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Einrichtung zur Regelung des Entladungsstromes von an ein taktgebendes
Wechselstromnetz angeschlossenen Dampf- oder Gasentladungsstrecken Es ist bekännt,
daß bei Verwendung von mit Zündzeitpunktverschiebung arbeitenden Steuerungseinrichtungen
für Dampf- oder Gasentladungsstrecken infolge der zeitlichen Verlegung des Arbeitsbereiches
der einzelnen Anoden gegenüber den speisenden Spannungen der Leistungsfaktor um
so mehr verschlechtert wird, je größer -die Zündzeitpunktverschiebung eingestellt
wird, bei Gleichrichtern also, je mehr die eingestellte Gleichspannung von ihrem
Höchstwert nach unten abweicht. Es sind nun bereits Mittel angegeben worden, mit
Hilfe deren sich eine vorzeitige Löschung von Gas- oder Dampfentladungsstrecken
erzielen läßt. So kann man beispielsweise an der Entladungsstrecke in geringem Abstand
voneinander zwei Gitter anbringen, die zum Zwecke der Löschung des Lichtbogens kurz
nacheinander an ein negatives Potential gegenüber der Kathode gelegt werden. Der
Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß es mit Hilfe der vorzeitigen Löschung
des Stromes der Entladungsstrecken mittels der Gittersteuerung möglich ist, in einfacher
Weise die Verschlechterung des Leistungsfaktors, die durch die zum Zwecke der Spannungsregelung
vorgenommene Zündverzögerung auftritt, wieder auszugleichen, so daß der Leistungsfaktor
über den ganzen Spannungsregelbereich auf einem konstanten Betrag gehalten werden
kann. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, bei gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen,
die mit Hilfe von Steuergittern sowohl gezündet als auch gelöscht werden können
und bei denen den Steuergittern Steuerapparate, beispielsweise umlaufende Kontaktapparate,
zugeordnet sind, die beiden Steuerapparate, von denen der eine den Zeitpunkt der
Zündung, der andere den Zeitpunkt der Löschung bestimmt, in Parallelschaltung auf
die Gitter wirken zu lassen und sie gegenläufig und gemeinsam so zu verstellen,
daß über den ganzen Spannungsregelbereich der gleiche Leistungsfaktor auf der Wechselstromseite
eingehalten wird.
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Die Steuereinrichtung nach der Erfindung gibt die Möglichkeit, Stromzeitdiagramme
zu erreichen, wie sie in den Fig. i und z der Zeichnung dargestellt sind. Bei dem
Diagramm nach Fig. i liegen die Zeitpunkte für Zündung und Löschung einer Halbperiode
der Anodenwechselspannung um gleiche Winkel nach vorwärts und rückwärts gegenüber
dem Spannungsmaximum verschoben. Die dadurch entstehenden
Stromflächen
legen somit symmetrisch zu dem Spannungsmaximum; Strom-und Spannungsvektoren sind
miteinander in Phase, der Leistungsfaktor der Anordnung ist gleich i. Bei dem Diagramm
nach Fig. 2^ wird jede Anode zu Beginn der Spannungshalbwelle gezündet, jedoch bereits
gelöscht, bevor die Spannungskurven aufeinanderfolgender Anoden einander schneiden.
Hierbei eilt der Strom der Spannung vor.
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In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele der Erfindung Schaltungen
dargestellt, denen der Aufbau der für die Steuerung der Entladungsstrecken verwendeten
Steuerapparate zu entnehmen ist.
