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Schaltung zur Zündung einer aus einer.' Wechselstromquelle gespeisten
elektrischen Gasentladungsröhre Gasentladungsröhren werden häufig bekanntlich durch
Anwendung von Kunstgriffen gezündet. So wird z. B. parallel zu der zu zündenden
Gasentladungsröhre eine kleine Glimmentladungsröhre geschaltet, und diese Glimm-.entladungsröhre
wird derart bemessen, daß ihre Zündspannung unterhalb der Speisespannung liegt,
während ihre Betriebsspannung höher als die Betriebsspannung der Hauptentladungsröhre
ist. Beim Anlegen der Speisespannung zündet die Glimmentlädungsröhre, wobei der
Glimmentladungsstrom in einer in Reihe mit den beiden Röhren geschalteten Selbstinduktion
einen Spannungsstoß hervorruft, der die Zündung der Hauptentladungsröhre bewirkt.
Obwohl damit in vielen Fällen gute Ergebnisse erzielt werden, ergibt sich doch,
daß der von der Glimmentladungsröhre erzeugte Spannungsstoß in vielen anderen Fällen
für die Zündung der Hauptentladungsröhre nicht ausreichend ist.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, die zu zündende Entladungsröhre mit
Hilfe eines Schalters kurzzuschließen. Beim Öffnen dieses Kurzschlußschalters tritt
in der in Reihe mit der Entladungsröhre geschalteten Selbstinduktion ein starker
Spannungsstoß auf. Zur Vermeidung des mit der Handbedienung dieses Schalters einhergehenden
Nachteiles wurde bereits vorgeschlagen, diesen Schalter z. B. durch Verwendung eines
Bimetalls als selbsttätig. arbeitenden Schalter einzurichten. Ein Nachteil dieser
Vorrichtungen bleibt jedoch das Vorhandensein von beweglichen Teilen, die dem Verschleiß
unterworfen sind und eine Quelle
von Störungen bilden können. Diese
Schalter verbrauchen außerdem auch während des normalen Betriebes der Entladungsröhre
eine gewisse Energiemenge.
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Die Erfindung hat den Zweck, eine Schaltung zur Zündung von Gasentladungsröhren
zu schaffen, bei der Schalter mit beweglichen Teilen vermieden sind und trotzdem
sehr starke Spannungsstöße erzeugt werden, während außerdem der Zündmechanismus
keine Energie mehr verbraucht, nachdem er seine Aufgabe erfüllt hat. Die zu zündende
Entladungsröhre, die als Hauptentladungsröhre bezeichnet wird; ist auf bekannte
Weise mit einer oder mehreren Glühelektroden versehen und in Reihe mit einer Selbstinduktion
geschaltet; an der infolge plötzlicher Stromänderung in einem parallel zur Röhre
liegenden Hilfsstromkreis eine hohe, die Zündung der Gasentladungsröhre herbeiführende
Spannung entsteht.
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Es wird erfindungsgemäß parallel zu der Hauptentlädungsröhre nebst
einem Teil der Selbstinduktion, der mit dem anderen Teil der Selbstinduktion magnetisch
gekoppelt ist, eine Hilfsgasentladungsröhre geschaltet, die derart gebaut ist, daß
in ihr nach Einschalten der Wechselstromqüelle eine Glimmentladung entsteht, die
sogleich in eine selbständige Bogenentladung übergeht. Die Zündspannung dieser Hilfsentladungsröhre
ist dabei so gewählt; daß sie der vor der Zündung der Hauptentladungsröhre den Elektroden
der Hilfsentladungsröhre zugeführten Spannung höchstens gleich ist. Bei der Einschaltung
der Vorrichtung zündet die Hilfsentladungsröhre unter diesen Umständen ohne weiteres.
Diese Hilfsentladungsröhre ist weiter derart eingerichtet, daß die Spannung, die
bei dem normalen Betrieb der Hauptentladungsröhre zwischen den Enden desjenigen
Teiles des Stromkreises der Hauptentladungsröhre, parallel zu dem die Hilfsentladungsröhre
geschaltet ist, auftritt, nicht ausreichend ist, um die Entladung in der Hilfsentladungsröhre
aufrechtzuerhalten. Es kann zu diesem Zweck im allgemeinen die Wärmekapazität der
Elektroden der Hilfsentladungsröhre groß gemacht werden. Diese Elektroden werden
zweckmäßig aus einem Material mit großem Wärmeleitungsvermögen hergestellt. Um die
Zündspannung der Hilfsentladungsröhre auf einem niedrigen Wert zu halten und das
Entstehen einer Bogenentladung zu erleichtern, kann die Oberfläche der Elektroden
der Hilfsentladungsröhre, wenigstens teilweise,. mit einem Stoff niedriger Elektronenaustrittsarbeit
überzogen werden.
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Unter Gäsentladungsröhren sind hier nicht nur mit einem oder mehreren
Gasen, sondern auch mit Dampf oder mit einem Gemisch von Gas und Dampfgefüllte Entladungsröhren
zu verstehen. Die Zündung der Hauptentladungsröhre kann bei der Erfindung dadurch
erleichtert werden, däß Mittel vorgesehen werden, durch die die .°lektroden der
Hauptentladungsröhre vor der Zündung dieser Röhre erhitzt werden. Es ist zu diesem
Zweck vorteilhaft, die Heizkörper der Elektroden der Hauptentladungsröhre an einige
Windungen der in Reihe mit der Hauptentladungsröhre geschalteten Selbstinduktion
anzuschließen. Findet bei der Inbetriebsetzung der Schaltung in der Hilfsentladungsröhre
eine Entladung statt, so werden auch in diesen Windungen Spannungen induziert, die
durch die Heizkörper der Glühelektroden Ströme fließen lassen. Die in Reihe mit
der Hauptentladungsröhre geschaltete Selbstinduktion kann gegebenenfalls mit einem
Transformator, aus dem die Entladungsröhre gespeist wird, zu einem sog. Streutransformator
vereinigt werden.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der drei
Schaltungen gemäß der Erfindung beispielsweise schematisch dargestellt sind.
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In Fig. i bezeichnet i eine zum Aussenden von Strahlen dienende langgestreckte
Entladungsröhre, die zwei Glühelektroden z und 3 aufweist, die mit Material von
hohem Emissionsvermögen, z. B. Bariurnoxyd, versehen sind. Diese.Elektroden werden
ausschließlich durch die Entladung auf eine hohe Temperatur erhitzt. Die Entladungsröhre
enthält Edelgas, z. B. Argon, unter einem Druck von 5 mm Quecksilbersäule und außerdem
eine geringe Menge Quecksilber. -Beim normalen Betrieb findet in der Edelgasquecksilberdampffüllung
eine positive Säulenentladung statt. In einem bestimmten Fall betrug der innere
Durchmesser der Röhre 3o mm und der Abstand zwischen j den Elektroden ioo cm.
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Die Entladungsröhre x wird über einen Schalter q. aus der Wechselstromquelle
5 gespeist, die im vorliegenden Fall aus einem Wechselstromnetz von 22o V und
50 Perioden besteht. In Reihe mit der Entladungsröhre i `ist eine Drosselspule
geschaltet, die aus zwei Teilen 6 und 7 besteht, die auf einem gemeinsamen magnetischen
Kern 8 angebracht sind und mithin stark miteinander gekoppelt sind. Zur Vermeidung
von Radiostörungen sind die Drosselspulenteile 6 und 7 auf beiden Seiten der Röhre
i geschaltet. Parallel zu der Reihenschaltung Hauptentladungsröhre i - Drosselspulenteil
7 liegt der Hilfsstromkreis für die Zündung der Röhre i. Dieser Hilfsstromkreis
enthält die Hilfsgasentladungsröhre g, die auf die für Entladungsröhren zur Ableitung
von Überspannungen bekannte Weise eingerichtet ist. Diese Hilfsgasentladüngsröhre
g weist nämlich zwei in kurzem Abstand voneinander angeordnete Elektroden io und
ii auf, die aus kleinen
Zylindern bestehen, die aus Aluminium mit
einem' Zusatz von 5°/o Magnesium hergestellt sind und ein verhältnismäßig großes
Volumen besitzen. Die Länge und der Durchmesser dieser Elektroden können z. B. 6
bzw. 5 mm betragen und ihr gegenseitiger Abstand kann 2 mm sein. Die Röhre g enthält
eine Argonfüllung mit einem Druck von z. B. 5o mm Quecksilbersäule.
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Bei einer anderen geeigneten Bauart der Hilfsentladungsröhre g sind
auf einer Quetschstelle normaler Ausgestaltung zwei Kupferzylinder mit einer Länge
von z. B. 25 mm und einem Durchmesser von 3 mm parallel zueinander und in kurzem
Abstand, z. B. von 2 mm, voneinander angeordnet. Es ist vorteilhaft, die von der
Quetschstelle abgekehrten Enden der Zylinder mit Schraubengewinde zu versehen und
diese Enden mit Barium zu überziehen, das aus Bariumacid entwickelt werden kann.
