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Einrichtung zur Gittersteuerung von Gas- oder ®ampfentladungsgefäßen
mittels einer Kontaktvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
zur Gittersteuerung von Gas- oder Dampfentladungsgefäßen, bei der die Steuerimpulse
über eine Kontaktvorrichtung, beispielsweise in Form eines umlaufenden Kontaktapparates,
geliefert werden. Die für derartige Steuerungseinrichtungen bisher übliche Schaltung
ist folgendermaßen aufgebaut. Für die Lieferung der positiven Zündspannungsimpulse
und für die negative Gitterbeaufschlagung zum Zwecke der Verhütung eines unerwünschten
Entladungseinsatzes ist je eine besondere Spannungsquelle vorgesehen. Die erstere
liegt mit ihrem Minuspol, die andere mit ihrem Pluspol an der Kathode ihres Entladungsgefäßes.
Der Minuspol der negativen Sperrspannungsquelle bleibt ständig mit den Gittern in
leitender Verbindung, während der Pluspol der Zündspannungsquelle durch den Kontaktapparat
nur während der Zeiten positiver Gitterbeaufschlagung verbunden wird. Wesentlich
ist dabei nun die Anordnung der in dem Gitterkreis erforderlichen Widerstände. Damit
beim Einschalten der Zündspannungsquelle deren positives Potential an dem Gitter
trotz der ständig eingeschalteten Sperrspannungsquelle überhaupt in Erscheinung
treten kann, muß zwischen der Sperrspannungsquelle und dem gemeinsamen Verbindungspunkt
mit den Gittern ein Widerstand geschaltet sein. Dieser Widerstand ist außerdem auch
zur Begrenzung des Kurzschlußstromes erforderlich, der sich beim Einschalten der
Zündspannungsquelle über den Kontaktapparat- schließt. Andererseits muß aber bei
der positiven Gitterbeaufschlägung ein hoher Gittervorwiderstand vorhanden sein,
um unzulässig hohe Gitterströme zu vermeiden. Dieser hohe Widerstand kann bei der
bekannten Anordnung nur so in die Gitterzuleitung gelegt werden, daß er auch bei
negativer Gitterbeaufschlagung wirksam ist. Bei der negativen Gitterbeaufschlagung,
sind also zwei Widerstände in Reihe geschaltet, von denen der eine, nämlich der
dem Gitter unmittelbar vorgeschaltete, .sogar sehr hoch ist; das ist aber ein schwerwiegender
Nachteil, denn durch Widerstände in Reihe mit der negativen Sperrspannungsquelle
wird deren Sperrwirkung wesentlich beeinträchtigt: Es wäre erwünscht, die Verbindung
zwischen der Sperrspannungsquelle und dem Steuergitter möglichst widerstandslos
zu halten.
Dieses Ziel wird bei einer Steuereinrichtung, bei der
mittels einer Kontaktvorrichtung an dem Gitter periodisch abwechselnd ein von einer
Zündspannungsquelle geliefertes positives ui,d.' ein- von einer Sperrspannungsquelle
geliefefy, negatives Potential gegenüber der Kathode zu i' Wirkung gebracht wird,
gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Zündspahnungsquelle ständig oder zumindest
während der positiven Gitterbeaufschlagung über einen hohen Widerstand, die Sperrspannungsquelle
dagegen nur während der Zeiten negativer Gitterbeaufschlagung, und zwar widerstandslos,
durch die Kontaktvorrichtung mit dem Gitter verbunden wird. Die Erfindung bietet
außerdem den Vorteil, daß der hohe Widerstand, der zur Begrenzung der Gitterströme
bei positiver Gitterbeaufschlagung dient, nunmehr innerhalb des durch die Kontaktvorrichtung
periodisch geschlossenen Kurzschlußkreises liegt, so daß die Kontaktvorrichtung
sehr viel geringer belastet wird als bei den bekannten Einrichtungen.
