Funkenerzenger für die Spektralanalyse mit meehaniseher Steuerung der Funkenfolge durch einen rotierenden Synchronschalter.
Als Lichtquelle für spektrochemischc Analyse spielen Funkenentladungen eine wichtige Rolle. Um besonders regelmässige Folgen von Funken zu erhalten, ist es be kannt, durch Einführung eines mit der Netz- spannung synchron umlaufenden Schalters im Hochspannungskreis eines Transformators eine mechanische Steuerung der Funkenentladungen zu erzielen. Der Synchronschalter ist bei der technischen Ausführung dieser Geräte gewöhnlich als rotierende Funkenstrecke ausgebildet, und zwar drehen sich, von einem Synchronmotor angetrieben, zwei unter 180 gegenüberstehende und miteinander verbun dene Elektroden zwischen zwei festen Elektroden, die sich ebenfalls unter 180 gegen überstehen.
Innerhalb der kurzen Zeit, in der die festen und die beweglichen Elektroden einander gegenüberstehen, tritt ein Funken übergang auf. Der Synchronschalter wird somit von zwei hintereinandergeschalteten Fun l : enstrecken gebildet, die ihrerseits mit der Analysenfunkenstrecke in dem Entladekreis eines Kondensators in Reihe geschaltet sind.
Im Entladekreis befindet sich dann gewöhn- lich noch eine Selbstinduktivität, deren GlröBe sich nach der gewünschten Entladungsfre- quenz richtet.
Bei den bekannten Funkenerzeugern, bei denen der Kondensator mittels eines Transformators aufgeladen wird, ist die Sekundär- wicklung des Transformators in der Mitte geerdet. An der Analysenfunkenstrecke treten infolgedessen hohe Spannungen auf. so dass einmal das Berühren der Elektroden bei den hohen, etwa 10 bis 20 kV betragenden Spannungen lebensgefährlich ist. Zum andern ist es bei Arbeiten an geerdeten Werkstücken zweckmässig, dass Seine der Elektroden der Analysenfunkenstrecke auf Erdpotential liegt. In diesen Fällen erdet man zweckmässig den Transformator nicht an der Mitte der Sekundärwicklung, sondern an einem Ende.
Das andere Ende des Transformators hat In Abb. l bedeutet, l eine Primärwick- lung eines Transformators 9. an dessen Se kundärwicklung 3 der Hochspannungskreis angesehlossen ist. Dieser besteht aus einem
Kondensator 4, dessen Ladespannung über eine
Analysenfunkenstreeke 5 und einen rotieren den Unterbrecher 6 sowie eine Selbstinduk- tionsspule 7 fliesst.
Der rotierende Unterbre- cher 6, der durch einen nicht gezeichnei-en
Synchronmotor angetrieben wird, weist zwei Funkenstreeken 8 und 9 auf, bei denen der Funkeniibergang immer dann auftritt, wenn sich die entsprechenden Elektroden 10 und 11 sowie 12 und 13 kurzzeitig gegenüberstehen.
Die rotierenden Elektroden 11, 12 sind mit dem Mittelpunkte eines aus zwei gleichen
Teilen 15 und 16 bestehenden Widerstandes verbunden, der zwischen den beiden festen
Elektroden 10. 13 liegt. Dadurch wird ver- mieden, dass die rotierenden Elektroden 11
12 durch ihre Kapazität und durch ihre un vollkommene Isolation gegen Erde eine un zulässig hohe Spannung gegenüber der festen
Elektrode 10 annehmen. Auf der Achse des rotierenden Unterbrechers kann z. B. ein n
Schleifring angebracht sein, auf den die
Stromübertragung durch eine feststehende
Bürste erfolgt.
Die Widerstände 15 und 16 6 werden zweckmässig in der Grössenordnung von 107 Ohm gewählt, Sie dürfen nicht zu klein dimensioniert werden, weil sonst vor dem Funkendurchsehlag an der Analysen funkenstreeke über diese ein beträchtlicher
Blindstrom fliesst, und im extremen Fall überhaupt keine Spannung mehr am Syn- ebronschalter 6 herrschen würde.
Sind die
Widerstände anderseits zu hoch gewähr. dann hat sieh im Augenblick, da sich die Elektroden 10 und 11 sowde 12 und 13 gegen überstehen, an den rotierenden Elektroden 11 und 112 noch nicht ein günstiges Potential ausgebildet, weil die elektrische Trägheit der an den Teilfunkenstrecken des rotierenden Unterbreehers gebildeten Kreise durch die
Kapazität und die Grösse der Widerstände in diesen Kreisen gegeben ist.
Gemäss der Abb. 2, die eine zweite Aus fiihrungsform der erfindungsgemässen Fundann die volle Transformatorspannung gegen über Erdpotential. Beim Arbeiten mit einer derartigen Anordnung zeigt sich aber, dass zwischen den Elektroden der rotierenden Funkenstrecke sehr lange, knatternde Funken auftreten. Diese Funken sind sehr störend und können die Brauchbarkeit der ganzen ex Anordnung in Frage stellen, weil einerseits die in den Funken verbrauchte Energie be- trächtlich ist und anderseits die Funkeneinsätze um so unregelmässiger erfolgen, je länger die Funken sind.