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Die Röhre g liegt mit dem Drosselspulenteil 6 in Reihe an der Speisequelle
5. -Wird nun der Schalter q. geschlossen, so entsteht in der Entladungsröhre g eine
selbständige Bogenentladung, d. h. es bildet sich zunächst zwischen den Elektroden
io und ii eine Glimmentladung, welche die Elektroden teilweise auf. hohe Temperatur
erhitzt und bald in eine Bogenentladung übergeht. Es ergibt sich, daß, wenn in der
dargestellten Schaltung durch das Schließen des Schalters ¢ die Speisespannung angelegt
wird und die Hilfsentladungsröhre g in Tätigkeit tritt, an den Elektroden der Hauptentladungsröhre
i ein hoher Spannungsstoß entsteht, der die Zündung dieser Röhre bewirkt. Nach der
Zündung dieser Röhre erlischt die Entladungsröhre g, so daß beim normalen Betrieb
die Röhre g nicht vom Strom durchflossen wird. Diese Zündung der Hauptentladungsröhre
i wird also mit einem Zündungsmechanismus erzielt, der keine beweglichen Kontakte
aufweist, keiner besonderen Bedienung bedarf und nach der Erfüllung seiner Aufgabe
keine Energie verbraucht.
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Die Wirkung dieser Schaltung dürfte sich auf folgende Weise erklären
lassen. Nach dem Schließen des Schalters q. entsteht in der Hilfsentladungsröhre
g eine Glimmentladung, die kurz nachher in eine Bogenentladung übergeht, womit eine
starke Vergrößerung des Stromes einhergeht. Diese Zunahme des auch den Drosselspulenteil
6 durchfließenden Stromes induziert im Drosselspulenteil7 einen kräftigen Spannungsstoß,
der die Entladungsröhre i zündet. Nachdem die Glühelektroden 2 und 3 der Hauptentladungsröhre
i eine hohe Temperatur angenommen haben und die Entladung in der Röhre i ihren normalen
Betriebszustand erreicht hat, ist die Spannung zwischen den Punkten 12 und 13 nicht
ausreichend, um die Entladung in der Hilfsentladüngsröhre g beständig zu halten,
da der Strom jetzt leichter die Röhre i als die Hilfsröhre g durchfließt.
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Wird das Verhältnis zwischen dem Drosselspulenteil 6 und dem Teil
? kleiner gemacht, so wird der im Teil 7 induzierte Spannungsstoß größer. Dieses
Verhältnis läßt sich jedoch nicht auf einen beliebig kleinen Wert herabsetzen, da
sonst der die Hilfsentladungsröhre g durchfließende Strom zu groß werden würde,
was zu Übelständen AnläB geben kann und z. B. auch dahin führen könnte, daß die
Entladung in der Hilfsentladungsröhre g nach der Zündung der Hauptentladungsröhre
i nicht mehr aufhören würde. Der die Röhre g durchfließende Strom kann gegebenenfalls
dadurch beschränkt werden, daß zwischen den Punkt z2 oder 13
und die Röhre
g ein Widerstand eingeschaltet wird. In konkreten Fällen läßt sich das günstigste
Verhältnis der Drosselspulenteile 6 und 7 leicht durch einige Versuche bestimmen.
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Die in Fig.2 dargestellte Schaltung unterscheidet sich von der in
Fig: i dargestellten dadurch, daß die Enden der Glühelektroden 2 bzw. 3 der Hauptentladungsröhre
i an einige Windungen 1q. bzw. 15 der Drosselspulenteile 6 und 7 angeschlossen sind.
Werden die Hüfsentladungsröhre g wie der Drosselspulenteil 6 vom Strom durchflossen,
so werden in den Windungen 1q. und 15 Spannungen induziert, die Heizströme durch
die Elektroden 2 und 3 fließen lassen, wodurch diese bereits vor der Zündung erhitzt
werden, was die Zündung der Entladungsröhre erleichtert und die Zündung einer größeren
Röhrenlänge mit der zur Ver= fügung stehenden Spannung ermöglicht.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung ist die Entladungsröhre
i an einen Spartransformator angeschlossen, der derart eingerichtet ist, daß er
eine große magnetische Streuung besitzt, d. h. an einen Sparstreutransformator.
Die über den Schalter q. an das Netz 5 angeschlossene Transformatorwicklung ist
mit 16 bezeichnet. Der Transformator weist zwei Windungen 17 und 18 auf, die auf
bekannte Weise auf einen anderen Schenkel des Transformatorkerns aufgewickelt sind
als die Wicklung 16, und zwischen den beiden Schenkeln ist ein magnetischer Nebenschluß
vorgesehen. Die Wicklung 16 ist weiter mit den Wicklungen ig und 2o gekoppelt, die
den Heizstrom für die Glühelektroden 2 und 3 liefern. Die Hilfsentladungsröhre g
ist zwischen den Punkten 21 und 22 angeschlossen.