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An sich ist eine Steuereinrichtung, bei der die Sperrspannungsquelle
nur während der Zeiten negativer Gitterbeaufschlagung widerstandslos durch die Kontaktvorrichtung
mit dem Gitter verbunden wird, bereits bekannt. Bei der bekannten Anordnung sind
aber in dem ganzen Gitterkreis keinerlei Widerstände vorhanden, und es wird auch
die Zündspannungsquelle widerstandslos mit dem Gitter verbunden. Es liegen hier
also ganz andere Verhältnisse vor als beim Erfindungsgegenstand.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In Fig. i bedeutet i ein dreianodiges Entladungsgefäß, beispielsweise Einen Quecksilberdampfgleichrichter;
der über einen Transformator 2 an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist. Die Steuergitter
der drei Anoden sind mit Kontaktstücken 3, q. und 5 eines Kontaktapparates verbunden,
der in üblicher Weise nach Art eines Maschinenkollektors oder als Kontaktscheibe
ausgebildet sein kann. Die Kontaktstücke sind gemeinsam zumZwecke der Einstellung
der Zündverzögerung des Entladungsgefäßes drehbeweglich angeordnet. Über den drei
Kontaktstücken. schleifen drei Bürsten 6, 7, B. Die Bürste 6 ist über einen Widerstand
g mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle io verbunden, während die Bürsten
7und8 an den negativen Pol der gleichen Spannungsquelle angeschlossen sind. Zweckmäßig
ist hier eine Anzapfung vorgesehen, die nur einen Teil der negativen Spannungsquelle
abgreift, und zwar soviel weniger negative Spannung, als dem Spannungsabfall im
weiter unten beschriebenen Hilfsentladungsgefäß i entspricht. Die drei Kontaktbürsten
6, 7 und 8 sind so mit derAchse eines Synchronmotors gekuppelt, daß sie mit der
gleichen Synchrondrehzahl umlaufen und untereinander stets den gleichen Abstand
behalten. Zweckmäßig werden die den Steuergittern zugeordneten Kontaktschienen und
die drei Kontaktbürsten derart bemessen, daß die negativen ".Bürsten beim Übergang
von der einen Kontakt-:=schiene auf die andere kurzzeitig die beiden Kontaktschienen
überbrücken. Die positive Kon-'täktbÜrste kann schmaler oder breiter sein als die
Überbrückungsstelle. Es wird dadurch in jedem Fall erreicht, daß in jedem Augenblick,
auch beim Übergang von einer Kontaktschiene zur anderen, an den Gittern der nicht
arbeitenden Anoden negative Spannung liegt. Ferner kann noch eine weitere Kontaktbürste
vorgesehen werden, die gegenüber der Bürste 6 verstellbar und an die negative Sperrspannungsquelle
angeschlossen ist. Mit Hilfe dieser Bürste wird erreicht, daß die Dauer des positiven
Steuerimpulsesbeliebig gegenüberseinem größten, der Arbeitsperiode einer Anode entsprechenden
Wert abgekürzt werden kann. Zweckmäßig können die erwähnte und die Bürste 6 so nebeneinander
angeordnet werden, daß sie aneinander vorbeigedreht werden können, so daß der positive
Steuerimpuls bis herab zu der kleinsten für die Steuerung zweckmäßigen Zeitdauer
eingestellt werden kann.
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Ein weiterer Vorzug der Steuerungsanordnung nach der Erfindung besteht
darin, daß sich das Problem des Kurzschluß- oder Rückzündungsschutzd§ des Entladungsgefäßes
besonders gut lösen läßt. In dem Schaltungsschema ist die positive Kontaktbürste
6 über ein Hilfsentladungsgefäß ii mit dem negativen Pol der Spannungsquelle io
verbunden. Das Steuergitter dieses Hilfsentladungsgefäßes ist während des normalen
Betriebes über einen Vorschalt«riderstand 12 an den negativen Pol einer Spannungsquelle
13 angeschlossen. Bei Störungen wird dem Steuergitter kurzzeitig ein positiver Spannungsimpuls
zugeführt, welcher beispielsweise von Stromwandlern 1q. erzeugt werden kann, die
über einen Trockengleichrichter 15 an den Gitterkreis des Entladungsgefäßes
ii angeschlossen sind. Das Entladungsgefäß ii ist dabei zweckmäßig als gas- oder
dampfgefülltes Glühkathodenrohr ausgebildet. Selbstverständlich kann der für die
Zündung des Entladungsgefäßes ii verwendete positive Spannungsimpuls auch von anderen
Relaisanordnungen ausgelöst werden, die auf Überstrom im Gleichstromkreis, auf Rückzündungen,
auf Störungen in der Vakuumhaltung usw. ansprechen. Auch kann die Überbrückung anstatt
durch ein Entladungsgefäß ii durch ein Schnellrelais vorgenommen werden.
