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Einrichtung zur Gittersteuerung von Gas- oder Dampfentladungssfrecken
Die Erfindung bezieht sich auf Steuerungsanordnungen für die Entladungsstrecken
von gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen, deren Zündzeitpunkt mit Hilfe von
Kontaktvorrichtungen eingestellt wird. Bei einer vielfach angewendeten Steuerschaltung
für diese Entladungsgefäße sind die Steuergitter der einzelnen Anoden über Widerstände
dauernd mit einer Sperrspannungsquelle verbunden, während durch die Kontaktvorrichtung
jeweils im Augenblick der Zündung die Verbindung zwischen einer Zündspannungsquelle
und den Steuergittern hergestellt wird. Auch in der Zündleitung liegen Vorschaltwiderstände.
Die in den Steuerleitungen liegenden Widerstände müssen so groß bemessen sein, daß
die durch die Kontaktvorrichtung zu schaltenden Stromstärken eine bestimmte Grenze
nicht überschreiten, weil andernfalls entweder die Kontaktvorrichtung unverhältnismäßig
groß wird oder ein-zu starkes Funken oder Feuern an der Kontaktvorrichtung auftritt
und dadurch Betriebsstörungen eintreten können.
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Infolge der durch die Arbeitsweise der Kontaktvorrichtung gegebenen
Begrenzung der in den Steuerleitungen zuzulassenden Ströme müssen bei gegebener
Steuerspannung Widerstände gewählt werden, die aus anderen Gründen unerwünscht hoch
sind. Wenn das Entladungsgefäß nämlich zum Zwecke der Abschaltung von Kurzschlüssen
durch eine negative Spannung an den Steuergittern mit Sicherheit gesperrt werden
soll, so dürfen die in der Sperrleitung liegenden Widerstände nicht so groß sein,
wie es mit Rücksicht auf die Kontaktvorrichtung während des normalen Dauerbetriebs
erforderlich wäre. Es ist daher vorgeschlagen worden, für die Kurzschlußabschaltung
besondere Schaltanordnungen vorzusehen, durch die ein erheblicher Teil des in der
negativen Steuerleitung liegenden Widerstandes kurzgeschlossen wird. Aufgabe der
Erfindung ist es, diese für die Kurzschlußabschaltung notwendigen Zusatzeinrichtungen
zu vermeiden. Gemäß der Erfindung werden zu dem Zweck Mittel vorgesehen, durch die
das Potential der an die Steuergitter zum Zwecke der Zündung anzuschließenden Steuerspannungsquelle
kurz nach deren Verbindung mit den Steuergittern gesenkt wird. Man kann beispielsweise
in die Zündleitung, d. h. zwischen die Kathode des Entladungsgefäßes und die Kontaktvorrichtung,
Kondensatoren schalten, die während der Sperrzeit der Steuergitter aufgeladen und
im Augenblick der Zündung über die Kontaktvorrichtung entladen werden. Da für die
Zündung nur ein kurzzeitiger Spannungsstoß notwendig ist, reicht die in dem Kondensator
aufgespeicherte
Energie aus, um die Steuerspannung zu liefern. Unmittelbar danach sinkt das positive
Steuerpotential infolge der Entladung der Kondensatoren, und in der positiven Steuerleitung
fließt in dem Augenblick, in dem diese Steuerleitung durch die Kontaktvorrichtung
unterbrochen wird, ein Strom, der wesentlich kleiner ist als der Strom, welcher
bei gleichbleibender positiver Spannung fließen würde. Die Erfindung geht dabei
von der Erkenntnis aus, daß es für den Betrieb der Kontaktvorrichtungen besonders
wichtig ist, den Ausschaltstrom der einzelnen Kontakte herabzusetzen, während der
beim Einschalten in den Steuerleitungen fließende Strom ohne Gefahr für die Kontaktvorrichtung
wesentlich größer gewählt werden kann.
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Die Verwendung von Kondensatoren als Steuerspannungsquellen zur Lieferung
der Zündimpulse für Gas- oder Dampfentladungsstrecken ist an sich bereits bekannt.
Bei den bekannten Anordnungen handelt es sich jedoch nicht um Kontaktapparatsteuerungen
mit den erwähnten Merkmalen; dementsprechend haben die Kondensatoren dabei eine
ganz andere Aufgabe zu erfüllen. So bildet beispielsweise bei einer bekannten Anordnung
der Kondensator zusammen mit einer Induktivität einen Schwingungskreis, um auf diese
`'eise derZündelektrode-es handelt sich in diesem Fall um eine Außenelektrode -
eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Zündimpulsen zuzuführen und so die Zündsicherheit
zu erhöhen. Bei einer anderen Anordnung wird der Kondensator zum Zwecke der Zündung
über die Primärwicklung eines Transformators entladen, an dessen Sekundärwicklung
das Steuergitter angeschlossen i ist. Der Kondensator hat hier die Aufgabe, trotz
der Induktivität des Transformators eine schnelle Änderung des Primärstromes und
damit einen schroffen Spannungsanstieg auf der Sekundärseite zu erzeugen. Schließlich
hat man den Kondensator auch schön in Verbindung mit einem Kontaktapparat benutzt.
Bei dieser Anordnung liegt der Kondensator und der Kontaktapparat jedoch nicht im
Gitterkreis, vielmehr wird durch die Entladung des Kondensators die Spannung jeder
Anode im Augenblick des Zündens kurzzeitig erhöht. Hierbei muß als Spannungsquelle
deshalb ein Kondensator verwendet werden, weil eine andere Spannungsquelle eine
leitende Verbindung zwischen den Anoden und der Kathode herstellen würde.