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Bei der Ausführung nach Fig. 3 für Drehstrom werden die von zwei Gleichstromquellen
3 und 4 gelieferten positiven und negativen Steuerspannungen zwei Kontaktwerken
5 und 6 zugeführt, deren Schalterarme 7 und S und Schaltsegmente 9 und io im Takt
der von 12o° einschließende Kontaktsegmente 18 und r9 gegeneinander verschiebbar
angeordnet sind und die. Verbindung beider Segmente durch drei je um 120' versetzte
und im Takt der speisenden Frequenz gedrehte Kontakte Brücken. 2o, 21, 22 hergestellt
wird: Das Zeitwerk 17 hat die Aufgabe, die vom. Kontaktwerk 16 erzeugte Steuerbeaüfschlagung
jeweils der richtigen Anode zuzuleiten. Sein Kontaktarm 23 wird gleichfalls im Takt
der speisenden Frequenz gedreht. Die drei Kontaktsegmente des Leitwerkes können
nach beiden Seiten verstellbar eingerichtet werden, so daß die Steuerung den vollen
Zeitbereich 'einer Halbwelle bestreichen kann.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 werden zur Erzeugung der Steuerbeaufschlagung
Glühkathodenröhren 24 und 25 in Verbindung mit einem Leitwerk 26 benutzt. Die Bestim-
! mung der Zünd- und Löschzeitpunkte erfolgt durch zwei gleichzeitig und gegenläufig
verstellbare Drehtransformatoren 27 und 28, deren sekundäre Phasenspannungen über
die Leitwerke 29 und 3o den Gittern der Röhren 24 und 25 zugeleitet werden. Das
Leitwerk 26 hat außer der Herstellung der Verbindung mit der arbeitsfähigen und
zur Arbeit bestimmten Anode noch die Aufgabe, die Steuergitter der nicht arbeitenden
Anoden mit der negativen Sperrspannung zu verbinden. Die Leitwerke 26, 29 und
30 werden, im Takt der speisenden Frequenz gedreht; ihre Kontaktspeisenden
Frequenz gedreht werden. An der Peripherie der Bewegungsbahn der Kontaktarme 7 und
8 sind drei verstellbare, je um 12o0 versetzte Kontakte angeordnet. Die erwähnten
Kontakte berühren außerdem mit ihren Armen die umlaufenden Kontaktsegmente 9 und
i ö. Man erkennt, daß der Kontaktarm 8 durch Verbinden des positiven Poles der Gleichstromquelle
4 mit den Steuergittern der arbeitsfähigen und zur Arbeit bestimmten Anode die Zündung
des Lichtbogens bewirkt. Die Steuergitter der übrigen nichtarbeitenden Anöden werden
über das Kontaktsegment io an eine negative Sperrspannung gelegt. Durch den Kontaktarm
7 wird das Steuergitter der vorher gezündeten Anoden einen einstellbaren Zeitbetrag
später mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle 3 verbunden und gelöscht. Das
Segment 9 sorgt dafür, daß auch nach dem Löschen das Steuergitter der betreffenden
Anode auf negativem Potential verbleibt. Die negative Sperrspannung bleibt durch
die Kombination der Segmente 9 und io so lange an dem. Steuergitter der betreffenden
Anoden liegen, bis durch den Kontaktarm 8 der Weg für den Lichtbogen dieser Anoden
wiederum freigegeben wird.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fg. 4 kann der beabsichtigte Zweck
auch dadurch erreicht werden, daß sämtliche Steuergitter über die Widerstände 11,
12, 13 dauernd an den negativen Pol einer Gleichstromquelle 14 angeschlossen werden
und die Verbindung der Steuergitter der jeweils arbeitenden Anode mit dem positiven
Pol der Gleichstromquelle 15 durch die Kombination eines Kontaktwerkes 16 mit einem
Leitwerk 17 bewirkt wird. Die Erzeugung der positiven Beaufschlagung wird mit Hilfe
des Kontaktwerkes 16 dadurch erreicht, daß zwei je einen Winkel segmente können
verstellbar eingerichtet werden, so daß die Steuerung den vollen Zeitbereich einer
Halbwelle bestreichen kann. Die Segmente der Leitwerke 29 und 30 werden so
eingestellt, daß der Kontaktarm während des Zeitbereiches positiver Beaufschlagung
zum nächsten Segment übergeht, also vor Zündung des Rohres 24, damit nach erfolgter
Löschung des Rohres 25 eine Wiederzündung desselben im Arbeitsbereich der betreffenden
Anode verhindert wird.
