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Schaltung für die Steuerkreise einer Gas- oder Dampfentladungsstrecke
mit Initialsteuerung Die Erfindung bezieht sich auf Gas- oder Dampfentladungsgefäße,
:die mittels einer ständig in die Kathodenflüssigkeit eintauchenden Zündelektrode
gesteuert werden und außerdem noch eine Hilfserregeranode enthalten, auf die der
an der Zündelektrode ansetzende Lichtbogen unmittelbar nach seiner Bildung übergeht,
so daß die Zündelektrode weitestgehend entlastet wird. Bei solchen Entladungsgefäßen
läßt man, insbesondere bei hohen Spannungen, die Erregerspannung häufig gegenüber
der den Hauptlichtbogen speisenden Spannung in der Phase voreilen, um die Ionisation
während des letzten Teiles der positiven Halbwelle möglichst klein zu halten. In
diesem Zeitabschnitt kommt es nämlich häufig vor, daß der an der Eintauchstelle
:der Zündelektrode gebildete Kathodenfleck zu der Hilfsanode überspringt. Diese
Bewegung des: kathodischen Fußpunktes :des Hauptlichtbogens hat ihren Grund darin,
daß die Hilfselektrode während :des letzten Teiles der positiven Halbwelle negativer
ist als die Kathode. Tröpfchen von Quecksilber, :die während der Bildung des Kathodenfleckes:
umhergespritzt werden, können dann zur Zündung der Hi.l:-fsanode führen, d. h.,
.das unerwünschte Wandern des Lichtbogens wird :durch die Bewegung der Quecksilberteilchen
begünstigt. Dadurch kann
naturgemäß die Hilfsanode leicht zerstört
werden, und außerdem wächst die Gefahr der Bildung von Rückzündungen.
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Die Erfindung verhindert diese nachteilige Erscheinung unter Zuhilfenahme
des; Hilfsiventils, das häufig der Zündelektrode vorgeschaltet ist, dadurch, daß
.dieses Hilfsventil in eine für die Zündelektrode und die Hilfsanode gemeinsame
Zuleitung gelegt wird. Auf diese Weise wird die Hilfsanode :daran gehindert, während
des letzten Teiles der durch :das Entladungsgefäß durchgelassenen Halbwelle auf
negativeres Potential als die Kathode zu gelangen. Unmittelbai indem Übergangszeitpunkt,
das ist der Zeitpunkt, in dem der Erregerstrom den Nullpunkt erreicht, wird der
Erregerliehtbo@g,en ausgelöscht. Der Hauptlichtbogen bleibt jedoch noch weiter bestehen,
weil der Anodenstrom noch fließt. Während des Zeitintervalls zwischen den Nulldurchgängen
des Erregerstromes und :des Anodenstromes kann keine negative Ladung zu der Hilfsanode
fließen, weil in dem Speisestromkreis sowohl der Zündelektrode als auch der Hilfselektrode
das GleichrichteTelement liegt. Ohne diesen Gleichrichter in der erfindungsgemäßen
Schaltung würde der Hilfsanode rasch eine negative Spannung zugeführt werden, und
es würde zumindest flir einen kurzen Zeitraum wegen der hohen Dichte des in der
Umgebung der Anode vorhandenen ionisierten Dampfes ein sehr hoher Rückstrom: fließen.
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In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Das Entladungsgefäß 3 enthält außer der Quecksilberkathode 9 und .der
Anode 7 eine Hilfsanode i i, die zur Steuerung ,des Lichtbogens dient und beispielsweise
als: kreisrunde Metallscheibe ausgeführt sein mag. Mit 13 ist eine Zündelektrode
bezeichnet, die, vorzugsweise aus Material von hohem Widerstand hergestellt, ständig
mit der Kathodenflüssigkeit in Berührung ist. Die Hilfsanode i i und ,die Zündelektrode
13 sind in dem Punkt 14 elektrisch miteinander verbunden. Sie werden beide aus einer
Wechselspannung.s:quelle, in ,diesem Fall aus der Sekundärwicklung des Transformators
17, über :das Hilfsventil 15 mit eindeutiger Durchla.ßTichtung beaufschlagt. Zwischen
dem Transformator 17 und dem Hilfsventil liegt ein Widerstand i9, der die Aufgabe
.ha-t, den der Hilfsanode i i zufließenden Erregerstrom zu :begrenzen. Weiterhin
liegt vor der Zündelektrode 13 ein Widerstand 2.1, der ,dazu dient, um durch den
an ihm auftretenden Spannumgs.abfall den Übergang des Lichtbogens von dein Berührungspunkt
zwischen der Zündelektrode 13 und der Kathode 9 zu der Hilfsanode ii zu ermöglichen.
Um die Phasenlage der Ströme, die den Hilfselektroden ri und 13 zugeführt werden,
in bezug auf den Anoden, strom verändern zu können, ist noch die Phasendreheinrichtung
23 vorgesehen, .die der Primärseite des Tr.ansforrnators 17 vorgeschaltet ist.