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Da bei der erfindungsgemäßen Kontaktapparatsteuerung in dem Stromkreis,
welcher aus den beiden Steuerspannungsquellen, der Kontaktvorrichtung und den Vorschaltwiderständen
in der positiven und negativen Steuerleitung gebildet wird, nur in dem Augenblick
der Zündung die volle positive Spannung, unmittelbar danach und während der Sperrzeiten
dagegen eine wesentlich kleinere Spannung wirksam ist, so können die in den Zünd-
und Sperrleitungen liegenden Vorschaltwider-#stände gegenüber den bekannten Anordnungen
ganz wesentlich verkleinert werden. Insbesondere die in der Sperrleitung liegenden
Widerstände können so klein bemessen werden, daß es im Kurzschlußfall genügt, nur
die positive Steuerleitung zu unterbrechen. Das Sperrpotential reicht dann aus,
um das Entladungsgefäß sicher auch bei schweren Kurzschlüssen abzuschalten. Die
Anordnung hat den wesentlichen Vorzug, daß mit einem einzigen Steuerkontakt in der
positiven Steuerleitung das ganze Entladungsgefäß unabhängig von der Zahl der Anoden
an ein ausreichendes Sperrpotential angeschlossen wird. Die Sperrung kann gegebenenfalls
auch so erfolgen, daß die Zuleitung der Kontaktscheibe mit dem --Pol des die Sperrspannung
liefernden Generators über ein Gasentladungsgefäß verbunden wird. Das Entladungsgefäß
ist normalerweise gesperrt und wird nur im Kurzschlußfalle freigegeben.
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Die Entlastung des Kontaktapparats kann noch dadurch verbessert werden,
daß die im Sperrstromkreis liegenden Widerstände eine geringe Induktivität erhalten.
Beim Einschalten der Zündspannung durch den Kontaktapparat wirken diese Induktivitäten
den zwischen dem Zünd- und dem Sperrstromkreis fließenden Strömen entgegen, während
sie für die insbesondere bei der Kurzschlußspannung fließenden Sperrströme praktisch
ohne Bedeutung sind.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Steuergitter der Anoden eines gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßes i,
beispielsweise eines Quecksilberdampfgleichrichters, sind in der Schaltung nach
Fig. i in üblicher Weise dauernd über Vorschaltwiderstände 2 an eine Sperrspannungsquelle
3 angeschlossen, deren +-Pol mit der Kathode des Gleichrichters i verbunden ist.
In den Zündleitungen der Steuergitter liegt ein Kondensator 4 und eine umlaufende
Kontaktvorrichtung 5 sowie Vorsehaltwiderstände 6. Parallel zu dem Kondensator 4
ist eine Gleichstromquelle, beispielsweise ein Trockengleichrichter 7, geschaltet,
der über einen Vorschaltwiderstand 8 den Kondensator 4 während der Sperrzeiten der
Anoden auflädt.
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Die in den Steuerleitungen liegenden Widerstände 6 und 2 sind so bemessen,
daß der Strom, welcher durch die beiden Gleichspannungsquellen 3 und 7 unter Berücksichtigung
des Vorschaltwiderstandes 8 bedingt ist, die für die Kontaktvorrichtung 5 zulässige
Grenze
nicht überschreitet. Die Stromquelle 7 und der Widerstand ß sowie der Kondensator
¢ sind so bemessen, daß die Sperrzeiten der Anoden ausreichen, um den Kondensator
auf die volle Spannung aufzuladen. Zwechmäßigerweise wird auch parallel zur Spannungsquelle
3 ein Kondensator geschaltet.
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Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich
von der Anordnung nach Fig. i dadurch unterscheidet, daß in der Zündleitung zwei
Kondensatoren io und i i vorgesehen sind. Die Kontaktvorrichtung 12 ist bei dieser
Anordnung mit Doppelkontakten 13 ausgerüstet, die einerseits an die Steuergitter
und andererseits über Schleifringe 1q. an die beiden Kondensatoren, und zwar abwechselnd
an den Kondensator io oder an den Kondensator ii angeschlossen sind. Durch die umlaufende
Kontaktbürste 15 werden die Doppelkontakte im Augenblick der Zündung überbrückt,
und es wird jeweils der mit dem Kontakt verbundene Kondensator an das Steuergitter
angeschlossen. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. i.
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Die in Fig.2 dargestellte Schaltung hat den Vorteil, daß die zum Aufladen
der Kondensatoren io und i i zur Verfügung stehende Zeit größer ist als bei der
Anordnung nach Fig. i, denn es stehen jeweils zwei Sperrzeiten zum Aufladen zur
Verfügung, da für die Zündung der einzelnen Steuergitter abwechselnd der eine oder
der andere Kondensator verwendet wird. Die Schaltung nach Fig.2 ist dabei nur als
Beispiel anzusehen. 1e nach den Betriebsverhältnissen des zu steuernden Entladungsgefäßes
können auch mehr als zwei Kondensatoren gewählt werden, im äußersten Falle kann
für jedes Steuergitter ein besonderer Kondensator vorgesehen sein.
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Obwohl die in dem Ausführungsbeispiel angegebene Schaltung mit Kondensatoren
in den Zündleitungen besonders vorteilhaft ist, können auch andere Mittel angewendet
werden, um das Potential der Zündspannung unmittelbar nach deren Verbindung mit
den Steuergittern herabzusetzen. Man kann beispielsweise als Zündspannungsquelle
besondere elektrische Maschinen anwenden, die die Eigenschaft haben, daß ihre Spannung
in Abhängigkeit von der Stromstärke abnimmt.