DE659867C

DE659867C - Method for controlling the discharge in vapor or gas discharge paths

Info

Publication number: DE659867C
Application number: DES97670D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Moritz Schenkel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1931-03-27
Filing date: 1931-03-27
Publication date: 1938-05-12

Description

Die Erfindung hat eine neuartige Steuerung von Dampf- oder Gasentladungsstrecken mit ständig erregter Kathode in Stromrichterschaltung zum Gegenstand, die eine Regelung des von ihnen gelieferten Stromes ermöglicht. Bisher hat man für die Steuerung solcher Stromrichter in Anlehnung an die gesteuerten Elektronenröhren besondere Steuergitter benutzt, die in der Regel in die die einzelnen Anoden eines mehranodigen Metalldampf- oder Gasentladungsgefäßes umgebenden Schutzrohre eingebaut sind, welch letztere gegebenenfalls an ihrer Mündung nach der Kathode hin durch ungesteuerte Gitter abgeschlossen sein können. Das zwischen der Anode und der Mündung des Rohres angeordnete, von dem Rohr selbst isolierte Steuergitter war von außen mit einer beliebig einstellbaren Spannung zu beaufschlagen. Diese Anordnung besitzt, wenn sie sich auch im Prinzip bewährt hat, doch gewisse konstruktive Nachteile. Es ist nicht so einfach, das Steuergitter isoliert innerhalb des Anodenrohres !anzubringen., weil bekanntlich nicht jedes Isoliermaterial im Stromrichter verwendbar ist. So sind z. B. Isolierstoffe, die aus verflüchtigungsfähigen Stoffen bestehen, ■ völlig ausgeschlossen, wie z. B. Bakelit, Pertinax u. dgl. Ebenso ausgeschlossen sind aber Isolierstoffe, die irgendwelche Glasur tragen oder Alkalien enthalten, wie z. B. Glas oder Porzellan, da diese Stoffe, wenn sich auch nur mikroskopische Partikelchen von ihnen auf die Anode verlieren, zu Rückzündungen Anlaß geben, wie aus der Literatur bekannt ist. Man muß schließlich seine Zuflucht zu Quarz nehmen, der den Nachteil hat, sehr spröde zu sein und der sich wegen der hohen Schmelztemperatur nur schwer in beliebige Formen bringen läßt. Als Fremdkörper im Stromrichter ist überdies auch Quarz nicht ganz einwandfrei, wenn auch viel besser als die anderen genannten Isolierstoffe geeignet. Die gleichen Schwierigkeiten bietet die isolierte Stromdurchführung durch das Anodenrohr, die man braucht, um das Steuergitter mit der Steuerstromquelle zu verbinden. Endlich erfordert die Durchführung der Steuerleitungen im Stromrichtergefäß zusätzliche Dichtungsstellen, die, wenn sie auch keine technisch un- üiberwmdlichen Schwierigkeiten bieten, immerhin im Interesse der Vakuumhaltung nicht erwünscht sind.The invention has a novel control of steam or gas discharge paths constantly excited cathode in the converter circuit is the subject of a regulation of the electricity they deliver. So far one has to control such Converter uses special control grids based on the controlled electron tubes, which is usually in the the individual anodes of a multi-anode metal vapor or protective tubes surrounding the gas discharge vessel are installed, the latter if necessary can be closed off at their mouth to the cathode by uncontrolled grids. That between the Anode and the mouth of the tube arranged and isolated from the tube itself control grid was to be applied from the outside with any adjustable voltage. This arrangement possesses, if it is also in the Principle has proven, but certain design disadvantages. It's not that simple that The control grid must be insulated inside the anode tube! Because, as is well known, not any insulating material can be used in the converter. So are z. B. insulating materials that consist of volatilizable substances, ■ completely excluded, such as B. Bakelite, Pertinax And the like, but also excluded are insulating materials that have any kind of glaze or contain alkalis, such as. B. glass or porcelain, as these substances, if only microscopic particles from them lose to the anode, giving rise to re-ignition give, as is known from the literature. One must finally take refuge in quartz take, which has the disadvantage of being very brittle and which is due to the high melting temperature difficult to bring into any shape. As a foreign body in the converter, quartz is also not quite perfect, even if much better than the other insulating materials mentioned. the The isolated current feed through the anode tube presents the same difficulties, which you need to connect the control grid to the control power source. Finally required the implementation of the control lines in the converter housing additional sealing points, which, even if they are not technically un- Provide overwhelming difficulties, at least not desirable in the interests of maintaining a vacuum are.

