DE920200C

DE920200C - Device for the basic control of gas or vapor discharge lines

Info

Publication number: DE920200C
Application number: DENDAT920200D
Authority: DE
Inventors: Bclmont Mass Dr Hans Klempcrer (V St A)
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1938-01-13
Publication date: 1954-10-07
Also published as: US2182633A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von elektrischen Entladungsvorrichtungen, die mit einer sogenannten Initialzündelektrode derart arbeiten, daß durch die Zündelektrode für jeden Arbeitsvorgang der Hauptelektroden eine Zündung der Entladung herbeigeführt wird. Als Initialzündelektrode kann beispielsweise eine ständig in das Elektrodenmaterial eingetauchte Elektrode dienen, welche einen im Vergleich zur Hauptelektrode hohen Widerstand aufweist. Für elektrische Entladungsgefäße dieser Art ist eine Steuerung vorgeschlagen worden, bei der der Steuerimpuls aus einem während der negativen Halbwelle der an der Entladungsstrecke auftretenden Wechselspannung über ein Ventil aufgeladenen Kondensator geliefert wird. Die Erfindung betrifft eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer solchen Steuerung und besteht darin, daß in dem Ladestromkreis des Kondensators eine Impedanz von solchet Größe liegt, daß der Ladestromkreis annähernd auf Resonanz mit der speisenden Frequenz abgestimmt isti.The invention relates to the control of electrical discharge devices with a so-called initial ignition electrode work in such a way that by the ignition electrode for each work process the main electrodes cause the discharge to ignite. As an initial ignition electrode For example, an electrode that is constantly immersed in the electrode material can be used, which has a has high resistance compared to the main electrode. For electrical discharge vessels of this Kind of a control has been proposed in which the control pulse from a during the negative Half-wave of the alternating voltage occurring at the discharge path, charged via a valve Capacitor is supplied. The invention relates to a further advantageous embodiment of such Control and consists in that in the charging circuit of the capacitor an impedance of such Size lies in the fact that the charging circuit is approximately tuned to resonance with the feeding frequency isti.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß der Ladestrom des Kondensators sehr klein gehalten wird, weil sich der Ladevorgang infolge der erwähnten Resonanzabstimmung über die ganze negative Halbwelle der Wechselspannung erstreckt. Demg'emäß kann die Ladeeinrichtung verhältnismäßig kleine Abmessungen erhalten.The invention offers the advantage that the charging current of the capacitor is kept very small, because the charging process extends over the entire negative half-wave of the alternating voltage due to the aforementioned resonance tuning. Accordingly the charging device can be given relatively small dimensions.

In der Zeichnung istIn the drawing is

Fig. ι eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,Fig. Ι a schematic representation of an embodiment the invention,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Zusammenhanges von Ladestrom, Entladestrom und Kondensatorspannung mit der Zeit,2 shows a graphic representation of the relationship between charging current, discharging current and capacitor voltage with time,

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel, das sich von dem nach Fig. ι durch die Ausbildung der Regelmittel für die Entladungszeit unterscheidet,
ίο Fig. 4 eine graphische Darstellung derselben Größen wie in Fig. 2, die sich jedoch auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bezieht,Fig. 3 shows another embodiment, which differs from that of Fig. Ι by the design of the control means for the discharge time,
4 shows a graphic representation of the same variables as in FIG. 2, but which relates to the exemplary embodiment according to FIG. 3,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Steuereinrichtung gemäß der Erfindung.5 shows a third embodiment of the control device according to the invention.

Tn Fig. ι ist mit 3 das zu steuernde Entladungsgefäß bezeichnet, welches eine flüssige Quecksilberkathode 5 besitzt, in die die Zündelektrode 7, z. B. in Form eines dünnen Stabes aus Widerstandsmaterial, eintaucht. Gegenüber der Kathode 5, und zwar vorao zugsweise: ziemlich dicht an dieser, ist die \node 9 angeordnet. Über den Transformator 11 wird der Anordnung aus dem Wechselstromnetz 4 eine Wechselspannung zugeführt, wobei der Gleichstromkrtis 13 an eine der Hauptelektroden des Entladungsge- »5 fäßes 3 einerseits und an den Nullpunkt der Transformatorsekundärwicklung angeschlossen ibt. In Reihe mit der Zündelektrode 7 liegt der Kondensator 15, eine Drosselspule 17 und ein Gleichrichter ig, der entweder als Entladungsgefäß oder auch als Trockengleichrichter ausgebildet sein kann. Der Ladekreis schließt sich über die Kathode 5, die Last 13 und eine Phase des Transformators 11.Tn Fig. Ι is denoted by 3, the discharge vessel to be controlled, which has a liquid mercury cathode 5 into which the ignition electrode 7, z. B. in the form of a thin rod made of resistance material, immersed. Opposite the cathode 5, and preferably: rather close to it, the \ node 9 is arranged. Via the transformer 11 of the arrangement is fed to an AC voltage from the AC mains 4, wherein the Gleichstromkrtis 13 »5 fäßes 3 on the one hand and connected to the zero point of the transformer secondary winding ibt to one of the main electrodes of the Entladungsge-. In series with the ignition electrode 7 is the capacitor 15, a choke coil 17 and a rectifier ig, which can be designed either as a discharge vessel or also as a dry rectifier. The charging circuit closes via the cathode 5, the load 13 and one phase of the transformer 11.

Der Entladekreis umfaßt eine gittergesteuerte Enrladungsstrecke 23, Dampfentladungsstrecke oder Elektronenrohr, in Reihe mit dem Widerstand 25. Der Kondensator 15 bildet während jeder zweiten Halbwelle des Wechselstromes ebenfalls einen Teil des Entladekreises. Um das Einsetzen der Zündspannungsimpulse in bezug auf die Anodenspannung regeln zu können, ist eine Phasendreheinrichtung 27 an das Gitter 39 des Entladungsgefäßes 23 geschaltet. Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Wenn die Anode 9 gegenüber der Kathode 5 negativ ist, wird der Kondensator 15 über den Gleichrichter 19 bis auf den Wert der Speisespannung aufgeladen. Die Ladezeit und die Spannung des Kondensators 15 kann durch die Induktanz der Drossel 17 eingestellt werden, wobei der Widerstand 18 zur zusätzlichen Ladezeitregelung benutzt werden kann. Eine dritte Beeinflussungsmöglichkeit der Ladung besteht schließlich darin, daß an Stelle des umgesteuerten Gleichrichters 19 ein gittergesteuertes Entladungsgefäß eingefügt wird.The discharge circuit comprises a grid-controlled discharge path 23, vapor discharge path or Electron tube, in series with resistor 25. Capacitor 15 forms during every second Half-wave of the alternating current also part of the discharge circuit. About the onset of the ignition voltage pulses A phase rotation device 27 is used to regulate the anode voltage connected to the grid 39 of the discharge vessel 23. The mode of operation of the arrangement described is as follows: When the anode 9 is negative with respect to the cathode 5, the capacitor 15 becomes Charged via the rectifier 19 to the value of the supply voltage. The loading time and the voltage of the capacitor 15 can be adjusted by the inductance of the choke 17, the resistor 18 for additional charging time control can be used. A third possibility of influencing the charge is that instead of the reversed Rectifier 19 is a grid-controlled discharge vessel is inserted.

Wesentlich ist in jedem Fall, daß der Ladestromkreis annähernd auf Resonanz mit der speisenden Frequenz abgestimmt ist. Am Ende der negativen Halbwelle sperrt der Gleichrichter 19 jede weitere Zufuhr von Ladestrom. Während der positiven HaIbwelle ist die Anode der gittergesteuerten Entladungsröhre 23 gegenüber der Kathode positiv, so daß sich der Kondensator 15 über den Widerstand 25 und die Zündelektrode 7 entlädt. Dadurch wird der Hauptlichtbogen gezündet. Der Punkt der Periode, in welchem die Zündung erfolgt, kann durch Phasenverdrehung der Steuerspannung desHilfsentladungsgefäßes 23 eingestellt werden. Der Widerstand 25 dient zur Regelung des Entladestromes.In any case, it is essential that the charging circuit is approximately in resonance with the feeding circuit Frequency is matched. At the end of the negative half-wave, the rectifier 19 blocks any further ones Supply of charging current. During the positive half-wave the anode is the grid-controlled discharge tube 23 with respect to the cathode positive, so that the capacitor 15 via the resistor 25 and the Ignition electrode 7 discharges. This ignites the main arc. The point of the period in which the ignition takes place, can be done by phase shifting of the control voltage of the auxiliary discharge vessel 23 can be set. The resistor 25 is used to regulate the discharge current.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Zündstromkreises. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht die Zündelektrode 7 mit der Kathode 5 nicht in Kontakt.Fig. 3 shows another embodiment of the ignition circuit. In this embodiment the ignition electrode 7 is not in contact with the cathode 5.

"Mit dem Entladungsgefäß 29 ist eine Hilfsspannungsquelle verbunden, die mit der Anodenspannung in Phase ist. Eine getrennte Erregung ist in vielen Fällen zweckmäßiger als eine von dem Laststrom abhängige Erregung, da dann die Arbeitsweise des Stromrichters 29 von Änderungen der Belastung unabhängig ist. Zwischen das Wechselstromnetz 4 und den Gleichrichter ist eine Phasendreheinrichtung 28 geschaltet, durch welche die Phasenlage der Speisespannung weitgehend gedreht werden kann. In gleicher Weise ist auch eine Phasendreheinrichtung 27 zwischen das Drehstromnetz 4 und das· Gitter 39 der Entladungsstrecke 23 geschaltet, um die Phasenlage der Gitterspannung gegenüber der Anodenspannung verändern zu können."With the discharge vessel 29 is an auxiliary voltage source connected, which is in phase with the anode voltage. There is a separate excitement in many Cases more expedient than an excitation dependent on the load current, since then the operation of the Converter 29 is independent of changes in the load. Between the alternating current network 4 and the rectifier is connected to a phase rotation device 28, through which the phase position of the supply voltage can be rotated to a large extent. A phase rotation device 27 is also in the same way connected between the three-phase network 4 and the grid 39 of the discharge path 23 to adjust the phase position to be able to change the grid voltage compared to the anode voltage.

