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Schutzschaltung für gittergesteuerte Gas- oder Dampfentladungsstrecken
Es ist bekannt, ein elektrisches gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäß dadurch
abzuschalten, daß den vor den Anoden der Entladungsstrecke angeordneten Steuergittern
ein negatives Potential aufgedrückt wird. Urn eine sichere Abschaltung der Entladungsstreck
:en zu erreichen, ist es erforderlich, daß man den Steuergittern ein verhältnismäßig
hohes negatives Potential aufdrückt, und zwar genügt es meistens nicht, den Gittern
etwa das Potential der Kathode zu geben, sondern man .muß vielmehr den Steuergittern
eine gegenüber dem Kathodenpotential erhöhte negative Spannung aufdrücken.
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Man hat nun bereits vorgeschlagen, eine besondere Steuerspannungsquelfe
vorzusehen, die ein hohes negatives Potential den Steuergittern zu geben; vermag.
Um diese hohe Sperrspannung den Steuergittern im gewünschten Augenblick aufzudrücken,
sah man beispielsweise eine Hilfsentla:dungsstrecke vor, um ein möglichst trägheitsloses
Ansprechen der Schutzanordnung sicherzustellen. Es ist aber nun zu berücksichtigen,
daß j e nach der Belastung der Entladungsstreckenanordnung die Höhe der Spannung
veränderlich ist, mit der eine betriebssichere Sperrung der Entladungsstrecken erzielt
werden kann. Die vorgeschlagenen Schaltungen zeigen nun den Nachteil, daß sie die
anzuschaltende Sperrspannung nicht :in eine eindeutige Beziehung zu den Potentialverhältnissen
der Entladungsst.reckenanordnung selbst bzw. der gesamten Anlage bringen.
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Durch dievorliegendeErfindungwirddieser Nachteil und der durch die
Kompliziertheit der vorgenannten Schaltungen hervorgerufene Nachteil vollkommen
beseitigt, und zwar dadurch, daß bei einer Schutzschaltung für gittergesteuerte
Gas- oder Dampfentladungsstreck en mit Gittern, die zur Leistungsregelung mit Zündimpulsen
besufschlagt wenden, und deren Einfuß bei Störungen (Kurz.schluß, Überström o.,dgl.)
unwirksam gemacht wind, im 'Störungsfalle die normalerweise den Steuergittern zufließenden
Zündimpulse mit Hilfe einer gittergesteuerten Hilfsentladungsstrecke abgeleitet
werden, deren Kathode ständig eine aus einer zusätzlichen Spannungsquelle entnommene
negative Vorspannung gegenüber den Kathoden der Haupte-ntladungsstrecken führt.
Die Steuergitter der Hilfsentla@dungsstrecken können in Abhängigkeit von der Spannung
oder dem Strom des Ausgangskreises der Hauptentladungsstrecken .beeinflußt werden.
Die Gitter der Hil f se;ntladungsstrecken können beispiels.wei se an den Transformatornullpunkt
der Haupt;-entladungss:
trecken angeschlossen sein. Andererseits
können die Gitter der Hilfsentladungsstrecken auch ,gleichzeitig über Spannungsteiler
an die Spannungen des gangskreises der Hauptentladungsstrecken artgeschlossen sein.
Es erweist sich ferner vorteilhaft, den Gittern der Hilfsentlad.ungsgefäße außer
der Spannung des Ausgangskreises der Hauptentladungsstrecken noch weitere feste
oder veränderliche Spannungen zuzuführen.
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In Ei,g. i ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben,
und zwar zeigt dieses die Anwendung des Erfindungsgedankens für eine Gleichrichterschaltung.
