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Funkenerzeuger für die Spektralanalyse Als Lichtquelle für spektrochemische
Analyse spielen Funkenentladungen eine wichtige Rolle. Um besonders regelmäßige
Folgen von Funken zu erhalten, ist es bekannt, durch Einführung eines mit der Netzspannung
synchron umlaufenden Schalters im Hochspannungskreis des Transformators eine mechanische
Steuerung der Fpnkenentladungen zu erzielen. Der Synchronschalter ist bei der technischen
Ausführung dieser Geräte gewöhnlich als rotierende Funkenstrecke ausgebildet, und
zwar drehen sich, von einem Synchronmotor angetrieben, zwei unter 1 8ob gegenüberstehende
und miteinander verbundene Elektroden zwischen zwei festen Elektroden, die sich
ebenfalls unter Ion gegenüberstehen. Innerhalb der kurzen Zeit, in der die festen
und die beweglichen Elektroden einander gegenüberstehen, tritt ein Funkenübergang
auf. Der Synchronschalter wird somit von zwei hintereinandergeschalteten Funkenstrecken
gebildet, die ihrerseits mit der Analysenfunkenstrecke in dem Entladekreis eines
Kondensators in Reihe geschaltet sind. Im Entladekreis befindet sich dann gewöhnlich
noch eine Selbstinduktivität, deren Größe sich nach der gewünschten Entladungsfrequenz
richtet.
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Bei den bekannten Ausführungsformen der Funkenerzeuger, bei denen
der Kondensator mittels eines Transformators aufgeladen wird, ist die Sekundärwicklung
des Transformators in der Mitte geerdet. An der Analysenfunkenstrecke treten infolgedessen
hohe Spannungen auf, so daß einmal das Berühren, der Elektroden bei den hohen, etwa
10 bis 20 kV betragenden Spannungen lebensgefährlich ist. Zum anderen ist es bei
Arbeiten an geerdeten Werkstücken notwendig, daß eine der Elektroden der Analysenfunkenstrecke
auf Erdpotential liegt. In diesen Fällen erdet man zweckmäßig den Transformator
nicht an der Mitte der Sekundärwicklung, sondern an einem Ende. Das andere Ende
des Transformators hat dann die volle Transformatorspannung gegenüber Erdpotential.
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Beim Arbeiten mit einer derartigen Anordnung zeigt sich aber, daß
zwischen den Elektroden der rotierenden Funkenstrecke sehr lange, knatternde Funken
auftreten. Diese Funken sind sehr störend und können die Brauchbarkeit der ganzen
Anordnung in
Frage stellen, weil einerseits die in den Funken verbrauchte
Energie beträchtlich ist und anderseits die Funkeneinsätze um so unregelmäßiger
erfolgen, je länger die Funken sind.
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Erfindungsgemäß können diese Nachteile bei einem Funkenerzeuger für
die Spektralanalyse mit mechanischer Steuerung der Funkenfolge durch einen rotierenden
Synchron schalter dadurch vermieden werden, daß die rotierenden Elektroden zwangsweise
auf ein@r bestimmten Spannung gegenüber den festen Elektroden gehalten werden. Der
rotierende Teil der rotierenden Funkenstrecke ist also potentialmäßig nicht völlig
frei sich selbst überlassen, wie es bei den bekannten Schaltungen der Fall ist.
Die günstigste Wirkung wird in Ausführung des Erfindungsgedanken 5 dann erzielt,
wenn die rotierenden Elektroden zwangsweise jeweils auf einer Spannung gehalten
werden, die gleich dem arithmetischen Mittel aus den Spannungen an den festen Elektroden
ist. In zweckmäßiger Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann die gewünschte Wirkung
beispielsweise dadurch erzielt werden, daß das Potential an den rotierenden Elektroden
durch eine Spainaungsteilerschaltung festgelegt wird. Nach einer weiteren Ausführungsart
gemäß der Ertindung kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß die rotierenden
Elektroden über einen Schutzwidertand mit der Mitte der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators
verbunden sind. An Stelle oder auch zusätzlich zu dieser Ausführungsform können
auch die rotierenden Elektroden über einen Schutzwiderstand mit der Mitte der Kapazität,
die durch den Hochspannungstransformator aufgeladen wird, verbunden werden. Die
rotierenden Elektroden können auch durch eine Hilfsspannungsquelle auf einem bestimmten
Potential gegenüber den festen Elektroden gehalten werden.
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Die Erfindung sei an Hand der im nachfolgenden näher beschriebenen
Ausführungsbeispiele, die in den Abb. I und 2 dargestellt sind, näher erläutert.
