DE748677C - Wechselrichtergefaess mit Lichtbogenentladung - Google Patents

Description

DieErfindungbetfiifftWechselrichtergefäße mit Lichtbogenentladung und mit mindestens drei zur Steuerung des Gefäßes dienenden, dicht übereinander angeordneten Entionisierungsgittern für jede Anode. Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf Wechselrichter für hohe Frequenz. Bei den Wechselrichtergefäßen handelt es sich in erster Linie um solche mit Glühkathode und Gas- oder Dampffüllung (Quecksilberdampffüllung) und um Ouecksilberdampfgleichrichtergefäße mit Quecksilberkathode und im besonderen um solche (ein- oder mehranodigen) Gefäße, bei denen die Gitter vor der bzw. jeder Anode im

,₅ Anodenarm "(vorzugsweise bei Glasgleichrichtern) bzw. Anodenschutzrohr (bei Eisengleichrichtern) angeordnet sind.

Für hochfrequente Wechselrichter sind Gasentladungsgefäße besonders kurzer Freiwerdezeit erforderlich. Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck großflächige, engmaschige Gitter, tiefe Kondensraumtemperaturen (kleine Gasdichte), stark negative Gittersperrspannungen und kleine Gitterwiderstände zu verwenden. Durch großflächige, engmaschige Gitter wird die Gasstrecke, die eine große Zahl von Ionen bis zu ihrer Neutralisation durchlaufen muß, verkürzt, durch kleinen Gasdruck wird die freie Weglänge erhöht und somit auch die Wanderungsgeschwindigkeit der Ionen. Diese beiden Maßnahmen wirken sich daher in gleicher Weise aus. Negative Gittersperrspannungen und kleine Gitterwiderstände verkürzen die Freiwerdezeit wesentlich nur bis zu einem gewissen kritischen Wert. Darüber hinaus lohnt es sich dann nicht mehr, die negative Gittersperrspannung weiterzutreiben oder den Widerstand kleiner zu machen. Aber auch mit den zuerst genannten Varianten von Dampfdruck und Gitterkonfiguration kommt man bald an eine Grenze, die dadurch gegeben ist, daß mit abnehmender Entionisierungszeit die Zündschwierigkeiten und die Brennspannung wachsen. Insbesondere die Zündschwierigkeiten bieten beim Wechselrichterbetrieb ein wesentliches Hindernis, da eine nichtzündende Anode die andere Anode nicht löscht, so daß im allgemeinen die Gleichstromquelle, die den Wechselrichter speist, kurzgeschlossen ist. Ferner

*') Von dem Patentsu'cher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Peter Konrad Hermann in Berlin

stellt ein Wechselrichterbetrieb, bei dem erstmalige Zündspannung und Löschspannung weit auseinanderliegen, erhöhte Anforderungen an die Gitterspannungskurven, insbesondere weil die Wiederzündspannung dabei durch die Restionisation beim normalen Betrieb oft viel tiefer liegt als die Zündspannung nach einer Betriebspause. (Beim Einschalten, auch nach ganz kurzen Betriebsto pausen, ist naturgemäß keine Restionisation mehr vorhanden.)

Bei dem Wechselrichtergefäß mit Lichtbogenentladung gemäß der Erfindung, das für jede Anode mindestens drei zur Steuerung des '5 Gefäßes benutzte Entionisierungsgitter besitzt, die dicht übereinander angeordnet sind, und bei dem die Entionisierungsgitter jeder Anode über voneinander getrennte Widerstände an eine gemeinsame Steuerspannung angeschlossen sind, sind die Widerstände, die Steuerspannung und die sonstigen Arbeitsbedingungen des Wechselrichtergefäßes so bemessen, daß die Zündung der Hauptentladung über eine Hilfslichtbogenentladung erfolgt, die zunächst zu dem der Kathode zugewandten Gitter zündet und das Potential dieses Gitters entsprechend der kleineren Brennspannung der Gitterentladung so weit senkt, daß zwischen diesem Gitter und dem folgenden Gitter ein erheblicher, das Weiterzünden der Entladung nach dem folgenden Gitter bewirkender Spannungsunterschied entsteht. In derselben Weise wird anschließend die Entladung zu den weiteren Gittern gezündet. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist während des Entionisierens nahezu die gleiche wie die eines einzigen großen Gitters, das aus Teilen zusammengesetzt ist, die den einzelnen Gittern entsprechen, die erfindungsgemäß verwendet, aber nicht unmittelbar, sondern über getrennte Widerstände mit der Steuerspannung verbunden sind. Der Abstand der einzelnen Gitter voneinander ist zweckmäßig nicht merklich größer als die Lochweite gewählt, da sonst die Ionen zwischen den Gittern merklich längere Wege bis zu ihrer Wiedervereinigung zurücklegen müssen als die in den Gitterlöchern befindlichen Ionen. Ein Optimum der Freiwerdezeit im Verhältnis zur Zündschwierigkeit ist zu erwarten, wenn ein möglichst großes Volumen mit möglichst kleinen, etwa gleich langen Entionisierungswegen für die Ionen gebildet wird. Für die richtige Wirkungsweise der Anordnung ist es von grundlegender Bedeutung, daß zu den einzelnen Gittern tatsächlich ein Lichtbogen entsteht. Die bekannten Anordnungen, bei denen durch die Bemessung die Entstehung eines Lichtbogens zu den Gittern unmöglich gemacht wird, weisen bei gleicher Lochweite bedeutend größere Zündschwierigkeifen auf. Bei gleicher Zündspannung dürfen bei den bekannten Anordnungen die Löcher nicht so eng gewählt werden, wie bei dem Wechselrichtergefäß gemäß der Erfindung. Die Entionisierung ist daher bei den bekannten Anordnungen schlechter als bei dem errindungsgemäßen Wechselrichtergefäß.

