DE660014C

DE660014C - Method and device for heating glow cathodes of discharge vessels that are at high potential, in particular in devices for generating high DC voltage

Info

Publication number: DE660014C
Application number: DEN37736D
Authority: DE
Inventors: Alfred Kuntke
Original assignee: CHF Mueller AG
Current assignee: CHF Mueller AG
Priority date: 1935-02-09
Filing date: 1935-02-09
Publication date: 1938-05-16

Description

Bei elektrischem Anlagen zur- Erzeugung hoher Gleichspannung aus einer Wechselspannung unter Verwendung von einem oder mehreren Hochspararungskondensatoren und Glühkathodenventilen macht die Heizung der auf hohem Potential befindEchen Glühkathoden manchmal Schwierigkeiten. Es ist. bekannt, den Heizstrom der Ventile getrennten Wechselstromwicklungen zu entnehmen. Da diese Wicklungen für die volle an der Glühkathode liegende Hochspannung von der Wechselstromquelle isoliert sein müssen, sind, besonders wenn mehrere gegenüber der Wechselstromquelle Hochspannung aufweisende Glühkathoden zu heizen sind, kostspielige und viel Raum beanspruchende Heizstromwandler hierzu erforderlich. ■In the case of electrical systems for generation high DC voltage from an AC voltage using one or more High-efficiency capacitors and hot cathode valves makes the heating of the hot cathodes at high potential sometimes difficulties. It is. known to take the heating current of the valves from separate AC windings. This one Windings for the full high voltage applied to the hot cathode from the alternating current source must be isolated, especially if there are several opposite the AC power source High voltage hot cathodes are expensive and expensive to heat Space-consuming heating current transformers are required for this. ■

Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man für die Speisung der Glühkathoden Akkumulatorenbatterien oder rotierende Generatoren benutzt. Mit erstgenannten ist der Nachteil verknüpft, daß sie einer sorgfältigen Überwachung bedürfen und wegen der erforderlichen periodischen Aufladung nicht für den kontinuierlichen Betrieb geeignet sind. Bei Generatoren muß man u.a. den bei sich bewegenden Teilen unvermeidlichen Nachteil der Abnutzung in Kauf nehmen, ganz abgesehen von dem durch sie verursachten störenden Geräusch.In order to avoid these disadvantages, accumulator batteries are used to supply the hot cathodes or rotating generators are used. The disadvantage of the former is that it is a careful Need monitoring and not for the necessary periodic charging are suitable for continuous operation. With generators you have to have the one with you not to mention the unavoidable disadvantage of wear and tear from the annoying noise they make.

Erfindungsgeniäß erfolgt die Heizung von Glühkathoden mittels, eines Hochfrequenzwechselstromes, der durch den Hochspannungskondensator oder, wenn mehrere solcher Kondensatoren· vorhanden sind,- durch wenigstens einen Teil derselben hindurchgeleitet wird. ■ . -According to the invention, heating takes place from Hot cathodes by means of a high frequency alternating current flowing through the high voltage capacitor or, if several such capacitors are present, - by at least part of the same is passed through. ■. -

Es ist bereits -vorgeschlagen, in einer Anlage zur Erzeugung von Hochfrequenzströmen die Glühkathode einer Entladungsröhre durch hochfrequente Wechselströme zu speisen, wobei die - Heizspannung jedoch mit Hilfe einer Anzapfung der Hochspannungswicklung entnommen wird.It has already been proposed in a system for generating high-frequency currents to feed the hot cathode of a discharge tube by high-frequency alternating currents, whereby the - heating voltage, however, taken with the help of a tap on the high-voltage winding will.

Weiterhin sind z. B, aus der deutschen Patentschrift 422 230 Anordnungen zur Erzeugung hoher Gleichspannung aus . einer .,Wechselspannung mit zwei oder mehreren "Hochspannungskondensatorgruppen bekannt, zwischen die- zwei oder mehrere Ventile geschaltet sind. Gemäß der Erfindung werden in solchen Anordnungen, wenn die Ventile mit Glühkathoden arbeiten, zur Heizung der Glühkathoden ein oder mehrere eine Hochfrequenzwechselstromquelle enthaltende Hilfs-Stromkreise vorgesehen, welche sich durchFurthermore, z. B, from German Patent 422 230 arrangements for generating high DC voltage. one., AC voltage with two or more "Known high-voltage capacitor groups, connected between the two or more valves are. According to the invention, in such arrangements, when the valves work with hot cathodes, one or more high-frequency alternating current sources to heat the hot cathodes containing auxiliary circuits provided, which are through

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

Alfred Kuntke in Eindhoven, Holland.Alfred Kuntke in Eindhoven, Holland.

wenigstens einen Teil der Hochspannungskondensatoren schließen.close at least some of the high voltage capacitors.

Besonders vorteilhaft wird diese Anordnung, wenn die Hochspannungskondensator^ S gruppen durch eine den Hochfrequenzwechsel-. strom leicht durchlassende, die pulsierende Gleichspannung sperrende Hilfsimpedanz hin-" tereinandergesehaltet werden. Als solche verwendet man vorzugsweise einen Kondensator ίο und eine Selbstinduktion in Reihe, die auf die Frequenz des Glühstromes derart abgestimmt sind, daß Spannungsresonanz auftritt. Die beiden Enden der von dem Hochfrequenzwechselstrom zu durchlaufenden Kondensatorenkette haben 'dann ein verhältnismäßig niedriges Potential, so daß an die Isoliertür des Heizstromgenerators keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden.This arrangement is particularly advantageous when the high-voltage capacitor ^ S groups through one of the high-frequency alternating. Auxiliary impedance that allows current to pass through, the pulsating DC voltage blocking " be placed one above the other. A capacitor is preferably used as such ίο and a self-induction in series that on the frequency of the glow current are tuned in such a way that voltage resonance occurs. The two ends of the capacitor chain to be traversed by the high-frequency alternating current then have a relatively low potential, so that the insulating door of the Heating current generator no particularly high requirements are made.

Es ist möglich, die mit zwei aufeinander folgenden Kondensatoren verbundenen Glühkathoden einfach als 'Verbindungsleiter zwischen diese Kondensatoren zu schalten, so daß der volle Heiistrom durch die Kondensatoren fließt. Zweckmäßig wird aber für jede mit Hochfrequenzwechselstrom zu speisende Glühkathode ein Transformationskreis, gegebenenfalls ein Resonanzkreis vorgesehen, um den. durch die Hochspannungskondensatoren fließenden Hochfrequenzwechselstrom kleiner als den erforderlichen Glühstrom zu halten und dadurch Spannungsverluste, insbesondere Ohmsche Verluste, in den Hochspannungskondensatoren zu vermeiden.It is possible to use the hot cathodes connected to two consecutive capacitors simply as a 'connecting conductor to connect between these capacitors, like that that the full heat current flows through the capacitors. But it is useful for each hot cathode to be fed with high-frequency alternating current a transformation circuit, if necessary, a resonance circuit is provided to the. through the high voltage capacitors to keep flowing high-frequency alternating current smaller than the required glow current and thereby voltage losses, in particular Ohmic losses to avoid in the high voltage capacitors.

Da bei Hintereinanderschaltung der Kondeaisatorgruppen 'die Ventile Nebenschlüsse für den Hoehfrequenzstrom. bilden, sind in den Anodenleitungen der Ventile ■Sperrwiderstände für diesen Strom, aufzunehmen, die auch als Dämpfungswiderstände für das Gleichstromsystem Bedeutung haben.Because when the condenser groups are connected in series 'the valves shunt for the high frequency current. form are in the anode lines of the valves ■ blocking resistors for this current, take up the are also important as damping resistors for the direct current system.

Als Beispiele von Anordnungen gemäß der Erfindung veranschaulicht die Zeichnung schematisch zwei Schaltungen, bei denen eine Anzahl in Reihe geschalteter Ventile vorgesehen ist, von denen das erste Ventil durch die Wechselspannungsquelle (Niederfrequenz) und einen diese von dem nächsten Ventil trennenden Hochspannungskondensator überbrückt ist und ferner je zwei aufeinanderfolgende Ventile von einem Hochspannungskon-, densator überbrückt sind.The drawing illustrates as examples of arrangements according to the invention schematically two circuits in which a number of valves connected in series are provided of which the first valve is powered by the AC voltage source (low frequency) and a high-voltage capacitor separating these from the next valve is bridged and furthermore two consecutive ones Valves are bridged by a high-voltage capacitor, capacitor.

Das erste Ventil 8 wird von der Sekundärwicklung 2 des Speisetransformators, dessen Primärwicklung mit 1 angedeutet ist, überbrückt. Das eine Ende der Wicklung 2 ist bei 13 geerdet, das andere Ende ist durch den Hochspannungskondensator 3 von dem Ventil 8 getrennt. Die Hochspannungskondensatoren 6, 4, 7 und 5 überbrücken beziehungsweise die Ventile 8 und 9, 9 und 10, 10 und ii, 11 und 12. Untereinander bilden aber die Kondensatoren 3,4 und 5 eine Gruppe und die Kondensatoren 6 und 7 eine zweite.- Diese , Kondensatoren besitzen z. B. eine Kapazität von 0,01 μΈ. Die beiden Gruppen werden '■durch einen Hilfskondensator 14 (Kapazität ' ;z: B. 0,001 μΈ) und eine Selbstinduktions-■spule32 (von z.B. o,5mH) verbunden und bilden zusammen mit diesen Schaltgliedem, mit einem Hochfrequenzwechselstromgenerator ι ζ und 'einem Trennkondensator 16 einen geschlossenen Kreis, in dem auch die Glühkathoden 17, 18, 19, 20 und 21 der Ventile 8, 9, 10,11 und 12 aufgenommen sind. Von dem Generator 15 wird ein Wechselstrom mit einer so hohen Frequenz erzeugt, daß in den. Kondensatoren praktisch kein kapazitiver Spannungsveflust auftritt, und von einer solchen Stärke, daß die Glühkathoden durch diesen Strom auf ihre Emissionsternperatur gebracht werden. Oxydkathoden erfordern z. B. eine Stromstärke von 3,5 A., und eine geeignete Frequenz ist etwa 750 kHz. Der Heizstromgenerator kann aus einem kleinen Röhrensender bestehen, der gar keine Überwachung erfordert, geräuschlos arbeitet und fas't keine Abnutzung zeigt. Die erforderliche Leistung ist pro Ventil nicht mehr als 8 Watt. Es hat sich ergeben, daß die gebräuchlichen Hochspannungskondensatoren für die benötigte Stromstärke einen ziemlich großen Ohms'chen Widerstand haben, so daß die zu überwindenden Verluste den Wirktingsgrad des Hochfrequenzgenerators nachteilig beeinflussen können. Wenn dies der Fall ist, kann für jedes Ventil ein Stromtransformator vorgesehen werden. Hierzu kann ein Transformator mit einer Primärspule und einer Sekundärspule benutzt werden. Am einfachsten nimmt man aber einen Resonanzkreis, da hierdurch die Transformationsverluste ganz klein gehalten werden können. In Abb. 2 ist diese Schaltung angegeben. Mit jeder Glühkathode ist eine Drosselspule in Reihe geschaltet, 22, 23, 24, 25 und 26, und parallel zu dieser Spule und der Glühkathode liegt jeweils ein Kondensator 27, 28, 29, 30 und 31. Die Kapazität des Kondensators und die Selbstinduktion 'der Spule sind unter Berücksichtigung der Impedanz der Glühkathode so'gewählt, daß in an, sich bekannter Weise ein auf die Frequenz des Generators 1S abgestimmter . Kreis gebildet wird. Das Hochfrequenzsystem braucht also nur eine geringe Stromstärke zu liefern, jedoch werden die in den auf Stromresonanz abgestimmten Kreise liegenden Glühkathoden von einem viel größeren Strom durchflossen als die Hochspannungskondensatoren. Die Verluste in diesen Kondensatoren werden dadurch erheblich herabgesetzt. Auf 'diese Weise kann ein Glühstrom in jeder Glühkathode von 3,5 A. gelie-The first valve 8 is bridged by the secondary winding 2 of the feed transformer, the primary winding of which is indicated by 1. One end of the winding 2 is grounded at 13, the other end is separated from the valve 8 by the high-voltage capacitor 3. The high-voltage capacitors 6, 4, 7 and 5 bridge or the valves 8 and 9, 9 and 10, 10 and ii, 11 and 12. However, the capacitors 3, 4 and 5 form one group and the capacitors 6 and 7 form a second group. - These capacitors have z. B. a capacity of 0.01 μΈ. The two groups are '■ connected by an auxiliary capacitor 14 (capacitance '; e.g. 0.001 μΈ) and a self-induction ■ coil32 (of e.g. 0.5mH) and together with these switching elements, with a high-frequency alternator ι ζ and 'one Separating capacitor 16 forms a closed circuit in which the hot cathodes 17, 18, 19, 20 and 21 of the valves 8, 9, 10, 11 and 12 are also accommodated. From the generator 15, an alternating current is generated with such a high frequency that in the. Capacitors practically no capacitive voltage loss occurs, and of such strength that the hot cathodes are brought to their emission temperature by this current. Oxide cathodes require e.g. B. a current of 3.5 A., and a suitable frequency is about 750 kHz. The heating current generator can consist of a small tube transmitter that requires no monitoring at all, works silently and shows almost no wear. The required power per valve is no more than 8 watts. It has been found that the common high-voltage capacitors have a fairly large ohmic resistance for the required current intensity, so that the losses to be overcome can adversely affect the efficiency of the high-frequency generator. If this is the case, a current transformer can be provided for each valve. A transformer with a primary coil and a secondary coil can be used for this purpose. The simplest way is to use a resonance circuit, as this means that the transformation losses can be kept very small. This circuit is shown in Fig. 2. A choke coil is connected in series with each hot cathode, 22, 23, 24, 25 and 26, and a capacitor 27, 28, 29, 30 and 31 is parallel to this coil and the hot cathode. The capacitance of the capacitor and the self-induction ' of the coil are selected taking into account the impedance of the hot cathode so that, in a manner known per se, one tuned to the frequency of the generator 1S. Circle is formed. The high-frequency system therefore only needs to supply a low current strength, but the hot cathodes in the circuits tuned to current resonance have a much larger current flowing through them than the high-voltage capacitors. This significantly reduces the losses in these capacitors. In this way a glow current of 3.5 A.

