DE914518C - Einrichtung zur Stabilisierung von Gleichspannungen - Google Patents

Einrichtung zur Stabilisierung von Gleichspannungen

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DE914518C
DE914518C DEI5274A DEI0005274A DE914518C DE 914518 C DE914518 C DE 914518C DE I5274 A DEI5274 A DE I5274A DE I0005274 A DEI0005274 A DE I0005274A DE 914518 C DE914518 C DE 914518C
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DE
Germany
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cathode
discharge
anode
auxiliary electrode
length
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Expired
Application number
DEI5274A
Other languages
English (en)
Inventor
George Hubert Hough
Thomas Meirion Jackson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Standard Electric Corp
Original Assignee
International Standard Electric Corp
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Publication date
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Application granted granted Critical
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Description

  • Einrichtung zur Stabilisierung von Gleichspannungen Die Erfindung befallt sich mit Einrichtungen zur Gleichspannungsstabilisierung, die eine Glimmentladung zwischen kalten Elektroden in einer Gasatmosphäre als spannungsstabilisierendes Element benutzen.
  • Die Verwendung einer Glimmentladungsröhre mit kalter Kathode als Spannungsstabilisator leitet sich aus folgender Tatsache her: Wenn an zwei Elektroden, die sich innerhalb einer Gasatmosphäre befinden, eine bestimmte kritische Spannung, die sogenannte Zündspannung, angelegt wird, setzt eine Entladung ein mit der Bildung einer Raumladung, die durch ein Glimmen in der Nachbarschaft der Kathode sichtbar wird. Wenn der Strom so begrenzt ist, daß nicht die ganze nutzbare Kathodenoberfläche von der Glimmentladung bedeckt ist, so sinkt dann die Spannung zwischen den Elektroden nach der Zündung auf einen Wert, der beträchtlich niedriger als die Zündspannung ist. Dies ist die sogenannte normale Glimmentladung. Verringert man die Spannung unter einen kritischen Wert, der als Betriebsspannung bekannt ist, so erlöscht die Entladung. Die Stromspannungscharakteristik der normalen Entladung ist im allgemeinen flach, die Spannung wird nicht viel größer als die Betriebsspannung, bis die ganze Kathodenoberfläche mit einem Glimmsaum bedeckt ist. Dann sagt man, die Kathode sei gesättigt, und es beginnt die anomale Entladung mit dem Anwachsen der Spannung bei weiter steigendem Strom.
  • Die Betriebsspannung einer Entladungsstrecke hängt vom Elektrodenmaterial, der Gasfüllung und der geometrischen Anordnung der Elektroden ab. Wenn z. B. die Anode die Form eines Stabes senk recht zu der Kathodenebene hätte, so würden bei wachsendem Strom diejenigen Teile der Kathode, die der Anode unmittelbar benachbart sind, gesättigt werden, die weiter weg liegenden Teile dagegen würden ungesättigt bleiben. Die Spannung zwischen den Elektroden würde also mit steigendem Strom größer werden, selbst wenn die Entladung, über die ganze Kathodenoberfläche genommen, nicht als anomal bezeichnet werden kann. Will man daher für einen großen Strombereich nur kleine Spannungsänderungen zulassen, so müssen Anode und Kathode vorzugsweise parallel sein.
  • Eine Erscheinung wird in Glimmröhren im allgemeinen beobachtet und tritt besonders in Röhren mit ebenen Elektroden auf, daß nämlich der Glimmsaum bestrebt ist, nicht fest auf der Kathodenoberfläche stehenzubleiben, sondern seine Lage verändert. Es wurde nun gefunden, daß solche Lagenänderungen des Kathodenglimmlichts die Hauptursache der Spannungsschwankungen in den zur Spannungsstabilisierung verwendeten Gasentladungsröhren sind.
  • Gemäß der Erfindung wird in einer Einrichtung zum Stabilisieren von Gleichspannungen, die ein Paar ausgedehnte, in einer Gasfüllung eingeschlossene Elektroden enthält, die eine Glimmentladungsstrecke mit kalter Kathode zwischen im wesentlichen parallelen Oberflächen darstellen, eine mit der Anode der Entladungsstrecke verbundene Hilfselektrode angeordnet, die in die Entladungsstrecke parallel zur Kathode hineinragt, und zwar mit einem Abstand von der Kathode, der im wesentlichen gleich der Länge des Kathodenfalls des Potentials bei Entladung zwischen Kathode und Hauptanode ist. Die Entladungsoberflächen aller Elektroden sind aus reinem Metall. Die Entladungsstromspannungscharakteristik der Hilfsentladungsstrecke soll so sein, daß sie als Zündstrecke für die Entladung in der Hauptstrecke dient und während dem folgenden Betrieb die Lage der Kathodenglimmhaut stabilisiert.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Diese zeigt im Querschnitt eine gasgefüllte Entladungsröhre mit ungeheizter (kalter) Kathode gemäß der Erfindung und den daran angeschlossenen Stromkreis.
  • Die Elektroden einer dieser Ausführungsform der Erfindung entsprechenden Stabilisatorröhre sind im Innern eines Glaskolbens i untergebracht, wie er für kleine Radioröhren gebraucht wird. Das Elektrodensvstem besteht aus einem Paar Glimmerplatten 2 und 3, auf welchen eine Anode 4 bzw. eine Kathode 5 aus reinem Nickel befestigt sind. Die Anode 4 wird aus einem Materialstreifen gebildet, der so gebogen ist, daß er durch Öffnungen in der Platte 2 hindurchtritt; die Enden des Streifens sind verklammert, wie bei 6 und 7 gezeigt. Die Kathode 5 ist an einem Streifen 8 angeschweißt, der auf ähnliche Weise auf der Glimmerplatte 3 befestigt ist wie die Anode auf Platte 2. Auf diese Weise entsteht ein kleiner Abstand zwischen den hinteren Kanten der Kathode und der Glimmerplatte 3, dessen Länge kürzer sein soll als die des Kathodenfalles während einer normalen Entladung zwischen Kathode 5 und Anode 4. Er hindert so die Entladung, sich rund um die Kanten der Kathode herum auszubreiten und vermeidet auch ein falsches Arbeiten der Röhre, das davon herrührt, daß sich durch Kathodenzerstäubung etwas vom Material der Kathode auf der Glimmerplatte 3 niederschlägt. Ferner ist eine Hilfselektrode 9 an der Glimmerplatte 3 befestigt und so geformt, daß sie einen kastenförmigen Raum um das Ende der Kathode herum abgrenzt. Die Glimmerplatten 2 und 3 werden durch zwei Paar Stifte io und i i zusammengehalten, die mit den Platten vernietet sind. Das Elektrodensystem wird von den Stäben 12 und 13 getragen, welche einerseits mit der Rückseite der Anode .4 bzw. der Hilfselektrode 9 und andererseits mit den dazugehörigen Stiften 14 bzw. 15 verschweißt sind, die in den Fuß des Glaskolbens eingeschmolzen sind. Der Stift 16 ist, wie gezeigt, mit der Kathode 5 verbunden.
  • Um eine stabilisierte elektromotorische Kraft zu erzeugen, wird im Betrieb der negative Pol der Energiequelle 17 mit dem Kathodenstift 16 und der Ausgangsklemme 18 verbunden. Der positive Pol der Stromquelle liegt, wie gezeichnet, über einen dazwischengeschalteten Strombegrenzungswider-°stand i9 an dem Anodenstift 14. Der zur Hilfselektrode 9 gehörende Stift 15 wird direkt mit dem Anodenstift 14 verbunden, und ein Potentiometer 2o wird zwischen Kathode und Anode eingeschaltet. Die stabilisierte EMK wird von den Klemmen 18 und 21 abgenommen, welche mit dem Kathodenstift bzw. mit dem Schleifkontakt des Potentiometers 2o verbunden sind. Wird eine Stromquelle mit konstanter Spannung (statt konstanter EMK) gefordert, so ist das Potentiometer 20 überflüssig. Dann kann die Klemme 21 direkt mit dem Anodenstift 14 verbunden sein.
  • Die Hilfselektrode 9 bildet nicht nur eine Zündstrecke für die Röhre, sondern während des folgenden Betriebes bewirkt die weiter bestehenbleibende Entladung zwischen Kathode 5 und Hilfselektrode 9, daß für alle Stromwerte der Hauptentladungsstrecke innerhalb des Bestimmungsbereiches das Kathodenglimmlicht vom Rande der Hilfselektrode an beständig und infolgedessen nicht imstande ist, seine Lage in beobachtbarem Ausmaß zu ändern.
  • Eine typische Röhre der oben beschriebenen Art hat folgende Abmessungen: Hauptentladungsstrecke Anode 4-Kathode 5: 3,0 mm; Hilfsentladungsstrecke Hilfselektrode 9-Kathode 5: 0,3 mm; Gasfüllung: Wasserstoff bei 15 mm Druck.
  • Bei diesen Abmessungen schwankt die Zündspannung von Röhre zu Röhre zwischen 375 und 400 V. Die Röhre verursacht einen Entladungsstrom über das Potentiometer 2o von 2 bis 4 mA. Der Schleifkontakt des Potentiometers 2o wird so eingestellt, daß die gewünschte EMK zwischen den Klemmen 18 und 21 erscheint. Für einen gegebenen Stromwert innerhalb des oben bezeichneten Bereiches variiert die Klemmspannung am Potentiometer 2o von Röhre zu Röhre bei einem Nominalwert von 3 12 V um nicht mehr als ± 5 V. In einer einzelnen Röhre ändert sich nach der Alterung die Spannung am Potentiometer 2o um nicht mehr als i V bei beliebigem Strom innerhalb des erwähnten Bereiches.
  • Die Grundgedanken der Erfindung sind zwar in Verbindung mit einer speziellen Ausführungsform und ihren Besonderheiten beschrieben worden; Diese Beschreibung soll jedoch nur als Beispiel dienen und den Ausführungs- und Anwendungsbereich der Erfindung nicht begrenzen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Stabilisierung von Gleichspannungen, die im Innern eines mit Gas gefüllten Kolbens ein Paar ausgedehnter Elektroden einschließt, die eine Entladungsstrecke mit kalter Kathode zwischen parallelen Oberflächen festlegen, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Anode verbundene Hilfselektrode in die Entladungsstrecke parallel zu der Kathode hineinragt und einen Abstand von ihr hat, der im wesentlichen gleich der Länge des Kathodenfalls des Potentials bei der Entladung zwischen Kathode und Hauptanode ist, wobei die Hilfsentladungsstrecke eine solche Stromspannungscharakteristik hat, daß sie als Zündstrecke für die Entladung über die Hauptstrecke dient und während des folgenden Betriebes die Lage der Kathodenglimmhaut stabilisiert.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsoberflächen von Anode, Kathode und Hilfselektrode eben sind, die Anode auf einer ersten und die Kathode und die Hilfselektrode auf einer zweiten gegenüberstehenden Platte aus isolierendem Material befestigt sind und die Hilfselektrode so geformt ist, daß sie mitsamt dieser zweiten Platte, aus der sie herausragt, einen an einem Ende offenen Behälter bildet, in dessen offenes Ende die Kathode hineinragt, wobei die Länge der auf diese Weise geschaffenen Hilfsentladungsstrecke im wesentlichen gleich der Länge des Kathodenfalls des Potentials bei einer normalen Glimmentladung über die Hauptstrecke zwischen Kathode und Anode ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten und die an sie anschließende Rückseite der Kathode von der zweiten Platte aus isolierendem Material einen Abstand haben, der kleiner ist als die Länge des Kathodenfalls des Potentials bei einer normalen Glimmentladung von diesen Oberflächen aus. q.. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsoberflächen aller Elektroden aus reinem Metall bestehen.
DEI5274A 1950-12-22 1951-12-08 Einrichtung zur Stabilisierung von Gleichspannungen Expired DE914518C (de)

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