Reim Zünden ist das der Kathode zugewandte Gitter stark bevorzugt. Zu ihm zündet die Entladung . zuerst. Dabei sinkt das Potential auf die Brennspannung dieser Gitterentladung herab. Wenn nun die einzelnen Gitter miteinander unmittelbar leitend verbunden wären, so daß sie praktisch ein einziges engmaschiges, großflächiges Gitter bilden würden, würden alle übrigen Gitter auf das niedrige Potential des der Kathode zugewandten Gitters sinken. Die Zündung zwi- " sehen den weiteren Gittern wäre daher nur bei verhältnismäßig großer Maschenweite möglich. Bei Verwendung getrennter Ztiführungen und Gitterwiderstände gemäß der Erfindung bleiben jedoch die weiteren Gitter zunächst auf dem hohen Potential, so daß zwisehen dem ersten und dem zweiten Gitter nach der Zündung der Entladung zum ersten Gitter ein die Zündung zwischen dem ersten und dem zweiten Gitter erleichternder Spannungsunterschied auftritt. Durch die Ziindung der Lichtbogenentladung zum zweiten Gitter sinkt das Potential des zweiten Gitters auf die niedrigere Brennspannung dieser Lichtbogenentladung. Es entsteht dadurch zwischen ihm und dem dritten Gitter ein Spannungsunterschied, der die Zündung der Entladung im Raum zwischen diesen beiden Gittern einleitet. Das Spiel wiederholt sich zwischen den weiteren Gittern und zwischen dem letzten Gitter und der Anode in gleicher Weise. Die Zündschwierigkeiten sind daher bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Wechselrichtergefäßes wesentlich geringer als bei den bekannten Anordnungen. Die Freiwerdezeiten sind dagegen ebenso groß wie die eines Gitters, das gerade so groß ist wie die bei dem Wechselrichtergefäß gemäß der Erfindungbenutzten Gitter zusammengenommen. In Abb. ι ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit sechs Gitterabschnitten 1 dar- uo gestellt, bei dem die Unterteilung in besonders einfacher Weise dadurch möglich ist, daß man scheibenförmige Gitter mit zur Eutladungsbahn senkrecht stehenden Flächen verwendet. Jedes Entionisierungsgitter kann dabei aus einer Mehrzahl leitend miteinander verbundener Scheiben bestehen, sofern dadurch die Zündung nicht zu sehr erschwert wird. Man kann auch die Löcher von je zwei aufeinanderfolgenden Scheiben so gegenein- 12« ander versetzen, daß dadurch der Lichtbogen zu Umwegen gezwungen wird, die die Wirk-

samkeit der Gitterflächen beim Entionisieren erhöhen. Die Gitterabschnitte ι sind über die Widerstände 2 an die gemeinsame Leitung 3 der Steuerspannung angeschlossen.

Ein anderes Ausführungsbeispiel für die Gitterausbildung zeigt Abb. 2, bei dem statt der Scheibengitter Schachtgitter verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform wird der freie Armquerschnitt durch das Gitter nicht merklich herabgesetzt, was von Vorteil für die Brennspannung ist.

Abb. 3 zeigt den Aufbau der Schachtgitter aus Stegstreifen.,

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Wechselrichtergefäß mit Lichtbogenentladung und mit mindestens drei zur Steuerung der Entladung dienenden, dicht übereinander angeordneten Entionisierungsgi ttern für jede Anode, dadurch gekennzeichnet, daß die Entionisierungsgitter jeder Anode über voneinander getrennte Widerstände an eine gemeinsame Steuerspannung angeschlossen sind, und daß diese Widerstände und die Steuerspannung und die sonstigen Arbeitsbedingungen des Wechselrichtergefäßes so bemessen sind, daß die Zündung der Hauptentladung über eine Hilfslichtbogenentladung erfolgt, die zunächst zu dem der Kathode zugewandten Gitter zündet und das Potential dieses Gitters entsprechend der kleinen Brennspannung der Gitterentladung so weit senkt, daß zwischen diesem Gitter und dem folgenden Gitter ein erheblicher, das Weiterzünden der Entladung nach dem folgenden Gitter bewirkender Spannungsunterschied entsteht, und die anschließend zu den weiteren Gittern in derselben Weise zündet.
2. 2. Wechselrichtergefäß nach Anspruch ι, dadurch' gekennzeichnet, daß die Gitterabstände von gleicher Größenordnung oder kleiner als die Lochweiten sind.
3. 3. Wechselrichtergefäß nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Gitter aus gelochten Scheiben bestehen.
4. 4. Wechselrichtergefäß nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterlöcher gegeneinander versetzt sind.
5. 5. Wechselrichtergefäß nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Entionisierungsgitter aus einer Mehrzahl von leitend miteinander verbundenen und nur eine Ausführung besitzenden Lochscheiben besteht.
6. 6. Wechselrichtergefäß nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterlöcher honigwabenförmig verteilt g₀ sind und benachbarte Scheiben derart gegeneinander verschobene Lochnetze besitzen, daß jedes Loch in der Mitte zwischen drei Löchern der benachbarten Gitterscheibe liegt. . g.
7. 7. Wechselrichtergefäß nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter Schachtgitter sind.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   schweizerische Patentschrift Nr. 146 102; yg

   französische - - 716853;

   britische Patentschriften ... - 161 587, 406017;

   USA.- - ...- ι 232 470,

   I 272 621, I 347 894, 1 933 859. go

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen