DE668885C

DE668885C - Arrangement for monitoring the emission current in a grid-controlled vapor or gas-filled discharge vessel with glow cathode

Info

Publication number: DE668885C
Application number: DEA64707D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-01-10
Filing date: 1932-01-12
Publication date: 1938-12-10

Description

Anordnung zur Überwachung des Emissionsstromes bei einem gittergesteuerten dampf- oder gasgefüllten Entladungsgefäß mit Glühkathode Die Erfindung betrifft eine Schaltung für elektrische Entladungsgefäße und insbesondere eine Schaltung für Entladungsgefäße mit Glühkathode.Arrangement for monitoring the emission current with a grid-controlled Vapor- or gas-filled discharge vessel with hot cathode The invention relates to a circuit for electrical discharge vessels and in particular a circuit for discharge vessels with hot cathode.

Bei elektrischen Entladungsgefäßen mit Glühkathode (mit direkt oder indirekt geheizter Kathode) ist es für ein befriedigendes Arbeiten notwendig, daß die Kathode ihre normale Arbeitstemperatur erreicht hat, bevor das Entladungsgefäß belastet wird, und daß der Anodenstrom unterbrochen wird, falls die Kathodentemperatur wesentlich unter die normale Arbeitstemperatur sinkt. Dies ist insbesondere bei dampf- oder gasgefüllten Entladungsgefäßen zu beachten, deren Wirkungswelse wesentlich auf der Ionisation des in ihnen enthaltenen Gases oder Dampfes beruht. Wenn an ein solches Entladungsgefäß die Anodenspannung angelegt wird, bevor die Kathode ihre Arbeitstemperatur erreicht hat, so ist der Spannungsabfall im Entladungsgefäß groß. Infolgedessen wird die Elektronen emittierende Oberfläche der Kathode durch Ionenbombardement zerstärt.In the case of electrical discharge vessels with a hot cathode (with direct or indirectly heated cathode) it is necessary for satisfactory work that the cathode has reached its normal working temperature before the discharge vessel is loaded, and that the anode current is interrupted if the cathode temperature sinks significantly below the normal working temperature. This is particularly the case Vapor or gas-filled discharge vessels must be observed, the nature of which is essential is based on the ionization of the gas or vapor contained in them. When on a such discharge vessel the anode voltage is applied before the cathode Has reached working temperature, the voltage drop in the discharge vessel is large. As a result, the electron emitting surface of the cathode becomes ion bombardment destroyed.

Gemäß der Erfindung wird, um derartige Nachteile zu vermeiden, unter Verwendung von Steuergittern die Einrichtung so getroffen, daß zur Unterdrückung des Entladungsstromes bei nicht genügend geheizter Kathode an das bzw. an jedes Steuergitter eine Wechselspannung gelegt ist, deren Amplitude oder Phasenlage den Zündeinsatz des Entladungsgefäßes bestimmt und von dem Zustand einer gleichzeitig mit der Kathode aus der gleichen Spannungsquelle wie diese beheizten temperaturabhängigen Brückenschaltung, deren Temperaturcharakterietik der der Glühkathode nachgebildet ist, derart abhängig ist, daß das Entladungsgefäß bei nichtgenügend geheizter Kathode gesperrt ist.According to the invention, in order to avoid such disadvantages, under Use of control grids made the facility so that for suppression of the discharge current in the case of insufficiently heated cathode to the or to each Control grid an alternating voltage is applied, the amplitude or phase position of the Ignition start of the discharge vessel is determined and by the state of one at the same time with the cathode from the same voltage source as this heated temperature-dependent Bridge circuit, the temperature characteristics of which simulate those of the hot cathode is, is so dependent that the discharge vessel with insufficiently heated cathode Is blocked.

Es sind bereits Anordnungen bekanntgeworden, bei denen durch ein vom Heizstrom abhängiges thermisches Relais die Anodenspannung erst dann an das Entladungsgefäß angeschaltet wird, wenn die Glühkathode hinreichend erwärmt worden ist, und bei denen die Anodenspannung von dem Entladungsgefäß abgeschaltet wird, wenn die Kathodentemperatur einen vorgeschriebenen Wert unterschreitet. Bei diesen bekannten Anordnungen wird also der verhältnismäßig große Anodenstrom unmittelbar geschaltet. Infolgedessen ergaben sich vielfach Schwierigkeiten, insbesondere wenn es sich um Entladungsgefäße mit Glühkathode und Dampf- oder Gasfüllung handelt, die verhältnismäßig sehr große Ariodenströme liefern. Nach der Erfindung wird demgegenüber der Anodenstrom durch das Steuergitter freigegeben, sobald die Glühlg q thode diegewünschteTemperaturangenommen, hat, und gesperrt, falls die Temperatur der Glühkathode den vorgeschriebenen Betrag unterschreitet. Die erfindungsgemäße Eiri-,` richtung ist daher auch ohne weiteres für Entladungsgefäße mit sehr beträchtlichen Anodenströmen anwendbar. Das Steuern (Sperren und Freigeben) des Anodenstromes ist auch praktisch mit keinerlei Energieverbrauch verbunden.There are already arrangements become known in which by a from Heating current dependent thermal relay only then transfers the anode voltage to the discharge vessel is switched on when the hot cathode has been sufficiently heated, and at which the anode voltage is switched off from the discharge vessel when the cathode temperature falls below a prescribed value. In these known arrangements so the relatively large anode current switched directly. Consequently Difficulties arose in many cases, especially when it came to discharge vessels with hot cathode and vapor or gas filling, which is relatively very large Ariod currents deliver. According to the invention, on the other hand, the Anode current released through the control grid as soon as the incandescent q method has reached the desired temperature, and locked if the temperature of the hot cathode is the prescribed amount falls below. The egg direction according to the invention is therefore also straightforward applicable for discharge vessels with very considerable anode currents. Steering (Locking and releasing) the anode current is also practically with no energy consumption tied together.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Gittersteuerung dazu zu verwenden, um den Entladungsstrom (Anodenstrom) erst einzuschalten, d. h. freizugeben, nachdem die Glühkathode auf ihre vorgeschriebene normale Temperatur aufgeheizt worden ist; und zwar wurde vorgeschlagen, unter Verwendung eines Zeitverzögerunggsorgans, insbesondere eines Kondensators mit parallel geschaltetem Widerstand, die Anordnung so zu treffen, daß während einer gewissen für die Anheizung der Kathode auf ihre Normaltemperatur notwendigen Zeit das Steuergitter der Entladungsstrecke an eine Sperrspannung gelegt ist. Nach der Erfindung wird die Sperrung des Entladungsstromes mit Hilfe des Steuergitters in Abhängigkeit von einer entsprechend der Kathodentemperatur erwärmten temperaturabhängigen Brückenschaltung durchgeführt. Die temperaturabhängige Brückenschaltung wirkt dabei so auf das Steuergitter bzw. dessen Steuerspannung ein, daß der Entladungsstrom (Anodenstrom) bei der Inbetriebnahme der Röhre so lange gesperrt ist, bis die Kathode ihre vorschriftsmäßige Temperatur angenommen hat, und während des Betriebes wieder gesperrt gehalten wird, falls aus irgendeinem Grunde die Kathodentemperatur ihren vorschriftsmäßigen Wert unterschreitet. Es ist also gegenüber den Anordnungen mit Zeitverzögerungsorgan eine wirksame Überwachung in Abhängigkeit von der tatsächlichen Kathodentemperatur erzielt. Da im Steuergitterkreis nur ganz außerordentlich geringe Ströme bei geringen Spannungen fließen, ist die Verwendung einer Brückenanordnung mit temperaturabhängigen Widerständen ohne weiteres möglich, wobei der Vorteil entsteht, daß die Überwachung der Röhre durchgeführt werden kann, ohne daß irgendwelche bewegliehen Teile in Tätigkeit treten müssen. Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Anordnungen, bei denen der Steuergitterkreis als Steuerspannung eine Wechselspannung erhält, wird nach der Erfindung zweckmäßig die Einrichtung so getroffen, daß durch die temperaturabhängige Brückenschaltung die Phasenlage der Gitterwechselspannung gegenüber der Anodenwechselspannung geändert wird, derart, daß bei nicht genügend geheizter i...Kathode die Wechselspannung am Gitter um c 0 0 gegenüber derPhasenlage derAnodenspantng verschoben und infolgedessen der Entgdungsstrom gesperrt ist, während bei vor-'schriftsmäßig geheizter Kathode immer die Phasenlage der Gitterwechselspannung so eingestellt ist, daß der Entladungsstrom freigegeben ist.It has also already been proposed to use the grid control to only switch on the discharge current (anode current), ie to release it after the hot cathode has been heated to its prescribed normal temperature; namely, it has been proposed, using a time delay element, in particular a capacitor with a resistor connected in parallel, to make the arrangement so that the control grid of the discharge path is connected to a reverse voltage during a certain time necessary for heating the cathode to its normal temperature. According to the invention, the discharge current is blocked with the aid of the control grid as a function of a temperature-dependent bridge circuit heated according to the cathode temperature. The temperature-dependent bridge circuit acts on the control grid or its control voltage in such a way that the discharge current (anode current) is blocked when the tube is started up until the cathode has reached its correct temperature, and is kept blocked again during operation, if for some reason the cathode temperature falls below its specified value. In comparison with the arrangements with a time delay element, effective monitoring is achieved as a function of the actual cathode temperature. Since only extremely small currents at low voltages flow in the control grid circuit, the use of a bridge arrangement with temperature-dependent resistors is easily possible, with the advantage that the monitoring of the tube can be carried out without any moving parts having to come into operation. In the arrangements on which the invention is based, in which the control grid circuit receives an alternating voltage as the control voltage, the device is expediently made according to the invention so that the phase position of the alternating grid voltage is changed with respect to the anode alternating voltage by the temperature-dependent bridge circuit, in such a way that if it is not sufficiently heated i ... cathode the alternating voltage on the grid is shifted by c 0 0 compared to the phase position of the anode voltage and as a result the discharge current is blocked, while when the cathode is heated according to the regulations, the phase position of the alternating grid voltage is always set so that the discharge current is released.

