DE942578C - Anordnung zur Herabsetzung der von einer Zuendeinrichtung fuer gas- oder dampfgefuellte Entladungsgefaesse zu liefernden Zuendleistung - Google Patents

Anordnung zur Herabsetzung der von einer Zuendeinrichtung fuer gas- oder dampfgefuellte Entladungsgefaesse zu liefernden Zuendleistung

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DE942578C
DE942578C DES8159D DES0008159D DE942578C DE 942578 C DE942578 C DE 942578C DE S8159 D DES8159 D DE S8159D DE S0008159 D DES0008159 D DE S0008159D DE 942578 C DE942578 C DE 942578C
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grid
ignition
capacitor
capacitance
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Expired
Application number
DES8159D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Erwin Schmidt
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/02Details
    • H01J17/04Electrodes; Screens

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  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Description

  • Anordnung zur Herabsetzung der von einer Zündeinrichtung für gas-oder dampfgefüllte Entladungsgefäße zu liefernden Zündleistung Die Erfindung betrifft die Zündung von elektrischen gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen, z. B. Ouecksilberdampfgleichrichtern. Zweck der Erfindung ist, mit kleineren Strömen bzw. Spannungen, welche zur Gittersteuerung erforderlich sind, auszukommen, d. h. die Typenleistung der für dieZündung bzw. Steuerung derartigerEntladungsgefäße notwendigen Zünd- bzw. Steuereinrichtungen, beispielsweise Regelsätze, zu erniedrigen.
  • Gemäß der Erfindung wird bei. einem derartigen Gleichrichter in den Gitterkreis, der von einer von der Anodenspannungsquelle des Entladungsgefäßes unabhängigen Spannungsquelle gespeist wird, ein Kondensator von solcher Größe geschaltet, daß der für die Zündung von der Steuereinrichtung im Augenblick der Zündung zu liefernde Strom sowie die notwendige äußere Zündspannung herabgesetzt werden. Unter der äußeren Zündspannung wird dabei diejenige Spannung verstanden, welche man an den durch die Entladungsstrecke von der Kathode bis zum Gitter und den Gitterwiderstand gebildeten Stromkreis anlegen muß, um die Entladung zum Zünden zu bringen.
  • Um die Erfindung genau zu erläutern, soll zunächst kurz auf die physikalischen Erscheinungen bei der Zündung der Entladung in gittergesteuerten Quecksilberdampfgleichrichtern eingegangen werden. Wenn in einem derartigen Entladungsgefäß ein verhältnismäßig niedriger Dampfdruck und eine nicht zu große Ionenkonzentration herrscht, muß dem Steuergitter eine positive Spannung aufgedrückt werden, um eine Entladung auf die Hauptanoden -zum Entstehen zu bringen. Zunächst bildet sich dabei eine Entladung zwischen der Kathode und dem Gitter aus, welche bei'genügender Steigerung des Gitterstromes eine für die Zündung auf die Anode ausreichende Ionisation schafft. Ist der notwendige Ionisationsgrad erreicht, dann beginnt die Hauptentladung zwischen Kathode und Anode zu brennen. Diese Art der Zündung einer Entladung, welche vor allem immer dann vorliegt, wenn der Gleichrichter eingeschaltet wird, pflegt man als Gitterzündung zu bezeichnen.
  • Fig. i zeigt ein Prinzipschaltbild, an Hand dessen die Vorgänge bei: der Zündung näher erläutert werden sollen. Die Kathode ist mit i, das Steuergitter mit z und die Anode mit 3 bezeichnet. 4 ist der im Gitterkreis liegende Gitterwiderstand, 5 und 6 sind die Klemmen, an welche die Spannung der Zündspannungsquelle angelegt wird.
  • Die Verhältnisse bei der Zündung einer Entladung lassen sich aus Fig. a entnehmen. In dieser Figur, welche den Gitterstrom als Funktion der Gitterspannung darstellt, ist auf der Abszisse der jeweilige Wert der Gitterspannung, auf der Ordinate der des Gitterstromes aufgetragen. Man sieht, daß mit zunehmender Gitterspannung (wobei unter Gitterspannung schlechthin die Spannung zwischen Kathode und Steuergitter und nicht die Spannung an den Klemmen 5 und 6 verstanden wird) der Gitterstrom steil ansteigt und schließlich an dem Punkt 7 einen bestimmten Stromwert erreicht, und nach dessen überschreiten die Charakteristik fallend wird und daher nur durch entsprechend große Gitterwiderstände stabil eingestellt werden kann. Würde der äußere Gitterwiderstand 4 verschwindend klein gemacht werden, so könnte die Stromstärke der Hilfsentladung zu beliebig hohen Werten ansteigen. Der erwähnte Stromwert, von dem ab die Charakteristik fallend wird, sei mit-J,. bezeichnet. Bei einem Strom Jg, ist eine ausreichende Vorionisation geschaffen, bei welcher nunmehr eine Zündung der Entladung von der Kathode zur Anode stattfinden kann. Man erkennt aus diesem Kurvenbild, daß unter allen Umständen die Gitterspannung zunächst den dem Gitterstrom Jg,n entsprechenden Wert Ugm überschreiten muß, wenn eine Zündung stattfinden soll. Wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, dann muß die Zündspannungsquelle imstande sein, einen Strom von der Größe Jg, zu liefern, wenn überhaupt eine Zündung stattfinden soll. Hat diese stattgefunden, dann bricht dieGitterspannung auf einenverhältnismäßig kleinen Wert zusammen.
  • Nun soll die äußere Zündspannung betrachtet werden. Steigert man die äußere Gitterspannung gleichmäßig von Null bis zu höheren Werten, so schneidet die sich parallel verschiebende Widerstandsgerade 8 die Kennlinie zunächst in Punkten, in welchen sich der Gitterstrom stabil einstellt. Im Augenblick, wo aber die Widerstandsgerade, welche die Abhängigkeit des Stromes von der äußeren Gitterspannung darstellt, den Punkt 7 überschreitet; springt der Strom plötzlich auf einen Wert, der bei angelegter Anodenspannung sofort zur Zündung auf die Anode führt. Der dabei fließende Zündstrom kann je nach der Wahl des Gitterwiderstandes, welcher die Steilheit .der Widerstandsgeraden beeinflußt, Werte erreichen, die bedeutend größer sind als der zur Zündung tatsächlich notwendige Gitterstrom. Die Zündspannungsquelle wird dann mit diesem Strom belastet.
  • Wählt man den Gitterwiderstand groß, dann ergibt sich eine flachere Widerstandsgerade g. Die äußere Zündspannung Ug, muß dann so weit gesteigert werden, bis die Widerstandsgerade die Charakteristik im Punkte io schneidet. Die Stromwerte, welche sich bei Wahl großer Gitterwiderstände ergeben, sind alle stabil.
  • Nun ist die Wahl des Gitterwiderstandes für den Zündkreis bei Quecksilberdampfgleichrichtern stets von verschiedenen Faktoren abhängig, und man hat damit zu rechnen, daß die Größe des Gitterwiderstandes im allgemeinen durch die schalt- und entladungstechnischen Erfordernisse vorgegeben ist. Die Spannung, welche von der Zündspannungsquelle'geliefert werden muß, ist daher in vielen Fällen verhältnismäßig groß, ferner muß die Gitterspannungsquelle bei dieser Spannung den Strom Jg= liefern, so daß sich unter Umständen die Notwendigkeit ergibt, die Zündspannungsquelle, beispielsweise den Steuersatz, der für die Regelung des Gleichrichters dient, für eine verhältnismäßig große Typenleistung auszulegen.
  • Die Versuche des Erfinders haben nun ergeben, daß die erforderliche äußere Zündspannung sowie auch die notwendige Strombelastbarkeit der Zündspannungsquelle dadurch erheblich herabgesetzt werden kann, daß man in den Gitterkreis einen in Fig. i mit i i bezeichneten Kondensator einschaltet. Es hat sich gezeigt, daßdann, wenn die Kapazität des Kondensators eine bestimmte später noch zu erörternde Mindestgröße besitzt, die äußere Gitterspannung nur auf einen Wert Ugz erhöht zu werden braucht, also nur so weit, daß die für den betreffenden Gitterwiderstand geltende Widerstandsgerade 1a die Charakteristik im Punkt 7 schneidet. Dann erfolgt die Zündung, ohne daß der dem Steuergerät zu entnehmende Strom den Wert ig,n, also den dem Punkt 7 entsprechenden Stromwert, überschreitet. Diese Wirkung der Einschaltung eines Gitterkondensators bestimmter Größe ist offenbar darauf zurückzuführen, daß der Kondensator, welcher bei Steigerung der Gitterzündspannung bis auf den Wert Ugn aufgeladen wurde, eine stromergiebige Spannungsquelle darstellt, die ohne Vorwiderstand an eine Entladungsstrecke mit fallender Charakteristik angeschlossen ist. Der Kondensator entlädt sich daher plötzlich mit sehr hoher Stromstärke- über das Gitter und zündet den Lichtbogen' zwischen Kathode und Anode, ohne die treibende Spannungsquelle im Augenblick der Zündung mit einem größeren Strom als Jg. zu belasten. Die Zündung erfolgt nicht mit einem beliebig kleinen Kondensator, da ja stets in der Gitterleitung Impedanzen vorhanden sind und die Gitterentladung eine bestimmte Aufbauzeit nötig hat, während der eine bestimmte Ladung abgegeben werden muß.
  • Es hat sich nun ergeben, d.aß die Bestimmung der notwendigen Mindestgröße des Gitterkondensators in verhältnismäßig einfacher Weise erfolgen kann. Zwischen der äußeren Gitterzündspannung und der Größe des Gitterkondensators besteht nämlich ein durch Fig. 3 veranschaulichter Zusammenhang. Man erkennt, daß die äußere Gitterzündspannung bei einer bestimmten Größe der Kapazität des Gitterkondensators plötzlich von einem verhältnismäßig hohen Wert auf einen sehr niedrigen Wert herabsinkt. Fig. 3 läßt dies deutlich erkennen. Die Werte der äußeren Gitterzündspannung Ug, sind auf der Ordinate, die Werte für die Größe der Kapazität des Gitterkondensators auf der Abszisse aufgetragen. Bis zum Punkt 13 bleibt die äußere Gitterzündspannung auf einer gewissen, verhältnismäßig großen Höhe, um dann nach Überschreiten dieses Punktes zum Punkt 14 auf einen sehr niedrigen Wert abzusinken. Durch diesen Punkt 14 ist der auf der Abszisse ablesbare Mindestwert der Kapazität des Gitterkondensators cg ,"1n. bestimmt. Man kann natürlich die Größe des Gitterkondensators empirisch in der Weise feststellen, indem man in den Gitterkreis einen veränderlichen Kondensator schaltet und nun die Größe der Kapazität so lange verändert, bis die erwähnte Erniedrigung der äußeren Gitterzündspannung auftritt. Der dann in die Leitung einzuschaltende Kondensator muß dann mindestens die Kapazität besitzen, auf welche der veränderliche Kondensator eingestellt worden war.
  • Auf diese Weise ist es also möglich, die Größe der Kapazität eines Kondensators zu ermitteln, welcher, zwischen Gitter und Kathode geschaltet, es gestattet, sowohl mit einer geringeren äußeren Gitterzündspannung auszukommen als auch die Gitterspannungsquelle für eine geringere Strombelastbarkeit auszulegen. Dies wird in allen Fällen als Vorteil empfunden, insbesondere aber dann, wenn die Steuerung des Gleichrichters durch Apparate erfolgt, deren Typenleistung infolge der höheren äußeren Zündspannung als auch der vorübergehenden größeren Stromentnahme höher gewählt werden müßte. Bei Versuchen mit Steuereinrichtungen, durch welche dem Gitter zum Zwecke der Zündung periodisch eine Spannung mit steiler Wellenfront aufgedrückt wird, hat sich die Maßnahme nach der Erfindung besonders bewährt. Sie ist aber für alle Fälle von Vorteil, gleichgültig auf welche Weise die Zündung der Entladung erfolgt, d. h. welche Apparate oder Spannungsquellen zur Lieferung der Gitterzündspannung herangezogen werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Herabsetzung der von einer Zündeinrichtung für gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße zu liefernden Zündleistung, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gitterkreis, der von einer von der Anodenspannungsquelle des Entladungsgefäßes unabhängigen Spannungsquelle gespeist wird, ein Kondensator geschaltet wird, welcher so groß gewählt ist, daß der für die Zündung von der Steuereinrichtung im Augenblick der Zündung zu liefernde Strom sowie die notwendige äußere Gitterzündspannung herabgesetzt werden.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Mindestgröße für den einzuschaltenden Kondensator diejenige Kapazität gewählt wird, bei welcher bei dem durch die schalt- und entladungstechnischen Erfordernisse vorgegebenen Gitterwiderstand die äußere Gitterzündspannung auf einen niedrigen Wert absinkt.
  3. 3. Verfahren zur Ermittlung der notwendigen Kapazität des Gitterkondensators für eine Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gitterkreis ein Kondensator veränderlicher Kapazität eingeschaltet wird, dessen Kapazität so lange gesteigert wird, bis die zum Zwecke der Zündung an den aus Kathode, Gitter und Gitterwiderstand gebildeten Stromkreis anzulegende Spannung plötzlich stark absinkt, wobei der sich so ergebende Wert der Kapazität den Mindestwert der Kapazität des in den Gitterkreis einzuschaltenden Kondensators darstellt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 559 320, 629 2io, 629 683, 63 1 170, 641 461, 644 534.
DES8159D 1938-01-30 1938-01-30 Anordnung zur Herabsetzung der von einer Zuendeinrichtung fuer gas- oder dampfgefuellte Entladungsgefaesse zu liefernden Zuendleistung Expired DE942578C (de)

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE629683C (de) * 1931-10-01 Aeg Schutzeinrichtung fuer die Gitterkreise von Umformungseinrichtungen mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, insbesondere solchen, die mit hoher Spannung etrieben werden
DE559320C (de) * 1927-05-06 1932-09-19 Philips Nv Gleichrichtereinrichtung fuer Wechselstrom, die eine gasgefuellte elektrische Entladungsroehre mit Gluehkathode, Anode und einer oder mehreren Hilfselektroden enthaelt
DE629210C (de) * 1930-04-25 1936-04-24 Aeg Anordnung zur Verbesserung des Betriebes von mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitenden, selbsterregten Wechselrichtern
DE631170C (de) * 1928-05-10 1936-06-13 Aeg Schaltungsanordnung zur Regelung der Gleichspannung von Gleichrichteranlagen, die mit gittergesteuerten dampf- oder gasgefuellten Entladungsstrecken arbeiten
DE641461C (de) * 1933-05-31 1937-02-01 Aeg Schaltanordnung fuer voneinander getrennte Gitterkreise von Dampf- oder Gasentladungsstrecken
DE644534C (de) * 1934-05-31 1937-05-07 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Regeleinrichtung fuer Widerstandsschweissmaschinen

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