fert werden bei einem Generatorstrom von z. B. 0,2 A. Die Spannung des Generators braucht nicht oder nur wenig höher zu sein als im Beispiel der Fig. 1, da die Spannungs-Verluste in den Kondensatoren bedeutend ge-, ringer sind.fert are at a generator current of z. B. 0.2 A. The voltage of the generator does not need to be higher or only slightly higher than in the example in FIG. 1, since the voltage losses are significantly lower in the capacitors.

Claims

Patent claims:

ι. Method of heating from on high

10. Potential hot cathodes of discharge tubes in systems with a or several high-voltage capacitors, especially for valves in systems for generating high DC voltage, characterized in that the Hot cathodes are heated by a special ■ high-frequency alternating current, which the hot cathode via at least one high-voltage capacitor belonging to the system is fed to the heating current generator from the high voltage. Sharing separates.

2. Device for applying the method according to claim 1 in systems for Generation of high DC voltage from an AC voltage with at least two High voltage capacitor groups and two or more between these groups switched hot cathode valves, characterized in that one or more auxiliary circuits are used to heat the hot cathodes are provided with a high frequency alternating current source, which close by at least part of the high voltage capacitors.

3. Device according to claim 2, characterized in that two high-voltage capacitor groups However, via a pulsating DC voltage that easily allows the high-frequency alternating current to pass through blocking impedance are connected in series.

4. Device according to claim 2 or 3,. Characterized in that for each with High-frequency alternating current to be fed hot cathode a transformation circuit, if necessary a resonance circuit is provided around the .by the high-voltage capacitors flowing high-frequency alternating current less than the required To keep glow current.

5. Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that that in the anode lines of the valves blocking resistors for the high-frequency alternating current are switched on.

For this purpose ι sheet of drawings