrode, they can also BEZW between the control grid and auxiliary electrode. Excitation electrodes are attached. The advantage of these circuits is that the rectifier no longer extinguishes because the cathode is no longer temporarily brought to a potential at which the cathode spot extinguishes due to capacitor oscillations or discharges.