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Anordnung zur Erregung von Dampfentladungsgefäßen mit flüssiger Kathode
Entladungsgefäße mit Gas- oder Dampffüllung, beispielsweise Quecksilberdampfgleichrichter,
werden mit einer Erregerelektrode ausgerüstet, die an eine Hilfsstromquelle angeschlossen
wird. Der Lichtbogen zwischen der Erregerelektrode und der Kathode wird meist durch
mechanische Mittel erzeugt, welche eine Kontaktberührung zwischen der Elektrode
und der Kathode aufheben und dadurch einen Erregerlichtbogen einleiten. Mechanisch
bewegliche Teile in einem sonst ruhenden Apparat sind in mancher Hinsicht nachteilig.
Es sind daher Erregeranordnungen vorgeschlagen worden, die ohne mechanisch bewegliche
Teile arbeiten.
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Nach der Erfindung gelingt die Vermeidung mechanisch beweglicher Teile
im Erregerkreis dadurch, daß zwischen eine Erregerhalteelektrode und die Kathode
eine Erregerzündelektrode geschaltet ist, welche in die Kathodenflüssigkeit eintaucht.
Wenn das Entladungsgefäß eingeschaltet bzw. der für den Betrieb notwendige Erregerlichtbogen
gebildet werden soll, wird an die elektrisch in Reihe geschalteten beiden Erregerelektroden
eine Spannung gelegt, welche so groß ist, daß ein Brennfleck an der Kathode gebildet
wird. Dadurch wird ein Lichtbogen zwischen der Erregerhalteelektrode und der Kathode
gebildet, der für die Dauererregung des Entladungsgefäßes sorgt. Von den beiden
im Erregerkreis hintereinandergeschalteten Erregerelektroden dient somit die in
die Kathodenflüssigkeit eintauchende Erregerzündelektrode lediglich zur Einleitung
.des Erregerlichtbogens bzw. zur Bildung des Kathodenfleckes. Der eigentliche Erregerlichtbogen.
brennt
nach diesem Zündvorgang zwischen der Erregerhalteelektrode, welche der Erregerzündelektrode
vorgeschaltet ist und die Kathode mechanisch nicht berührt. Zweckmäßig erhält dabei
die Erregerstromquelleeine-derartigeStrom-Spannungs-Kennlinie, daß nach dem Zünden
die Erregerspan-.nung auf einen Wert sinkt, der gerade noch ausreichend ist, um
den Lichtbogen zwischen der Erregerhalteelektrode und der Kathode aufrechtzuerhalten,
der aber auf der anderen Seite so klein ist, daß in ,der Erregerzündelektrode nur
ein verschwindend kleiner Strom fließt.
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Die Erfindung sei an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. In Fig. i ist ein mehranodiges Quecksilberdampfentladungsgefäß,
welches ein Gleichstromnetz 2 speist, an ein Drehstromnetz 3 über einen Transformator
4 angeschlossen. Die. Anzahl der Anoden des Entladungsgefäßes i und die Schaltung
des Transformators 4 sind für die Erfindung unwesentlich. Zur Erregung des Entladungsgefäßes
dienen die beiden Erregerelektroden 5 und 7. Die Elektrode 5 ist in einem gewissen
Abstand von der Kathode angeordnet. Sie besteht wie andere Lichtbogenanoden beispielsweise
aus Graphit. An dem unteren Ende der Elektrode 5 ist die Elektrode 7 mechanisch
befestigt. Diese Elektrode besteht wie andere bekannteTauchzündelektrodenbeispielsweise
aus Carborundum oder aus Borkarbid. Die Elektroden 5 und 7 sind elektrisch in Reihe
geschaltet und an die Erregerstromquelle angeschlossen. Als Erregerstromquelle dient
im vorliegenden Falle ein Gleichrichter io, welcher über die beiden Transformatoren
8 und 9 an das Drehstromnetz 3 angeschlossen ist. Im Stromkreis des Gleichrichters
io liegen noch ein Strombegrenzungswiderstand i i und eine Stabilisierungsdrosselspule
12. Die beiden Transformatoren 8 und 9 sind so bemessen, daß beim Einschalten des
Erregerstromkreises über die Erregerzündelektrode 7 zur Kathode 6 ein Strom fließt,
der ausreicht, um den Kathodenfleck zu bilden. Dadurch entsteht zwischen der Erregerhalteelektrode
5 und der Kathode 6 der für den Betrieb des Entladungsgefäßes notwendige Erregerlichtbogen.
Der Erregerstromkreis ist so bemessen, daß die an den Erregerelektroden wirksame
Spannung nachdem Zünden des Erregerlichtbogens auf einen Wert gesenkt wird, der
ausreicht, um den Lichtbogen zwischen der Erregerhalteelektrode 5 und der Kathode
6 aufrechtzuerhalten.
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Außer der Erregerelektrode 5 können noch in der Nähe der Anoden 15
weitere Erregerelektroden 14 angeordnet sein, die ebenfalls als Erregerhalteelektroden
wirken. Zwischen der Anschlußstelle der Elektroden 14 an den Erregerkreis und die
Erregerelektrode 15 wird zweckmäßig ein Widerstand 16 geschaltet, damit der Hauptanteil
des Erregerstromes zwischen der Erregerelektrode 14 und der Kathode 6 fließt.