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Nach demAusführungsbeispiel derFig.6 sind sämtliche Steuergitter über
Widerstände 31,
32, 33 dauernd an den negativen Pol einer Gleichstromquelle
34 angeschlossen und die positive Steüerbeaufschlagung mit Hilfe zweier Glühkathodenrohre
35 und 36 in Verbindung mit einem Leitwerk 37 erreicht. Der Zündpunkt wird von dem
Drehtransformator 38 bestimmt, dessen sekundäre Phasenspannung über ein Leitwerk
39 dem Gitter des Rohres 35 zugeführt wird. Der Löschzeitpunkt wird von dem Drehtransformator
40
in Verbindung mit dem Leitwerk 41 und dem Rohr 36 bewirkt, und zwar dadurch,
daß durch die Zündung des Rohres 36 das Rohr 35 über den Kondensator 42 durch Spannungsabsenkung
gelöscht wird. Die Leitwerke 37, 39 und 41 werden im Takte der speisenden
Frequenz
gedreht; ihre Kontaktsegmente können verstellbar eingerichtet werden, so, daß die
Steuerung den vollen Zeitbereich einer Halbwelle bestreichen kann. Die Segmente
der Leitwerke 39 und .41 werden so eingestellt, daß der Kontaktarm während des Zeitbereiches
positiver Beaufschlagung, also vor Zündung des Rohres 36 zum nächsten Segment übergeht,
damit nach erfolgter Löschung des Rohres 35 eine Wiederzündung im Arbeitsbereich
der betreffenden Anode verhindert wird.
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Den in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Steuerungseinrichtungen liegt
ein und dasselbe Verfahren zur Löschung des Lichtbogens innerhalb der Spannungshalbwelle
zugrunde. In jeder Entladungsstrecke des Entladungsgefäßes ist außer dem Steuergitter
in geringer Entfernung von diesem noch ein Hilfsgitter angeordnet, welches mit zeitlicher
Voreilung gegenüber dem Steuergitter an ein der Kathode gegenüber negatives Potential
angeschlossen wird. Dieses Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß der die Steuerbarkeit
des Lichtbogens hindernde Raumladungseffekt am Steuergitter dadurch beseitigt werden
kann, daß zwischen dem Hilfsgitter und dem Steuergitter, d. h. längs der Entladungsstrecke
zwischen Anode und Kathode, ein io:nenarmer Raum geschaffen wird und daß eine negative
Ladung, welche auf das in diesem gelegene Steuergitter gebracht wird, imstande ist,
eine Steuerwirkung auf die Elektronen auszuüben. Weiterhin ist bei den Ausführungsbeispielen
angenommen, daß die zeitliche Aufeinanderfolge, in der das Steuergitter und das
Hilfsgitter zum Zwecke der Löschung der Entla-dungsstr ecken an ein negatives Potential
angeschlossen werden, dadurch erzielt wird, daß der zur Beaufschlagung des Steuergitters
dienende negative Steuerimpuls durch eine aus Widerständen und Kondensatoren bestehende
Anordnung verzögert wird. Die Steuerungseinrichtung nach der Erfindung ist jedoch
nicht auf das in den Ausführungsbeispielen angewendete Steuerverfahren beschränkt,
sondern kann auch für Entladungsstrecken angewendet werden, die nach anderen, mittels
der Gittersteuerung ausführbaren Löschverfahren arbeiten. In jedem Fall kommt es
darauf an, daß durch die im Gitterkreis angeordneten Kontaktapparate bzw. Leitwerke
die Zünd-und Löschimpulse jeweils im gewünschten Augenblick innerhalb des Zeitraumes
einer Anodenspannungshalbperiode auf die der Anode zugeordneten Steuergitter übertragen
werden.