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Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unberoscheidet sich von
dem nach Fig. i lediglich in der Art, wie den Hilfselektroden i i und 13 die Erregerströme
zugeführt werden. Hier ist ein Transformator 25 vorgesehen, der den genannten Elektroden
Spannungen von -steiler Wellenfront zuführt. Der Transformator 25 :besitzt .außer
der Steuerwicklung 27, welche auf dem gesättigten Schenkel 37 angeordnet
ist, .zwei Erregerwicklungen 28 und 29, die an eine gemeinsame Speiseleitung
31 in entgegengesetztem Wicklungssinn angeschlossen sind. Mit Hilfe des Widerstandes,
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kann der Erregerstrom: in der Wicklung 28 geregelt werden. Auf diese Weise
ist essmöglich, die Phasenrage der in der Wicklung 27 induzierten Spannungsstöße
zu verändern. Im übrigen besitzt der Transformator 25 :einen Streupfad 35 zwischen
den Wicklungen 28 und 29. Durch die Möglichkeit, mit Hilfe des Transformators 2,5
die Phasenlage d er Steuerspannungen zu verschieben, kann das Ventil 15 in diesem
Fall urgesteuert ausgeführt werden.
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Das, Ventil 15 sorgt dafür, daß den Hilfselektroden i i und 13 nurdann
. Spannung zugeführt wird, wenn die Anode 7 des Haupbentladungsgefäßesgegenüber
der Kathode 9 positiv ist. Mit Hilfe der Phasendreheinrichtung, z. B. des Drehreglers
23, in dem Stromkreis der beiden Hilfselektroden kann der Erregerstrom gegenüber
dem Strom der Hauptanode im Sinn der Voreilung verschoben werden. Hierdurch wird
eine Herabsetzung des Ionisationsgrades in dem letzten Teil der positiven Halbwelle
erreicht. Die sich dabei ergebenden Ströme sind in Fig. 3 graphisch :dargestellt.
Dort bedeutet A den Strom, der den Hilfselektroden ii und 13 zugeführt wird, und
B die Kurve der an dem Hauptentladungsgefäß wirksamen Anodenspannung.
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Zwischenader Zündelektrode 13 und der Kathode 9 wird an deren Berührungspunkt
ein kleiner Lichtbogen erzeugt, wenn der Spannungsabfall an der Zündelektrode einen
bestimmten Wert überschreitet. Dieser Spannungsabfall wind .dadurch hervorgerufen,
daß durch die Zündelektrode ein entsprechender Strom hindurchgeschickt wird. Der
untere Fußpunkt dieses Erregerlichtbogens, d. h. also der Kathodenfleck, bewegt
sich von der Zündelektrode 13 entlang der Kathodenoberfläche weg. Andererseits wandert
der obere Fußpunkt dieses Lichtbogens an der Zündelektrode mit außerordentlich großer
Geschwindigkeit aufwärts nach der Hilfsanode ii :hin.. Dies führt schließlich zur
Bildung einer Lichbbogenentladung zwischen der Kathode und der Hauptanode 7.
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Wenn die Erregerspannung den Wert Null (Punkt C in Fig. 3) erreicht,
hört der Erregerstrom auf zu fließen, und der Lichtbogen zwischen der Kathode und,der
Hilfsanode ii erlischt, während der Hauptlichtbogen zwischen der Kathode und der
Hauptanode weiterhin bis zum Nulldurchgang der Anodenspannung im Punkte D bestehenbleibt.
Während dieser Zeit zwischen den Punkten C und D kann, der Kathodenfleck nicht auf
die Hilfsanode i i springen., weil wegen des Ventils 15 ein Rückstrom in der Zuleitung
zu der Hilfsanode i i nicht fließen kann. Um den Übergang des Lichtbogens zwischen
der Kathode 9 und der Hilfsanode ii zu beschleunigen, ist der Widerstand 2i vorgesehen,
an dem, wenn die Zündelektrode 13 mit
Strom beschickt wird, ein
Spannungsabfall auftritt, der die Lichtbogenübertragung zwischen der Hilfselektrode
i i und der Zündelektrode 13 unterstützt. Falls der Hilfsgleichrichter 15
mit Gittersteuerung ausgerüstet ist, wird diese so eingestellt, d;aß dieses Gleichrichterele:ment
nur Strom führen kann., wenn das.Kathodenpo:tentialdes Hauptentl.adungsgefäßes 3
gegenüber dem der Anode negativ ist.
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In Fig. 2 ist eine Gittersteuerung des Hilfsventils 15, wie schon,
erwähnt, nicht erforderlich; wegen der kurzzeitigen Dauer der von dem Transformator
25 gelieferten Spannungsstöße wird das Ventil 15 ebenfalls, während der positiven
Anodenspannungsh:alb-,velle des Hauptentl:adungsgefäßes nur kurze Zeit vom Strom
durchflossen.