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Einrichtung zum Betrieb von einanodigen Entladungsgefäßen mit Daueierregung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Betrieb von einanodigen Entladungsgefäßen,
welche mit Erregeranoden arbeiten, und hat zum Ziel, die nachteiligen Erscheinungen
zu beseitigen, die sich durch den Ausfall der Erregung ergeben können. Es hat sich
gezeigt, daß die Erregung bei solchen Gefäßen unter ungünstigen Betriebsverhältnissen,
insbesondere bei gittergesteuerten Gefäßen bei sehr weitgehender. Teilaussteuerung
derselben, mitunter erlischt. Die physikalischen Ursachen, die dafür bestimmend
sind, können noch nicht restlos übersehen werden. In vielen Fällen kann ein solcher
Ausfall der Erregung, insbesondere wenn das Entladungsgefäß im Wechselrichterbetrieb
arbeitet, zu unerwünschten Betriebsunterbrechungen und eventuell weiteren Nachteilen
AnIaß geben. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Häufigkeitsmaximum
des Erlöschens der Erregung in dem. Zeitraum unmittelbar nach Erlöschen der Hauptanode
liegt. Die Erscheinung zeigt sich ferner um so häufiger, je steiler der Anodenstrom
auf Null absinkt.
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Erf ndungsgemäß läßt sich diesen Nachteilen eines Ausfalles der Erregung
des Entladungsgefäßes dadurch begegnen, daß an den Entladungsgefäßbehälter oder
an einen diesem an dem Gefäß in elektrischer Hinsicht wirkungsmäßig äquivalenten
Teil ein Tauchzündstift, nach .Art derjenigen .für Initialzündung, elektrisch angeschlossen
ist und die Potentialdifferenz, die nach dem Erlöschen der Erregung im Anschluß
an die Brennzeit der Hauptanode zwischen der Entladungsgefäßbehälterwand
bzw.
dem diesen wirkungsmäßig äquivalenten Teil und der Kathode entsteht, für die Lieferung
eines Stromes über den Zündstift zur erneuten selbsttätigen Zündung des Gefäßes
ausgenutzt wird. Der Zündstift kann hierbei gegebenenfalls unmittelbar von dem Gefäßbehälter
oder von einem diesem in elektrischer Hinsicht wirkungsmäßig äquivalenten Teil getragen
sein. Der elektrische Anschluß des Zündstiftes erfolgt an den Entladungsgefäßbehälter,
wenn das Entladungsgefäß einen Aufbau hat, bei welchem die Kathode gegen den Entladungsgefäßbehält-er
elektrisch isoliert ist. Es gibt aber auch Ausführungen von Entladungsgefäßen, bei
welchen der Entladungsgefäßbehälter gegen die Kathode des Gefäßes nicht isoliert
ist. In diesem Falle ist in dem Entladungsgefäßbehälter ein besonderer die Entladungsbahn
umschließender Schirm vorgesehen, welcher gegenüber dem Entladungsgefäßbehälter
isoliert ist und die eigentliche Behälterwand des Entladungsgefäßes gegen die Entladungsbahn
abschirmt.
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Bei einem solchen Aufbau des Entladungsgefäßes wird der Zündstift
an diesen gegen die Behälterwand und damit gegen die Kathode isolierten Schirm angeschlossen,
denn dieser wirkt bei einem solchen Gefäßaufbau mit dem Plasma der Entladung im
Gefäß zusammen elektrisch äquivalent dem Entladungsgefäßbehälter bei einem Gefäßaufbau
mit gegen diesen Behälter isolierter Kathode.
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Die Erfindung macht dabei von der Erscheinung Gebrauch, daß bei einem
Eilöschen des Kathodenfleckes im Anschluß an die Anodenbrennzeit das absterbende
Plasma der Entladungsstrecke das Potential der zu diesem Zeitpunkt positivsten Elektrode,
d. h. dasjenige delr nunanehr leer laufenden Erregeranode oder Erregeranoden annimmt.
Es wird demzufolge auch der von der Kathode isolierte Kessel oder der in elektrisch
äquivalentem Sinne wirkende Schirm bei einem Gefäß mit nicht gegen den Kessel isolierter
Kathode mit dem Charakter einer mit-dem Plasma in Berührung stehenden isolierten
Sonde kurzzeitig etwa auf -dieses. Potential der Erregeränode hochgerissen. Ist
nun, wie angegeben, ein in das Kathodenquecksüber eintauchender Zündstift wie für
eine Initialzündung leitend z. B. mit dem Vakuumkessel verbunden, so bewirkt der
Abfluß der in dem Plasma gespeicherten elektrischen Energie über die Kesselwand
und den Zündstift selbsttätig die Einleitung eines neuen Zündvorganges, so da.ß
auch die Erregeranode selbsttätig wieder gezündet wird. Der Zündstromkreis schließt
sich dabei über den Erregersatz und das Plasma.