Vorteilhaft sind nach der Erfindung die temperaturabhängigen Zweige der Brückenschaltung derart entfernt von dem Entladungsgefäß angeordnet, daß ihre Temperatur von der des Entladungsgefäßes praktisch unabhängig ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß nicht die vorschriftsmäßige Kathodentemperatur durch erhöhte Wärmestrahlung vom Entladungsgefäß, insbesondere von dessen Entladungsbahn her, vorgetäuscht werden kann. Die der Kathodentemperatur entsprechende Erwärmung der temperaturabhängigen Brückenschaltung erfolgt dabei durch einen Strom, der von derselben Spannungsquelle wie der Heizstrom für die Glühkathode geliefert wird. Fällt aus irgendeinem Grunde die Spannung für den Heizstrom der Glühkathode aus, so tritt das gleiche für die temperaturabhängige Brückenschaltung ein, so daß diese die Sperrung des Entladungsstromes bewirkt, bis die Glühkathode nach Wiederkehr der Heizspannung wiedergenügend aufgeheizt ist.According to the invention, the temperature-dependent branches are advantageous of the bridge circuit so removed from the discharge vessel that their Temperature is practically independent of that of the discharge vessel. In this way ensures that the correct cathode temperature is not increased Thermal radiation from the discharge vessel, in particular from its discharge path, can be faked. The heating of the corresponding to the cathode temperature temperature-dependent bridge circuit is carried out by a current that flows from the same Voltage source such as the heating current for the hot cathode is supplied. Was cancelled for whatever reason the voltage for the heating current of the hot cathode occurs the same for the temperature-dependent bridge circuit, so that this the blocking of the discharge current until the hot cathode after the return of the heating voltage has been heated up sufficiently again.

Die Abbildung zeigt sein Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäß der Erfindung. Dort ist eine Gleiehrichteranlage dargestellt, die aus dem Netz io Wechselstrom entnimmt und in das Netz i i Gleichstrom abgibt. Diese Gleichriehtereinrichtung enthält einen Trans= formator 12 und elektrische Entladungsgefäße 13 und 14 mit Anode, Steuergitter und Glühkathode. Die Entladungsgefäße 13 und 14 haben insbesondere eine Dampf- oder Gasfüllung. Die Entladungsgefäße 13 und 14 sind mit vom Anodenstrom unabhängigen Heizvorrichtungen für die Kathoden 15 bzw: 16 versehen, die von der Sekundärwicklung 17 eines Transformators i8 gespeist werden. Die Primärwicklung dieses Transformators ist an die Wechselstromquelle angeschlossen. Die Gitter der Entladungsgefäße 13 und 14 sind in üblicher Weise über die entgegengesetzte Hälfte der Sekundärwicklung des Gittertransformators ig und die negative Vorspannungsbatterie 2o an die Kathoden angeschlosen. Zur Steuerung des Gitterpotentials der Röhren 13 und 14 ist eine temperaturempfindliche Brücke vorgesehen, die von den Widerständen 2i, 22, 23 und 24 gebildet wird. Diese Widerstände 21,-22, 23 und 24 haben verschiedene Temperaturwiderstandscharakteristiken. Beispielsweise können die Widerstände 21 und 22 keine Temperaturabhängigkeit des Widerstandes zeigen, während einer der Wi.",, derstände 23 und 24 oder beide eine stark' positive Temperaturwiderstandscharakteristik, haben, die vorzugsweise der Temperaturcharakteristik der Kathoden der Entladungsgefäße 13 und 1q. ähnelt. An zwei diagonalen Punkten der Brücke liegt die Spannung der Sekundärwicklung 25 des Transformators 18. Die anderen diagonalen Punkte der Brücke sind mit der Primärwicklung des Gittertransformators i9 verbunden.The figure shows his embodiment of the device according to the invention. There a rectifier system is shown, which is from the network io Takes alternating current and emits direct current into the network i i. This alignment device contains a transformer 12 and electrical discharge vessels 13 and 14 with Anode, control grid and hot cathode. The discharge vessels 13 and 14 have in particular a steam or gas filling. The discharge vessels 13 and 14 are connected to the anode current independent heating devices for the cathodes 15 or: 16 provided by the Secondary winding 17 of a transformer i8 are fed. The primary winding this transformer is connected to the AC power source. The grids of the Discharge vessels 13 and 14 are in the usual way across the opposite half the secondary winding of the grid transformer ig and the negative bias battery 2o connected to the cathodes. To control the grid potential of the tubes 13 and 14 a temperature sensitive bridge is provided which is drawn from the resistors 2i, 22, 23 and 24 is formed. These resistors 21, -22, 23 and 24 have different ones Temperature resistance characteristics. For example, the Resistors 21 and 22 show no temperature dependence of the resistance, while one of the resistors 23 and 24 or both have a strongly positive temperature resistance characteristic, which preferably correspond to the temperature characteristics of the cathodes of the discharge vessels 13 and 1q. resembles. The tension of the is at two diagonal points of the bridge Secondary winding 25 of transformer 18. The other diagonal points of the bridge are connected to the primary winding of the grid transformer i9.

Da die Arbeitsweise von mit einem Transformator und zwei Entladungsgefäßen arbeitenden Gleichrichtern bekannt ist, sei die Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung auf die Steuerung des Gitterpotentials der Röhren 13 und 1q. beschränkt.As the working method of with a transformer and two discharge vessels working rectifiers is known, be the description of the invention Means to control the grid potential of the tubes 13 and 1q. limited.

