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Anordnung zur Steuerung des Stromdurchganges in mit Sperrelektroden
versehenen elektrischen lonenentladungsstrecken mit ständig erregter Kathode Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung des Stromdurchganges in
mit Sperrelektroden versehenen elektrischen lonenentladungsstrecken mit ständig
erregter Kathode und ist insbesondere für Quecksilberdampfgleicbrichter bestimmt.
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Es ,ist bekannt, daß man bei solchen Entladungsstrecken den Stromdurchgang
steuern kann, indem man der Umgebung der ,auf einem Sperrpotential gehaltenen Sp
rrelektroden im gewollten Zündzeitpunkt mittels hochfrequenter Schwingungen positive
Ionen in einem solchen Ausmaße zuführt, ,daß das die Sperrelektroden umgebende Sperrfeld
zusammenbricht und hierdurch das Entstehen einer Entladung nach der Anode der Entladungsstrecke
freigibt.
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Es ist weiterhin bekannt, daß man in einer Gasentladungsröhre hochfrequente
Schwingungen mit hoher Spannungsamplitude erzeugen kann, indem der Anode der Gasientladungsröhre
in Richtung nach der Kathode eine Blende vorgesetzt wird, welche den für die Entladung
zur Verfügung stehenden Querschnitt verengt und somit eine die Anode vom Entladungsraum
abschließende Kammer abtrennt. Wird nun die Stromstärke dieser Entladung bis zu
gewissen Werten gesteigert, so tritt im Innern dieser Kammer eine Verarmung ,an
positiven Ionen ein. Hierdurch entstehen in dem Raum zwischen der Blende und der
Anode hochfrequente Schwingungen mit hoher Spannungsamplitude.
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Gemäß der Erfindung werden nun hochfrequente Schwingungen, die mittels
einer besonderen Hilfsentladungsstrecke in der vorstehendangegebenen Weise erzeugt
werden, zur Steuerungdes Stromdurchganges in dereigentlichen zu steuernden Entladungsstrecke
benutzt.
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Man erhält hierdurch einen Hochfrequenzgener, ator, welcher speziell
zur Zündung von Ionernentladungsstrecken hervorragend geeignet ist, da er weder
mechanisch bewegliche Teile, wie ein Magnetzündapparat, noch 'hohe Spannungen und
Beine komplizierte Apparatur, wie ein Röhrensender, erfordert.
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Die Erzeugung der hochfrequenten Schwingungen kann in besonders einfacher
Weise dadurch erfolgen, daß -man die hierzu dienende Hilfsentladungsstrecke in @an
sich bekannter Weise in .dem gleichen Vakuumgefäß wie die Hauptentladungsstrecken
unterbringt und die der Hilfsanode vorgesetzte Blende derart eng bemißt, daß bereits
bei dem normalen Betriebsgas- ioder Betriebsdampfdruck die gewünschten hochfrequenten
Schwingungen. erzeugt werden. Die für die zu steuernden Hauptgasentladungsstrecken
erforderliche Kathode kann man gleichzeitig als Kathode für die Hilfsentladungsstrecke
verwenden.
In den beiliegenden Zeichnungen sind drei Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt eine Schaltanordnung, bei der die Erzeugung er hochfrequenten
Schwingungen in ,einem besonderen Entladungsgefäg erfolgt.
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Fig. -, stellt Beine Schaltanordnung dar, Ni, der die Erzeugung der
hochfrequenten Schwingungen in dem zu steuernden Entladungsgefäß salbst erfolgt.
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Fig:3 zeigt eine Schaltanordnung, bei der die Steuerung der Gasentladung
durch die hochfrequenten Schwingungen auf indirektem Wege vorgenommen wird.
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In Fig. i ist i das Vakuumgefäß eines Quecksilberdampfgleichrichters.
2 ist die Kathode und 3 sind die Anoden, die mittels der Isolatoren 4 eingeführt
werden. Die Anoden 3 sind mit Anodenschutzröhren 5 umgeben, in welche die Steuergitter
6 isoliert eingesetzt sind. Die Stromzuführung zu den Steuergittern 6 erfolgt mittels
besonderer Isolatoren 7. Neben dem eigentlichen Vakuumentlädungsgefäß i befindet
sich zur Erzeugung von hochfrequenten Schwingungen ein zweites Gasentladungsgefäß
8, dessen Anode 9 eine Blende io vorgeschaltet ist. Als Kathode dient ,eine Glühkathode
i i, welche in üblicher Weise, z. B. mittels einer Batterie 12, geheizt wird. In
den Anodenstromkreis ist eine Drosselspule i Beingeschaltet. Die Speisung des Hilfsentladungsgefäßes
8 erfolgt von einer Gleichstromquelle 14 aus. Wird nun die Stromstärke i11 .dem
durch 14, 13, 9, 10 und f i gebildeten Stromkreis so weit gesteigert, daß
in dem Raum über der Blende i o, in dem sich die Anode 9 befindet, leine Ionenverarmung
-eintritt, so bildet sich in diesem Raum eine hochfrequente Schwingung derart aus,
daß das Potential der Anode g gegenüber deren Umgebung, insbesondere gegenüber ,der
Blende i o, hochfrequente Schwingungen erfährt: Diesen Potentialschwingungen entgegengesetzt
gleiche Spannungsschwankungen !i treten @an den Klemmen der Drosselspule 13 auf.
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Um nun eine Entladung zwischen einer der Hauptanoden 3 und der Kathode
2 des Gleich.-richtergefäßes 1 zu zünden und :damit die Gasentladung in dem Gleichrichterg@efäß
i zu steuern, werden die den Hauptanoden 3 zugeordneten Steuergitter 6 im Zündmoment
mindestens kurzzeitig mit der Spannung zwischen der Anode 9 und der Blende io bzw.
mit der Spannung an der Drosselspule 13 beaufschlagt. Zu .diesem Zweck ist die Glühkathode
i i des Hilfsentladüngsgefäßes 8 mit der Kathode 2 des Gleichrichtergefäßes i leitend
verbunden, während die Anode 9 über einen Umschalter 15 ,abwechselnd über die Einführungen
7 mit einem der beiden. Steuergitter 6 verbunden wird; in die Steuergitterleitungen
sind hierbei in üblicher Weise die Widerstände 16 eingeschaltet. Die Verbindung
erfolgt, indem der Kontaktarm 17 ,abwechselnd mit einem der beiden Gegenkontakte
18; i9 in Berührung vk@;xnmt: #" Der Umschalter 15 kann in irgendeiner "bekannten
Weisse .als rotierender Schalter ausgebildet werden, z. B. in ähnlicher Weise wie
ein Verteiler für die Zündeinrichtung bei einer Bnennkraftmaschine. Zum Antrieb
des Umschalters dient ein Motor 2o; der an die Spannung der Wechselstromseiteeines
TransformatOrs 21 für den Gleichrichter angeschlossen wird; so däß der Motor 2o
synchron mit der Frequenz des speisenden Wechselstromnetzes umläuft.
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Infolge .der hohen Frequenz und der hohen, Spannung der erzeugten
Schwingungen genügt es, für den Stromschluß im Umschalter 15 Glimmstrecken vorzusehen,
d. h. eine Annäherung der Kontaktteile auf kleine Abstände, welche dann durch die
Spannung der hochfrequenten Schwingungen durchschlagen werden. Eine derartige Ausführungsform
hat den besonderen Vorteil, daß die Kontakte nicht abgenutzt werden und,daher mit
einer kleinen und leicht ausgebildeten Apparatur :eine zuverlässige Schaltung anöglich
ist.
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- Bei dem ,dargestellten Ausführungsbeispiel wird die hochfrequente
Spannung zwischen der Anode 9 und der Kathode 'i i abgenommen. Es ist aber auch
möglich, sie zwischen der Anode 9 und der Blende i o abzunehmen oder an beiden Enden
der Drosselspule 13,.
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Bei der Ausführung nach Fig.2, bei der gleiche Bezugszeichen wie in
Fig. a vorhanden sind, ist das Hilfsentladungsgefäß mit dein zu steuernden Entladungsgefäß
i baulich vereinigt. Es besteht aus einem Rohrstutzen 22, in .den mittels eines
Isolators 23 die Zuleitung für die Anode 9 eingeführt wird. Von der Spannungsquelle
14 aus wird nun über die Drosselspule 13, die Anode 9; die Blende i o nach der Kathode
2 des zu steuernden Entladungsgefäßeseine Hilfsentladung aufrechterhalten, welche
die gewünschten hochfrequenten Schwingungen erzeugt. Das Potential der Anode 9 ändert
sich hierbei in hoch;-frequentem Rhythmus und wird genau so wie' bei der Ausführung
gemäß Fig. i durch den rotierenden Umschalter 1 5 abwechselnd kurzzeitig an eines
der beiden Steuergitter 6 ;angelegt.
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Der durch die Steuergitter 4 bestimmte Zündmomnent kann. auf verschiedene
Weis verändert werden, z. B. indem der bewegliche Teil des Umschalters 15 gegenüber
dem Rotor des Antriebsmotors 20 mechanisch verstellt wird Moder indem die Phase
des Statorfeldes des Motors 20 gegenübler derjenigen des
speisenden
Wechselstromnetzes geändert wird. Selbstverständlich fallen ,auch andere Vorrichtungen
zur Änderung des Zündmomentes in den Bereich des Erfindungsgedankens.
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Um das Hauptentladungsgefäß i auszuschalten, genügt @es, die Hochfrequenzentladung
über das Hilfsentladungsgefäß.22 zu unterbrechen, denn beim Abschalten der Ilochfrequenzentladung
sind die Hauptanoden 3 nicht mehr imstande zu zünden, da die ihnen vorm gelagerten
Steuergitter 6 bei eiltsprechender Ausbildung das Entstehen der Hauptentladung verhindern.
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Unter besonderen Umständen reicht die Hochfrequenzleistung, welche
der Anode 9 entnommen wird, nicht aus, um die Sperrwirkung der Steuergitter 6 aufzuheben.
In einem solchen Fall werden die hochfrequenten Schwingungen erfindungsgemäß dazu
benutzt, eine Hilfsgas!entladungsröhne zu steuern, die dann ihrerseits die Steuergitter
selbst steuert. In Fig.3 ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltanordnung
dargestellt.
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In dieser Schaltanordnung bezeichnen die gleichen Zahlen das gleiche
wie in den vorhergehendien Figuren.. Die Steuergitter 6 sind jedoch über Gasjentladungsstrecken,
z. B. Glimmröhren 24., an die positive Klemme deiner Hilfsspannungsquelle angeschlossen.
Diese Glhnmröhren 24 bestehen beispielsweise aus evakuierten, mit Edelgas gefüllten
Glasröhrchen, in denen zwei beispielsweise plattenförmige Elektroden 26 @einander
gegenüber,-stehen. Gasdruck -und Plattenabstand sind hierbei derart gewählt, daß
die Spannung der Hilfsspannungsquelle 25 nicht imstande ist, eine Entladung über
die Röhren 2q. hervorzurufen rund selbständig aufrecht zu halten. Jeder Röhre 24.
ist nun eine weitere Elektrode 27 zugeordnet, welche entweder in das Innere der
Röhren eingeführt sein kann oder als bandförmige Außenelektrode die Oberfläche der
Glasröhren 24 umgibt. An diesle Außenelektroden 27 werden dann über den Um: schalter
15 in der gleichen Weisse, wie es in den Anordnungen nach Fig. i und 2 für die Steuergitter
6 dies Entladungsgefäßes i dargestellt ist, die hochfrequenten Schwingungen angelegt.
Das Hilfsientladungsgefäß 8 zur Erzeugung der hochfrequenten Schwingungen ist hierbei
in der gleichen Weise wie in Fig. i ausgebildet und an die Glimmröhren 24 angeschlossen.
Es ist aber auch möglich, das Gefäß zur Erzeugung der hochfrequenten Schwingungen
in das Innere des Hauptentladungs; gefäßes zu verlegen, wie @es die Fig.2 zeigt.