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Einrichtung zur Zündung einer in einem induktiven Stromkreis befindlichen
Gas- oder Dampfentladungsstrecke Die Erfindung bezieht sich auf die Zündung von
in induktiven Stromkreisen befindlichen Gas- oder Dampfentladungsstrecken, beispielsweise
Quecksilberdampfentladungsstrecken. Sie ist besonders für die Steuerung und Regelung
von Entladungsstrecken in Gleichrichter-, Wechselrichter- oder Umrichteranordnungen
geeignet.
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Es ist bekannt, daß Gasentladungsstrecken, insbesondere Leuchtröhren,
wie beispielsweise Natriumdampflampen, zum Zwecke der Zündung der Entladungsstrecke
kurzzeitig an eine erhöhte Spannung gelegt werden können. Bei einer bekannten Anordnung
dieser Art wird zu der Entladungsstrecke ein Kondensator parallel geschaltet und
außerdem der Entladungsstrecke eine Drosselspule vorgeschaltet. Beide Zusatzapparate
sind für Netzfrequenz auf Resonanz abgestimmt. Der Kondensator dieser bekannten
Anordnung ist vor dem Zünden der Entladungsstrecke bereits zu der Entladungsstrecke
parallel geschaltet. Ein Schalter, welcher in dem Kondensatorstromkreis vorgesehen
ist, soll den Kondensator nach dem Zünden von der Röhre trennen, damit nicht während
des Betriebes unnötige Verluste im Kondensatorstromkreis auftreten. Im Gegensatz
zu dieser bekannten Anordnung wird das Ziel der Zündung einer GasoderDampfentladungsstrecke
dadurch erreicht, daß zu der Entladungsstrecke, deren Steuergitter an ein Sperrpotential
angeschlossen ist, bei geschlossenem Anodenstromkreis ein ungeladener Kondensator
im Augenblick der Zündung parallel geschaltet wird. Im Gegensatz zu der bekannten
Anordnung ist bei der Erfindung der den Kondensator enthaltende Parallelstromkreis
vor dem Zünden der Entladungsstrecke unterbrochen. Erst im Augenblick der Zündung
wird der Kondensator zu der Entladungsstrecke parallel geschaltet. Die Entladungsstrecke
ist bei der Erfindung in der bei - gesteuerten Stromrichteranlagen üblichen Weise
mit einem auf die Entladungsbahn zwischen Anode und Kathode einwirkenden Steuergitter
ausgerüstet, und dieses Steuergitter wird dauernd und unveränderlich an ein solches
Potential angeschlossen, daß die Entladungsstrecke bei der angelegten Betriebsspannung
gesperrt ist. . Als Steuerelektrode können auch andere Elektrodenformen als -die
üblichen Steuergitter, beispielsweise Hülsen, die innerhalb oder außerhalb des die
Entladungstrecke einschließenden
Entladungsgefäßes die Entladungsbahn
umschließen, verwendet werden. Für die Größe des an das Steuergitter anzuschließenden
Sperrpotentials sind die Bemessung des verwendeten Entladungsgefäßes, also insbesondere
die Bemessung der Steuerelektrode, und die geometrischen Abmessungen des Entladungsweges
zwischen Kathode und Anode maßgebend. Je nach Art des verwendeten Entladungsgefäßes
wird zu dein Zwecke zwischen die Steuerelektrode und die Kathode unter Vorschaltung
eines Widerstandes eine negative Gleichspannung geschaltet werden müssen, vielfach
wird man aber auch ohne diese Spannungsquelle auskommen können, d. h. das Steuergitter
nur über einen Widerstand an die Kathode anschließen. Letztere Schaltung wird für
solche Gefäße angewendet, bei denen die sogenannte Zündkennlinie des Entladungsgefäßes
mit dem Kathodenpotential übereinstimmt oder darüber hinaus im positiven Bereich
liegt.
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Durch Versuche an den vorstehend gekennzeichneten Entladungsstrecken
wurde festgestellt, daß die Entladungsstrecke, welche durch eine an der Anode anliegende
Spannung, welche eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung sein kann, unter
normalen Bedingungen nicht gezündet wird, dann zum Zünden gebracht werden kann,
wenn durch irgendein geeignetes Schaltmittel ein ungeladener Kondensator zu der
Entladungsstrecke parallel geschaltet wird. Die Parallelschaltung des Kondensators
erfolgt in dem Augenblick, in dem die Entladungsstrecke gezündet werden soll. Die
an der Entladungsstrecke liegende Arbeitsspannung wird dann über den Kondensator
kurzgeschlossen, und durch den Ladestrom des Kondensators wird das Anodenpotential
kurzzeitig auf ein Potential gesenkt, welches annähernd dem Kathodenpotential gleich
ist. Mit zunehmender Rufladung des Kondensators steigt das Anodenpotential unmittelbar
darauf über seinen normalen Betriebswert an. Zweckmäßig wird man dabei Mittel vorsehen,
um den Kondensator nach der Zündung der Entladungsstrecke wieder zu entladen, damit
er für die nächste Zündung, beispielsweise bei periodisch zu zündenden Entladungsstrecken
von Stromrichtern, wieder arbeitsfähig ist. Dem Kondensator kann zu dem Zweck ein
Widerstand parallel geschaltet sein, der so bemessen ist, daß er im Augenblick des
Einschaltens der Kondensatorverbindung die Absenkung des Anodenpotentials nicht
stört. Die durch den Kondensator und den Widerstand bedingte Zeitkonstante des Kondensatorkreises
muß aber so bemessen sein, daß die Entladezeit des Kondensators gering ist gegenüber
der Periode der Zündungen der Entladungsstrecke. An Stelle eines Kondensators mit
parallel geschaltetem Widerstand kann auch ein Widerstand angewendet werden, dessen
Eigenkapazität so groß ist, daß der Parallelkondensator entbehrlich ist.
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Die Anordnung kann noch dadurch verbessert werden, daß in den Anodenstromkreis,
von der Verbraucherseite gesehen vor dem Anschluß des Kondensatorparallelkreises,
eine Induktivität geschaltet wird. Diese Induktivität bewirkt eine Steigerung der
durch den Ausgleichsvorgang bedingten Anodenspannungsüberhöhung und trägt daher
zur Sicherheit der Zündung erheblich bei.
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Die Erfindung kann, wie bereits erwähnt wurde, für die verschiedensten
Zwecke angewendet werden. Man kann durch das Steuerverfahren nach der Erfindung
beispielsweise einen Gleichstromkreis einschalten. Der im Kondensatorkreis liegende
Schalter wird dann zweckmäßig mit zwei Kontakten ausgerüstet, welche nacheinander
betätigt werden. Durch den ersten Kontakt wird der Kondensator zu der Entladungsstrecke
parallel geschaltet, während durch den zweiten Kontakt der Kondensator zum Zwecke
der Entladung kurzgeschlossen wird, zweckmäßig über einen entsprechend bemessenen
Widerstand.
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Besonders wichtig ist das neue Steuerverfahren für Umformeranordnungen,
welche mit steuerbaren Entladungsstrecken arbeiten, also für steuerbare Gleichrichter,
Wechselrichter und Umrichter. Bei diesen Umformeranordnungen wird der Zeitpunkt
der Zündung der Entladungsstrecke durch die im Kondensatorkreis liegende Schalteinrichtung
bestimmt. Man kann zu dem Zweck umlaufende Schaltapparate, beispielsweise nach Art
der bekannten Maschinenkollektoren, verwenden, wie sie auch bei vielen der bisher
üblichen gittergesteuerten Entladungsstrecken bereits angewendet worden sind. Mechanische
Kontakte können ganz vermieden werden, wenn zum Schalten im Kondensatorkreis Hilfsentladungsstrecken,
insbesondere Gas- oder Dampfentladungsstrecken, verwendet werden, die durch die
üblichen und bekannten Mittel gezündet werden. Gas- oder Dampfentladungsstrecken
sind @in diesem Falle deswegen den Hochvakuumelektronenröhren vorzuziehen, weil
ihre Durchgangsleistung größer ist.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung
eines' steuerbaren Stromrichters dargestellt. Ein Quecksilberdampfentladungsgefäß
z ist in bekannter Weise mit einer Anode 2, einem Steuergitter 3 und einer Quecksilberkathode
4. ausgerüstet, und durch eine Hilfselektrode 5 wird ein dauernd brennender Erregerlichtbogen
aufrechterhalten. Das Steuergitter 3
ist über eine Batterie 6 und
einen Widerstand 7 an die Kathode angeschlossen. Die Batterie 6 kann, wie bereits
erwähnt wurde, wegfallen, wenn das Entladungsgefäß so bemessen ist, daß die Verbindung
zwischen Steuergitter und Kathode genügt, um das Entladungsgefäß zu sperren. Diese
Anordnung hat den Vorteil, daß die Verbindungs-Icitung zwischen Steuergitter und
Kathode in (las Innere des Entladungsgefäßes verlegt «erden kann, so daß besondere
Durchführungen .für das Steuergitter, wie sie bei den bekannten gittergesteuerten
Entladungsgefäßen notwendig sind, ganz entbehrlich werden.
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Zu der Entladungsstrecke des Entladungsgefäßes i ist gemäß der Erfindung
ein Kondensator 8 parallel geschaltet, der durch eine periodisch zu betätigende
Schalteinrichtung 9 ein- und ausgeschaltet werden kann. Der Kondensator 8 ist durch
einen Entladewiderstand io überbrückt.
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Die Wechselspannungsquelle i i ist über den Stromverbraucher 12 an
das Entladungsgefäß i angeschlossen. Das Entladungsgefäß arbeitet dann als Gleichrichter,
dessen Stromdurchgang bzw. mittlere abgegebene Gleichspannung mit Hilfe des Schaltapparates
9 geregelt werden kann. An Stelle des Schalters 9 kann, wie bereits erwähnt wurde,
auch ein Hilfsentladungsgefäß gesetzt werden, welches periodisch gezündet wird.
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Die Erfindung hat gegenüber den bekannten steuerbaren Entladungsstrecken
wichtige Vorteile. Jedweder Eingriff in den Stromkreis der Steuerelektroden der
Entladungsbahn fällt fort. Die Verbindung des Steuergitters mit der Kathode nach
der Abbildung kann unter Umständen innerhalb des Entladungsgefäßes verlegt sein,
so daß keine Durchführungen nach außen notwendig sind. Das Steuergitter ist dann
über ennen Widerstand mit der Kathode verbunden. Gegenüber an deren Steuereinrichtungen,
bei denen das Anodenpotential zum Zwecke der Zündung erhöht wird, hat die Erfindung
den Vorteil, daß zur Erhöhung dieses Potentials keinerlei besondere Hilf sstromquellen
erforderlich sind.