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Bei einer solchen Anordnung wird naturgemäß wegen des betriebsmäßig
stets bestehenden Petentialunterschiedes zwischen dem Entladungsgefäßbehälter bzw.
dem diesem äquivalenten @SchiTm und der gegen diese isolierten Kathode ein geringer
Strom über den Tauchzündstift fließen, wenn dieser an seinem in das Quecksilber
eintauchenden Teil aus einem Halbleiterwerkstoff besteht. Das Fließen dieses Stromes
wird nicht eintreten, wenn ein Tauchzündstift -zeit einem dielektrischen Überzug
benutzt wird, wie er ebenfalls bereits an sich bekannt ist. Bei diesem Strom, der
bei brennender Erregeranode über den Tauchzündstift fließt, handelt es sich aber
um einen solchen, der nur zu einer relativ geringen thermischen Belastung des Zündstiftes
führt. Der nach der Erfindung für die Zündung ausgenutzte Potentialunterschied,
der z. B. zwischen dem Entladungsgefäßgehäu:se und der Kathode im Falle des Erlöschens
der Erregeranode auftritt, liegt um ein, bis zwei Zehnerpotenzen höher als der sonst
bestehende, so daß tatsächlich ein wirksamer Zündvorgang erreicht wird. Die Größe
dies Wertes läßt sich beeinflussen durch die Wahl der für die Erregeranode benutzten
Leerlaufspannung. Da bei einer solchen Anordnung im Gegensatz zu dem üblichen Aufbau
der zündstiftgesteuerten Gefäße die Kathode gegen den Behälter des Entladungsgefäßes
isoliert ist, läßt sich eine solche erfindungsgemäße Anordnung mit einem mit der
Entladungsgefäßwand leitend verbundenen und gegebenenfalls an dieser unmittelbar
angeordneten Tauchzündstift auch unmittelbar als integrierender Bestandteil. der
eigentlichen Zündeinrichtung des Gefäßes ausnutzen, so daß in diesem Falle dann
keine weitere Zündeinrichtung benötigt wird. Sobald nämlich, wie ohne weiteres zu.
übersehen ist, z. B. an die Entladungsgefäßbehälterwand und an die Kathode eine
entsprechende Spannung angelegt wird, kann über den Tauchzündstift auch ein Strom
erzeugt werden, der die betriebsmäßige Zündung für die Ingangsetzung der Dauererregung
des Gefäßes herbeiführt.
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Eine beispielsweisse Ausführung für die Anwendung der Erfindung bei
einem Entladungsgefäß zeit gegen die Kathode isolüerter Behälterwand veranschauliCht
die Figur der Zeichnung. In dieser bezeichnet z die Sekundärwicklung des das Entladungsgefäß
speisenden Transformators, wobei von denn. Stromrichter nur ein Gefäß 2 dargestellt
ist. Dieses Gefäß besitzt eine Hauptanode 3 und eine Erregeranode 4. Seine mit Quecksilber
ärbeitende Kathode ist mit 5 bezeichnet. Über die Leitungen 6, 7 und 8 ist ein Verbraucher
13 in - den Stromkreis des Entladungsgefäßes eingeschaltet. Der Behälter
der Kathode 5 ist über einen Isolierring 14 gegen den Behälter 2 isoliert. An. dem
Behälter 2 ist die Tauchzündelektrode 15 befestigt, die mit ihrem freien
unteren Ende in das Quecksilber der Kathode 5 @eintaucht. Eine Zündspannungsquelle
9 kann über die Leitung rö und den Schalter I I sowie die Leitung 12 an den Behälter
2 bzw. die Zündelektrode 15 einerseits und die Kathode 5 andererseits angeschlossen
werden für die Durchführung einer bedienungsmäßigen Zündung des Gefäßes.
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Zum Wesen der Arbeitsweise eines solchen Gefäßes wird nochmals kurz
angeführt: Erlischt im Anschluß an die Brennzeit der Hauptanode 3 der Lichtbogen
zur Erregeranode 4, so nimmt das Gefäß 2 zufolge seiner Berührung mit dem Plasma
sprunghaft etwa das Potential der Leerlaufspannung der Erregeranode 4 an. Die auf
diese Weise zwischen dem Behälter 2 und der Kathode 5 entstehende Potentialdifferenz
läßt eilen Zündstrom
über den Zündstift 15 nach der Kathode 5 entstehen,
so daß der erloschene Erregerlichtbogen wieder in Gang gesetzt wird. War das Entladungsgefäß
außer Betrieb gewesen und soll wieder in Betrieb genemmen werden, so kann eine grundsätzlich
in dem Beispiel bereits angedeutete Zündeinrichtung 9 bis 12 benutzt werden, deren
integrierender Bestandteil der Tauchzündstift 15 ist, wie bereits oben angeführt
wurde. Für den Zündvorgang wird der Schalter i i geschlossen, wodurch von der Zündspannungsquelle
9 -ein entsprechender Strom über den Tauchzündstift r 5 und die Kathode 5 geliefert
wird, ,der zur Erzeugung eines Zündlichtbogens und damit zur Ingangsetzung des Lichtbogens
für die Erregeranode 4 führt.