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Gittergesteuerte Gas- oder Dampfentladungsstrecke für Stromrichter
Es ist bekannt, daß der Zündzeitpunkt einer an eine Spannung angeschlossenen Gas-
oder Dämpfentladungsstrecke durch Gittersteuerung bestimmt werden kann. Bei den
Umformereinrichtungen, welche mit gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsstrecken
arbeiten, beispielsweisebei Gleichrichtern, Wechselrichtern oder Umrichtern, wird
vielfach eine Schaltung für den Gitterkreis der Entladungsstrecke gewählt, bei der
das Steuergitter während der Zeit, in der die zugehörige Anode keinen Strom führt,
an ein Sperrpotential angeschlossen ist, während im Augenblick der Zündung diesem
Sperrpotential ein Zündimpuls überlagert wird, der das Gitterpotential in positiver
Richtung ändert. Bei einer großen Anzahl, vpn Entladungsgefäßen, insbesondere bei
Glühkathodenentladungsgefäßen, ist eine negative Sperrspannungsquelle schon deswegen
notwendig, weil die sogenannte Zündkennlinie des Entladungsgefäßes negativ ist,
weil also bei einer Änderung des Gitterpotentials vom Negativen ins Positive bereits
im Bereich negativer Werte (negativ gegen Kathode) die Zündung der Entladungsstrecke
eintritt, was j a verhindert werden soll, bevor der positive Zündspannungsimpuls
einsetzt. Vielfach ist das Sperrpotential auch positiv gegenüber der Kathode. Auch
hier besteht jedoch ein Potentialbereich, unterhalb dessen die Entladungsstrecke
gesperrt und oberhalb dessen sie gezündet ist.
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Die Größe des Sperrpotentials wird für Entladungsgefäße bestimm mter
Bauart meist dadurch ermittelt, daß man an die Hauptanode eine Gleichspannung anlegt
und dann für verschiedene Werte dieser Gleichspannung denjenigen Wert des Gitterpotentials
ermittelt, bei dem die Zündung einsetzt, wenn das Gitterpotential in positiver Richtung
.geändert wird. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß es nicht ausreicht, wenn man
dem Sperrpotential den Wert gibt, der durch die vorstehend geschilderte Gleichstrom-
bzw. Gleichspannungsmessung- ermittelt ist. Vielmehr konnte ausreichende Sicherheit
der -Steuerung erst dann erzielt werden, wenn das Sperrpotential wesentlich stärker
negativ gemacht wurde, als es nach den mit Gleichspannung angestellten Messungen
notwendig erschien.
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Die aus diesen Gründen notwendige Vergrößerung der Sperrspannung bringt
mancherlei Nachteile für die Schaltungen im Gitterkreis der Entladungsgefäße mit
sich. Es leuchtet ein, daß der positive Zündspannungsimpuls um so größer sein muß,
je größer die negative Sperrspannung gewählt wird, und bei praktischen Ausführungen
ist man zu erheblichen positiven Zündspannungswerten
gekommen, wenn
man einerseits bezüglich der Größe des negativen Sperrpotentials und andererseits
bezüglich des Überschusses des positiven Zündpotentials über die Sperrgrenze allen
durch den Betrieb gestellten Anforderungen gerecht werden wollte. Die hohe positive
Zündspannung ist insbesondere dann nachteilig, wenn alSZündspannung eine Wechselspannung
gewählt wird; denn in der Gittersteuerungsapparatur entstehen dann Spannungsunterschiede,
welche dem doppelten Wert des für die Zündung notwendigen Potentialunterschieden
des positiven Zündpotentials entsprechen.