Die Erfindung betrifft einen mit Wech- selstrom gespeisten Funkenerzeuger für die Spektralanalyse mit mechanischer Steuerung der Funkenfolge durch einen rotierenden Synchronschalter und bezweckt, die erwähn- ten Nachteile beheben zu können. Der Fun kenerzeuger zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass die rotierenden Elektroden leitend mit mindestens einem Punkt deg den rotierenden Synchronschalter und die Anal- senfunkenstrecke enthaltenden Entladungskreises verbunden sind.
Zweckmässig können die rotierenden Elektroden mit dem Mittelpunkt eines zwischen den festen Elektroden liegenden Widerstandes verbunden sein. Bei einer andern Ausfüh- rungsform des Funkenerzeugers gemäss der Erfindung sind die rotierenden Elektroden über einen Schutzwiderstand mit der Mitte der Sekundärwicklung eines Eochspannungs- transformators verbunden. An Stelle oder auch zusätzlich zu dieser Verbindung können auch die rotierenden Elektroden über einen Schutzwiderstand mit der Mitte der Kapazi- tät, die durch den Hochspannungstransformator aufgeladen wird, verbunden werden.
Es ist auch möglich, die rotierenden Elektroden durch eine Hilfsspannungsquelle, z. B. durch eine besondere Wicklung des Transformators. mit einem Punkt des Entladungskreises zu verbinden.
Im nachfolgenden sind beispielsweise zwei Ausführungsformen des erfindungsgemässen Funkenerzeugers, die in den Abb. 1 und 2 dargestellt sind, näher erläutert. kenstrecke zeigt, in der entsprechende Schaltelemente die gleichen Bezugsziffern wie in Abb. 1 auFveisen,. ist das gewiinschte Ziel dadurch erreicht, dass die rotierenden Elektroden 11 und 12 über einen Schutzwider- stand 17 mit der Mitte der Sekundärwicklung des Transformators verbunden werden.
An Stelle der Verbindung der rotierenden Elektroden mit der Mitte der Sekundärwicklung, oder auch zusätzlich hierzu, können auch die Elektroden 11'und12übereinenSohutz- widerstand 18 mit der Mitte der die Sekundärwicklung überbrückenden Kapazität ver bunden werden. Zu diesem Zweck ist in A. 2 diese B : apazität in zwei gleiche Teilkondensatoren 19 und 20 aufgeteilt. Mit den angegebenen Schaltungen wird erreicht, dass die, Spannung zwischen den rotierenden Elektroden 11 und 1'2. einerseits und der festen Elektrode 10 anderseits in jedem Zeitpunkt bis zur Zündung gleich der halben Transfor matorspannung ist. Vom Augenblick der Zündung an können die drei Funkenstrecken 8,9 und 5 als kurzgeschlossen betrachtet werden.
Die Zeit des Funkeniiberganges, der in einer hochfrequenten Entladung besteht, ist durch die elektrischen Daten des Funkenkreises eindeutig festgelegt. Sie ist, gemessen an einer Periode der Transformatorspannung, ausserordentlich klein. Während dieser Zeit geschieht die Aufteilung dieser Spannung iiber die Funkenstrecken 8,9 und 5 selbsttätig durch die Widerstände dieser Funkenbahnen. Diese sind nämlich sehr klein gegen über den Widerständen 15,16 oder 17, 18, so dass die Schaltmassnahmen für diese Zeit überhaupt keine Rolle spielen. Sobald die Hochfrequenzentladung erloschen ist, und die Funkenstrecken 8,9 und 5 wieder unterbrochen sind, werden auch die SchaltmaBnahmen wieder wirksam und sorgen dafür, dass die Spannung zwischen den Elektroden 10 und 11,12 nichet zu grogs wird.
Olme die Schaltmassnahmen, d. h. ohne die leitenden Verbindungen zum Entladekreis über die Widerstände 17 bezw. 18, befinden sich die rotierenden Elektroden 11 und 12 vor dem Funkeniibergang auf einem Potential, dessen Höhe durch die Kapazität gegen Erde und den zufällig vorhandenen Isolationszustand bedingt ist, und das naturgemäss meist nahe dem Erdpotential liegt.
Der einseitigen Erdung des Sekundär- kreises kommt praktische Bedeutung deshalb zu, weil dadurch geerdete Werkstücke abgefunkt werden können und das Berühren der F'unkenstrecke während des Betriebes unge- fährlich gemacht werden kann. Für den Gegenstand der Erfindung selbst ist es aber nicht notwendig, dass überhaupt oder an irgendeiner bestimmten Stelle geerdet wird.
In der Praxis wird man immer den Eoch- spannungskreis erden, um definierte Verhält- nisse zu schaffen.
Ist die eine Seite der Analysenfunken- strecke auf Erdpotential gebracht, so befindet sich natürlich die andere Seite nahezu auf der hohen Gesamtspannung des Sekundärkreises, je nach dem Isolationszustand der Analysenfunkenstrecke.
Wenn man nun die Analysenfunkenstrecke ausserdem noch durch einen Widerstand überbrückt, der kleiner ist als die die Spannungsteilerschaltung bildenden Widerstände an den rotierenden Elektroden, dann kann man erreichen, dass auch die Berührung der zweiten Elektrode der Analy- senfunkenstrecke gefahrlos bleibt. Fur den Entlädungsvorgang nach dem Funkendurch- schlag hat ein solaher Uberbrückungswider- st ; and keine nachteilige Wirkung.