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Verfahren zum Prüfen von Entladungsgefäßen mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung,
insbesondere Dampf- oder Gasentladungsgefäßen -Die Erfindung bezieht sich auf elektrische
Prüfeinrichtungen und betrifft insbesondere Einrichtungen zum Prüfen von Entladungsgefäßen
mit eindeutiger Stromdurchlaßrichtung großer Leistung.
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Entladungsgefäße der verschiedenen Bauweisen, beispielsweise die I-Tochvakuumelektronenröhre
oder das Dampfentladungsgefäß, können für Leistungen der Größenordnung i ooo kW
gebaut werden. Beim Prüfen solcher Entladungsgefäße für große Leistungen sind nicht
immer große Energiemengen verfügbar, oder wenn, sie verfügbar sind, ergeben sich
beim Prüfen der Entladungsgefäße große EnergieNTerluste. Bei vielen Anwendungen,
beispielsweise in Gleichrichter- und Wechselrichterschaltungen,werden die Hochleistungsröhren
während des Teiles der Periode, in welcher sie nicht: leitend sind, einer Spannung
unterworfen, welche entgegengesetzt gerichtet ist derjenigen, die Strom durch die
Röhre schickt und ein Vielfaches dieser Spannung beträgt. Diese Spannung wird allgemein
als Sperrspannung bezeichnet. Die Sperrspannung, die eine Röhre aushalten kann,
ist ein wichtiges Kennzeichen, das sorgfältig bestimmt werden muß.
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Wird das Entladungsgefäß in einer Wechselrichteranlage verwendet,
so ist noch zu beachten, daß seine Anode einer positiven Spannung von angenähert
dem doppelten Wert der Gleichspannung unterworfen wird, und zwar während des größeren
Teils der abwechselnden Halbwellen, in welchen die Röhre nicht leitend ist. Es ist
wichtig zu bestimmen, ob das Gitter betriebssicher das Zündendes Stromes in der
Röhre verhindern kann. Bei einer Prüfung des Entladungsgefäßes unter natürlichen
Arbeitsbedingungen muß demnach während eines Teiles der Periode die Röhre den Maximalstrom
führen, während eines anderen Teiles der Periode die Röhre der festgesetzten Sperrspannung
unterworfen werden, und während eines dritten Teiles der Periode, während dessen
an der Anode eine positive Spannung liegt, muß das Gitter das Zünden verhindern.
Es ist daher notwendig, eine Prüfanordnung vorzusehen, die in bezug auf die Arbeitsbedingungen
dem natürlichen Betrieb möglichst ähnlich ist.
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Gegenstand der Erfindung ist eine neue und verbesserte Prüfeinrichtung
für Entladungsgefäße großer Leistung, die einen verhältnismäßig kleinen Energieaufwand
erfordert und gleichzeitig die wirklichen Arbeitsbedingungen nachbildet. Während
(les einen Teiles der Periode führt die Röhre einen großen Strom, und während eines
anderen
Teiles der Periode liegt an der Röhre eine Sperrspannung. Ferner ermöglicht die
Erfindung, während eines dritten Teiles der Periode der Anode eine hohe positive
Spannung und dem Gitter eine negative Spannung, die das Zünden der Röhre verhüten
soll, zuzuführen.