Das Entladungsgefäß i wird über den Transformator 2 aus einem Wechselstromnetz gespeist
und gibt Energie an den Gleichstromkreis 3 ab. An die Tränsformatörsekundärwicklung
q. Sind die Anoden 5 angeschlossen; vor denen Steuergitter 6 angeordnet sind. Die
Steuergitter 6 werden. über Gi tterwiderstände 7 von einer Siteuerspannungsquelle8mit
Steuerspannungen beaufschlägt. Es ist für das Wesen der Erfindung gleichgültig,
welcher Art die Steuerapparatur 8 ist bzw. welche Form die den Steuergittern 6 zugeführten
Zündimpulse besitzen. An @die Gitterzuleitüngen 9, io, i i werden nun erfindungsgemäß
die Anoden 13 eines Hilfsentladungsgefäßes i2 angeschlossen, dessen Kathode 14 über
eine Spannungsquelle 15 mit der Kathode 16 des Entladungsgefäßes i verbunden
ist.- Die Spannungsquelle 15 ist derart in, diesen Stromkreis eingefügt, daß die
Kathode 14 des Hilfsentladungsgefäßes i2 eine negative Vorspannung gegenüber der
Kathode 16 des Entladungs:gefäßes i aufweist. Die Entladungsstrecken des Hilfsentladungsgefäßes
12 sind mit Steuergittern 17 ausgerüstet, die über Widerstände 18 mit dem Nullpunkt
der Tränsformatorsekundärwicktung .4 verbunden sind. Es kann vielfach nveckmäßig
sein, außer der Verbindung der Gitter 17 mit dem Transformatornullpunkt eine weitere
Verbindung der Gitter mit der Kathodenleitung ig oder nur diese vorzusehen.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei normalem Betrieb
des Entladungsgefäßes i wird das Hilfsentladungsgefäß 12 außer Betrieb sein, denn
die Kathode 14 des Hi.ifsentla dungsgefäßes i2 besitzt eine gegenüber der Kathode
16 des Entladungsgefäßes r negative Vorspannun@g; und den Steuergittern der Hilf
sen.tladungsstrecken wirb ein Potential aufgedrückt, das der vollen Höhe der in
der Schaltung auftretenden negativen Gleichrichterspannung entspricht: Somit vermögen
die über die Gitterz.uleituageng, io und i i zufließenden positiven Zündimpulse
keine Entladung in dem Hilfsentladüngsgefäß 12 hervorzurufen. Tritt jedoch eine
Störung auf, durch die das negative Potential der Anlage we.sentlicli gesenkt wird,
und zwar so 's?Voit, daß die Steuergitter 17 des Hilfsent-,,La'ngsgefäßes i2 ,gegenüber
ihrer Kathode 14. e-"-Spannung Null oder eine positive Spannung rüa,lten, dann ist
eine Entladung in den ein, zelnen Entladungsstrecken des Gefäßes i2 freigegeben,
und die positiven Zündimpulse fließen über diese Hilfsentladungsstreck en ab, ohne
das Potential der Steuergitter 6 des Gefäßes i auf den Zündwert zu heben. Die vorbeschriebene
Wirkungsweise gilt beispielsweise dann, wenn, in dem Gleichstromnetz ein Kurzschluß
auftritt, durch den die Spannung des Gleichstromnetzes plötzlich gesenkt wird. In
diesern Fall wird das Potential des Transformatornu,llpunktes als Steuerpotential
für die Gitter der Hilfsentladungsstrecke benutzt. Das Entladungsgefäß i ist hierdurch
auch gegen die Auswirkungen von Rückzündungen geschützt, weil bei Eintritt einer
Rückzündung ebenfalls die Spannung des Netzes 3 zusammenbricht und die Steuergitter
17 etwa gleiches Potential wie die Kathodenleitung ig erhalten. Die Wirkungsweise
der Schaltung ist in .diesem Fall die gleiche wie bei einem äußeren Kurzschluß ,auf
der Gleichstromseite.
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Ein weiteres Erfindungsbeispiel, in welchem die Batterie 15 als Sperrspannungsquelle
erspart wird, -ist in Fig. 2 dargestellt. In dieser sind die der Fig. i entsprechenden
Teile mit gleichen Bezugziffern versehen. Die Widerstände 7 der Fig. i sind .in
Fig. a in je einen Widerstand 25 und 26 aufgeteilt, welche im Zuge der Gitterleitungen
9, io und ii liegen. An diese sind z-,vi'schen den Widerständen 26 und dem
Steuerapparat 8 die elektrischen Ventile 27 angeschlossen, die andererseits mit
der Kathode 1.4 so verbunden sind, daß sie für einen von dieser abgegebenen Strom
durchlässig sein würden. Ferner sind die Kathoden 1.4 und 16 über einen Glättungskondensator
28 verbunden. Auf diese Weise wird der Kathode 14 über die Ventile 27 eine negative
Spannung gegenüber der Kathode 16 erteilt, die mit der Spannung des jeweils am meisten
negativen Leiters 9, iö öder i i übereinstimmt. Der Kondensator 28 wirkt
,glättend auf fliese Spannung ein. Die Widerstände -a6 verhüten Phasenkurzschlüsse
zwischen 9, io und ii, wenn das Gefäß 12 mittels der Gitter 17 stromleitend gemacht
wird. Die Widerstände 25 dienen zum Schutz der Gitter 6. Die Wirkungsweise der Anordnung
nach Fig. 2 entspricht im übrigen derjenigen nach Fig: i.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die negative Vorspannung für die Kathode
des Hilfsent- i ladungsgefäßes auch dem Erregerkreis des Hauptentladungsgefäßes
mit Hilfe entsprechend
geschalteter Ventile entnommen werden kann.
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Hat nun de dargestellte Schaltung angesprochen, d. h. ist das Entladungsgefäß
i abgeschaltet, so ist eine selbsttätige Wiedereinschaltung des Gleichrichters nach
Behebung der Störungsursache nicht ohne weiteres möglich. Die Steuergitter
17 des Hilfsentladungsgefäßes 12 werden nämlich bei abgeschaltetem Hauptgefäß
die ihnen im Störungsfalle zugeflossene Spannung beibehalten und somit eine stetige
Abdrosselung der den Steuergittern 6 von der Steuerapparatur 8 zufließenden Zündimpulse
vornehmen. Die auf diese einfache Weise erzielte Selbstsperrung ist vielfach erwünscht.
Während der nun eintretenden Betriebspause gewinnt das Gefäß i Zeit, sich von den
Folgep der vorangegangenen Störung zu erholen, sich abzukühlen, das Vakuum zu verbessern
u. dgl. Um nun eine Wiedereinschaltung der Anlage zu ermöglichen, ist die Schaltung-in
der dargestellten Weise ergänzt. Es wird nämlich, wie Fig. i zeigt, eine Spannungsquelle
20,. ein Kondensator 2 1 und eine Schalteinrichtung 22 zwischen die Kathode 14 des
Hilfsentladungs:gefäßes 12 und die Steuergitter 17 gelegt. Die Spannungsquelle
2o dient zur Aufladung des Kondensators und die Schalteinrichtung 22 dazu, den Steuergittern
kurzzeitig ein hohes negatives Potential, das von dem Kondensator 2i geliefert wird,
aufzudrücken. Hat nun das. Potential der Steuergitter 17 einmal den Zündwert der
Hilfsentladungsstrecken unterschritten, so wird den Gittern :des Gefäßes i wie bei
normalem Betrieb ein Zündpotential aufgedrückt. Das Potential der Gitter 17 wird
nun gagenüber dem der Kathode 14 auch bei geöffnetem Schalter 22 negativ. Die Schalteinrichtung
22 kann beispielsweise ein Relais .sein, das nach einmaligem Ansprechen mit einer
gewissen Zeitverzögerung wieder abfällt. Ist die Verzögerungszeit abgelaufen, so
wird das Relais den normalen Betriebszustand der Anlage wiederherzustellen versuchen.
Ist jedoch die Störungsursache noch vorhanden, so wird augenblicklich die Anlage
wieder außer Betrieb gesetzt. Handelt es sich um besonders empfindliche Gleichstromverbraucher,
beispielsweise um Sendeanlagen, so wird man das Relais 22 vorteilhaft entweder als
Schnellrelais oder sogar a:l,s trägheitsloses Relais in Form eines Entladungsgefäßes
ausführen und seine Verzögerungszeit möglichst kurz be-
messen, um die Unterbrechungen
der Energiebelieferung des Verbrauchers so kurz wie möglich zu gestalten. Gelegentlich
wird es vorteilhaft sein, das Einschaltrelais 22 in Abhängigkeit von der Restspannung
der Gleichstrornsa,inm:elschienen zu betätigen, etwa in dein Sinne, daß das Relais
2z verriegelt ist, solange die Restspannung kleiner als ein Mindestwert bleibt.
Das trifft beispielsweise auf Anlagen zur Speisung chemischer Bäder zu. Diese Bäder
weisen im allgemeinen eine Polarisationsspannung auf. Solange derKurzschluß noch
besteht, wird die Polarisationsspannung aber nicht zur Geltung kommen und daher
das Relais 22 nicht entriegeln.
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Wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, wird mit der Schutzschaltung
-gemäß der Erfindung eine vollkommene Betriebssicherheit für den Abschaltvorgan@g
von Entladungsgefäßen sowohl bei äußeren Kurzschlüssen als auch bei Rückzündungen
durch die Vierwendung einer selbsttätigen und trägheitslosen. Steuerung erreicht.