DE665227C - Einrichtung zur gleichmaessigen Aufteilung der Sperrspannung auf mehrere gasgefuellte, in Reihe geschaltete Gluehkathodengleichrichterroehren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur gleichmäßigen Aufteilung der Sperrspannung auf mehrere. gasgefüllte, in Reihe geschaltete Glühkathodengleichrichterröhren Die Erfindung beziehet sich .auf eine Einrichtung zur gleichmäßigen. Aufteilung der Sperrspannung auf mehrere gasgefüllte, in Reihe geschaltete Glübkathodengleichrichterröhren und bezweckt, die Betriebssicherheit bei der Gleichrichtung hoher Spannungen zu vergrößern.
• In, manchen Fällen müssen solch hohe Spannungen gleichgerichtet werden, daß eine einzige Gleichrichterröhre diese Spannung nicht vollkommen sicher sperren kann. In diesem Fall kann man mehrere in Reihe geschaltete Gleichrichterröhren verwenden. Hiermit werden aber in den meisten Fällen keine befriedigenden Ergebnisse erzielt, da während der Sperrphase sich nicht auf jede Gleichrichterröhre ein proportionaler Teil der Sperrspannung verteilt. Die Art und Weise, in der die Spannung sich über die Gleichrichterröhren verteilt, ist nämlich von zufälligen Umständen, u. a. von der Kapazität zwischen .den beiden Elektroden, abhängig. Es kann somit vorkommen, daß von zwei in Reihe geschalteten Gleichrichterröhren die eine weitaus den größten Teil der Sperrspannung aufnehmen muß und infolgedessen durchschlägt. Dann gelangt .die volle Spannung ;an die zweite Gleichrichterröhre, Bund auch diese wird durchschlagen. Es ist bekannt, die beabsichtigte gleichmäßige Aufteilung der Sperrspannung auf die einzelnen Röhren ,dadurch zu erzielen, daß irgendein Spannungsteiler zwecks Unterdrückung der durch zufällige Unterschiede in dien kapazitiven oder O:hmschen Ableitungsv *derstän,den bedingten Ungleichmäßigkeiten der Spannungsverteilung über die Röhren mit seinen einzelnen Gliedernden entsprechenden Röhren parallel geschaltet wird. Dieser Spannungsteiler kann z. B. aus einer Anzahl gleicher in Reihe ,geschalteter Scheinwiderstände zusammengesetzt sein, die .an ihren Verbindungsstellen, die erwünschte gleichmäßige Spannungsverteilung aufweisen.
• Diese Überbrückung der einzelnen Röhren kann durch hocholunige Widerstände oder durch mit Kondensatoren in Serien geschaltete hochohmige Widerstände erreicht werden. Besonders irn ersteren Falle verursachen die Widerstände bei den hohen Spannungsbeanspruchungen erhebliche Schwierigkeiten, jedenfalls aber m@uß man sich. einer Anzahl von hinsichtlich der Spannung hoch beanspruchtenTeilen bedienen, wodurch die Gefahr einer Verringerung der Betriebssicherheit der Anlage entsteht.