Bei der Einschaltung des Stromkreises io haben die die Brücke bildenden Widerstände die Temperatur der Umgebung. Die Brücke ist dann so abgeglichen, daß das an der Primärwicklung des Gittertransformators i9 liegende Potential Null ist. Infolgedessen bewirkt dieser Transformator i9 keineÄnderung der den Gittern aufgedrückten Spannung. Die Gitter haben daher die durch die Batterie 2o bewirkte negative Vorspannung, d. h. die Röhren 13 und 1q. sind gesperrt. Zu derselben Zeit werden die Kathodenheizvorrichtungen 15 und 16 der elektrischen Entladungsgefäße 13 und 1q. von der Sekundärwicklung 17 mit Strom beschickt. Wenn die Temperatur der Kathodenheizvorrichtungen steigt, steigt auch die Temperatur der Widerstände 23 und 2Lf._ in der temperaturempfindlichen Brücke proportional dazu, und das Gleichgewicht der Brücke wird gestört. Die am Ende der temperaturempfindlichen ,Brücke entstehende Spannung wird nun zur Primärwicklung des Gittertransformators i9 geführt, der so geschaltet ist, daß seine Spannung während der positiven Halbwelle die negative Vorspannung der Batterie 2o aufhebt und das Gitter positiv macht. Die Temperatur, die die Widerstände 23 und 24 erreichen, entspricht zwar der normalen Arbeitstemperatur der Röhrenkathode, ohne daß jedoch, wie bereits gesagt, diese Temperaturen dieselben sein müssen. An die Gitter der elektrischen Entladungsgefäße 13 und 1q. wird in Phase mit der Anodenspannung eine Wechselspannung gelegt, und diese Entladungsgefäße werden während der positiven Halb-. w ellen der Anodenspannung leitend.When the circuit is switched on, the resistors forming the bridge have the temperature of the surroundings. The bridge is then balanced so that the potential on the primary winding of the grid transformer 19 is zero. As a result, this transformer i9 does not cause any change in the voltage impressed on the grids. The grids therefore have the negative bias caused by the battery 2o, ie the tubes 13 and 1q. are blocked. At the same time, the cathode heaters 15 and 16 of the electric discharge vessels 13 and 1q. charged from the secondary winding 17 with current. If the temperature of the cathode heaters increases, the temperature of resistors 23 and 2Lf._ in the temperature sensitive bridge will also increase proportionally and the equilibrium of the bridge will be disturbed. The voltage generated at the end of the temperature-sensitive bridge is now fed to the primary winding of the grid transformer i9, which is connected in such a way that its voltage during the positive half-cycle cancels the negative bias of the battery 2o and makes the grid positive. The temperature which the resistors 23 and 24 reach corresponds to the normal working temperature of the tubular cathode, but without these temperatures having to be the same, as already stated. To the grids of the electrical discharge vessels 13 and 1q. an alternating voltage is placed in phase with the anode voltage, and these discharge vessels become semi-positive during the positive. waves of the anode voltage conductive.

Sollte die Stromquelle des Heizstromes durch das Ausfallen des Transformators 18, Abschalten der Stromquelle io oder aus irgendeinem anderen Grunde ausfallen, so wird die Einrichtung umgelcehrt arbeiten. Die Widerstände 23 und 24 werden sich in Übereinstimmung mit den Kathodenheizvorrüchtungen 15 und 16 abkühlen, das Gleichgewicht der temperaturempfindlichen Brücke wird wieder hergestellt werden und die negative Vorspannungsbatterie 2o wird die Röhren 13 und 1q. wieder sperren.Should the power source of the heating current by the failure of the transformer 18, cut off the power source ok or fail for any other reason, so the institution will work the other way round. Resistors 23 and 24 will turn cool in accordance with the cathode heating devices 15 and 16, equilibrium the temperature sensitive bridge will be restored and the negative one Bias battery 2o becomes the tubes 13 and 1q. lock again.

Die vorliegende Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf Gleichrichteranlagen beschränkt. Sie läßt sich bei allen Schaltungen mit gittergesteuerten dampf- oder gasgefüllten Entladungsgefäßen und insbesondere auch bei Wechselrichteranlagen anwenden.The present invention is not applicable to rectifier systems limited. It can be used in all circuits with grid-controlled steam or use gas-filled discharge vessels and especially in inverter systems.

Claims

PATENT CLAIM: i. Arrangement for monitoring the emission current in the case of a grid-controlled vapor or gas-filled discharge vessel with a hot cathode, characterized in that an alternating voltage is applied to the control grid of the discharge vessel is placed, the amplitude or phase position of which determines the start of the discharge vessel determined and from the state of a simultaneous with the cathode of the same Voltage source like this heated temperature-dependent bridge circuit whose The temperature characteristic that is modeled on the hot cathode is dependent on that the discharge vessel is blocked as long as the hot cathode is at its normal operating temperature has not reached or fallen below.

2. Device according to claim z, characterized characterized in that the temperature-dependent branches of the bridge circuit of the Discharge vessel like that. are arranged remotely so that their temperature is different from that of the Discharge vessel is practically independent.