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Unter diesen Umständen bedeutet es einen wesentlichen technischen
Fortschritt, wenn es gemäß der Erfindung gelingt, durch einfache schaltungstechnische
Zusatzeinrichtungen den für die Zündung notwendigen positiven Potentialunterschied
wesentlich herabzusetzen, ohne daß aber gleichzeitig die Sicherheit der Sperrung
der Entladungsstrecken während der nicht stromführenden Zeiten gefährdet wird. Gemäß
der Erfindung wird dies: dadurch erreicht, daß Anode und Kathode der Entladungsstrecke
durch einen Kondensator elektrisch miteinander verbunden werden. Versuche haben
gezeigt, daß in diesem Fäll das Sperrpotential wesentlich kleiner gewählt werden
kann, ohne daß die Gefahr von Durchzündungen entsteht. Worauf diese durch Versuche
zweifelsfrei erwiesene Erscheinung beruht, ist bisher noch nicht mit ausreichender
Sicherheit erkannt worden. Es ist zu vermuten, daß die Zündvorgänge der Entladungsstrecken
im praktischen Betriebe nicht den Gesetzen folgen, welche auf Grund von Versuchen
mit Gleichspannung und Gleichströmen ermittelt wurden. Man wird daher unterscheiden
müssen zwischen einer statischen Zündcharakteristik und einer anderen Zündcharakteristik,
die man etwa mit dynamisch bezeichnen könnte und welche die im Entladungsgefäß etwa
auftretenden Ausgleichsvorgänge berücksichtigt; die bei schnell verlaufenden Potentialänderungen
der verschiedenen Elektroden der Entladungsstrecke auftreten. Die gemäß der Erfindung
zwischen Anoden und Kathoden geschaltete Kapazität hat offenbar die Wirkung, daß
derartige Ausgleichsvorgänge die Sperrwirkung des an negatives Potential angeschlossenen
Steuergitters nicht oder doch nur wenig stören können.
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Es sei darauf hingewiesen, daß es bekannt war, bei steuerbaren Entladungsstrecken
zu ier Kapazität zwischen Gitter und Kathode :ine zusätzliche Kapazität parallel
zu schalten. Dadurch wird die kapazitive Kopplung zwischen Gitter und Kathode vergrößert,
und wenn auf die Anode einer solchen Entladungsstreckenanordnung eine Spannung auftritt,
die sich in einem bestimmten Zeitpunkt verhältnismäßig schnell ändert, so erhält
man an dein Steuergitter der betreffenden Entladungsstrecke wegen der vergrößerten
Kapazität zwischen Gitter und Kathode nur eine unwesentliche Potentialänderung.
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Die Erfindung geht einen anderen Weg. Es wird nicht.die Kapazität
zwischen Gitter und Kathode vergrößert, sondern es wird zu der ganzen Entladungsstrecke
eine Kapazität parallel geschaltet. Auch dieses Mittel führt dazu, daß ein Spannungsstoß
der Anoden sich auf das Potential zwischen Gitter und Kathode nicht schädlich auswirken
kann. Infolge des zur Erreichung dieses Zieles angewendeten andersartigen Mittels
wird gegenüber dem Mittel der Parallelschaltung einer zusätzlichen Kapazität zu
der Strecke Gitter-Kathode ein Vorteil erreicht, welcher für den Betrieb von gittergesteuerten
Gasentladungsgefäßen von wesentlicher Bedeutung ist, Benutzt man die bekannte Parallelkapazität
zwischen Gitter und Kathode, so muß die Leistung des Steuerstromkreises wesentlich
erhöht werden, weil diese Kapazität jeweils erst aufgeladen werden muß, bevor an
den Steuergittern der für die-Steuerung erforderliche Änderungsvorgang wirksam werden
kann. Dies ist besonders unangenehm bei der Steuerung mit Spannungen spitzer Wellenforen.
Die vergrößerte Kapazität zwischen Gitter und Kathode führt dazu, daß bei gegebener
Leistung der Gitterspannungsquelle die am Gitter wirksame Spitzenspannung eine kleinere
Amplitude erhält und außerdem weniger steil ansteigt als bei einer Schaltung, bei
der die zusätzliche Kapazität zwischen Gitter. und Kathode nicht vorgesehen ist.