DE706565C

DE706565C - Steuerung von elektrischen Entladungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE706565C
Application number: DES113736D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-05-03
Filing date: 1934-04-25
Publication date: 1941-05-29
Also published as: US2162519A; GB426902A; FR772739A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
29. MAI 1941

- REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVe 706 KLASSE 21 d ² GRUPPE 12

S113/36 VIIId/2id?

Steuerung von elektrischen Entladüngsvorriohtungen

Patentiert im Deutschen Reich vom 25. April 1934 an * ■ _; Patenterteilung bekanntgemacht am 24. April 1941

ist in Anspruch genommen. -

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für solche Stromrichter und andere elektrische • Entladungsgefäße, die mit in der Nahe oder in Verbindung mit einer der Hauptanoden angebrachten, und gewöhnlich einen im Vergleich zur Hauptelektrode hohen Widerstand aufweisenden Zündelektroden arbeiten. Die Entladung wird hierbei dadurch eingeleitet, daß zwischen der Zünd- und der Hauptelekto trode ein starker Strom übertragen wird. Die Polarität des Stromes wird hierbei so gewählt, daß die Zündelektrode gegenüber der Hauptelektrode das höhere Potential besitzt. Im allgemeinen wird in Reihe mit der Zündelektrode noch ein Gleichrichter ■ als Ventil - geschaltet, der die Zündelektrode nach dem Einsetzen der Entlädung vor schädlichen Rückströmen bewahrt.

In dem elektrischen Entladungsgefäß, das vorzugsweise bei der Ausführung der Erfin-. durig Verwendung finden soll, ist wenigstens eine der Hauptelektroden eine leitende Flüssigkeit oder eine geeignete feste Masse, in die die Zündelektrode: eintaucht. Wenn die eine Hauptelektrode eine feste Masse darstellt, ist dies vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, ein solches . Metall,. das eine hohe Dampfspannung bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur besitzt, z. B. Blei oder Zinn. Die Zündelektrode arbeitet jedoch ebenfalls in gewünschter Weise mit' einer Elektrode von Eisen oder Nickel zusammen, obgleich die Dampfspannung einer solchen Elektrode nicht hoch ist. Vorzugsweise besteht eine der Hauptelektroden in einer solchen Entladungsvorrichtung aus Quecksilber und die,Zündelektrode aus einem Stab aus einem Material, das einen hohen Widerstandswert, verglichen mit dem des Quecksilbers, besitzt, in das die Zündelektrode eintaucht.

Die. Einleitung der Entladung mittels der Zündelektrode kann man sich so erklären, daß die Entladung durch die Ionisationswirkung' einer Reihe von sehr kleinen Funken eingeleitet wird, die in ,dem Raum zwischen dem Quecksilber und der Anlaß elektrode beim Stromdurchgang übergehen. Zu einer genauen Einleitung der Entladung, darf daher die Zündelektrode weder durch das Quecksilber Verschmutzt werden, noch darf sie mit diesem amalgamieren.

Wird an die Hauptelektroden eines elektri- sehen Entladungsgefäßes eine" Wechselspannung artgelegt, so ist zunächst eine Entladung

zwischen den Hauptelektroden im allgemeinen nur während der positiven Halbwellen der angelegten Hauptspannung möglich. Bei einer Steuerung mittels Zündelektroden setzt die Entladung hierbei dann ein, wenn ein positiver Zündstromimpuls von der Zündanode zur Kathode (z. B. Quecksilber) des Entladungsgefäßes innerhalb der positiven Halbwelle der Hauptspannung übertragen wird, ίο Die Entladung dauert dann im wesentlichen so lange an, bis die positive Halbwelle der Hauptspannung ihr Ende erreicht hat.

Der Zeitpunkt, bei welchem die Entladung innerhalb der positiven Halbwelle der Haupt-'5 spannung einsetzt, ist von der Größe des Stromes abhängig, der zwischen der Zündelektrode und dem Quecksilber übertragen wird, und von dem Augenblick, in welchem der Zündstrom die erforderliche Größe erreicht.

Ändert sich der Verlauf des Zündstromes über einen weiten Bereich, so ändert sich auch der das Entladungsgefäß durchsetzende Strom in entsprechender Weise über einen weiten Bereich.

a5 Es hat sich nun gezeigt, daß der Zündstrom von mit Zündelektroden arbeitenden Entladungsgefäßen im Betrieb häufig beträchtlichen Schwankungen unterworfen, ist, die offenbar von. Veränderungen in> den Stromkreisen herrühren·, in denen sieh die Energiequelle und der im Zündstromkreis vorgesehene Gleichrichter befinden.

Eine andere Ursache für die Unregelmäßigkeitenim Zündvorgang liegt in dem ungleichmäßigen inneren Auf bau mancher für Zündelektroden verwendeten Stoffe. Diese Stoffe sind nicht in allen Teilchen ihrer Masse gleichmäßig elektrisch leitend, sondern die Leitfähigkeit wird durch eine Reihe von anemanderliegenden leitenden Einzelteilchen hervorgerufen, die sich zum Teil von oben nach unten längs der in das Elektrodenmaterial eintauchenden Zündelektrode erstrekken. Zündelektroden aus solchen Stoffen werden durch Verschmutzen oder Amalgamieren ihrer Oberfläche durch das. Quecksilber nicht notwendigerweise unwirksam, denn trotz der Verschmutzung der Oberfläche der Elektrode als Ganzes können die leitfähigen Bänder der Teilchen vollkommen unverschmutzt und so¹ mit gut leitend, erhalten bleiben. Solange also die leitfähigeni Bänder durch das Quecksilber angegriffen bleiben, arbeitet also die Zündelektrode zufriedenstellend, und zwar, wie bereits oben kurz angedeutet, etwa in folgender Weise:

* Von den leitenden Pfaden in der Zündelektrode endigt ein Teil in dem Quecksilber und em anderer Teil in dem Bereich des

Ro Meniskus des "Quecksilbers an der Zündelektrode. Wenn der Zündstroni den Pfaden der letzteren Art zugeführt wird, wird der Berührungspunkt der Pfade mit dem Quecksilber heiß und ruft eine Verdampfung des Quecksilbers in einem kleinen Bereich, hervor. • Durch das Verdampfen des Quecksilbers wird ein kleiner Spalt zwischen dem Quecksilber und den Enden der leitenden Pfade gebildet, ein Lichtbogen in dem Spalt gezündet und hierdurch eine Entladung zwischen den Hauptelektroden eingeleitet.

Während des Betriebes der elektrischen Entladungsvorrichtung verändern nun die Endpunkte der streifenförmigen Leitp'fade ständig, ihre Größe und Lage, und es wird mehr oder weniger Strom zur Einleitung der Entladung benötigt. Sind die Endpunkte der streifenförmigen Pfade in ihrem Umfange klein, so ist ein bedeutend geringerer Strom zum Anlassen erforderlich als bei großer Flächenausdehnung der Pfadendpunkte. Im allgemeinen muß daher ein genügend großer Strom zugeführt werden, um Zufälligkeiten zu vermeiden, wobei der kleinste zugeführte Zündstrom zur Erzielung eines sicheren Betriebes groß genug sein muß, um die Entladung auch bei verhältnismäßig großen Endpunkten, wie sie in der Praxis vorkommen können, einleiten zu können.

Wird jedoch der Zündstrom einfach durch unmittelbare Verbindung der Zündelektrode mit der Energiequelle über einen Gleichrichter zugeführt, so_v ändert sich der zugeführte Strom von seinem Geringstwert zum Höchstwert während eines Zeitraumes, der einer Viertelperiode der Anlaßspannung entspricht. Dies hat zur Folge, daß in einem Falle, wo die Endpunkte der leitenden Streifen eine kleine Oberfläche haben, der.zum Anlassen des Entladungsgefäßes erforderliche Zündlichtbogen schon zu Beginn dieser Viertelperiode des Anlaßstromes erzeugt und die elektrische Entladungsvorrichtung schon zu Beginn der Viertelperiode erregt wird. Haben dagegen die Endpunkte eine große Oberfläche, so wird die' elektrische Entladungsvorrichtung später innerhalb der Viertelperiode zünden. Da sich nun der Charakter der Zündelektrode während des Betriebes ständig ändert, so wird der von dem elektrischen Entladungsgefäß abgegebene Strom sich infolgedessen ständig ändern.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerung für mit Zündelektroden arbeitende Entladungsvorrichtungen, die eine ge- ns naue und betriebssichere Steuerung derselben ermöglicht und die angeführten Nachteile vollkommen vermeidet. Erfindungsgemäß wird bei Entladungsvorrichtungen, die mit einer in das Elektrodenmaterial eingetauchten, im Vergleich zur Hauptelektrode hohen Widerstand aufweisenden Zündelektrode der-

art arbeiten, daß durch die Zündelektrode für jeden Arbeitsvorgang der Hauptelektroden eine Zündung der Entladung, herbeigeführt wird, die Steuerung so eingerichtet^ daß der Zündstrom in dem gewünschten Zündaugen.-blick schlagartig in einer das Zünden sicherstellenden Höhe hervorgerufen und während einer gegenüber der Halbwelle kurzen Dauer aufrechterhalten wird. Beispielsweise kann

ίο die Zündelektrode in den Entladekreis eines ■. Kondensators geschaltet ,und der Zeitpunkt des Beginns der Kondensatorentladung regelbar gemacht werden.