Erfindungsgemäß soll daher von der Anbringung von Steuergittern mit isolierten Durchführungen nach außen überhaupt abgesehen werden, und die Erfindung besteht im wesentlichen, darin, die Anoden selbst als Steuerorgan zu benutzen. Dieser Vorschlag beruht auf einer neuen Erkenntnis und sollAccording to the invention should therefore be isolated from the attachment of control grids Bushings to the outside are disregarded at all, and the invention consists in essential to use the anodes themselves as a control device. This suggestion is based on a new knowledge and should

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden :*) The patent seeker stated as the inventor:

Dr.-Ing. e. h. Moritz Schenkel in Berlin-Charlottenburg.Dr.-Ing. e. H. Moritz Schenkel in Berlin-Charlottenburg.

an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. will be explained in more detail with reference to the drawing.

In Fig. ι ist ein Stromrichter mit Gitter-, steuerung bekannter Art dargestellt. Es hedeutet ι ein mehranodiges Quecksilberdampf- ■ entladungsgefäß, 2 eine seiner Anoden mit dem Schutzrohr 3. Ein ungesteuertes Gitter 4 schließt dieses Rohr nach der ständig erregten Kathode 5 zu ab; außerdem enthält das Rohr 3 ein Steuergitter 6, dem von einer willkürlich regelbaren Spannungsquelle 7 zu geeigneten Zeiten eine Spannung geeigneter Größe und Phase aufgedrückt werden kann. Die Anode 2 ist an eine Sekundärphase 8 des Transformators, der den Stromrichter speist, angeschlossen. Zwischen dem sekundären Nullpunkt 9 dieses Transformators und der Kathode 5 liegt der Verbraucher 10.In Fig. Ι is a converter with grid, Control of a known type shown. It hedeutet ι a multi-anodic mercury vapor ■ discharge vessel, 2 one of its anodes with the protective tube 3. an uncontrolled grid 4 closes this tube after the constantly excited cathode 5 from; also contains the Tube 3 a control grid 6, which is suitable from an arbitrarily controllable voltage source 7 Times a voltage of suitable magnitude and phase can be applied. The anode 2 is connected to a secondary phase 8 of the transformer that feeds the converter, connected. Between the secondary zero point 9 of this transformer and the Cathode 5 is the consumer 10.

Wenn der Stromrichter auf einen Verbraucher 10 arbeitet, so ist die in dem Verbraucher 10 verbrauchte Spannung immer der vom Transformator 8 erzeugten annähernd gleich und ihr entgegengesetzt gerichtet. Für die Durchführung der Entladung von der Anode2 nach der Kathodes bleibt daher die bekannte kleine Spannung übrig, die man als den inneren Spannungsabfall des Strom-If the converter works on a consumer 10, it is in the consumer The voltage consumed always approximates the voltage generated by the transformer 8 equal and directed opposite to it. To carry out the discharge from the Anode2 after the cathode therefore remains the known small voltage, which is called the internal voltage drop of the current

. richters bezeichnet und die etwa 20 bis 40 Volt beträgt.. judge and the 20 to 40 Volts.

Die Möglichkeit einer Steuerung des Entladungsstromes in Anordnungen, wie sie in Fig. ι dargestellt sind, beruht nun bekanntlich darauf, daß durch geeignete Formgebung des Anodenschutzrohres 3, z. B. durch Verengerungen oder durch Gitter 4, die mit dem Rohr verbunden sein dürfen, dafür gesorgt wird, daß zum jedesmaligen Einleiten des Entladungsstromes von einer Anode nach der Kathode 5 eine wesentlich höhere Spannung als der Spannungsabfall nötig ist. Es ist bekannt, daß Dampf- oder Gasentladungsstrecken bei unterhaltener Kathodenemission häufig eine sog. Anfangsspannung oder Zündspannung aufweisen, was sich darin aus-' drückt, daß die Anoden nicht sofort in Tätigkeit kommen, sondern erst dann, wenn die obenerwähnte Spannung an den Entladungsstrecken einen bestimmten, etwas höheren als den im Betrieb normalen Wert erreicht hat.The possibility of controlling the discharge current in arrangements as shown in Fig. Ι are shown, is now known to be based on the fact that by suitable shaping the anode protection tube 3, z. B. by constrictions or by grating 4, which with the Pipe may be connected, it is ensured that each time the Discharge current from an anode to the cathode 5 has a significantly higher voltage than the voltage drop is necessary. It is known that vapor or gas discharge paths when the cathode emission is maintained, there is often a so-called initial voltage or ignition voltage exhibit, which is expressed in the fact that the anodes are not immediately in action come, but only when the above-mentioned voltage at the discharge paths is a certain, slightly higher than has reached the normal value during operation.

