DE829192C - Gesteuerte Bogenentladungsvorrichtung mit Heizkathode - Google Patents

Description

Bogenentladungsvorrichtungen mit thermischer Emission und Gittersteuerung sind an sich bekannt. Bei solchen Vorrichtungen wird die Entstehung des Bogens zwischen Kathode und Anode verhindert, wenn das Gitterpotential einen negativen Wert unterhalb des kritischen Wertes annimmt, der in den meisten Fällen eine Funktion des Anodenpotentials ist. Der Lichtbogen wird andererseits gebildet, wenn das Gitterpotential positiver als dieser kritische Wert ist. Ein Bestehen des Hauptbogens ist nicht abhängig von der Einleitung einer Entladung vom Gitter aus.

Ein Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß das Gitterorgan zwischen der Anode und der Kathode derart angeordnet ist, daß es bestrebt ist, Material aufzunehmen, das infolge der Elektronenemission von der Kathode aus auf es geschleudert wird. Es wird ferner durch Wärmestrahlung von der Kathode, sowie durch den Bogen, der durch dasselbe hindurch oder nahe bei demselben vorbeigeht, erhitzt. Dies wird besonders wichtig bei Starkstromgleichrichtern und kann sogar in Schirmgittereinrichtungen vorkommen. Die Wirkung kann darin bestehen, daß die Steuercharakteristik wesentlich verändert oder daß in extremen Fällen eine Steuerung des Bogens überhaupt unmöglich wird.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Einrichtung zu schaffen, welche diese Nachteile zu vermeiden ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird eine Gittersteuerung angewandt, um die Einleitung einer Entladung zwischen der Kathode und einer Hilfsanode zu steuern, wobei dieHauptanode so angeordnet

und so gegenüber der Kathode abgeschirmt ist, daß innerhalb der Arbeitsspannung der Vorrichtung eine Lichtbogenentladung zwischen Kathode und Anode stattfindet, wenn (jedoch nicht bevor) eine Entladung zwischen der Hilfsanode und der Kathode vor sich geht. Es ist daher nicht erforderlich, daß die Hauptbogenentladung durch das Steuergitter hindurchgeht, das so angeordnet sein kann, daß es nur geringe Wärmemengen von der Kathode oder dem ίο Hauptbogen aufnimmt. Gleichzeitig ist es gegen Material, das von der Kathode ausgeschleudert werden könnte, abgeschirmt.

Der Hilfsbogen kann sehr klein sein, z. B. in der Größenordnung von wenigen Milliampere, selbst wenn der Hauptbogen viele Ampere beträgt. Bei jeder Bogenstrecke oder bei beiden können bekannte Steueranordnungen angewandt werden. So kann z. B. eine solche Anordnung oder solche Anordnungen gegebenenfalls innerhalb eines zylindrischen Organs angeordnet sein, das sie gegenü1>er der Einwirkung von Ladungen an den Wänden des Gehäuses abschirmt. Eine durchbrochene oder nichtdurchbrochene Schutzplatte oder ein Schirm oder mehrere solche Platten oder Schirme können zwischen der Hauptanode und der Kathode derart angeordnet sein, daß die Anodendrosselspannung oder die positive Spannung erhöht wird, die der Anode ohne Bildung eines Lichtbogens zugeführt werden kann, ehe der Hilfsbogen eingeleitet ist. Solche Schutzplatten oder Schirme können mit dem zylindrischen Organ für die Abschirmung der Entladungsstrecke von den Wänden elektrisch verbunden sein; auch können die Schutzplatten oder Schirme oder jede Schutzplatte bzw. jeder Schirm gegebenenfalls mit einer besonderen Spannungsquelle zu dem Zweck verbunden sein, die Drossel- bzw. Abreißspannung zu ändern. Die erwähnten Schutzplatt'en oder Schirme können auch so ausgebildet sein, daß sie eine schnelle Entionisierung des Entladungsweges am Ende der Leitungsperiode begünstigen. Die Steuercharakteristik des Hilfsentladungsweges kann durch das elektrostatische Feld beeinflußt werden, das mit dem Abschirmzylinder und/oder der Schutzplatte verbunden ist. Diese Wirkung braucht nicht erheblich zu sein, kann indes durch geeignete Gestaltung gegebenenfalls noch verringert werden.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes beispielsweise und schematisch dargestellt.

