DE295729C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 295729 KLASSE 21c. GRUPPE- M 295729 CLASS 21c. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Mai 1916 ab.Patented in the German Empire on May 5, 1916.

Elektrische Entladungsgefäße, z. B. solche, die zur Gleichrichtung von Wechselstrom dienen, werden häufig in Reihe mit Stromverbrauchern so betrieben, daß sie bei veränderlicher Belastung einen im wesentlichen konstanten Strom durchlassen. Tritt nun im Verbrauchskreis ein Kurzschluß ein oder wird sonstwie die vom Verbrauchskreis absorbierte Spannung verringert, so tritt an dem Ent-Electrical discharge vessels, e.g. B. those that are used to rectify alternating current, are often operated in series with power consumers so that they are variable Allow a substantially constant current to pass through the load. Now occurs in the consumption circuit a short circuit occurs or if the voltage absorbed by the consumer circuit is reduced in some other way,

ladungsgef äß eine unzulässige Spannung auf, und es kann letzteres hierdurch beschädigt oder zerstört werden. Die beschriebenen Erscheinungen können insbesondere bei elektrischen Entladungsgefäßen eintreten, die auf reiner Elektronenentladung, hervorgerufen durch Glühen einer Kathode in einem sehr hohen Vakuum, beruhen. Bei diesen Entladungsgefäßen ändert sich die Stromstärke innerhalb eines bestimmten Bereichs, welcher von den Abmessungen und der gegenseitigen Lage der einzelnen Teile, insbesondere vom Abstand der Elektroden, und von anderen Umständen abhängt, mit der ³/₂. Potenz der Spannung und wird dann bei höheren Spannungen im wesentlichen konstant. Wenn die aufgedrückte Spannung größer als dieser kritische Wert ist,, kann der Widerstand des äußeren Belastungskreises verändert werden, ohne daß dies die Stromstärke beeinflußt.The charge vessel has an impermissible voltage, and the latter can be damaged or destroyed as a result. The phenomena described can occur in particular in the case of electrical discharge vessels that are based on pure electron discharge, caused by glowing a cathode in a very high vacuum. These discharge vessels, the current level changes within a certain range, which on the dimensions and the mutual position of the individual parts, in particular the distance between the electrodes and on other circumstances, with ^_3/2. Power of the voltage and then becomes essentially constant at higher voltages. If the applied voltage is greater than this critical value, the resistance of the external load circuit can be changed without affecting the current strength.

Letztere hängt vielmehr für ein gegebenes Entladungsgefäß ausschließlich von der Temperatur der Glühkathode ab.Rather, the latter depends exclusively on the temperature for a given discharge vessel the hot cathode.

Während des normalen Betriebes wird im Entladungsgefäß nur ein kleiner Teil der Spannung der Stromquelle vernichtet. Der übrige Teil der Spannung wird im Belastungskreis aufgezehrt. Wird dagegen der oder die Stromverbraucher kurzgeschlossen, so wird die gesamte Spannung und daher die gesamte Energie der Stromquelle im Entladungsgefäß vernichtet, und es würde das Entladungsgefäß ohne irgendeine Schutzvorrichtung zerstört werden.During normal operation, only a small part of the Voltage of the power source destroyed. The rest of the tension is consumed in the load circuit. If, on the other hand, the one or the other Current consumers short-circuited, so the entire voltage and therefore the entire Energy from the power source is destroyed in the discharge vessel, and the discharge vessel would become be destroyed without any protective device.

Die gewöhnlichen Schutzvorrichtungen sind nun unter den vorliegenden Umständen nicht verwendbar. Es würde nämlich erstens, da der Strom konstant bleibt, eine Überstromsicherung nicht wirksam werden. Zweitens kann eine Überspannungssicherung nicht benutzt werden, da die beim Kurzschluß an dem Entladungsgefäß auftretende volle Spannung auch im normalen Betrieb während jeder zweiten Halbwelje auftritt, während welcher infolge der einseitigen Leitfähigkeit der Entladungsröhre kein Strom durch sie fließt. Diese hohe Spannung, welche normal während der stromlosen Halbwellen vorhanden ist, bildet keine' Gefahr für das Entladungsgefäß, da sie keine Energievernichtung· hervorruft, sie macht jedoch die Benutzung der üblichen Überspannungssicherung unmöglich.The usual guards are now not in the present circumstances usable. Firstly, since the current remains constant, there would be an overcurrent protection will not take effect. Second, a surge protector cannot be used because the full voltage that occurs in the discharge vessel in the event of a short circuit also occurs in normal operation during every second half-cycle, during which as a result The one-sided conductivity of the discharge tube means that no current flows through it. These high voltage, which is normally present during the de-energized half-waves no risk for the discharge vessel, since it does not cause any energy destruction, it does however, the use of the usual overvoltage protection is impossible.

Gemäß der Erfindung wird die Spannungserhöhung an dem zu schützenden Entladungsgefäß benutzt, um eine Stromzunahme inAccording to the invention, the voltage increase on the discharge vessel to be protected used to increase a current in

einem Hilfsentladungsgefäß hervorzurufen, wenn der Strom von solcher Polarität ist, daß er eine Erhöhung der vernichteten Energie im Hauptgefäß mit sich bringt. Das Hilfsgefäß ist so gebaut, daß es eine hohe Spannung erfordert, um einen nenenswerten Strom durchzulassen, und daß sein Strom unter den normalen. Betriebsbedingungen beträchtlich unterhalb des Sättigungsbereiches liegt, bei welchemto cause an auxiliary discharge vessel if the current is of such polarity that it brings with it an increase in the destroyed energy in the main vessel. The auxiliary vessel is built in such a way that it requires a high voltage to pass a significant current, and that its current is below normal. Operating conditions considerably below of the saturation range is at which

ίο jeder weitere Spannungszuwachs keinen weiteren Stromzuwachs hervorruft. Der infolgedessen im Hilfsgefäß auftretende Stromzuwachs wird dazu benutzt, um irgendein Überstromrclais zu betätigen, durch welches die Energievernichtung durch das Hauptentladungsgefäß und ebenso diejenige durch das Hilfsentladungsgefäß aufgehoben wird.ίο every further increase in tension no further Generates electricity growth. The resulting increase in current in the auxiliary vessel is used to actuate any overcurrent circuit, by which the energy dissipation through the main discharge vessel and likewise that is canceled by the auxiliary discharge vessel.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, während Fig. 2 die Beziehung zwischen Spannung und Strom für das Haupt- und Hilfsgefäß durch Schaulinien veranschaulicht. The drawing shows in Fig. 1 an embodiment, while Fig. 2 illustrates the relationship between voltage and current for the main and auxiliary vessels by visual lines.

Mit ι ist das Hauptentladungsgefäß bezeichnet, welches ermöglicht, daß der Verbrauchskreis 2 aus dem Transformator 3 über die Leiter 4 und 5 Strom von nur einer Richtung erhält. Das Entladungsgefäß 1 enthält eine Glühkathode 6 und eine Anode 7 und wird in bekannter Weise möglichst vollkommen entlüftet, so daß der Druck des Gasrestes nur ungefähr 0,00005 mm Hg oder noch niedriger ist. Die Glühkathode 6 wird durch eine Batterie 8 zum Glühen gebracht, mit der sie durch die Leitungen 9 und 10 verbunden ist, die einen Schaltkontakt 11 enthalten. Die Elektroden dieses Gefäßes sollen nahe zueinander angeordnet sein, um den Spannungsabfall und daher den Energieverlust im Entladungsgefäß zu verringern. Hierdurch wird die Spannungsgrenze, oberhalb welcher das.. Entladungsgefäß bei veränderlicher aufgedrückter Spannung mit konstantem Strom arbeitet, verringert. Es ist also die Spannung, bei welcher durch die sogenannte Raumladung ein weiteres Anwachsen des Stromes verhütet wird, verhältnismäßig niedrig. Die Charakteristik eines solchen Entladungsgefäßes kann durch die Schaulinie A der Fig. 2 veranschaulicht werden, in welcher die Ordinären Stromwerte in Milliampere und die Abszissen Spannungswerte in Volt ausdrücken. Hiernach wächst bei einer bestimmten Kathodentemperatur der Strom bis zu 100 Volt mit der V₂- Potenz der Spannung, bis schließlich alle Elektronen, die der Glühfaden bei dieser Temperatur aussenden kann, ausgenutzt sind; bei Spannungen über 100 Volt hinaus bleibt der Strom konstant, etwa 100 Milliampere.With ι the main discharge vessel is referred to, which enables the consumption circuit 2 from the transformer 3 via the conductors 4 and 5 to receive current from only one direction. The discharge vessel 1 contains a hot cathode 6 and an anode 7 and is vented as completely as possible in a known manner, so that the pressure of the gas residue is only about 0.00005 mm Hg or even lower. The hot cathode 6 is made to glow by a battery 8 to which it is connected by the lines 9 and 10 which contain a switching contact 11. The electrodes of this vessel should be arranged close to one another in order to reduce the voltage drop and therefore the energy loss in the discharge vessel. This reduces the voltage limit above which the .. discharge vessel works with a constant current when the voltage applied varies. The voltage at which the so-called space charge prevents a further increase in the current is therefore relatively low. The characteristic of such a discharge vessel can be illustrated by the line A in FIG. 2, in which the ordinary current values express in milliamperes and the abscissas express voltage values in volts. After this, at a certain cathode temperature, the current increases up to 100 volts with the V ₂ power of the voltage, until finally all electrons that the filament can emit at this temperature are used up; at voltages above 100 volts, the current remains constant, around 100 milliamps.

Parallel zum Gleichrichter 1 ist nun ein zweites Entladungsgefäß χ 2 mit Glühkathode ß₀ 13 und Anode 14 geschaltet. In diesem sind die Elektroden weiter voneinander angeordnet, so daß der Bereich, für welchen der Strom mit der Spannung wächst, bedeutend vergrößert ist, derart, daß er den im Hauptgefäß im nor- gg malen Betrieb auftretenden Spannungsabfall einschließt. Die Charakteristik des zweiten Entladungsgefäßes wird durch die Schaulinie B dargestellt. Der Strom wächst mit der ³/₂. Potenz der Spannung bis ungefähr 600 Volt und wird dann mit 80 Milliampere konstant. Dabei ist die Elektronenaussendung beispielsweise zufolge niedrigerer Kathodentemperatur etwas geringer als bei der Entladungsröhre i.A second discharge vessel χ 2 with a hot cathode ß ₀ 13 and anode 14 is now connected in parallel with the rectifier 1. In this the electrodes are arranged further from one another, so that the area for which the current increases with the voltage is significantly enlarged in such a way that it includes the voltage drop that occurs in the main vessel during normal operation. The characteristics of the second discharge vessel are shown by visual line B. The current increases with ^_3/2. Potency of the voltage up to about 600 volts and then becomes constant with 80 milliamperes. In this case, the electron emission is somewhat lower than with the discharge tube i, for example due to the lower cathode temperature.

In den Stromleitungen 16 und 17 der Heizbatterie 15 der Kathode 13 liegt ein Schaltkontakt 18, der auf demselben Stiel sitzt wie der Schaltkontakt 11. In Reihe mit dem Entladungsgefäß 12 liegt die Wicklung eines Elektromagneten 20, dessen Anker mit dem StielIn the power lines 16 and 17 of the heating battery 15 of the cathode 13 is a switching contact 18 which sits on the same stem as the switching contact 11. In series with the discharge vessel 12 is the winding of an electromagnet 20, whose anchor with the stem

19 verbunden ist. Unter normalen Betriebsbedingungen ist die Spannung am Gefäß 1 und daher auch diejenige am Gefäß 12 so gering, daß der durch letzteres fließende Strom nicht ausreicht, um den Anker des Elektromagneten19 is connected. Under normal operating conditions the tension on vessel 1 and therefore also that on vessel 12 is so low that that the current flowing through the latter is insufficient to the armature of the electromagnet

20 anzuziehen. Wenn dagegen ein Kurzschluß eintritt oder der Widerstand der Belastung plötzlich sinkt, dann wird die Spannung an den beiden Entladungsgefäßen so groß, daß der durch das Entladungsgefäß 12 fließende Strom · ausreicht, um den Magnetanker anzuziehen und dadurch die Schaltkontakte 11 und 18 zu öffnen, den Schaltkontakt 23 zu schließen. In dem gewählten Ausführungsbeispiel mag der Auslösestrom des Elektromagneten 20 beispielsweise auf 40 Milliampere festgesetzt sein. Durch die Schaltkontakte 11 und 18 wird der Heizstrom der Kathoden der beiden Entladungsgefäße unterbrochen, und hierdurch werden die beiden Entladungsgefäße energielos gemacht. Durch die Schließung des Schaltkontaktes 23 wird die Wicklung des Magneten 20 über die Leitungen 16, 21 und 22 an die Batterie 15 angeschlossen und somit auch weiter erregt. AVenn die störende Ursache wieder beseitigt ist, können die Schalter 11 und 18 in irgendeiner geeigneten Weise wieder geschlossen und der Schalter 23 wieder geöffnet werden, beispielsweise indem ein Schalter 24 n₀ in der Leitung 16 geöffnet wird.20 to put on. If, on the other hand, a short circuit occurs or the resistance of the load suddenly drops, the voltage across the two discharge vessels is so high that the current flowing through the discharge vessel 12 is sufficient to attract the magnet armature and thereby open the switching contacts 11 and 18 Switching contact 23 to close. In the selected exemplary embodiment, the tripping current of the electromagnet 20 may be set to 40 milliamperes, for example. The heating current of the cathodes of the two discharge vessels is interrupted by the switching contacts 11 and 18, and the two discharge vessels are thereby rendered deenergized. By closing the switching contact 23, the winding of the magnet 20 is connected to the battery 15 via the lines 16, 21 and 22 and thus also further excited. When the disruptive cause has been eliminated, the switches 11 and 18 can be closed again in any suitable manner and the switch 23 can be opened again, for example by opening a switch 24 n ₀ in the line 16.

Claims

Patent Claims:

i. Protection device against overload n ₅ of electrical discharge vessels which operate in the constant current range, characterized in that in parallel with

the discharge vessel to be protected (i.) a second discharge vessel (12), which in normal. Operation below the constant current range works in Series is connected to an overcurrent fuse (z. B. an overcurrent switch 20).

2. Protection device according to claim 1, characterized in that by the Overcurrent fuse (20) the heating current of the main discharge vessel (1) and the Auxiliary discharge vessel (12) is interrupted.

1 sheet of drawings.