DE643506C - Einrichtung zur Steuerung einer gittergesteuerten Entladungsstrecke eines gas- oder dampfgefuellten Entladungsgefaesses - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf gittergesteuerte Entladungsgefäße, welche mit Gas oder Dampf gefüllt sind und daher die bekannte Eigenschaft der sog. unselbständigen Entladung besitzen. Der Stromdurchgang durch diese Entladungsgefäße läßt sich dadurch steuern, daß der Zündzeitpunkt durch Regelung der Gitterspannung geändert wird. Die Zündung tritt in dem Augenblick

ίο ein, in dem an das Gitter eine Spannung gelegt wird, welche oberhalb der sogenannten Zündlinie liegt, d. h. positiv ist im Vergleich zur Zündspannung. Die Entladungsgefäße werden bekanntlich vielfach als Gleichrichter zur Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom, als Wechselrichter zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder als Umrichter zur Änderung einer gegebenen Wechselstromfrequenz verwendet.

Für die Beeinflussung der Gitterspannung sind verschiedene Methoden bekanntgeworden. Man kann beispielsweise das Gitter des Entladungsgefäßes an eine normale Wechselstromquelle anschließen und die Phasenlage der Gitterspannung derart variieren, daß sich verschiedene Schnittpunkte zwischen der Gitterwechselspannung und der Zündlinie des Entladungsgefäßes und damit verschiedene Zündzeitpunkte ergeben. Diese Steuerungsmethode hat den Nachteil, daß nicht in jedem Bereich eine genügend genaue Regelung gewährleistet werden kann; denn bei weitgehender Aussteuerung des Entladungsgefäßes schneiden sich die Kurve der Gitterwechselspannung und die Zündlinie unter einem kleinen Winkel, so daß der Zündzeitpunkt nicht eindeutig festliegt. Eine andere Lösungsmöglichkeit, welche diese Nachteile nicht hat, ist ein als Kollektor ausgebildeter synchron umlaufender Kontaktapparat, durch den das Gitter periodische Spannungsstöße erhält, durch die das Entladungsgefäß gezündet wird. Für diese Steuerungsart verwendet man besondere Gleichstromquellen, welche über die genannten Kontaktapparate an das Gitter des - Entladungsgefäßes angeschlossen werden. Diese Schaltung bringt insofern gewisse Nachteile mit sich, als die für den Gitterkreis erforderliche Gleichstromquelle meist durch zusätzliche Umformer bzw. Gleichrichter geschaffen werden muß. Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Beeinflussung von gittergesteuerten Entladungsgefäßen, bei der die Nachteile der beiden beschriebenen Anordnungen ver- *>⁵ mieden werden, bei der demnach in jedem Bereich eine exakte Steuerung möglich ist, ohne daß eine Gleichstromquelle verwendet wird. Gemäß der Erfindung wird das Gitter des Entladungsgefäßes über eine Umschalt-

*) Von dem Patent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Helmut Bayha in Berlin-Siemensstadt.

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einrichtung an eine Wechselstromquelle angeschlossen. Die Umschalteinrichtung ist dabei derart geschaltet, daß in dem Augenblick, in dem die Zündung des Entladungen gefäßes erfolgen soll, das Gitter von der« einen Pol der Wechselstromquelle auf Jen entgegengesetzten Pol umgeschaltet wird.

In Fig. ι ist der Verlauf der Steuerung schematisch dargestellt. In dem Diagramm to gibt die Kurve ι den Verlauf der Anodenspannung eines als Gleichrichter arbeitenden Entladungsgefäßes an. Die Zündlinie des Entladungsgefäßes hat etwa die Form der Kurve 2. An dem Gitterkreis liegt eine Wechselspannung, deren Periodenzahl der an der Anode liegenden Wechselspannung gleich und in dem Beispiel auch mit dieser Spannung gleichphasig ist. Je nachdem das Gitter an den einen oder anderen Pol der Wechselstromquelle angeschlossen ist, verläuft die Spannung nach den Spannungskurven 3 oder 4. Schaltet man nun während der Halbperiode der Wechselstromkurve 1 den Anschluß des Gitters um, so wird beispielsweise nach dem in dem Diagramm angedeuteten Verlauf die Gitterspannung im Zeitpunkt 5 von einem negativen Wert im Vergleich zur Zündspannung plötzlich auf einen positiven Wert gebracht. Der Schnittpunkt dieser Spannungskurve mit der Zündlinie 2 ist bestimmend für den Zündpunkt 6 des Gleichrichters. Durch entsprechende mechanische oder elektrische Beeinflussung der zum Umschalten der Gitterspannung dienenden Schalteinrichtung kann dieser Zündpunkt beliebig vor- oder zurückgeschoben werden. Bei bestimmten Entladungsgefäßen wird der Gitterspannung zweckmäßig noch eine Gleichspannung bestimmter Größe überlagert. Diese Gleichspannung hat den Zweck, die Nullinie der Gitterwechselspannung um ein bestimmtes Maß gegenüber der Xullinie der Anodenwechselspannung zu verschieben, und es wird dadurch bei Zündspannungskurven, welche von der Kurve 2 in Fig. 1 wesentlich abweichen, vermieden, daß in einem bestimmten Zeitpunkt, insbesondere zu Beginn der Halbperiode, eine nicht gewollte Zündung eintritt. Zum Umschalten können an sich beliebige Umschalteinrichtungen verwendet werden. Eine besonders zweckmäßige Anordnung ergibt sich, wenn man zum Umschalten ruhende, elektrisch, beispielsweise elektromagnetisch, elektrodynamisch oder elektrostatisch betätigte Umschalter verwendet und deren Erregung an eine normale Wechselstromquelle anschließt. Durch geeignete Kombinationen von Ohmschen, induktiven und kapazitiven Widerständen, welche den die Umschaltung bewirkenden Strom beeinflussen, kann der Zeitpunkt der Zündung beliebig verstellt werden. Auch ist eine Verlegung des Umschaltzeitpunktes durch mechanische Veränderung des Schalters oder durch elektrische Zusatzkräfte möglich. 4.'In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 .ist- eine derartige Schaltung schematisch dargestellt. Ein Entladungsgefäß 7 ist mit einer Anode 8, einer Kathode 9 und einem Gitter 10 ausgerüstet und über einen beliebigen Stromverbraucher 11 an eine Wechselstromquelle \2 angeschlossen. Die Gitterspannung wird durch einen Transformator 13 geliefert, dessen Primärwicklung an der gleichen Wechselstromquelle \2 liegt. Der Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators ist an die Kathode 9 angeschlossen, während die beiden Enden der Sekundärwicklung mit den beiden Kontakten 15 und 16 eines Umschalters 14 verbunden sind. Der Umschalter sei beispielsweise als Vakuumschalter ausgebildet und werde durch einen Elektromagneten 17 periodisch geschaltet. Man wird zweckmäßig den Umschalter so bemessen, daß annähernd Resonanz zwischen der Eigenschwingung des Schalters und den aufgedrückten Impulsen besteht. Um den Umschalter für beliebige Frequenz verwenden zu können, kann seine Eigenschwingungszahl einstellbar gemacht werden. Im Erregerkreis des Elektromagneten liegen Regler 18 und 19, welche zur Einstellung des Zeitpunktes der Umschaltung dienen. Die beiden Kontakte 15 und 16 sind zweckmäßig noch durch einen Beruhigungswiderstand 20 überbrückt. Je nach der Einstellung der Widerstände 18 und 19 wird die Zündung des Gleichrichters zu verschiedenen Zeiten herbeigeführt und dadurch der durch den Apparat 11 fließende Gleichstrom geregelt.

Die beiden Gitter von zweianodigen Entladungsgefäßen oder von zwei einanodigen Gefäßen, die beispielsweise in bekannter Schaltung die beiden Halbwellen eines Einphasenwechselstromes gleichrichten, können entweder durch zwei verschiedene Umschalter beeinflußt werden oder durch einen einzigen Umschalter, der beide Gitter gemeinsam beeinflußt. Bei Mehrphasenstrom können mehrere Umschalter' benutzt werden; der Umschaltzeitpunkt jedes einzelnen Umschalters kann hierbei durch Einstellung der Phasenlage des den Umschaltvorgang bewirkenden Stromes geregelt werden.

Bei Verwendung von umlaufenden Kontaktapparaten für mehranodige Gefäße können entweder mehrere Kontaktscheiben verwendet werden, oder man kann die erforderliche Zahl von Kontakten und Bürsten an einer einzigen Scheibe \*ereinigen.

In Fig. 3 ist als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung eines gitter-

gesteuerten Entladungsgefäßes 22 dargestellt, welches ebenfalls als Gleichrichter arbeiten möge. Ähnlich wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 liegt die Kathode 23 des Entladungsgefäßes an dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung eines Transformators 24, welcher an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist. Die beiden Enden der Sekundärwicklung des Transformators sind mit dem Stromkreis des Gitters 25 verbunden. Zum Umschalten der Polarität des Gitters dient in diesem Falle ein druckabhängiger elektrischer Widerstand 26, zweckmäßig ein aus einzelnen Kohlescheiben aufgeschichteter Kohledruckwiderstand. Die beiden Endplatten 27 und 28 des Widerstandes sind an die beiden Enden der Sekundärwicklung des Transformators 24 angeschlossen, während die Mitte der Kohlesäule über einen Hebel an das Gitter 25 angeschlossen ist. Der Hebel 29 ist um die Achse 30 drehbar gelagert und kann mit Hilfe eines Elektromagneten 31 periodisch derart hin und her bewegt werden, daß die Widerstände der beiden Teile des Kohledruckwiderstandes abwechselnd zwischen einem kleinsten und größten Wert schwanken. Mit diesem Schaltapparat kann der gleiche Zweck erreicht werden wie mit dem Umschalter 14 in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2.

Eine Umschalteinrichtung, welche mit einem periodisch veränderlichen Kohledruckwiderstand arbeitet, kann nicht nur in Steuereinrichtungen nach der Erfindung, sondern auch in anderen Steuerkreisen von gittergesteuerten Entladungsgefäßen verwendet werden, bei denen nicht eine Wechselspannung, sondern beispielsweise eine Hilfsgleichstromquelle im Gitterkreis periodisch umgeschaltet wird.

Es sei noch erwähnt, daß es an sich bei gas- oder dampfgefiillten Entladungsgefäßen, mit gittergesteuerter Lichtbogenzündung bekannt ist, die Steuergitter an eine Wechsel-Spannungsquelle anzuschließen. Bei einer bekannten Schaltung sind beispielsweise zwei gittergesteuerte Entladungsstrecken mit ihren Anoden an die beiden Enden eines Wechselstromtransformators angeschlossen. Die Steuergitter der beiden Entladungsstrecken sind über einen umlaufenden Kontaktapparat mit den Anoden und somit auch mit dem gleichen Transformator verbunden und werden während des Betriebes abwechselnd an negatives und positives Potential angeschlossen. Der Kontaktapparat bewirkt jedoch bei der bekannten Anordnung nur eine totale Umschaltung, d. h. eine abwechselnde Sperrung bzw. Freigabe der beiden Entladungsstrecken. Dadurch, daß das Steuergitter oder eine dem gleichen Zweck dienende Außenelektrode der nicht stromführenden Entladungsstrecke an ein negatives Potential gelegt wird, werden Rückzündungen vermieden. Der wechselnde Anschluß der Steuergitter dient somit bei der bekannten Anordnung nicht wie bei der Erfindung· zur wahlweisen Bestimmung des Zündzeitpunktes einer Entladungsstrecke, deren Stromdurchgang durch Verschiebung des Zündzeitpunktes gereglt werden soll.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Steuerung einer gittergesteuerten Entladungsstrecke eines gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßes, dessen Gitter zu einem wählbaren Zeitpunkt an die Steuerspannung gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gewählten Zündzeitpunkt das Steuergitter der Entladungsstrecke durch eine Umschalteinrichtung von dem einen Pol einer Wechselstromquelle auf den anderen Pol dieser Wechselstromquelle umgeschaltet wird. 8g

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einem durch einen Elektromagneten (17) gesteuerten Umschalter (14), dadurch gekennzeichnet, daß in den Erregerkreis des Elektromagneten Einrichtungen zur Veränderung der Phasenlage des Erregerstromes geschaltet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für Entladungsstrecken, die mit Wechselstrom gespeist -werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterkreis über den Umschalter an die Anodenwechselstromquelle angeschlossen ist.

4. Einrichtung zum Umschalten der Gitterspannung eines gittergesteuerten Entladungsgefäßes von einem unterhalb der Zündspannung liegenden Wert auf einen oberhalb derselben liegenden, insbesondere für Einrichtungen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Umschalter ein druckabhängiger Widerstand, beispielsweise ein Kohledruckwiderstand, dient, auf den ein periodisch wechselnder Druck ausgeübt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter des Entladungsgefäßes über je einen druckabhängigen Widerstand an die beiden Pole einer Stromquelle angeschlossen ist, und daß durch periodisch veränderliche, zweckmäßig elektrische Kräfte abwechselnd der Druck des einen Widerstandes vergrößert und gleichzeitig derjenige des anderen verkleinert wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden für die Gittersteuerung von zweianodigen Entladungsgefäßen bzw.

von zwei einanodigen Entladungsgefäßen, welche in bekannter Weise je eine Halbwelle eines Wechselstromes bzw. einen Teil derselben führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter durch eine geraeinsame Umschalteinrichtung beeinfluüt werden.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für mehranodige Entladungsgefäße mehrere to Umschalteinrichtungen verwendet werden, wobei vorzugsweise die Anzahl der Umschalter halb so groß oder gleich groß ist wie die Anodenzahl.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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