Gemäß Fig. 1 der Zeichnung ist eine gesteuerte elektrische Entladungsvorrichtung dargestellt, die eine Hauptanode 1 und eine Kathode 2 besitzt, die in einem Gehäuse 3 eingeschlossen sind, das mit einem inerten Gas, z. B. Argon, unter geeignetem Druck gefüllt ist und auch eine gewisse Menge Quecksilber 4 enthält. Die Kathode ist schematisch als indirekte Heizkathode dargestellt, die ein Heizelement 5 und ein Gehäuse 6 besitzt, das innen mit einer elektronenemissiven Substanz, z. B. Bariumoxyd und/oder Strontiumoxyd, bekleidet ist. Die Kathode kann abgeschirmt ausgebildet sein. Die Entladungsstrecke zwischen der Kathode und der Anode ist von einem zylindrischen Elektrodenschirm 7 umgeben, die mit einer Ouerplatte 8 und in J Verbindung mit einem geeigneten Richtungspotential, das derselben zugeführt wird, dazu dient, die Anodendrosselspannung in einem Grade anwachsen zu lassen, daß innerhalb des Spannungsbetriebsbereiches der Vorrichtung eine Entladung zwischen der Kathode und der Hauptanode 1 nicht stattfinden kann. Eine Hilfsanode 9 ist benachbart einer öffnung 10 in der Schirmelektrode 7 angeordnet, wobei die Öffnung 10 auf der Kathodenseite der Platte 8 angebracht ist. Der Entladungsweg zur Hilfsanode 9 geht alsdann durch die Öffnung 10 und .die Entladung zur Hilfsanode wird alsdann durch eine geeignete Form einer Kontrollelektrode oder eines Gitters 11 reguliert. Die Hilfsanode und das Steuergitter liegen also der öffnung in der Elektrode 7 unmittelbar gegenüber. Das Steuergitter 11 kann in Form einer Röhrenele'ktrode gestaltet sein, welche die Hilfsanode umgibt und eine mit einer öffnung versehene Platte 12 besitzt, durch welche die Entladung nach der Hilfsanode hindurchgehen muß. Die Schirmelektrode 7 wird so aufgeladen, z. B. durch Verbindung mit der Kathode, daß keine Entladung nach der Anode 1 stattfinden kann, bis eine Hilfsentladung nach der Hilfsanode dadurch eingeleitet ist, daß das Steuergitter gegenüber seinem kritischen Wert positiv gemacht wird. Der Aufladungswert kann variabel sein, um die Charakteristik der Vorrichtung zu regulieren.

In Anbetracht des Umstandes, daß das Steuergitter außerhalb des Entladungsweges zwischen der Kathode und der Hauptanode angeordnet ist und daß es dadurch abgeschirmt ist, so daß es nur geringe Wärme und wenig verschleudertes Material von der Anode aus empfängt, bleibt die Steuercharakteristik im wesentlichen während der Lebensdauer der Vorrichtung konstant.

Gemäß Fig. 2 der Zeichnung, in welcher gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie in Fig. 1 bezeichnen, ist der Entladungsweg zwischen der Kathode und der Hauptanode bogenförmig ausgebildet, indem eine Platte 13 in Form einer Metallscheibe quer zwischen die Kathode und die Hauptanode gebracht ist, so daß die Entladung um die Platte herum stattfinden muß. Die Hilfsanode 9 ist hierbei auf der Kathodenseite der Platte und vorzugsweise benachbart zur Bahn der Hauptentladung angeordnet, wäh- n₀ rend die Hilfsanode mit einem Steuergitter 11 geeigneter Gestaltung ausgestattet ist. Zweckmäßig ist die Kathode, die als direkt beheiztes, oxydverkleidetes Element 15 angedeutet ist, abgeschirmt ausgebildet, so daß sie ihre Wärme bewahrt, wobei der Schirm die Form eines hohlen Zylinders 14 mit offenem Ende besitzt und wobei das offene Ende der Platte 13 gegenüberliegt. Die Hilfsanode wird dann so angeordnet, daß sie von der Kathode durch den Wärmeschirm 14 überdeckt wird. Sie wird ferner benachbart der Hauptentladungsbahn angeordnet, die durch den ringförmigen Raum zwischen der Kante des Heizschildes und der Platte verläuft.

