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Vorrichtung zum Zünden und zum Betrieb von elektrischen Gasentladunqsröhren
Die Erfindung hat eine Vorrichtung zum Zünden und Betrieb von elektrischen Gasentladungsröhren
mittels Wechselstrom zum Gegenstand, insbesondere solchen, bei welchen die Zündspannung
wesentlich höher liegt, beispielsweise mindestens doppelt so hoch als die zur Aufrechterhaltung
eines stabilen Betriebes nach erfolgter Zündung erforderliche Spannung, wie das
z. B. bei. Gasentladungsröhren der Fall ist, deren Gasfüllung aus einem oder mehreren
Gasen unter Nieder- oder Hochdruck, gegebenenfalls unter Zusatz von einem oder mehreren
'.Metalldämpfen unter Niederdruck besteht.
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Es ist hierfür bereits vorgeschlagen worden, eine Peaktanzspule in
Reihe mit der Stromquelle sowie einen Kondensator zu verwenden, der parallel zur
Röhre und einer zweiten in Reihe mit ihr geschalteten Reaktanzspule gelegt ist.
Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß sie einen befriedigenden cosyp mit einer
Stromkurve von einer für die Praxis ausreichenden Annäherung an die Sinusform vereinigt.
Dagegen gibt sie Anlaß zur Entstehung von sehr starken Leerlaufströmen, falls die
Röhre abgeschaltet oder beschädigt wird oder aus irgendeinem Grund die Zündung versagt,
so daß zur Vermeidung einer Außerbetriebsetzu.ng der Vorrichtung infolge der zu
starken Erhitzung entweder eine geeignet bemessene Schmelzsicherung eingeschaltet
oder die Drahtquerschnitte der Spulen sowie die Widerstandsfähigkeit des Kondensators
entsprechend
verstärkt werden müssen. Sie erfordert andererseits einen Kondensator von verhältnismäßig
sehr hoher Kapazität, dessen Kosten seine Anwendung gefährden können, und ist mit
einer sehr harten Zündung verknüpft,- die die ;Elektroden einer übermäßigen Beanspruchung
unterwirft, was besonders bei geheizten, Elektronen emittierenden Elektroden sich
bemerkbar macht und die Lebensdauer der Röhre erheblich verr i ngert.
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Die Vorrichtung der'Erfindung gestattet all diese Übelstände zu vermeiden.
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Gemäß der Erfindung wird bei der Schaltung der obenerw ähnten Vorrichtungen
eine dritte Reäktanzspule in den Ast des Kondensators geschaltet, wobei die drei
Spulen und der Kondensator so bemessen werden, daß die Stromstärke während des Leerlaufs;
d. h. wie bei den obenerwähnten Vorrichtungen, während kein Strom durch die Entladungsröhre
strömt, so gering ist, daß die erste Spule, die unter Zugrundelegung einer normalen
Erhitzung während des Betriebs bemessen wird, durch die durch einen längeren Leerlaufstrom
erfolgende Erhitzung nicht beschädigt wird. Die Leerlaufstromstärke kann z. B. auf
weniger als das i,5fache der -Betriebsstromstärke heruntergedrückt werden; man kann
sie unter Umständen praktisch gleich der Betriebsstromstärke oder sogar noch kleiner
als diese machen.
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Von einem allgemeinen Standpunkt betrachtet, gewährt die Anordnung
gemäß der Erfindung dem Konstrukteur einen höheren Grad von Freiheit in der Wahl
der einzelnen 'Bestandteile der Vorrichtung unter Verbesserung der Betriebsbedingungen
und ermöglicht es, weitere betriebsmäßige Forderungen zu befriedigen sowie die erwünschten,
in einem bestimmten Maß etwa unvereinbaren Bedingungen so gut wie irgend möglich
verträglich zu machen.
