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Vorrichtung zum Schutz gegen das Verlöschen einer Lichtbogenkathode
in einem gas- oder dampfgefüllten Lichtbogenentladungsgefäß Es sind Steuer- oder
Regelanordnungen bekanntgeworden, bei denen der Zeitpunkt der Löschung eines in
einem- Entladungsgefäß bestehenden Lichtbogens willkürlich bestimmt wird. Die Löschung
kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß einer Anode oder einer dieser zugeordneten
Steuerelektrode eine Kondensatorenentladung zugeführt wird, wobei zweckmäßig noch
zwischen den Kondensator und die Steuerelektrode eine Funkenstrecke geschaltet ist,
die dafür sorgt, daß eine stoßartig auftretende hohe Steuerspannung erzeugt wird.
Versuche, die mit diesem Steuerverfahren angestellt wurden, haben gezeigt, daß bei
der Löschung eines in einem Lichtbogenentladungsgefäß mit Quecksilberkathode zwischen
dieser Kathode und einer Anode brennenden Lichtbogens vielfach nicht nur der zu
steuernde Lichtbogen, sondern auch noch andere in dem gleichen Gefäß bzw. zur gleichen
Kathode hin brennende Lichtbögen verlöschen. Es kann sich dabei um Lichtbögen anderer
Phasen oder besonders auch um Erregerlichtbögen handeln, die dazu dienen, die Kathode
des Entladungsgefäßes dauernd emissionsbereit zu halten. Es ist versucht worden,
dem Verlöschen des Kathodenfleckes dadurch zu begegnen, daß in den Stromkreis eines
Lichtbogens, der nicht verlöschen soll, genügend große Induktivität gelegt wird.
Diese-Schaltungen führen jedoch nicht zu dem gewünschten Erfolg.
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Die Erfindung betrifft demgemäß eine Vorrichtung zum Schutz gegen
das Verlöschen einer Lichtbogenkathode in einem gas- oder dampfgefüllten Lichtbogenentladungsgefäß,
bei dem zwischen einer flüssigen Kathode (Quecksilberkathode) und mehreren Anoden
gleichzeitig Lichtbögen brennen und in dem der Lichtbogen einer dieser Anoden durch
Einwirkung einer über Anode und Kathode gehenden Kondensatorentladung oder durch
ein anderes über Anode und Kathode sich auswirkendes Mittel willkürlich gelöscht
werden soll, andere schon vor dieser Löschsteuerung zwischen der Kathode und den
übrigen
Anoden brennende Lichtbögen dagegen aufrechterhalten bleiben sollen. Erfindungsgemäß
wird zwischen der Kathode des Entladungsgefäßes und einer am Brennen zu erhaltenden
Anode oder einer in ihrer En tladungsbahu angeordneten Hilfselektrode im Augenblick
der Löschsteuerung der erstgenannten Anode eine so hohe Spannung zugeführt, daß
der Kathodenfleck nicht erlischt oder nach dem Erlöschen in kürzester Zeit wieder
zündet. Der für den Betrieb des Entladungsgefäßes erforderliche Kathodenfleck wird
durch die Erfindung so stabil gemacht, daß er überhaupt nicht ausgeht oder zumindest
nach kürzester Zeit wieder gezündet wird. Durch die Spannung, welche bei der Erfindung
einer zu der gleichen Kathode hin einen Lichtbogen führenden Anode oder einer dieser
Anode zugeordneten Steuerelektrode zugeführt wird, läßt sich der Kathodenfleck am
Leben hatten bzw. sofort zünden, wenn der Strom des Bogens abzunehmen beginnt.
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Vorrichtungen, welche dazu dienen, dem aufrechtzuerhaltenden Lichtbogen,
beispielsweise dem Erregerlichtbogen, eine Steuerspannung zuzuführen, müssen synchron
betrieben werden mit denjenigen Steuervorrichtungen, über die einem anderen Lichtbogen
des gleichen Entladungsgefäßes Spannungsstöße zur Löschung dieses Lichtbogens zugeführt
werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zu dem Zweck in
den Lichtbogenstromkreis, dessen Lichtbogen aufrechterhalten werden soll, die Primärspule
eines Induktors gelegt, in dessen Sekundärspule bei Abnahme des Lichtbogenstromes
eine hohe, die Aufrechterhaltung dieses Lichtbogens bewirkende Spannung erzeugt
wird. Das eine Ende dieser Sekundärspule wird mit der Kathode des zu schützenden
Lichtbogens verbunden, während das andere Ende an die Anode des gleichen Lichtbogens
angeschlossen ist. Dieses andere Ende kann auch mit einem Gitter oder einer ähnlichen
metallischen Elektrode verbunden werden, die sich in der Nähe der Anode befindet.
Versuche haben erwiesen, daß die Wirkung um so günstiger ist, je mehr eine derartige
Hilfselektrode in der Nähe der Anode angeordnet ist.
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Das Ziel der Sicherung des Kathodenfleckes kann auch dadurch erreicht
werden, daß die Vorrichtung, welche den zur willkürlichen Löschung eines Lichtbogens
dienenden Spannungsstoß erzeugt, derart ausgebildet wird, daß sie gleichzeitig einer
anderen Elektrode stoßartig eine so hohe Spannung zuführt, daß der Strom dieser
anderen Anode nicht erlischt oder daß im Moment des Stoßes der Lichtbogen dieser
Anode wieder gezündet wird. Zur Erzeugung der dazu notwendigen hohen Steuerspannungen
kann wieder ein Induktor verwendet werden, oder es kann die Entladung über eine
Funkenstrecke dazu dienen. Zur Erleichterung der bei der Erfindung angestrebten
Wirkung ist es vorteilhaft, eine Anode, deren Lichtbogen nicht verlöschen soll,
nicht zu nahe der Kathodenoberfläche zu legen und außerdem dafür zu sorgen, daß
der Raum zwischen ihr und der Kathode möglichst viele Elektrizitätsträger enthält.
Man kann diesen Raum zwischen dieser Anode und der Kathode z. B. durch ein Schutzrohr
begrenzen, «-elches möglichst nahe bis zur Kathode reicht und diesen Raum den Einwirkungen
entzieht, die auf die sonstigen in dem Gefäß brennenden Lichtbögen ausgeübt werden.
Dieser Schutzraum kann auch durch Heizung oder Kühlung oder genügenden Ab,chluß
gegen den übrigen Entladungsraum auf eine solche Dampfdichte gebracht werden, daß
die Aufrechterhaltung des Lichtbogens oder die Wiederzündung durch Hilfsspannungen
möglichst gefördert wird. Die Ionisierung, die zur leichten Zündung dieser Anode
erforderlich ist, kann auch durch Bestrahlung der Kathodenoberfläche mit kurzwelligem
Licht erreicht werden. Ein anderes Mittel besteht in der Thermoionisierung, indem
man nahe der Kathodenoberfläche eine Glühkathode anbringt, wobei z. B. der Glühkörper
bzw. eine Verlängerung davon in die Kathodenflüssigkeit eintaucht. Diese Flüssigkeit
bildet dann den einen Pol für die Stromzuführung zu dem Glühkörper. Durch diese
Anordnung kann die Zündung so erleichtert werden, daß das Entladungsgefäß wie ein
gas-oder dampfgefülltes Lichtbogenentladungsgefäß mit Glühkathode arbeitet und daß
man daher mit sehr geringen Spannungen zum Wiederzünden des Lichtbogens auskommt.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung im Schaltungschema
dargestellt. Ein Entladungsgefäß i mit einer Quecksilberkathode 2 ist mit mehreren
Anoden versehen, von denen nur die Anoden 3 und .4 gezeichnet sind. Es sei angenommen,
daß der Lichtbogen der Anode 3 willkürlich zu Steuer- oder Regelzwecken durch eine
über Anode und Kathode gehende Kondensatorentladung oder durch ein anderes über
Anode und Kathode sich auswirkendes Mittel gelöscht werden soll. Die Anode :1 soll
dagegen als Erregeranode zur Aufrechterhaltung des Kathodenfleckes auf der Quecksilberkathode
2 dienen. Der Lichtbogen zwischen der Erregeranode 4. und der Kathode ist somit
ein Lichtbogen, welcher gleichzeitig mit dem Lichtbogen der Anode 3 brennt und der
durch die auf den letztgenannten Lichtbogen einwirkende Löschsteuerung nicht zum
Verlöschen gebracht werden soll. Gleiche Verhältnisse würden auch dann vorliegen,
wt nn es sich nicht um den aufrechtzuerhaltenden Lichtbogen einer Erregeranode,
sondern um die Lichtbögen anderer in dem gleichen Entladungsgefäß angeordneter Betriebsanoden
handelt.