Hierfür gibt es wiederum verschiedene

'5 Möglichkeiten: Die regelbare Kondensatorentladung kann der Zündelektrode derart zugeführt werden, daß der mit der Zündelektrode verbundene Kondensatorbelag während der negativen Halbwolle der an der Entladungsvorrichtung anliegenden Wechselspannung eine positive Ladung¹ erhält, und der Kondensator sich während der positiven Halbwelle der an der Entladungsvorrichtung anliegenden Wechselspannung über einen regel-

baren Widerstand entlädt. Der Ladeschaltkreis des Kondensators, wird hierbei-mit einer Wechselspannung gespeist, die sich etwa in Phasenopposition zu der an der Hauptentladungsvorrichtung anliegenden Wechselspan-

nung befindet, wobei der-Ladeschaltkreis eine bestimmte Zeitkonstante-aufweist. ^N.

Es kann aber auch der mit der Zündelektrode verbundene Kondensatorbelag während der negativen Halbwelle der an der Entladungsvorrichtung anliegenden Hauptspannung negativ geladen und während eines Bruchteiles der positiven Halbwelle der an der Entladungsvorrichtung anliegenden Hauptspannung über einen regelbaren Widerstand sowohl entladen als aucji wieder positiv auf-

' geladen werden, wobei der Kondensatorbelag die erhaltene positive Ladung nach Einleitung der Entladung in der Entladungsvorrichtung über die Zündelektrode abgibt.

Zur Ladung und Entladung des Kondensators kann in beidea Fallen je ein. Schaltkreis benutzt werden, der ein Ventil, vorzugsweise ein Hilfsentiadungsgefäß, enthält. Als Ventile werden vorzugsweise gasgefüllte Gleichrichtergefäße verwendet. Bei beiden Anordnungen besitzt der Entladeschaltkreis des Kondensators eine Zeitkonstänte, die sich zwecks Einstellung des Zündpünktes der Entladung in der Hauptentladungsvorriohtung

verändern läßt. < .

Das im Entladeschaltkreis angeordnete Hilfsentiadungsgefäß wird vorzugsweise mit einein Steuergitter ausgerüstet. und diesem Steuergitter eine veränderliche Steuerspannung aufgedrückt,.welche gegebenenfalls"von einer Regelgroße,, vorteilhaft von der Belastung der Entladungsvorrichtung, abhängig gemacht werden kann. Beispielsweise kann eine zusätzliche Steuerspannung an einem Potentiometer abgegriffen werden, das von einer besonderen Energiequelle gespeist wird und zugleich an die Speisespannung der Hauptentlädungsvorrichtungangeschloesenist. Dem Steuergitter wird hierdurch eine ' Wechselspannung und ' eine veränderliche 7" Gleichspannung aufgedrückt. Es kann jedoch die Schaltung' so getroffen· werden, daß das im Steuergitterkreis des Hilfsentladungsgefäßes im Entladeschaltkreis liegende Potentiometer nicht unmitelbar an die Speisespannung der Hauptentladungsvorrichtung _: angeschlossen ist, sondern Schaltelemente zwischengeschaltet werden, durch die die Phasenlage der dem Steuergitter aufgedrückten Wechselspannung gegenüber der Phasenlage der Wechselspannung der Hauptentladungevorrichtung verschoben wird.

Bei der vorstehenden Erläuterung der Er- ~ finidünig ist vorausgesetzt worden, daß die mit einer Zündelektrode arbeitenden Entladungsgefäße asymmetrisch gebaut' sind, d. h. daß sie eine Quecksilberkathode und eine mit dieser zusammenarbeitende Anode besitzen. Für die praktische Verwertung der Erfindung werden derartige Entladungsvorrichtungen vorzugsweise verwendet. Soll die Erfindung jedoch bei symmetrischen Entladungsvorrichtungen verwendet werden., die also zwei Kathoden aufweisen, so kann jeder dieser Kathoden eine erfindungsgemäß gesteuerte Zünd- ^ elektrode zugeordnet werden.

Bei der Steuerung nach der Erfindung ist es möglich, so ,hohe Zündstromspitzen zu verwenden, daß die Zündung genau in dem innerhalb der positiven Halbwelle der Hauptspannung gewünschten Zeitpunkt folgt, wobei die Dauer des Zündstromes so kurz gehalten werden kann, daß in den Zündstromkreisen nur Elemente von verhältnismäßig geringer Kapazität verwendet zu werden brauchen. Außerdem· ist durch die große Zündstromamplitude und die kurze Zündstromzeit' die Genauigkeit des Zündvorganges vollkommen unabhängig von etwa vorhandenen Ungleichmäßigkeiten in dem inneren Aufbau des Zündelektrodenstoffes. Somit ermöglicht die Steuerung nach der Erfindung also die 'Erzielung eines in> seinem Mittelwert vollkommen .gleichmäßigen und'in seiner Größe genau einstellbaren Hauptstromes in ~ der Ent- ¹¹S ladungsvorrichtung.

Erwähnt sei noch, daß die Steuereinrichtung nach der Erfindung für beliebig große Und beliebig kleine Zündströme verwendet werden kann, Sie eignet sich sowohl für Zündströme von wenigen, ,Milliampere bis zu Zündströmen von^; 100 Ampere und darüber.