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In Abb. I bedeutet 1 eine Primärwicklung eines Transformators 2,
an dessen Sekundärwicklung 3 der Hochspannungskreis angeschlossen ist. Dieser besteht
aus einem Kondensator 4, dessen Ladespannung über eine Analysenfunkenstrecke 5 und
einen rotierenden Unterbrecher 6 sowie eine Selbstinduktionsspule 7 fließt. Der
rotierende Unterbrecher 6, der durch einen nichtgezeichneten Synchronmotor angetrieben
wird, weist zwei Funkenstrecken 8 und g auf, bei denen der Funkenübergang immer
dann auftritt, wenn sich die entsprechenden Elektroden Io und 11 sowie 12 und I3
kurzzeitig gegenüberstehen.
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Ohne besondere Vorkehrungen befinden sich die rotierenden Elektroden
1 1 und 1 2 vor dem Funkenübergang naturgemäß auf Erdpotential. An der Elektrode
10 liegt etwa die volle Transformatorspannung, sofern die Sekundärwicklung an dem
Ende 14 geerdet ist. Zwischen den Elektroden Io und 1 1 bildet sich infolge der
Höhe des Spannungsunterschiedes ein langer Funken aus. Unmittelbar nach dem Funkendurchbruch
zwischen diese Elektroden erfolgt dann auch die Zündung zwischen den Elektroden
12 und 13 und weiterhin der Durchbruch an der Analysenfunkenstrecke. Sorgt man nun
erfindungsgemäß dafür, daß die volle Transformatorspannung nicht zwischen den Elektroden
10 und ii zur Wirkung kommt, sondern sich über die beiden hintereinandergeschalteten
Funkenstrecken 10, 11 und 12, 13 gleichmäßig verteilt, so herrscht an beiden Funkenstrecken
jeweils nur die halbe Transformatorspannung. Die erfindungsgemäße Maßnahme, daß
die rotierenden Elektroden zwangsweise auf einer bestimmten Spannung gegen über
den festen Elektroden gehalten werden. ist mm gemäß Abb. 1 durch eine Spannungsteilerschaltung
vorgenommen, indem die Funken strecke Io, 1 1 durch einen Widerstand 15 und die
Funkenstrecke 12, I3 durch einen gleich großen Widerstand 16 überbrückt sind. Zu
diesem Zweck kann z. B. auf der Achse des rotierenden Unterbrechers ein Schleifring
angebracht sein, auf den die Stromübertragung durch eine feststehende Bürste erfolgt.
Die Widerstände 15 und I6 werden zweckmäßig in der Größenordnung von 107 Ohm gewählt.
Sie dürfen nicht zu klein dimensioniert werden, weil sonst vor dem Funkendurchschlag
an der Analysenfunkenstrecke über diese ein beträchtlicher Blindstrom fließt.
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Sind die Widerstände anderseits zu hoch gewählt, dann stellt sich
das Potential an den rotierenden Elektroden nicht rechtzeitig genug ein, weil die
elektrische Trägheit der an den Teilfunkenstrecken des rotierenden Unterbrechers
gebildeten Kreise durch die Kapazität und die Größe der Widerstände in diesen Kreisen
gegeben ist.
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Gemäß der Abb. 2, in der entsprechende Schaltelemente die gleichen
Bezugsziffern aufweisen, ist das gewünschte Ziel nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung dadurch erreicht, daß die rotierenden Elektroden 11 und 12 über einen
Schutzwiderstand 17 mit der Mitte der Sekundärwicklung des Transformators verbunden
werden. An Stelle der Verbindung der rotierenden Elektroden mit der Mitte der Sekundärwicklung,
oder auch zusätzlich hierzu, können auch die Elektroden 1 1 und 12 über einen Schutzn-iderstand
IS mit der Mitte der die Sekundärwicklung
überbrückenden Kapazität
verbunden werden. Zu diesem Zweck ist in Abb. 2 diese Kapazität in zwei gleiche
Teilkondensatoren 19 und 20 aufgeteilt.
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Ist die eine Seite der Analysenfunkenstrecke auf Erdpotential gebracht,
so befindet sich natürlich die andere Seite nahezu auf der hohen Gesamtspannung
des Sekundärkreises, je nach dem Isolationszustand der Analysenfunkenstrecke. Wenn
man nun die Analysenfunkenstrecke außerdem noch durch einen Widerstand überbrückt,
der kleiner ist als die die Spannungsteilerschaltung bildenden Widerstände an den
rotierenden Elektroden, dann kann man erreichen, daß auch die Berührung der zweiten
Elektrode der Analysenfunkenstrecke gefahrlos bleibt. Für den Entladungsvorgang
nach dem Funkendurchschlag hat ein solcher Überbrückungswiderstand keine nachteilige
Wirkung.