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Zur Steuerung des Löschzeitpunktes des Lichtbogens
der
Anode 3 dient eine an sich bekannte Löschschaltung. Der Anode 3 ist hier zu dem
Zweck ein Steuergitter 5 zugeordnet, welches über eine Funkenstrecke 6 und einen
Kondensator 7 mit der Anode 3 verbunden ist.» Parallel zu dem Kondensator 7 liegt
die Sekundärwicklung eines Induktors 8, in dessen Primärstromkreis eine Batterie
9 und ein Steuerschalter io geschaltet sind. Beim Öffnen des Schalters io wird dem
Steuergitter 5 über die Funkenstrecke 6 stoßartig eine hohe Spannung zugeführt,
die den Lichtbogen zwischen derAnode3 und der Kathode 2 zum Verlöschen bringt. Vorteilhaft
ist es, die Schaltung dabei so zu wählen, daß, wie in der Zeichnung angegeben, die
der Anode zugekehrte Belegung des Kondensators 7 negatives Potential, die dem Gitter
bzw. der Funkenstrecke zugeordnete Belegung dagegen positives Potential besitzt.
Die Löschwirkung wird noch durch einen Kondensator ii unterstützt, der die Anode
3 mit der Kathode 2 verbindet. Von wesentlicher Bedeutung ist bei der Schaltung
ein Widerstand 12, der das Steuergitter 5 mit der Kathode 2 verbindet. Dieser Widerstand
verhindert das Auftreten unerwünschter freier Schwingungen, die bei der Steuerung
der Löschung des Lichtbogens der Anode 3 auftreten können. Durch den Widerstand
12 wird daher die Sicherheit der Löschung des Lichtbogens 3 erhöht. Der Widerstand
12 kann auch durch andere Dämpfungsmittel ersetzt werden. Wesentlich ist, daß freie
Schwingungen zwischen dem Steuergitter 5 und der Kathode 2 verhindert werden. Für
die Erfindung wesentlich ist an dieser Löschsteuerung, daß sie über Anode und Kathode
auf den Lichtbogen zwischen Anode 3 und Kathode 2 einwirkt.
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In der Schaltung ist angenommen, daß der Lichtbogen der Anode 3 über
einen Verbraucherwiderstand 13 an eine Gleichstromquelle 14 angeschlossen ist. Die
Schaltung kann jedoch auch für Entladungsgefäße verwendet werden, die mit Wechselstrom
betrieben werden.
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In den Stromkreis der Erregeranode. 4, die ebenfalls von einer Gleichstromquelle
15 gespeist wird, ist ein Transformator 16 geschaltet, dessen Sekundärwicklung an
eine Steuerelektrode 17 und die Kathode 2 angeschlossen ist. Wenn im Augenblick
des Verlöschens des Lichtbogens zwischen der Anode 3 und der Kathode 2 auch der
Lichtbogen zwischen der Anode 4 und der gleichen Kathode erlischt und wenn daher
der Strom im Stromkreis der Anode 4 abnimmt, so wird über den Transformator 16 der
Gitterelektrode 17 ein Spannungsstoß zugeführt, der den Lichtbogen zwischen der
Anode 4 und der Kathode 2 sofort wieder zündet. Es wurde bereits erwähnt, daß an
Stelle des Transformators 16 auch andere Vorrichtungen gewählt werden können, durch
die im Augenblick des Verlöschens des Lichtbogens der Anode 3 der Steuerelektrode
17 eine Spannung zugeführt wird, die den Lichtbogen zwischen der Anode 4 und der
Kathode 2 wieder zündet bzw. den Kathodenfleck der Kathode 3 aufrechterhält.