33 ist ein Transformator mit hohem Übersetzungsverhältnis, der zwischen den Entladekreis und die Zündelektrode 7 so geschaltet ist, daß die Spannung in der Sekundärwicklung 27 zur Erzeugung eines Funkens zwischen der Zündelektrode 7 und der Kathode 5 und damit zur Zündung des Entladungsgefäßes 29 ausreicht. 33 is a high-ratio transformer that is placed between the discharge circuit and the Ignition electrode 7 is connected so that the voltage in the secondary winding 27 to generate a Spark between the ignition electrode 7 and the cathode 5 and thus to ignite the discharge vessel 29 is sufficient.

In den Fig. 2 und 4 bedeutet E die Anodenspannung der zu steuernden Entladungsstrecke, / deren Strom, J_c den Strom und E_c die Spannung des Kondensators. Das Zustandekommen der Kurven bedarf nach den angegebenen Schaltbildern keiner weiteren Erläuterung mehr. Aus den Fig. 2 und 4 ergibt sich, daß der Erregerstrom während der ganzen negativen Halbwelle klein gehalten wird. Man kann die Zündung der Entladung nach Belieben in jedem Punkt der positiven Spannungshalbwelle vornehmen. Es ergibt sich außerdem aus den genannten Figuren, daß ein Zündstrom von steiler Wellenfront in einem vorbestimmten Zeitpunkt erhalten werden kann, was ein genaues Innehalten des Zündzeitpunktes ermöglicht und ein Wiederzünden von nicht richtig gezündeten Lichtbogen verhindert.In FIGS. 2 and 4, E denotes the anode voltage of the discharge path to be controlled, / its current, J _c the current and E _c the voltage of the capacitor. The creation of the curves does not require any further explanation after the specified circuit diagrams. From FIGS. 2 and 4 it can be seen that the excitation current is kept small during the entire negative half-wave. The discharge can be ignited at any point in the positive voltage half-wave. It can also be seen from the figures mentioned that an ignition current with a steep wave front can be obtained at a predetermined point in time, which enables the ignition point to be precisely paused and prevents re-ignition of incorrectly ignited arcs.

Fig. 5 zeigt ein Schaltbild, das sich von dem nach Fig. 3 nur dadurch unterscheidet, daß hier als Ladespannungsquelle wieder dieselbe Transformatorwicklung benutzt ist, die auch das zu steuernde Entladungsgefäß 29 speist.FIG. 5 shows a circuit diagram which differs from that according to FIG. 3 only in that it is used here as a charging voltage source The same transformer winding is used again, which also feeds the discharge vessel 29 to be controlled.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die gleichen Schaltungen auch bei Gleichstromspeisung verwendet werden können, wenn der Stromrichter als Wechselrichter arbeitet. Der Gleichrichter 19 muß dann mit einem Steuergitter versehen werden, um den Speisestrom zu sperren, während der Kondensator 15 sich entlädt.It should also be noted that the same circuits are also used for direct current supply can be if the converter works as an inverter. The rectifier 19 must then be provided with a control grid to block the supply current while the capacitor 15 discharges.

Claims

Patent claims:

i. Device for the initial control of gas or vapor discharge lines, l> one of the

Control pulse from a occurring during the negative half-wave of the discharge path AC voltage is supplied via a valve charged capacitor and at the Instead of resistance ignition electrodes, other initial ignition electrodes can also be used can, characterized in that an impedance in the charging circuit of the capacitor is of such a size that the charging circuit is approximately at resonance with the feeding frequency is matched.

2. Device according to claim i, characterized in that that the charging circuit of the capacitor is directly connected to the main electrodes of the discharge path.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the one occupancy of the capacitor to the ignition electrode, the other via one towards the anode Valve with the anode too permeable to current and via a controllable auxiliary discharge path is connected to the cathode of the discharge vessel.

4. Device according to claim 1 and 2, preferably with an initial ignition electrode which does not touch the cathode of the discharge path, characterized in that the one occupation of the capacitor with the cathode, the other via a valve which is too current-permeable in the direction of the anode with the anode of the discharge vessel is connected and that the discharge circuit of the capacitor is formed by the series connection of a controllable auxiliary discharge path with the primary winding of a transformer, the secondary winding of which is connected to the cathode and the initial ignition electrode of the discharge vessel.

5. Control device according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the phase position of the AC voltage effective in the charging circuit is adjustable.

6. Control device according to claim 1 to 5, characterized in that when used an ignition electrode, which is constantly in conductive contact with the cathode, the charging circuit this ignition electrode and the cathode closes.

7. Control device according to claim 1 to 5, characterized in that when using a Ignition electrode that does not touch the cathode, the circuit of this ignition electrode with the actual Discharge circuit of the capacitor is coupled via a step-up transformer.

1 sheet of drawings

1 9568 11.541 9568 11.54