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Sobald das Entladungsgefäß ii gezündet wird, wird über die positive
Kontaktbürste 6 das Steuergitter der jeweils arbeitenden Anode unmittelbar an den
negativen Pol der Spannungsquelle io angelegt und dadurch auch die Entladungsstrecke
der gerade arbeitenden Anode sicher gesperrt. Die Anordnung hat den Vorteil,
daß
der Kontaktäpparät bei Störungen keine Schaltungen `vorzunehmen braucht, daß also
Stromunterbrechungen oder Schaltverbindungen am Kontaktapparat nicht stattfinden.
Die Kontakte des Kontaktapparates führen während des Sperrvorganges stets nur den
durch die Entladung der Ionen an den negativen Gittern bedingten Strom. Die Anwendung
des für den Rückzündungsschutz verwendeten Gasentladungsrohres ii hat den Vorteil,
daß die Sperrung praktisch ohne Zeitverzögerung vor sich geht und daß die für eine
sichere Sperrung notwendigen verhältnismäßig hohen Ströme ohne weiteres beherrscht
werden können. Trotzdem sind aber für die Steuerung des Hilfsentladungsgefäßes ii
nur sehr geringe Steuerleistungen notwendig, so daß man sehr empfindliche Relaisanordnungen
anwenden kann.
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In dem Anodenstromkreis des Hilfsentladungsgefäßes ii ist noch ein
Relais 16 anzuordnen, welches den Stromkreis des Entladungsgefäßes ii unterbricht,
sobald die Störung beseitigt ist. In dem Ausführungsbeispiel ist ein Relais angenommen,
dessen Erregung von der Spannung auf der Gleichstromseite des Gleichrichters i abhängig
ist.
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In den Fig. 2 und 3 sind noch zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt, bei denen die Kontaktvorrichtung, welche zum Steuern der negativen
und positiven Steuerspannung dient, sich von der in Fig. i dargestellten Kontaktvorrichtung
dadurch unterscheidet, daß die Kontaktstücke umlaufen. In Fig.2 sind die Steuergitter
des Entladungsgefäßes 2o mit den Bürsten 21, 22 und 23 der Kontaktvorrichtung 24
elektrisch leitend Wrbunden. Die positive Spannungsquelle 25 ist über einen Widerstand
26 an einen Schleifring 27 angeschlossen, welcher mit einem Kontaktstück 28 verbunden
ist. Die Breite des Kontaktstückes 28 längs des Umfanges der Kontaktvorrichtung
24 ist so gewählt, wie es der Zeit entspricht, während der die Steuergitter an die
positive Spannungsquelle angeschlossen sein sollen. Der restliche Umfang der Kontaktvorrichtung
wird durch ein Kontaktstück 29 eingenommen, welches über einen Schleifring 3o an
die negative Spannungsquelle 31 angeschlossen ist. Die übrigen. Teile der .Steuerschaltung
entsprechen der Anordnung nach Fig. i.
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Die Schaltung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der Schaltung nach
Fig. 2 dadurch; daß die Kontaktvorrichtung 35 drei voneinander getrennte Scheiben
36, 37 und 38 enthält, welche je einem Steuergitter des Entladungsgefäßes
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zugeordnet sind. Im übrigen sind die Kontaktstücke und Kontaktbürsten genau
so geschaltet wie bei der Anordnung nach Fig. 2. Die Aufteilung der Kontaktvorrichtung
in mehrere voneinander getrennte Kontaktscheiben hat den Vorteil, daß die Kontaktbürsten
besser untergebracht werden können. Eine Kontaktvorrichtung für mehranodige Gefäße
kann aus Teilelementen aufgebaut werden, die von der Zahl der Anoden des zu steuernden
Entladungs-` gefäßes unabhängig sind.