In den beiliegenden Figuren sind Ausführuhgsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, und zwar zeigt Fig. ι eine schematische Darstellung der Einrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 und 3 zeigen die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. i, Fig. 4 zeigt eine Abänderung der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung und Fig. 5 die Wirkungsweise einer Anordnung nach Fig. 4.

Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung umfaßt eine elektrische Entladungsvorrichtung 1 mit einer Anode 3, vorzugsweise aus Nickel oder Kohle, und einer Kathodes, vorzugsweise aus Quecksilber, die in einem Behälter 7 angeordnet sind, der vorzugsweise hoch evakuiert ist. Eine Zündelektrode 9 ist in das Quecksilber 5 eingetaucht. Wie bereits oben ausgeführt, besitzt die Zündelektrode 9 einen, verglichen mit dem Widerstand des Quecksilbers 5, hohen Widerstandswert und wird durch das Quecksilber weder verschmutzt -noch amalgamiert sie mit dem Quecksilber.· Es hat sich ergeben, daß für eine, zuverlässige Wirkungsweise der Zündelektrode 9 diese vorteilhaft einen Widerstandswert von wenigstens 0,1016 Ohm pro cm³ besitzt.

Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn die Zündelektrode nicht eine besondere Ausbildung aufweist und mit dem Quecksilber amalgarniert oder durch das Quecksilber verschmutzt wird, der Meniskus π des Quecksilbers 5 in" dem Bereich seines Kontaktes mit der Elektrode einen konkaven Verlauf annimmt und der notwendige Spalt 13 zwischen dem Quecksilber und der Zündelektrode nicht auftritt. Wenn jedoch eine Zündelektrode 9 von ungleichartigem Aufbau verwandt wird, ■ kann das Quecksilber die äußere Oberfläche der Elektrode ohne Schaden verschmutzen oder amalgamieren, wie dies bereits oben ausgeführt wurde, sofern es nur nicht die Enden der einzelnen leitenden Pfade, aus denen die Zündelektrode zusammengesetzt ist, verschmutzt oder mit diesen amalgamiert. *5 Als geeignete Stoffe für die Ausbildung der Zündelektrode haben sich Kohle, Silicatcarbid, Borcarbid, Borsilicat, Borcarbidmischungen und Bor- und' Kohlemischungen bewährt. Bei dem vorliegenden Stande der Forschung bei elektrischen Entladungsvorrichtungen der in Frage stehenden Art haben vorzüglich Silicatcarbide sehr zufriedenstellende Resultate ergeben.

In Fig. ι wird die Entladungsvorrichtung 1 mit Spannungen von einer Energiequelle durch den Transformator 15 gespeist, von dem ein • Teil 17 der Sekundärwicklung 19 zwischen die Anode 3 und die Kathode 5 unter Zwischenschaltung einer beliebigen Last 21 geschaltet ist.

Die Zündspannung für die elektrische Entladungsvorrichtung wird durch die Kapazität 23 geliefert, die periodisch von einem anderen Teil 25 der Sekundärwicklung 19 durch den Gleichrichter 27 geladen und durch einen anderen gittergesteuerten Gleichrichter 29 entladen wird. Die Anode 31 des gittergesteuerten Gleichrichters 29 ist mit dem einen Belag 33 der Kapazität 23 verbunden, während die Kathode 35 mit der Zündelektrode 9 der elektrischen Entladungsvorrichtung 1 über einen Widerstand 37 geeigneter Art verbunden ist. Der andere Belag 39 des Konden- . sators 23 ist mit der Quecksilberkathode 5 der elektrischen Entladungsvorrichtung verbunden. Der Entladeschaltkreis 41, der die Kapazität 23, den Hauptstromkreis des gittergesteuerten Gleichrichters 29, den Widerstand 37, die Zündelektrode 9 und die mit dieser zusammenarbeitende Quecksilberelektrode 5 umfaßt, besitzt eine vorbestimmte Zeitkonstante, die von der Größe der veränderlichen Schaltelemente abhängt. Durch Veränderung des Widerstandes 37 in Reihe mit dem gittergesteuerten Gleichrichter 29 kann die Zeitkonstante des Schaltkreises 41 verändert werden. Die Zeitkonstante des Schaltkreises 41 bestimmt den Zeitraum, innerhalb dessen die Kapazität, wenn sie geladen ist, durch den Schaltkreis entladen wird, und infolgedessen bestimmt dieser Kreis den Zeitpunkt, in dem der Hauptstrom in der elektrischen Entladungsvorrichtung ι eingeleitet wird.

Der Widerstand 37 wird zur Entladung des Schaltkreises 41 benutzt auf Grund der Tatsache, daß der Zündstrom wenigstens über einen kleinen Zeitraum vor der Einleitung der Entladung zwischen den Hauptelektroden 3 und S zugeführt werden muß. Wenn der Zündstrom nicht wenigstens für diesen Zeit- '°° raum andauert, versagt die Zündung der elektrischen Entladungsvorrichtung trotz der ' Größe des Zündstromes. Die Zeitkonstante des Schaltstromkraises ist von solcher Größe, daß der Zündstrom für den notwendigen Zeitraum fortbesteht. Der Zeitraum ist selbstverständlich sehr kurz, und in dier Praxis dauert er etwa bis zu 500 Mikrosekunden.

Die Kapazität 23 ist mit dem Gleichrichter 27, durch welchen sie geladen wird, und mdt u° einem geeigneten Widerstand 43 in Reihe geschaltet. Die Kathode 45 des Gleichrichters ist mit dem Belag 33 der Kapazität 23 verbunden, mit der ebenfalls die Anode 31 des gittergesteuerten Gleichrichters 29 in Ver- us bindung steht, und die Anode 47 des Gleichrichters ist mit der einen Klemme 49 des Teiles 25 der Sekundärwicklung 19 verbunden, durch welchen die Kapazität 23, geladen wird. Der Ladeschaltkreis 51, der den Teil 25 der Sekundärwicklung 19, den Kondensator 23, den Gleichrichter 27, durch welchen der Kon-

densator geladen wird, und den Widerstand 43 umfaßt, hat eine vorbestimmte Zeitkonstante, die ihrerseits die Zeitdauer, innerhalb deren der Kondensator 23 geladen wird, bestimmt. '

Der Teil 25 der Sekundärwicklung. 19 ist so " gewickelt, daß die über den Schaltkreis zugeführte Spannung in Phasenopposition zu der an" der elektrischen Entladungsvorrichtung ι anliegenden Hauptspannung ist, und.

zwar ist die Spannung, die der mit der Anode 47 des Gleichrichters 27 verbundenen Klemme

"49 aufgedrückt wird, um iSo? in der Phase gegen die Spannung an der Klemme 53 ver-

>5 schoben. Dementsprechend wird, wenn die Spannung der Anode 3 der elektrischen Entladungsvorrichtung ι negativ in bezug auf das Potential der Quecksilberkathode S ist, die Anode 47 des Gleichrichters- 27 positiv in bezug auf dessen Kathode 45 sein, und .Strom wird durch den Gleichrichter 27 zur Ladung des Kondensators übertragen. Es ist ersichtlich, daß, solange die Anode 3 der elektrischen. Entladungsvorrichtung· r negativ ist,, die Vorrichtung 1 'entregt bleibt. Während dieses Zeitraumes wird der Kondensator 23 durch den Gleichrichter27 geladen. Inder Praxis wird der Widerstand 43 in dem Ladestromkreis 51 von solcher Größe sein, daß die Kapazität 23 während eines verhältnismäßig kleinen, Bruchteiles der Halbwelle, der positiven Spannung, die dem- Ladeströmkreis 51 zugeführt wird, geladen wird. ■ \ ■

Die Steuerelektrode 53 des gittergesteuerten Gleichrichters 29 ist mit der Anode 3 der elektrischen Entladungsvorrichtung"! durch einen Teil der Windungen des Potentiometers 57, einen entsprechenden Widerstand 59 und die Last" 21 venbunden. Das Potentiometer 57 wird von einer Batterie 60 erregt, und die Spannung der Steuerelektrode 55 wird vorzugsweise auf einem negativen Potential in bezug auf die Kathode 3 5 des Gleichrichters 29 gehalten. Dadurch bleibt der Gleichrichter während eines beliebigen Teiles der -Halbwellen der Hauptspannung, die der elektrischen'Entladungsvorrichtung ι aufgedrückt wird, entregt. Während der negativen Halbwelle der Hauptspannung der elektrischen Entladungsvorrichtung 1 ist nämlich die Steuerepannung des gittergesteuerten Gleichrichters negativ, weil eine negative Spannung durch die Sekundärwicklung 17 des- Transformators 15 zugeführt wird. Diese negative Spannung ist der . negativen Spannung des Potentiometers 57 überlagert, und die Summe dieser beiden negativen Spannungen, genügt im allgemeinen, um. den gittergesteuerten Gleichrichter betriebssicher während des Zeitraumes entregt zu ,erhalten, währenddessen die negative Halbwelle der Hauptspannung der Entladungsvorrichtung 1 aufgedrückt wird.· Wenn jedoch die positive Halbwelle der Hauptspannung an der elektrischen Entladungsvorrichtung ι anliegt, wird die Spannung, die durch die Sekundärwicklung 17 zwischen der Steuerelektrode 55 und der ■ Kathode 35 des gittergesteuerten Gleichrichters 29 anliegt, allmählich positiv werden, und , die von dem Potentiometer 57 gelieferte negative Spannung wird so lange absinken, bis ein solcher Wert der Steuerspannung erreicht ist, daß der Gleichrichter 29 erregt wird. Da der gittergesteuerte "Gleichrichter vorzugsweise eine Gasfüllung besitzt, geht er plötzlich -^7S von dem Zustande der Entregung zu dem der völligen Erregung über.