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Gemäß der Erfindung wird das zu prüfende Entladungsgefäß in einen
Kreis n-iit einer zweiten zu prüfenden Röhre und ein°_r Stromquelle von verhältnismäßig
kleiner Wechselspannung gelegt mit einer Kapazität, die gleich oder größer ist als
die Leistungsfähigkeit der Röhre. Die erste zu prüfende Riihre liegt gleichzeitig
in einem zweiten Kr-.is, dem über eine dritte Röhre eine ziemlich hohe Wechselspannung
aufgedrückt wird. Diese dritte Röhre ist so in den Kreis eingefügt, daß das Fließen
des Stromes während der positiven Halbwelle der Wechselspannung verhindert wird,
so daß dieser Kreis nur eine hohe gleichgerichtete Spannung während des Teiles der
Periode liefert, wenn das erste zu prüfende Entladungsgefäß nicht leitend ist. Die
zweite zu prüfende Röhre ist mit einem Steuergitter versehen, dessen Erregung derart
gewählt ist, daß ein Stromfluß vom Hochspannungskreis in den Niederspannungskreis
während der negativen Halbwelle verhütet wird. Dadurch wird die Sperrwirkung des
Gitters geprüft. Damit der Spannungsverlauf an der ersten- zu prüfenden Röhre und
an der dritten Röhre während der negativen Halbwelle, wenn kein. Strom im Hochspannungskreis
fließt, in geeigneter Weise bestimmt werden kann, wird die zu prüfende erste Röhre
durch einen hohen Widerstand überbrückt, der von einem endlichen Strom durchflossen
wird. Die Sperrspannung, die an dein Entladungsgefäß liegt, kann dann leicht aus
dem Spannungsabfall am Widerstand bestimmt werden, Falls erwünscht, kann eine phasendrehende
Anordnung für den Gitterkreis der ersten zu prüfenden Röhre zur Bestimmung der Steuercharakteristik
vorgesehen sein.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Ein zu prüfendes Entladungsgefäß io erhält während der positiven Halbwelle einen
Wechselstrom verhältnismäßig niedriger Spannung. Dieser Wechselstromkreis enthält
die Röhre io, eine zweite Röhre ii, die auch geprüft werden kann, die Sekundärwicklung
eines Transformators i2, dessen Primärwicklung von einer passenden Wechselstromquelle
gespeist wird, und erforderlichenfalls einen kleinen veränderlichen Widerstand 13
zur Begrenzung des vom Transformator 12 gelief!rten Stromes, der sonst durch das
Entladungsgefäß io kurzgeschlossen werden würde. Der Gitterkreis der Röhre io enthält
einen Strombegrenzungswiderstand 1q. und die Sekundärwicklung eines Transformators
15, dessen Primärwicklung von der Läuferwicklung eines Drehtransformators 16 erregt
wird, der seinerseits von einem Dreiphasennetz 17 gespeist wird. Ferner ist ein
Kreis vorgesehen, der zwischen Anode und Kathode des Gefäßes io eine vergleichsweise
hohe Sperrspamluiig anlegt. Dieser Kreis enthält das Entladungsgefäß io, ein Entladungsgefäß
18 und die sekundäre Hochspannungswicklung z9 eines Transformators 2o, dessen Primärwicklung
von einer geeigneten Wechselspannungsquelle derselben Frequenz und Phasenlage wie
der Transformator 12 erregt wird, beispielsweise kann es dieselbe sein, an die auch
der Transformator i2 angeschlossen ist. Ein hoher Widerstand 21 liegt parallel zum
Gefäß io. Ferner sind Mittel vorgesehen, die das Gefäß ii während des Teiles der
Wechselstromperiode nicht leitend machen, in welchem eine hohe Sperrspannung am
Entladungsgefäß io liegt, damit ein Stromfluß vom Hochspannungskreis in den Niederspannungskreis,
die beide gegeneinander in Reihe geschaltet sind, verhindert wird. Wie gezeigt ist,
umfassen diese Mittel ein Steuergitter für die Röhre i i, das von einer Hilfswicklung
22 des Transformators 2o erregt. wird, und eine kleine Kapazität 23, um die richtige
Phasenbeziehung zwischen Gitterspannung des Gefäßes ii und der Sperrspannung einzustellen.
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Wenn hier immer von einer Weciiselspailnungsquelle von verhältnismäßig
niedriger Spannung, die einen Strom durch die zu prüfende Röhre während jeder zweiten
Halbwelle schickt; und von einer Spannungsquelle von verhältnismäßig hoher Spannung
zum Aufdrücken einer Sperrspannung während der anderen Halbwellen gesprochen ist,
so ist doch zu verstehen, daß die Maßzahlen dieser beiden Wechselstromkreise allein
durch die Angaben der zu prüfenden Röhren bestimmt werden, und daß die Begriffe
verhältnismäßig niedrige Spannung und verhältnismäßig ho'rje Spannung sich allein
auf die diesbezüglichen Spannungen der beiden Prüfwechselstromkreise beziehen. Es
ist nur notwendig, daß die Spannung des Niederspannungskreises ausreicht, einen
Strom gewünschter Größe durch den Scheinwiderstand- des Niederspannungskreises zu
schicken, während andererseits die Spannung im Hochspannungskreis allein durch die
Sperrspannung der zu prüfenden Röhren bestimmt ist. Das Verhältnis dieser beideri
Spannungen kann häufig ioo : i übersteigen: -Für die Erläuterung der Wirkungsweise
der Prüfeinrichtung nehmen wir an, daß eine positive Halbwelle des Wechselstromes
von
dem Transformator 12 dem Niederspannungskreis zugeführt wird,
und daß die dem Gitter der Röhre io von der Läuferwicklung des Drehtransformators
16 zugeführte Spannung in Phase mit der Anodenspannung dieses Gefäßes ist. Unter
diesen Bedingungen wird Strom durch das Gefäß io während der vollen Halbwelle fließen.
Seine Größe ist nur durch die Leistungsfähigkeit des Transformators 12 und die Einstellung
des Widerstandes 13 auf einen gewünschten Wert bestimmt, der entweder kleiner oder
größer als der Nennstrom der Röhre ist. Durch geeignete Einstellung des Drehtransformators
16 kann das Entladungsgefäß io in jedem- Augenblick während der positiven Halbwelle
des Wechselstromes leitend -werden, und die Steuercharakteristik des Gefäßes io
kann in bekannter Weise bestimmt werden. Die Möglichkeit, daß die Spannung der Sekundärwicklung
ig in derselben Richtung einen Strom durch das Gefäß io zu schicken versucht, wird
durch das Entladungsgefäß 18 verhindert, welches so angeordnet ist, daß Strom nur
in der entgegengesetzten Richtung durchfließt. Offenbar kann Strom nicht von dem
Niederspannungskreis zum Hochspannungskreis fließen, da diese Spannungen entgegengesetzt
in Reihe geschaltet sind. Es ist zu -sehen, daß das Gefäß i i eine Stromaufnahme
haben mu1:i, die gleich der des Gefäßes io ist, mit dem es in Reihe geschaltet ist.
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Während der nun folgenden negativen Halbwelle der Wechselspannung
ist das Potential der Anoden io und ii negativ in bezug auf ihre Kathoden, so daß
kein Strom vom Transformator 12 in diesen Niederspannungskreis fließt. In ähnlicher
Weise wird die von der Sekundärwicklung ig &m Gefäß io zugeführte Spannung entgegengesetzt
gerichtet sein derjenigen, als es leitend war. Dennoch wird ein kleiner Strom durch
diese Wicklung und den hohen Widerstand 2i und das Gefäß 18 fließen. Praktisch liegt
die volle Spannung der Wicklung ig an den Klemmen des Widerstandes 21 und infolgedessen
auch zwischen Anode und Kathode des Gefäßes io, das hinsichtlich seiner Sperrspannungscharal@teristik
geprüft werden soll. Es wird bemerkt, daß die Gefäße i i und 18 in ähnlicher Weise
in die aus denn Niederspannungs- und dem Hochspannungskreis gebildete Reihenschaltung
eingefügt sind, so daß der Strom versuchen wird, von der Transformatorwicklung ig
durch den Niederspannungstransformator 12 und die in Reihe geschalteten Gefäße i
i und 18 zu fließen. Zur Verhütung dieses Stromflusses vom Hochspannungskreis zum
Niederspannungskreis und zwecks Prüfung der Sperrwirkung des Gitters der Röhre i
i -wird diesem Gitter eine hohe negative Spannung mittels der Hilfssekundärwicklung
22 des Transformators 20 zugeführt. In einzelnen Fällen hat es sich als wünschenswert
herausgestellt, einen kleinen Kondensator 23 zur Erzielung der richtigen Phasenlage
einzufügen, so daß das Gefäß i i während der vollen Halbwelle, in welcher eine Sperrspannung
an das Gefäß io gelegt ist, nicht leitend ist. Wenn es erwünscht ist, werden die
Gefäße io und ii ausgetauscht und die Prüfung von neuem durchgeführt, damit die
verschiedenen Kennzeichen der Röhre bestimmt werden können. Die verbesserte Prüfeinrichtung
gemäß der Erfindung ist besonders gut geeignet für Dampfentladungsgefäße. Sie kann
aber ebensogut für Entladungsgefäße anderer bekannter Bauweise angewendet werden.