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So kann z. B.. die Stromkurve in der Entladungsröhre an die Form beliebig
nahe angeglichen werden, die man im Falle erhält, wenn die Röhre lediglich über
eine Reaktanzspule durch die Stromquelle gespeist wird, und zwar unter Vermeidung
jeglichen praktisch unzulässigen Leistungsverlustes und Erfüllung der gesamten für
einen einwandfreien Betrieb der Röhre erforderlichen Bedingungen. Dies trifft im
Gegenteil bei den erwähnten bekannten Vorrichtungen nicht zu, da die in dieser Hinsicht
zur Verfügung stehende Freiheit zwischen engen Grenzen beschränkt ist. Die in Frage
kommende Kurvenform kann sogar beliebig nahe an die mathematische Sinuskurve angeglichen
werden, wobei diese Verbesserung der Kurvenform in viel größerem Maße von der Größe
der Reaktanz der dritten Spule als von der Bemessung der Kapazität abhängt. Diese
Eigenschaft ist also der bekannten. obenerwähnten Schaltung gegenüberzutellen, bei
der die Verbesserung der Kurvenform vor allem von einem ausreichend größeren Wert
des Kondensators abhängt. Wie festgestellt wurde, «-erden mit fiücksicht auf die
Stromkurvenform wie auf die anderen Kennzeichen befriedigende Ergebnisse dadurch
erzielt, daß die drei Spulen und der Kondensator so bemessen werden, daß im Dauerbetrieb
die Spannung an den Klemmen des Kondensators wenigstens i,5mal die Spannung an den
Klemmer. der Röhre beträgt.
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Die Kapazität des Kondensators kann andererseits so gewählt werden,
daß sie einen Bruchteil (z. B. 1/s oder 1/4) derjenigen beträgt, die bei den erwähnten
bekannten Vorrichtungen verwendet werden muß.
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Beobachtet man den Zündvorgang z. B. mittels eines Kathodenstrahloszillographen,
so stellt man fest, wie sich der Strom vom Moment des Zündheginns an allmählich
einstellt, bis er den normalen l letriebswert erreicht.
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Der Leistungsfaktor an den Klemmen der Stromquelle kann auf etwa
0,75 bis o,85 oder sogar mehr erhöht werden. Andererseits wird bei Anwendung
der Erfindung bei ,Leuchtröhren eine bemerkens wert günstige Gleichmäßigkeit des
Lichtstroms erreicht. Betrachtet man z. B. ein für Beleuchtungs-. zwecke dienendes
Leuchtrohr; z. B. ein solches mit festen fluoreszierenden oder phosphoreszierenden
Leuchtmassen, das an ein übliches Niederspannungsnetz (z. B. 110, 220 Volt) angeschlossen
ist, so kann die Vorrichtung derart dimensioniert -,werden, daß bei einer Änderung
der Netzspannung um ioo/o der Lichtstrom sich nur um i5%, ja sogar nur um ioo/o
ändert.
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In der Abbildung ist ein Schaltungsschema gemäß :der Erfindung als
u4usführuiigsbeispiel wiedergegeben. Darin stellen A und B die Klemmen
der Stromquelle, i die erste, 2 die zweite und 3 die dritte Reaktanzspule, d. den
Kondensator und 5 eine Entladungsleuchtröhre dar, die z. B. durch -die Entladung
erhitzte emittierende Elektroden enthält. Diese Röhre kann so gestaltet werden,
daß die Spannung, mit der sie mit einer hinreichen.den Stabilität gespeist wird,
die Spannung der Stromquelle übersteigt.
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Durch eine geeignete Bemessung des Kondensators und der drei Spulen
kann man die zur Zündung der Röhre erforderliche Überspannung und die Betriebsstromstärke
auf die erwünschten Werte bringen und noch dabei den sämtlichen Bedingungen eines
einwandfreien Betriebs Genüge leisten.
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Es kann in gewisser Hinsicht vorteilhaft sein, nach erfolgter Zündung
die ursprüngliche Schaltung zu ändern; man kann z. B. in bekannter Weise durch eine
(in der Abbildung gestrichelt gezeichnete) Leitung, die mit einem gegebenenfalls
durch ein Relais betätigten Schalter 6 versehen ist, die beiden Reaktanzspulen i,
3 parallel schalten, wobei der Kondensator4 unmittelbar an die Klemmen der Stromquelle
angeschlossen ist. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung- gestattet in diesem Fall
die einzelnen Apparateteile so zu bemessen, daß die Stromstärke im Rohr am Schluß
.der Zündperiode merklich gleich derjenigen im normalen Betrieb nach Parallelschaltung
der Spulen ist. Wird der Umschalter durch ein Relais mit verzögerter Wirkung betätigt,
so verursacht eine verspätete Einschaltung keinen merklichen Nachteil, da die Stromstärke
ja
konstant bleibt. Übrigens genügt oft die angegebene Dimensionierung
auch für den Fall, daß die Parallelschaltung nicht stattfindet. Das Relais stellt
also lediglich eine Vervollkommnung dar, die den Leistungsfaktor verbessert und
eine leichte Verringerung der Verluste in der Vorrichtung bewirkt. Wenn aus irgend
einem Grund das Relais versagt, bleibt die Röhre trotzdem unter in jeder Hinsicht
sehr günstigen Bedingungen weiter in Betrieb.