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In: Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die Schaltung stimmt im wesentlichen mit der Schaltung der Fig. i überein. Der Unterschied
besteht darin, -daß zwei Sätze von Erregerelektroden 5, 7, 14 vorgesehen sind, welche
an die beiden Enden des Erregertransformators 8 angeschlossen sind. Die Gleichrichteranordnung
io der Schaltung nach Fig. i wird dadurch entbehrlich.
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Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3- sind in dem Entladungsgefäß
i zwei verschiedene Erregerstromkreise vorgesehen. Ein Erregerstromkreis ist genau
so wie bei der Schaltung nach Fig. i an einen Gleichrichter io und die beiden Transformatoren
8 und 9 angeschlossen. Dieser Stromkreis wird beim Einschalten des Entladungsgefäßes
an Spannung gelegt und dient zum ersten Zünden des Erregerlichtbogens. Zu ihm gehört
die Erregerhalteelektrode 5. Neben dieser Elektrode sind noch zwei weitere Erregerhalteelektroden
25 vorgesehen, welche ebenso wie die Elektrode 5 über Erregerzündelektro-den 7 mit
der Kathode 6 in Verbindung stehen. Die Elektroden 25 sind an die Sekundärwicklung
eines Transformators 26 angeschlossen, dessen Primärwiclclung 29 über eine Leitung
27 und einen Kondensator 28 an den Nullpunkt des Transformators 4 und an die Kathode
6 des Entladungsgefäßes angeschlossen ist. Dieser zweite Erregerstromkreis wird
mit einer Oberwellenspannung des Entladungsgefäßes gespeist, d. h. mit der Spannung,
.die durch die bekannten Glättungsmittel 31 und 32 von dem Gleichstromnetz 2 ferngehalten
wird. Zweckmäßig sind die Primärwicklung 2g des Transformators 26 und der Kondensator
28 für eine bestimmte Frequenz auf Resonanz abgestimmt.
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Bei der Erregeranordnung nach Fig. 3 dient die Erregerelektrode 5
zum ersten Zünden des Erregerlichtbogens, während im .weiteren Betrieb des Entladungsgefäßes
die Erregerelektroden 25 den Erregerlichtbogen übernehmen. Der Stromkreis der Elektrode
5 kann dann durch einen Schalter 33 beispielsweise in Abhängigkeit von dem Strom
des Entladungsgefäßes ausgeschaltet werden. Die Erregeranordnung hat,den Vorteil,
daß eine besondere Erregerstromquelle während des Betriebes des Entladungsgefäßes
nicht erforderlich ist. Der Erregerlichtbogen wird vielmehr von den von der Umformeranordnung
selbst erzeugten Oberwellenspannungen gespeist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig.4 sind ebenso wie bei Fslg. 3 Hilf
serregerelektroden 2'5 neben der Erregerelektrode 5 vorgesehen. Der Unterschied
der Schaltung gegenüber Fig. 3 besteht diarin, daß die Erregerelektroden 25 an eine
Wicklung 35 -angeschlossen sind= welche auf ,dem Eisenkern der Saugdrosselspule
36 angebracht .ist. Im übrigen kann such hier durch einen Schalter 33 der Stromkreis:
der Erregerelektrode 5 ausgeschaltet werden, sobald ;die Elektroden 215 den Erreger
li.chbbogen übernommen haben. Der Schalter 33 bzw. die ihn steuernde Maignetwiaklung
muß so bemessen sein, daß der Erregerkrens der Elektrode 5 nicht unterbrochen wind;bevor
nicht in der Saugdrosselspule 36 ein Strom fließt, der ausreicht, um in ,der Wicklung
35 eine .!ausreichende Erregerspannung zu erzeugen. Außerdem muß der Schalter 33
den Stromkreis der der Elektrode 5 wieder einschalten, bevor In
der
Sau0rasselspule 36 der Strom aufhört zu fließen.
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In Fig. 5 ist ein Diagramm idargestellt, welches die Strom-Spannungs-Kennlinie
für den Erregerstromkreis der Erregerelektroden 5. in .den Schaltungen der Fig.
i bis 4 wiedergibt. Beim Einschalten -des Erregerstromkreises, rd. rh. ,bei Irnbetriebnahme
des Entladungsgefäßes steigt die Erregerspannung zunächst schnell auf einen Wert
an, der ,dem Punkt 40 in dem Diagramm entspricht und ausreicht, um über rdie Erregerzündelektrode
7 auf der Kathode 6 einen Brennfleck zu erzeugen. Sobald der Erregerstrom zunimmt,
winkt die Spannung nach ider Kurve 41 ab, bis sie im Punkt 42 einen Wert annimmt,
der ausreicht, um rden Lichtbogen zwischen der Erregerhalteelektrade 5 und der Kathode
aufrechtzuerhalten. Dieser Spannungswert ist nicht groß genug, um einen Strom in-
der Erregerzündelektrode 7 fließen zu lassen. Nachdem die Hauptlichtbogen -des Entladungsgefäßes
gezündet haben, erlaubt die vermehrte Ionisation des Entladungsraumes ein weiteres
Anwachsen des Stromes im Erregerlichtbogen,.so ,daß dieSpannu b des Erregerkreises
weiter sänken kann, wie dies in Fig. 5 in Punkt 43 angegeben ist.