Wenn der gittergesteuerte Gleichrichter auf diese Weise erregt worden ist, nachdem die Kapazität 23 geladen worden ist, wird die Ladung der Kapazität über die Zündelektrode 9 und die Quecksilberelektrode 5 übertragen. Auf Grund der Übertragung des Stromes durch die Zündelektrode 9 wird eine Entladung in der elektrischen Entladungsvor- ⁸S richtung 1 eingeleitet und dauert im wesentlichen so lange, bis die Halbwelle der Hauptspannung durch den Nullwert hindurchgeht ,und negativ wird.-.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist in Fig. 2 und 3 wiedergegeben. Die positive Halbwelle der" Hauptspannung wird durch die obere, voll ausgezogene Kurve 61 in beiden Abbildungen dargestellt. Die Spannung, bis zu der der Kondensator 23 durch den Gleichrichter 27 geladen wird, wird durch die Horizontallinie! 63 wiedergegeben, die parallel zu der Abszissenachse 65 verläuft. Dip Zündkennlinie des Gleichrichters 29, falls dieser von einer der Hauptspannung entsprechenden *°° Spannung gespeist wird, ist durch die Kurve 67 dargestellt, die eine etwa der Krümmung der Hauptspannungskurve 61 entgegengerichtete Krümmung aufweist. Die Grenzsteuerspannung,, die der der Kapazität aufgedrückten Spannung entspricht, wird durch die gerade Linie 69 dargestellt, die parallel zu der Abszissenachse 65 verläuft und die Grejizsteuerspannungskurve 67 in einem-Punkt 71 schneidet. Die Linie 69 soll als Grenzsteuer- n° spannung dann gelten, wenn die Kapazität auf einen Wert aufgeladen wird, der durch die obere Horizontallinie 63 wiedergegeben ist. Die negative S teuer spannung, die normalerweise zwischen der Steuerelektrode 55 und der Kathode 35 des Gleichrichters 29 durch das Potentiometer 57 vorhanden ist, wird durch die untere Horizontallinde 73 dargestellt.

Wenn eine positive Halbwelle der Hauptspannung an· der elektrischen Entladtingsvorr richtung 1 zufließt, wird die an dem Steuergitter des Gleichrichters 29 anliegende Steuer- .

spannung durch die gestrichelte Linie 75 wiedergegeben, wobei jedoch als Bezugslinie die von dem Potentiometer 57 gelieferte Spannung gilt. Der gittergesteuerte' Gleichrichter 29 und infolgedessen auch die elektrische Entladungsvorrichtung 1 werden etwa in dem Schnittpunkt γγ der gestrichelten Linie 75 und der horizontalen Linie 69 erregt. Die elektrische Entladungsvorrichtung 1 bleibt alsdann erregt während des restlichen schraffierten Teiles 79 der positiven Halbwelle. Die beiden in den Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Zustände entsprechen zwei verschiedenen Werten der negativen Steuerspannung, die je nach der Einstellung des Abgriffes von dem Potentiometer 57 geliefert werden. Wie aus dem in Fig. 3 wiedergegebenen Beispiel ersichtlich ist, ist die negative Steuerspannung größer als in dem Ausführungsibeispiel nach «ο Fig. 2, und infolgedessen wird die elektrische Entladungsvorrichtung 1 später während des Verlaufes der positiven Halbwelle erregt, als dies bei der Anordnung nach Fig. 2 der Fall ist. In einem System., wie es in Fig. 1 wiedergegeben ist, kann die von der 'elektrischen Entladungsvorrichtung abgegebene Leistung nur während der ersten Hälfte der Halbwelle einer positiven Hauptspannung gesteuert werden. Der Grenzzustand ist dann gegeben, wenn die gestrichelte Linie 75 die gerade Linie 69 berührt.

Um eine während der vollen Halbwelle der positiven Hauptspannung wirkende Steuerung zu erreichen, kann gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 verfahren werden. In diesem System ist die Phase der Spannung, die zwischen der Steuerelektrode 55 und der Kathode 35 des gittergesteuerten Gleichrichters 29 übertragen wird, in bezug auf die Ao Hauptspannung der elektrischen Entladungsvorrichtung ι verschoben, und durch die Verschiebung der Phase wird die Steuerung während irgendeines beliebigen Teiles wäJirend' der Halbwelle der positiven Hauptspannung ermöglicht.

In dem in Fig. 4 wiedergegebenen System sind der Ladeschaltkreis 51 für die Kapazität 23, der Entladeschaltkreis 41 für die Kapazität und die anderen, mit der elektrischen Emladungsvorrichtung 1 vereinigten Stromkreise im wesentlichen dieselben wie die entsprechenden ,Stromkreise nach Fig. 1, jedoch ist der Steuerstromkreis für den gittergesteuerten Gleichrichter 29 wesentlich verschieden von dem entsprechenden Stromkreis in dem Ausführungsibeispiel nach Fig. 1.