• Es ist ferner bekannt, die künstlich vergrößerte Eigenkapazität von Elektroden und Elektrodenkappen der Röhren zur Bildung von parallel zur Entladungsbahn liegenden Kapazitäten heranzuziehen oder die Gleichrichterröhren innerhalb ',der Sekundärwicklungen .des Hochspannungstransformators an=' zuordnen: Im, erstgenannten Fall ergeben sich entweder sperrige oder, was den inneren Aufbau der Röhren betrifft, umständliche Ausführungsformen der Röhren; im letztgenannten Falle wird man in ,den Möglichkeiten der Schaltung und der Anordnung der Bestandteile der Gleichrichtern Hage auf -unerwünschte Weise beschränkt: Gemäß der Erfindung, werden sowohl die zusätzlichen Scheinwiderstände .als auch die konstruktiven und .schalttechnischen Umständlichkeiten ;an. Röhren und Anlage mit den anhaftenden Nachteilen dadurch vermieden, daß die Röhren in der Sperrphase von einem Strom durchflossen werden, der zur Bildung einer Glimmentladung ausreicht, jedoch den zur Bildung einer Bogenentlaidung erforderlichen Wert nicht erreicht,- und daß die Kennlinie der Glimmspannung als Funktion des Glimmstromes in der Sperrichtung bei den einzelnen Röhren praktisch die gleiche ist. Es wird also auch gemäß der Erfindung Reihenschaltung der Röhren angewendet, aber es wird dafür Sorge getragen, daß auch während der Sperrphase vermittels einer Glimmentladung ein sehr geringer Strom durch die Gleichricliterröhren hindurchgeht. Die Spannungsverteilung ist in diesem Falle von dein Entladuungskennlinien der einzelnen Röhren abhängig, .die so weit übereinstimmen sollen, daß auch bei der höchsten sauftretenden Sperrspannung der Betriebszustand sämtlicher Röhren innerhalb der eigentlichen Glimmentladung verbleibt. Diese Kennlinien weichen bei einer richtigen Auswahl der Röhren nur sehr wenig voneinander ab, so daß also -die einzelnen Röhren einer praktisch gleich großen Sperrspannung unterliegen.
• Während man im allgemeinen bei Glühkathodengleichrichterröhren das Auftreten einer Glimmentladung in der Sperrphase zu vermeiden sucht, ist .diese im vorliegenden Falle gerade vorteilhaft. Dieses Auftreten kann durch richtige Wahl des Gasdruckes, des Elektrodenabstaandes sowie der Gestaltung und,des Ausmaßes der wirksamen Elektrodenflächen bei allen Röhren in gleicher Weise erzielt werden.
• Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispieles sowie von Stromspannungskennlinien näher erläutert.
• In Fig. i ist eine Gleichxichterschaltüng mit in Reihe geschalteten Gleichrichterröhren schematisch dargestellt. In Fig. 2 ist eine Meßschaltung wiedergegeben, mittels der Stromspannungskennlinien aufgenommen wurden.
• In Fig. 3 sind mittels der Schaltung von Fig. 2 gewonnene Glimmstromkennlinien wiedergegeben.
• In Fig. q. ist die der Messung zugrunde gelegte Röhrenbauart schematisch abgebildet. In Fig. i speist eine Wechselstromquelle i die Primärwindungen z und 3 eines Transformators, dessen Sekundärwindungen q, und 5 einzeln in Reihe mit den Gleichrichterröhren 6 und 7 geschaltet sind. Diese dienen zum Aufladen eines Sammlers 8 von z. B. 22ö Volt.
• In der Sperrphase haben die Gleichrichterröhren 6 und 7 nicht nur die Spannung der Wechselstromquelle, sondern außerdem die volle Sammlerspannung zu sperren.
• Wenn man nunmehr dafür Sorge trägt, daß die Gleichrichterröhren 6 und 7, die mit Gas, Dampf oder einem Gemisch davon gefüllt sind, in der Sperrphase eine Glimmentladung aufweisen, so erhält man den Zustand, in dem jeder der beiden Gleichrichter die halbe Gesamtspannung sperrt. Die Herstellung von Gleichrichterröhren mit Glühkathode, die bei Spannungen von z. B. 3oo Volt in der einen Richtung einen Strom von z. B. 5o Amp. und in der anderen Richtung einen Strom von einigen Milliampere durchlassen; ist dem Fachmann geläufig.
• Wenn nötig, können auch mehr als zwei Gleichrichter auf die beschriebene Weise in Reihe geschaltet werden.
• In Fig.2 ist eine von einer Gleichstromquelle i i gespeiste Meßschaltung abgebildet. Die zu messende Gleichrichterröhre liegt mit ihrer Glühkathode 12 an dem Minuspol und mit ihrer Anode 13 über den veränderlichen Belastungswiderstand 15 und den Strommesser 16 an dem Pluspol der Stromquelle i i. Eine zweite Gleichstromquelle 17 von ungefähr 5oo Volt liegt mit ihrem Pluspol an dem Verbindungspunkt der Kathode 12 und des Minuspols der Stromquelle i i. Von eirein an der Stromquelle 17 angeschlossenen Spannungsteiler i 8= wird eine einstellbare und in bezug auf die Kathode negative Spannung abgegriffen, welche der in dem vorliegenden Falle die Sondenelektrode darstellenden Anode 1q. über einen Vorschaltwiderstand ig und einen Strommesser 2o zugeführt wird. Die Spannung an der Sondenelektrode wird mittels des Spannungsteilers 18 und des Spannungsmessers 21 geregelt.
• Es ist auf diese Weise möglich, Kennlinien. aufzunehmen, denen der Rückstrom als i Funktion der in bezug auf die Kathode 12 negativen Sondenspannung zu entnehmen ist. Eine derartige Messung an einer Anzahl von Gleichrichterröhren der in Fig. q. schematisch abgebildeten Röhrentype ergab -die.. in Fig. 3 wiedergegebenen Kennlinien.
• Der Glimmstrom ist auf der Abszisse in logarithmischem, die negative Anodenspannun- auf der Ordinate in linearem Maßstabe aufgetragen.
• Die einzelnen Kennlinien sind jeweils an serienmäßig hergestellten Gleichrichterröhren der der Kurve beigeschriebenen Seriennummer aufgenommen worden.
• Man sieht, daß der Verlauf der einzelnen Kurve eine gewisse Streuung aufweist, so daß eine Serienschaltung z. B der Röhren 1586 und 1582 auf erhebliche Schwierigkeiten stoßen würde. Wenn man nämlich an die beiden Röhren eine negative Sperrspannung von ungefähr ¢0o Volt anlegen würde, würde die Röhre 15 82 8o Volt, die Röhre 15 86 @dagegen ungefähr 32o Volt aufnehmen, bei einem Glimmstrom von i,o5 Milliampere. Dieses würde bedeuten, @daß die Röhre 1582 unter-, die Röhre i 586 :dagegen überlastet wäre, ida die für jede Röhre zulässige Beanspruchung in der Sperrichtung 27o Volt beträgt.
• Wenn man gemäß der Erfindung Röhren mit praktisch den gleichen Kennlinien, wie z. B. die Röhren i 58¢ und 1580 oder 1583 und 1586, zusammenschaltet, so ist es möglich, auch bei Reihenschaltung mit einer der doppelten Maximalspannung einer Röhre entsprechenden Sperrspannung einen stabiler, Betrieb zu erzielen.
• In Fig. q. ist die Bauart der Röhre wiedergegeben, mit der die Kurven. von Fig.3 ;aufgenommen wurden. In dem Entladungsgefäß 23 befinden sich eine Glühkathode 2 i und zwei Anoden 22. Die Glühkathode 2 i ist von einer koaxialen Hülse umgeben, welche einen Teil des die Anoden 22 voneinander trennenden Schirmes 25 bildet. Die Röhre ist mit einer Argonfüllung versehen,-:der Quecksilberdampf aus einem Bodenkörper 29 beigemischt ist. Die Röhre wurde bei der Aufnahme der Kennlinien über die in ider Schaltung von Fig. 2 mit 13 bezeichnete Anode mit einem Entladungsstrom von 7 Amp. belastet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur gleichmäßigen Aufteilung der Sperrspannung auf mehrere gasgefüllte, in Reihe geschaltete Glühkatihodengleich.richterröhren, .dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren in .der Sperrphase von einem Strom durchflossen werden, der zur Bildung einer Glimmentladung ausreicht, jedoch den zur Bildung einer Bogenentladung erforderlichen Wert nicht erreicht, und daß die Kennlinie der Glimmspannung als Funktion des Glimmstromes in der Sperrichtung bei den einzelnen Röhren praktisch die gleiche ist.