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Einrichtyng zur Gittersteuerung von Gas- oder Dampfentladungsstrecken
Bei den meisten Gittersteuerungseinrichtungen für gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße,
die mit getrennten Zünd- und Sperrspannungsquellen arbeiten, ist die Schaltung so
getroffen, daß die Gitter ständig mit der negativen Sperrspannungsquelle in Verbindung
bleiben und daß die positive Zündspannungsquelle nur im Augenblick der Zündung ran
die Gitter angeschaltet wird. Es ist aber auch schon eine Gittersteuerungseinrichtung
bekanntgeworden, bei der im Gegensatz hierzu ständig zwischen der positiven Spannungsquelle
und den Gittern eine Verbindung aufrechterhalten bleibt, während die negative Sperrspannungsquelle
periodisch zu- und abgeschaltet wird. Bei dieser bekannten Steuerungseinrichtung
liegt in der Verbindungsleitung zwischen Sperrspannungsquelle und Steuergittern
ein gesteuertes Hochvakuumrohr, das periodisch leitend und nichtleitend gemacht
wird und somit die negative Spannung periodisch an den Steuergittern zur Wirkung
kommen läßt. Ein derartiges Hochvakuumrohr stellt bekanntlich auch in leitendem
Zustand einen außerordentlich hohen Widerstand dar, so daß also bei der bekannten
Anordnung auch bei der Sperrbeaufschlagung eine sehr starke Begrenzung des Gitterstromes
erfolgt. Abweichend hiervon wird gemäß der Erfindung die Schaltung so gewählt, daß
bei Verwendung eines Kontaktapparates zur Steuerung der Kurzschlußstrom innerhalb
des aus der Reihenschaltung von Kontaktapparat, positiver und negativer Gitterspannungsquelle
gebildeten, in sich geschlossenen Stromkreises nur durch Widerstände begrenzt wird,
die auch den sich bei positiver Beaufschlagung einstellenden Gitterstrom begrenzen.
Die Erfindung geht dabei von folgenden überlegungen aus: Um zu vermeiden, daß bei
positiver Gitterbeaufschlagung das Gitter selbst zur Anode wird und sich ein Lichtbogen
an ihm fest.stezt, ist es erforderlich, ihm hierbei einen außerordentlich hohen
Strombegrenzungswiderstand vorzuschalten. Bei denjenigen Steuerschaltungen, bei
denen die Zu- und Abschalteinrichtung in der Verbindung zwischen Steuergitter und
Zündspannungsquelle liegt, ist man nun gezwungen, die genannten Strombegrenzungswiderstände
in die einzelnen Zuleitungen zu den Steuergittern zu legen. Würde' man sie nämlich
mit in den inneren Stromkreis, der sich beim Einschalten der positiven Spannungsquelle
über die negative Sperrspannungsquelle schließt, legen, so würde der an ihnen auftretende
Spannungsabfall eine Potentialänderung der ständig mit der
negativen
Sperrspannungsquelle in Verbindung stehenden Steuergittern verhindern oder zumindest
beeinträchtigen. Legt man dagegen abweichend von dieser allgemein üblichgn Anordnung
die Schalteinrichtung so, dfi.ff nicht das positive Zündpotential, sondern Sperrpotential
gesteuert wird, so kann mari^° ohne Verhinderung der erforderlichen Potentialänderungen
den für die positive Beaufschlagung bestimmten Strombegrenzungswiderstand in den
inneren Stromkreis hineinverlegen. Auf diese Weise läßt sich der in diesem inneren
Stromkreis fließende Strom ganz erheblich herabsetzen, ohne daß die Gittersteuerung
Tals solche irgendwie beeinträchtigt wird.