Es kommt z. B. vor, daß, während der normale Betriebsspannungsabfall im Stromrichter 20 Volt beträgt, die Anfangszündspannung jeder Anode vielleicht 50 Volt ist. Diese Zahlen sollen nur als Beispiel genannt werden, um eine Vorstellung von den in Betracht kommenden Größenordnungen zu erhalten. Bei gut gebauten normalen Dampfoder Gasentladungsstrecken fällt allerdings bei unterhaltener Kathodenemission die Zündspannung mit dem normalen Spannungsabfall praktisch zusammen, und die Zündspannung ist immer nur dann etwas höher als der normale Spannungsabfall, wenn die Konstruktion der Umgebung der Anode, im 'Falle der Fig. 1 also z.B. die Kombination aus Rohr 3 und Gitter 4, besondere Abmessungen aufweist.It comes z. B. before that, during the normal operating voltage drop in the converter Is 20 volts, the initial ignition voltage of each anode is perhaps 50 volts. These Numbers are to be used as an example only to give an idea of the ones being considered coming orders of magnitude. In the case of well-built normal steam or gas discharge lines, however, it does not with maintained cathode emission the ignition voltage with the normal voltage drop practically together, and the ignition voltage is only then slightly higher than the normal voltage drop when the design around the anode, im In the case of Fig. 1, for example, the combination of tube 3 and grille 4, special dimensions having.

' ' In gesteuerten Entladungsstrecken in Stromrichterschaltungen ruft man nun diesen Zustand künstlich hervor. Man bemißt das Rohr 3 und das Gitter 4 derartig, daß eine relativ hohe Spannung zur Einleitung der Entladung notwendig ist. Im Betriebe kann dabei auch der normale Spannungsabfall im Entladungsgefäß vorhanden sein. Die erforderliche Zündspannung kann man beliebig steigern, indem man die Anzahl der Gitter 4 vermehrt oder die Rohre 3 eng wählt. Es ist nun die Aufgabe des Steuergitters 6 (Fig. 1), an Stelle einer an die Anode gelegten Zündspannung eine solche hohe Spannung innerhalb des Rohres hervorzubringen, daß zu-. nächst eine Entladung zwischen dem Steuergitter 6, das vorerst als Anodenersatz dient, und der Kathodes stattfindet. Sobald diese Entladung mit Hilfe einer genügend hohen Spannung eingeleitet ist, fällt die Zündspannung auf den normalen Wert zusammen, und die Anode 2 ist dann in der Lage, mitzuarbeiten. '' This is now called in controlled discharge paths in converter circuits Artificially produced condition. You dimension the pipe 3 and the grid 4 such that one relatively high voltage is necessary to initiate the discharge. In the company can the normal voltage drop must also be present in the discharge vessel. The required The ignition voltage can be increased as desired by increasing the number of grids 4 increased or the tubes 3 selects closely. It is now the task of the control grid 6 (Fig. 1), instead of an ignition voltage applied to the anode, such a high voltage within of the pipe to bring about that too-. next a discharge between the control grid 6, which initially serves as an anode replacement, and the cathode takes place. Once this If discharge is initiated with the help of a sufficiently high voltage, the ignition voltage drops to the normal value, and the anode 2 is then able to cooperate.

Auf diesen Überlegungen fußt die Erfindung. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß die Anwendung eines besonderen Steuergitters 6 nicht unbedingt nötig ist, sondern daß man auch ohne Steuergitter die Entladung einleiten kann, indem man der Anode vorübergehend in der gleichen Weise wie sonst dem Steuergitter eine höhere Spannung zuführt. Man hat nur dafür zu sorgen, daß diese Steuerspannung auch wirklich zwischen Anode und Kathode wirksam ist und sich nicht etwa in dem an die Anode angeschlossenen Stromkreise verliert. Es muß also sozusagen die Anode durch einen Spannungsstoß angeschlagen werden. Wie man einen solchen Spannungsstoß der Anode zuführen kann, ist z. B. in Fig. 2 dargestellt.The invention is based on these considerations. It is based on the knowledge that the Use of a special control grid 6 is not absolutely necessary, but that one the discharge can also be initiated without a control grid by temporarily removing the anode supplies a higher voltage to the control grid in the same way as otherwise. You only have to make sure that this control voltage is actually between the anode and cathode is effective and not in the circuits connected to the anode loses. The anode must be struck by a voltage surge, so to speak will. How you can feed such a surge voltage to the anode is, for. B. shown in FIG.