Eine zusätzliche Teilwicklung 83 der Sekundärwicklung 19 hat eine mittlere Anzapfung 85, die mit der Anode 3,1 des gitter-•fio gesteuerten Gleichrichters 29 durch einen entsprechenden Widerstand 87 verbunden ist.

Die Klemmenanzapfungen 89 und 91 der Teilwicklung 83 sind mit den Klemmen einer Phasenverschiebungsschaltung 93 verbunden, die einen veränderlichen Widerstand 95 und eine Kapazität 97 enthält, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Der Verbindungspunkt 99 des Widerstandes 95 und der Kapazität 97 ist mit der Steuerelektrode 55 des gittergesteuerten Gleichrichters 29 durch das Potentiometer 57 verbunden.

Die Phase der Spannung des Verbindungspunktes 99 kann in bezug auf die Spannung, die zwischen den Klemmen 89 und 91 der Sekundärwicklung 83 herrscht, von ο bis i8o° dadurch verändert werden, daß die Größe des Widerstandes 95 verändert wird; dementsprechend wird die Phase der Spannung, die zwischen der Steuerelektrode 55 und den anderen Elektroden 31 und 35 des gittergesteuerten Gleichrichters 29 auftritt, in bezug auf" die übrigen Spannungen des Systems verändert.

Die zur Phasenverschiebung erforderliche Teilwicklung 83 der Sekundärwicklung 19 kann in derselben Weise gewickelt werden wie der Teil 17 der Sekundärwicklung, durch die die Hauptspannung der elektrischen Entladungsvorrichtung ι zugeführt wird. Infolgedessen wird durch Veränderung des Widerstandes in der Phasenverschiebungsschaltung des Systems die Phase der Steuerspannung in .bezug auf die Hauptspannung um einen Winkel von i8o° verschoben. ,Die Wirkungsweise des Systems ist in Fig. 5 veranschaulicht, in der die Hauptspannung der Entladungsvorrichtung 1, die Hauptspannung des Gleichrichters, die Grenzsteuerspannungen des gittergesteuerten Gleichrichters 29 und die negative Steuerspannung, die dem gittergesteuerten Gleichrichter 29 aufgedrückt wird, mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 2 und 3. Die S teuer spannung wird dargestellt durch eine gestrichelt gezeichnete Kurve 101, die sich auf der horizontalen Linie 73 aufbaut, die die negative Steuerspannung wiedergibt. Wie ersichtlich, schneidet die Kurve 101 die begrenzende Steuerspannungskurve 69° in einem Punkte 103, der in der letzteren Hälfte der positiven Halb- u< > welle der der elektrischen Entladungsvorrichtung aufgedrückten' Spannung liegt. Die elektrische Entladungsvorrichtung 1 wird deshalb in diesem Zeitpunkt erregt und bleibt während eines Zeitraumes erregt, der durch die gestrichelte Fläche 79 unterhalb der Hauptspannung 61 dargestellt ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß als elektrische Entladungsvorrichtung 1 eine solche verwandt wird, wie sie im wesentlichen durch die Fig. 1 veranschaulicht wird, die eine

Quecksilberkathode 5, eine Nickelanöde 3, und eine Zündelektrode 9 aus Bor oder Borcanbidmischung enthält, deren Widerstandswert wenigstens 0,1016 Ohm pro^: cm³ beträgt und die einen ungleichartigen strsifenförmigen Aufbau aufweist. Die abgegebene Spannung der Teilwicklung 25 der Sekundärwicklung 19, durch die' der Kondensator 23 geladen wird, besitzt etwa mehrere 100 Volt. Der Gleichrichter 27, durch den der Kondensator 23 geladen wird, ist ein gasgefülltes Entladungsgefäß. Die Kapazität 23 kann in Abhängigkeit von dem Zustand der Zündelektrode 9 von 0,1 Mikrofarad bis 16 Mikrofarad verändert werden. Der Widerstand 37 ist etwa zwischen 2 und 10 Ohm einstellbar. Der in Reihe mit der Steuerelektrode 55 des gittergesteuerten Gleichrichters 29 und dem Potentiometer 57

^: liegende Widerstand 59 hat etwa 25 000 Ohm.

Die Hauptspannung, die der elektrischen Entladungsvorrichtung r aufgedrückt wird, besitzt,etwa die Größenordnung 110 Volt.

In den ■ Ausführungsbeispielen ist ein System dargestellt; bei dem die elektrische-Entladungsvorrichtung nur während der positiven Halbwelle der aufgedrückten Hauptspannung Strom überträgt. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Vollweggleichrichtungssysteinen angewandt werden.