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Im altgemeinen wird es nicht möglich sein, alle Widerstände aus den
Gitterzuleitungen herauszunehmen, da sich sonst bei dem Anschluß der Gitter an eine
gemeinsame Spannungsquelle an ihnen verschiedene Potentiale einstellen können: Unabhängig
davon, wieviel Widerstand noch in den Gitterzuleitungen vorhanden ist, läßt sich
aber die günstigste Wirkung der Steuerung stets dann erreichen, wenn die oben angegebene
erfindungsgemäße Vorschrift befolgt wird und wenn demgemäß möglichst aller Widerstand,
der in dem Kurzschlußstromkreis noch vorhanden ist, so geschaltet wird, daß er gleichzeitig
auch zur Begrenzung des sich bei positiver Beaufschlagung einstellenden Gitterstromes
dient. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die Sicherheit der Sperrwirkung wesentlich
von der Größe des Gitterstromes abhängig -ist, der sich bei negativer Gitterbeaufschla.güng
einstellen kann. Da die erfindungsgemäße Anordnung bei den gewählten Verhältnissen
stets die geringste Beeinträchtigung des Gitterstromes bei der Sperrbeaufschlagung
gewährleistet, so ist damit auch die größte Steuersicherheit geboten.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt:
Bei der Anordnung nach Fig. i ist ein gittergesteuerter Gleichrichter i über einen
Transformator 2 an ein Wechselstromnetz 3 angeschlossen. Die Steuergitter der einzelnen
Entladungsstrecken des Gleichrichters sind über zwei Gruppen von Vorschaltwiderständen
q; und 5 mit dem positiven Pol eines Gleichstromgenerators 6 verbunden, dessen negativer
Pol ,an die Kathode .des Entladungsgefäßes angeschlossen ist. Die Verbindungspunkte
zwischen den Widerständen ¢ und 5 sind an die Kontaktbürsten eines Kontaktapparates
7 angeschlossen, durch den diese Punkte abwechselnd mit dem negativen Pol eines
zweiten Gleichstromgenerators 8 verbunden und von diesem abgeschaltet werden. Der
Kontaktapparat 7 hat zwei Kontaktgruppen 9 und i o, die mit je einem Schleifring
elektrisch verbunden sind. Die Kontakte 9 sind über einen Schleifring an die Anode
;eines im normalen Betriebszustande nicht leiyfexen Entladungsgefäßes i i angeschlossen,
'N en Kathode über den Schalter 14, der rmalerweise geschlossen ist; mit dem negativen
Pol der Gleichstromquelle 8 verbunden ist. Die Kontakte io liegen dagegen über den
ihnen zugeordneten Schleifring dauernd an dem negativen Pol der Gleichstromquelle
B. Die Anoden derjenigen Steuergitter der Entladungsstrecken des Gleichrichters
i, deren Kontaktbürsten mit den Kontakten 9 des Kontaktapparates 7 in Verbindung
stehen, sind stromführend; denn. sobald durch ihre Kontaktbürsten die Verbindung
mit dem negativen Potential des Generators 8 aufgehoben wird, wirkt auf die Steuergitter
das positive Potential des Generators 6 und zündet die betreffenden Entladungsstrecken.
Die Steuerungsanordnung hat den Vorteil, daß unabhängig von der Zahl der Entladungsstrecken
des Entladungsgefäßes mit Dir einem Relaiskontakt sämtliche Entladungsstrecken gesperrt
werden können. Im Ausführungsbeispiel ist für diesen Zweck ein Entladungsgefäß I
I vorgesehen, dessen Steuergitter über einen Gittertransformator 12 an einen Meßwiderstand
13 angeschlossen ist. Sobald eine überlastung des Gleichrichters oder ein Rückstrom
auftritt, wird das Entladungsgefäß i i gezündet, und es werden auch diejenigen Steuergitter,
deren Kontaktbürsten über den Kontaktapparat 7 von dem negativen Pol des Generators
8 getrennt waren; mit diesem wieder verbunden; und die zugehörigen Entladungsstrecken
werden gesperrt. Durch vorübergehende CSffnung des Schalters 1 ¢ kann die Entladung
in dem Entladungsgefäß i i wieder unterbrochen werden, falls es sich um ein Gasentladungsgefäß
handelt, welches nicht ohne weiteres durch Gittersteuerung zu löschen ist.
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Fig.2 zeigt das Schaltungsschema eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung: Jedem Steuergitter des Gleichrichters 2o ist eine Kontaktscheibe
21 zugeordnet, die mit zwei Kontaktbürsten versehen ist. Die eine dieser Bürsten
liegt an dem negativen Pol einer Gleichstromquelle 22, während die andere Bürste
an das betreffende Steuergitter angeschlossen ist: Am Umfang jeder Kontaktscheibe,
die im übrigen am ganzen Umfange aus leitendem Material bestellt, ist ein Stück
Isoliermaterial 23 eingesetzt; dessen Länge in der Umfangsrichtung der Kontaktscheibe
ein Maß ist für die Dauer der Unterbrechung der Verbindung des Steuergitters mit
der negativen Steuerspannungsquelle, mithin für die Dauer der Beaufschlagung des
Steuergitters mit positivem Steuerpotential.
Das positive Steuerpotential
wird den einzelnen Gittern über Widerstände 24. zugeführt, die unter Vorschaltung
eines gemeinsamen Widerstandes 25 mit dem positiven Pol einer zweiten Gleichspannungsquelle
26 verbunden sind. Solange die mit den Steuergittern verbundenen Kontaktbürsten
der einzelnen Kontaktscheiben mit den leitenden Teilen der Scheiben in Berührung
stehen, überwiegt das negative Potential der Spannungsquelle 22 und sperrt die betreffende
Entladungsstrecke. Erst wenn diese Verbindung unterbrochen wird, kann das positive
Potential der Gleichspannungsquelle 26 wirksam werden.
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Als Kurzschlußschutz dient bei der Schaltung nach Fig. 2 ein Relais
27, welches den negativen Pol der Spannungsquelle 22 mit dem Verbindungspunkt zwischen
dem Widerstand 25 und den Widerständen 2q. verbindet und die Steuergitter dadurch
unter Umgehung der Kontaktscheiben 2 i unmittelbar an negatives Potential anschließt.
Das Relais 27 kann ein Relais mit mechanischen Kontakten oder auch ein gittergesteuertes,
vorzugsweise gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäß sein.
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Die Kontaktbürsten der Kontaktscheiben 21, welche mit dem negativen
Pol der Spannungsquelle 2 verbunden sind, müssen so ausgebildet sein, daß die leitende
Verbindung zwischen den Kontaktscheiben 21 und der Spannungsquelle 22 nicht unterbrochen
wird. Die Bürsten müssen somit in der Umfangsrichtung der Kontaktscheiben 2 i breiter
sein als das Isolierstück 23, oder es müssen nebeneinander zwei oder mehr Bürsten
verwendet werden. Wenn unabhängig von der Breite des Isolierstückes 23 bzw. mit
Rücksicht auf dessen konstruktive Anordnung der Zeitraum der Beaufschlagung der
Steuergitter mit positivem Potential möglichst kurz gehalten werden soll, so können
die Kontaktbürsten, die mit den Steuergittern verbLmden sind, je aus zwei parallel
geschalteten Bürsten bestehen, die gegeneinander verstellbar sind. Die Winkelverschiebung
zwischen den beiden Bürsten, in der Umfangsrichtung ist dann ein Maß für die Dauer
der positiven Gitterbeaufschlagung. An Stelle von zwei Bürsten können auch mehr
.als zwei Bürsten in Parallelschaltung angewendet werden.
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Die in die Kontaktscheiben 2 i eingesetzten Isolierstücke 23 haben,
wie bereits erwähnt, den Zweck, die Kontaktbürsten der Steuergitter von dem negativen
Pol der Spannungsquelle 22 abzuschalten. Dies kann auch dadurch erreicht werden,
daß in die Kontaktscheiben ein Metallstück in Schwalbenschwanzverbindung eingesetzt
wird, welches gegen die Scheiben 2 i isoliert ist, wie dies in Fig. 3 dargestellt
ist. Die Anordnung hat den Vorteil, daß die Bürsten praktisch längs der ganzen Umfangsrichtung
stets auf Metall schleifen.