Die dabei in Betracht kommenden Teile der Anlage tragen in Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1, nur fehlt hier das no Steuergitter 6. Dafür ist parallel zur Strecke Anode-Kathode ein Schwingungskreis, bestehend aus der Spule 11 dem Kondensator 12, der Steuerspannungsquelle 7 und der Funkenstrecke 13 geschaltet. Die Einrichtung 11, 12, 13 ist so zu treffen, daß ζ. Β. ein Hochfrequenzstoß hoher Spannung entsteht. Seiner Natur nach wird sich dieser Hochfrequenzstoß nicht durch den Transformator 8 verbreiten, da dieser dafür eine zu große In- iao duktivität besitzt und auch mit dem Kondensator 12 nicht abgestimmt ist; vielmehr wirdThe parts of the system in question have the same reference numerals in FIG. 2 as in FIG. 1, only the no is missing here Control grid 6. For this purpose, there is an oscillating circuit parallel to the anode-cathode section from the coil 11 the capacitor 12, the control voltage source 7 and the Spark gap 13 switched. The device 11, 12, 13 is to be made so that ζ. Β. a High-frequency high-voltage surge occurs. By its nature, this high frequency surge will be do not spread through the transformer 8, as this is too large an iniao has ductility and is not matched with the capacitor 12; rather, will

sich dieser Hochfrequenzstoß hoher Spannung, wie verlangt, auf die Anode 2 stürzen und diese anschlagen. Die Aufgabe, diesen Hochfrequenzstoß im geeigneten Zeitpunkt eintreten zu lassen, ist durch die gleichen Mittel zu lösen, wie sie für die Beaufschlagung des sonst notwendigen Steuergitters 6 in den bekannten Anordnungen vorgesehen sind, z. B. durch eine umlaufende Kontaktscheibe. Es istthis high-frequency surge of high voltage, as required, pounce on the anode 2 and post them. The task of this high frequency surge occur at the appropriate time to let is to be solved by the same means as for the application of the otherwise necessary control grid 6 are provided in the known arrangements, for. B. by a circumferential contact disc. It is

to auch nicht unbedingt notwendig, daß der Hochfrequenzstoß durch eine Funkenstrecke erzeugt wird, er kann auch durch geeignete Wahl der Spule 11, der Kapazität 12 und der Stromquelle 7 hervorgebracht werden; nur muß er erfindungsgemäß so beschaffen sein, daß die ihm entsprechende Entladung nicht durch den Transformator 8 ihren Weg nimmt, sondern über die Anode 2 nach der Kathode 5 geht. Auf diese Weise wird das gesteuerte Gitter 6 des Stromrichters entbehrlich, und die Anode 2 kann selbst als Steuerorgan dienen. Dadurch ergeben sich in Anbetracht der eingangs geschilderten Umstände außerordentlich große Vereinfachungen im Aufbau gesteuerter Stromrichter.to also not absolutely necessary that the high frequency surge through a spark gap is generated, it can also by suitable choice of the coil 11, the capacitance 12 and the Power source 7 are generated; only it has to be designed according to the invention that the discharge corresponding to it does not make its way through the transformer 8, but goes via the anode 2 to the cathode 5. In this way it becomes controlled Grid 6 of the converter can be dispensed with, and the anode 2 can itself be used as a control element to serve. This results in extraordinary circumstances in view of the circumstances outlined above major simplifications in the structure of controlled converters.

Claims

Patent claims:

1. Method for controlling the discharge in vapor or gas discharge paths with constantly excited cathode, in which a blocking zone, preferably an uncontrolled blocking grid, the onset prevents the discharge of all operational anode supply voltages, characterized in that brief voltage surges of such magnitude are imposed on the anodes at the point of ignition that the blocking is lifted solely by their effect.

2. The method according to claim 1, characterized in that the anodes by high-frequency voltage surges are applied.

3. Device for performing the method according to claim 2, characterized in that that the high-frequency voltage surges in to the rectifier anodes on the one hand and the cathode on the other connected voltage sources containing oscillatable branches generated will.

1 sheet of drawings