Dabei kann ein an sich bekannter Hauptanodenstromkreis z. B. in Form eines Gleichstroms, Wechselstroms oder eines Stroms benutzt werden, in

welchem ein Kondensator durch einen Belastungsstromkreis entladen wird, wenn der Hauptbogen brennt.

Das Steuergitter kann mit irgendeiner Form eines Steuerpotentials oder zwei oder mehreren wechselnden Potentialen gespeist werden, wie bereits in Verbindung mit der Gittersteuerung von Gleichrichtern bekannt.

Die Hilfsanode kann mit Gleichstrom oder Wechselstrom betrieben werden. Wenn Gleichstrom verwandt wird, sollten die Stromwerte der Hilfselektrode so niedrig gehalten werden, daß mit einer geeigneten Gitterausgestaltung es möglich wird, diesen Rogen auszulöschen, indem man das Gitter genügend negativ macht. Das vollständige Auslöschen dieses Bogens ist jederzeit notwendig, wenn an der Hauptanode kein Bogen bestehen soll.

Wenn die Speisung der Hilfsanode durch Wechselstrom erfolgt, kann derselbe gleichphasig mit dem Speisestrom der Hauptanode sein. Er kann indes auch mit anderer Phase, z. B. mit 6o° Verschiebung, betrieben werden, so daß im Augenblick, wenn der Hauptbogen hergestellt werden soll, die Hilfsanodenspannung hinreichend positiv ist, um die unmittelbare Zündung zu gewährleisten. Eine Phasensteuerung des Hauptbogens kann dadurch erreicht werden, daß man den Zündmoment des Hilfsbogens steuert.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Lichtbogenentladungsvorrichtung mit thermischer Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungssteuerelektrode oder das Steuergitter mit einer Hilfsanode verbunden ist und die Einleitung einer Entladung nach derselben von der Kathode steuert, während die Hauptanode gegenüber der Kathode so angeordnet bzw. gegenüber ihr so abgeschirmt ist, daß innerhalb des Betriebsspannungsbereichs der Vorrichtung eine Entladung nach derselben vor sich gehen kann, wenn, und nur wenn eine Entladung nach der Hilfsanode stattfindet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsanode und das Steuergitter in solcher Stellung angeordnet sind, daß sie gegenüber der Kathode abgeschirmt sind, wodurch ein Ausschleudern von Kathodenmaterial auf das Steuergitter vermindert wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsanode und die mit ihr verbundene Steuerelektrode gegenüber einer Öffnung in einer Schirmelektrode angeordnet sind, welche sich zwischen der Kathode und der Hauptanode erstreckt und dazu dient, eine Entladung zwischen der Kathode und der Hauptanode zu verhindern, wenn letztere einer Spannung innerhalb des Betriebsspannungsbereiches unterworfen ist, außer wenn eine Entladung nach der Hilfsanode eingeleitet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsweg zwischen der Kathode und der Hauptanode bogenförmig gestaltet ist, durch Anordnung einer Platte quer zur Richtung des Entladungsweges zwischen der Kathode und der Hauptanode sowie eines an seinem Ende offenen Schirmes um die Kathode herum, dessen offenes Ende der Platte gegenüberliegt, wobei die Hilfsanode und die ihr zugeordnete Steuerelektrode benachbart zu dem vorzugsweise ringförmigen Zwischenraum zwisehen der Kante des Schirms und der Platte angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   O 2857 1.52