In einem solchen System ist das einfachste Verfahren das, die gleichen Elemente für die negative Halbwelle der Hauptspannung· anzuwenden, wie sie für die positive Halbwelle der Hauptspannung benutzt werden, und diese in passender Weise anzuordnen.

Schließlich sei festgestellt, daß bei gewissen. Anwendungen der Erfindung- der Gleichrichter 27 in dem Ladeschaltkreis .5 r- fortgelassen werden/ kann. Dies ist zunächst möglich,

4Q wenn das Zündpotential während der. nega- ' tiven Halbwelle der Hauptspannung der Entladungsvorrichtung ι aufgedrückt wird. Ein Fortlassen des Gleichrichters 27 ist aber auch möglich, wenn das Ladepotential in* Phase mit .

der Hauptspannung der elektrischen Entladungsvorrichtung ist. Bei Anordnungen dieser Art wird, wie eingangs bei der Erläuterung der Erfindung erwähnt, der Kondensator 23, nachdem er negativ geladen ist, während eines Bruchteiles der positiven Halbwelle der Hauptspannung sowohl entladen als auch wieder positiv aufgeladen. Er wird alsdann über die Anlaßelektrode 9 während eines zweiten 'Zeitraumes der positiven HaIbwelle der Hauptspannung entladen. Der Kondensator 23 wird also durch die sekundäre Teilwicklung 25 während'der negativen Hälbwelle der Hauptspannung negativ geladen, während der ' folgenden positiven Halbwelle

So ,der Hauptspannung' dagegen- entladen und wieder positiv geladen.

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerung von elektrischen Entladungsvorriohtungen, die mit einer in das Elektrodenmaterial eingetauchten, im Vergleich zur Hauptelektrode hohen Widerstand aufweisenden Zündelektrode derart arbeiten, daß durch die Zündelektrode für j eden Arbeitsvorgang" der Hauptelektroden eine Zündung der Entladung herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstrom in dem gewünschten Zündaugenblick schlagartig in einer das Zünden sicherstellenden Höhe hervorgerufen und während einer gegenüber der Halbwelle kurzen Dauer aufrechterhalten wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode in den Entladekreis eines Kondensators geschaltet ist und der Zeitpunkt des Beginns der Kondensatorentladung regelbar ist.

■ 3. Steuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in- den Entladekreis ein Gas- oder Dampfentladungsgefäß eingeschaltet ist, dessen Zündzeitpunkt regelbar ist. -

4. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das im Entladeschaltkreis des Kondensators angeordnete Hilf sentladungsgefäß mit einem Steuergitter ausgerüstet ist, dein eine· veränderliche, gegebenenfalls von einer Regelgröße, z. B. dem Belastungsstrom, abhängige Steuerspannung aufgedrückt wird.

5. Steuerung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung des Hilfsentladungs'gefäßes ■ an einem Potentiometer abgegriffen wird, das zugleich an die Speisespannung der Hauptentladungsvorrichtung angeschlossen ist, so daß dem Steuergitter des Hilfsentladungsgefäßes eine Wechselspannung und eine veränderliche Gleichspannung aufgedrückt wird. ' .

6. Steuerung ?nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß^ die Phasenlage der an das Steuergitter des Hilfsentladungsgefäßes angeschalteten Wechselspannung gegenüber der Phasenlage der .Wechselspannung der Hauptentladungsvorrichtung verschiebbar ist.

7. -Steuerung nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die An-Stiegsgeschwindigkeit des Entladestromes des Kondensators zwecks Einstellung des Zündpunktes der Entladung in der Hauptentladüngsvorrichtung über einen regelbaren Widerstand verändern läßt.

8. Steuerung nach Anspruch .1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ladung

des Kondensators ebenfalls ein Schaltkreis dient, der ein Ventil, vorzugsweise ein Hilfsentladungsgefäß, enthält.

9. Steuerung nach Anspruch i, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Zündelektrode verbundene Belag des Kondensators während der negativen HaIbwelle der an der Entladungsvorrichtung anliegenden Wechselspannung positiv geladen wird und sich während der positiven Halbwelle der an der Entladungsvorrichtung anliegenden Wechselspannung über einen regelbaren Widerstand entlädt.

10. Steuerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeschaltkreis des Kondensators mit einer Wechselspannung gespeist wird, die sich etwa inPhasenopposition zu der an der Entladungsvorrichtung Hegenden Wechselspannung befindet, wobei der Ladestromkreis eine bestimmte Zeitkonstante aufweist.

ii. Einrichtung nach Anspruch i, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator während der negativen Halbwelle der an der Entladungsvorrichtung anliegenden Wechselspannung negativ geladen und innerhalb der positiven Halbwelle der an der Entladungsvorrichtung anliegenden Wechselspannung über einen regelbaren Widerstand sowohl entladen als auch wieder positiv aufgeladen wird, wobei er nach Einleitung der Entladung in . der Entladungsvorrichtung über die Zündelektrode seine positive Ladung abgibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen