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Schaltungsanordnung mit einer gasgefüllten, elektrischen Entladungsröhre
Als Vorschaltimpedanz für mit Wechselstrom gespeiste gasgefüllte Entladungsröhren
wird meistens eine Selbstinduktion verwendet, welche die Entladung stabilisiert
und die Entladungsstromstärke auf einem gewissen Wert hält. Die Selbstinduktion
kann in Form einer gesonderten Drosselspule verwendet werden, oder sie kann in einem
die Röhre speisenden Transformator vorhanden sein; es wird dann ein sog. Streufeldtransformator
benutzt.
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Um die Zündung der Entladungsröhre zu erleichtern, hat man schon einen
Kondensator benutzt, der parallel zu der Röhre geschaltet wird, und zwar derart,
daß er mit der der Röhre vorgeschalteten Selbstinduktion in Reihe liegt. Bevor die
Röhre gezündet hat, wird dann von der Wechselstromquelle, der Selbstinduktion und
dem Kondensator ein Stromkreis gebildet, der von Wechselstrom durchflossen wird.
Dabei tritt zwischen den Belägen des Kondensators eine Wechselspannung auf, die
sehr hoch, sogar erheblich höher als die Spannung der Stromquelle sein kann und
die Zündung der Röhre bewirkt. Die Höhe dieser Kondensatorspannung hängt von dem
Verhältnis der Wechselstromwiderstände der Selbstinduktion und des Kondensators
ab. Je mehr diese Größen aufeinander abgestimmt sind, um so größereKondensatorspannungen
können erreicht werden. Dieser Zündungsweise haften unter Umständen jedoch große
Nachteile an. Die Größe der Selbstinduktion wird nämlich von der Spannung der Stromquelle
und den Daten der Entladungsröhre bestimmt. Will man nun die Selbstinduktion und
den Kondensator mehr oder weniger miteinander in Resonanz bringen, so kann man die
Größe der Selbstinduktion nicht ändern, sondern man muß den Kondensator der Selbstinduktion
anpassen. Es hat sich gezeigt, daß man auf diesem Wege häufig zu sehr großen Kondensatoren-gelangt
und daß sehr starke Ströme durch den von der Stromquelle, der Selbstinduktion und
dem Kondensator gebildeten Stromkreis fließen müssen, um eine genügend große Kondensatorspannung
zu erhalten. Hierdurch wird die Anlage sehr verteuert.
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Die bekannte Schaltung läßt sich überdies nur verwenden, wenn die
Vorschaltimpedanz aus einer Selbstinduktion besteht, und nicht, wenn für diesen
Zweck ein Ohmscher Widerstand benutzt wird.
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Gemäß der Erfindung werden Schaltungsanordnungen mit einer gasgefüllten,
elektrischenEntladungsröhre, die unterZwischenschaltung einer Vorschaltimpedanz
aus einer Wechselstromquelle ;gespeist wird, und mit einem dauernd oder nur beim
Zünden der Röhre parallel zu dieser geschalteten Konden-_
sator,
der auf die Selbstinduktion der beim Zünden der Röhre im Röhrenkreis liegenden Schaltelemente
derart abgestimmt ist, daß an seinen Belegungen eine zur Zündung der Röhre ausreichende,
erhöhte Spannung au£,#, tritt, dadurch verbessert, daß eine beim Zun'°' den der
Röhre in Reihe mit dem Kondensator und in Reihe mit der Entladungsröhre geschaltete;
nach erfolgtem Zünden aber kurzgeschlossene Selbstinduktion angeordnet wird, deren
Impedanz wesentlich größer als diejenige der Vorschaltimpedanz ist. Beim Inbetriebsetzen
ist also der Kurzschluß dieser Selbstinduktion aufgehoben, so däß dann ein Stromkreis
von der Stromquelle; dieser Selbstinduktion, dem Kondensator und der für den normalen
Betrieb dienenden Vorschaltimpedänz' gebildet wird. Die nur zur Zündung dienende
Selbstinduktion kann imabhängig von der Spannung der Stromquelle und von den Daten
der Röhre, also unabhängig .von der normalen Vorschaltimpedanz gewählt werden. Man
hat also größere Freiheit bei der Dimensionierung des Kondensators und der Selbstinduktion.
Die Impedanz der letzteren, wie vorher ausgeführt, ist wesentlich größer als die
der Vorschaltimpedanz gewählt; so daß bloß ein verhältnismäßig kleiner Kondensator
verwendet zu werden braucht. Auch der Strom, der während des Zün-dvc)rganges Aürch=deii-obet-beschriel)eneir
Stromkreis fließt, kann klein gehalten werden. Zur Begrenzung des Stromes kann in
Reihe mit der Selbstinduktion ein ebenfalls kurzschließbarer Ohmscher Widerstand
geschaltet werden. Nachdem die Röhre unter Einfluß der zwischen den Kondensatorbelägen
auftretenden Spannung gezündet hat, wird die für die Zündung benutzte Selbstinduktion,
gegebenenfalls auch der Ohmsche Widerstand, kurzgeschlossen, so daß diese keinen
Einfluß auf die normale Entladungsstromstärke haben. Zweckmäßig wird nach der Zündung
der Röhre der Kondensator abgeschaltet, wozu in den parallel zu der Röhre liegenden,
den Kondensator enthaltenden Stromzweig ein Schalter angeordnet werden kann. Dieser
Schalter kann eventuell mit dem die Selbst-Induktion kurzschließenden Schalter derart
verbunden werden, daß sie zu gleicher Zeit betätigt werden.
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Unter gasgefüllter Röhre wird hier nicht nur eine Röhre verstanden,
die mit' einem oder mehreren Gasen gefüllt ist, sondern auch eine Röhre, deren Füllung
aus Dampf oder aus einem Gas-Dampf-Gemisch besteht.
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Die Zeichnung stellt beispielsweise eine Schaltungsanordnung gemäß
der Erfindung dar.
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Die in der Zeichnung dargestellte gasgefüllte Entladungsröhre i, deren
Beschaffenheit in der Figur nicht näher angegeben ist, ist mit Glühelektroden, die
mit stark elektronenemittierenden Stoffen versehen sind und durch die Entladung
selbst oder durch einen besonderen Heizstrom erhitzt werden, ausge-.:stttet. Die
Füllung besteht aus einem Edelgase, z. B. Neon, unter einem Druck von einigen Millimetern
Quecksilbersäule, während die Röhre überdies Quecksilber enthält, dessen Dampf an
der Lichtausstrahlung der Röhre beteiligt ist. Wenn die Röhrenwand aus einem für
ultraviolettes Licht durchlässigen Material hergestellt wird, kann die Röhre zum
Aussenden von ultravioletten Strahlen, die von der positiven Säulenentladung erzeugt
werden, benutzt werden.
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Die Röhre i wird aus der Wechselstromquelle 2 gespeist, die aus einem
Netz üblicher Spannung, z. B. 22o oder 380 Volt, bestehen, und von dem die
Röhre mittels des zweipoligen Schalters 3 abgeschaltet werden kann: Die Vorschaltimpedanz
besteht aus einer Drosselspule 4. Parallel zu der Röhre i ist der Kondensator 5
geschaltet. Eine Drosselspule 6 ist in Reihe mit dem Ohmschen Widerstand 7 zwischen
die Leiter 8 und 9 geschaltet. Zwischen diesen Leitern liegt auch der Schalter io,
der in geschlossenem Zustande die Drosselspule 6 mit dem Widerstand 7 kurzschließt
und den Stromzüführttngs-leiter#-i i- der Röhre -über den Schalter 3 unmittelbar
mit der Stromquelle 2 verbindet.
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Der Schalter io kann als Druckknopfsehalter ausgeführt werden, und
zwar derart, daß er im Ruhezustand, also wenn auf den Knopf nicht gedrückt wird,
geschlossen ist, Drückt man auf den Knopf, so wird der Schalter geöffnet.
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Beim Inbetriebsetzen der Röhre wird nun der Schalter io geöffnet,
z. B. mittels Eindrücken des Druckknopfes, und der Schalter 3 geschlossen. Die Drosselspule
d:, der Kondensator 5, die Drosselspule 6 und der Widerstand 7 liegen dann in Reihe
und bilden zusammen mit der Stromquelle 2 einen Stromkreis, der von Wechselstrom
durchflossen wird. Die Drosselspüle 6 hat eine viel größere Selbstinduktion als
die Drosselspule ,I, während der Kondensator 5 und die Drosselspule 6 derart bemessen
sind, daß der skizzierte Stromkreis für die Grundfrequenz der Wechselstromquelle
2 auf Resonanz oder nahezu auf Resonanz abgestimmt ist. An den Belägen des Kondensators
tritt nun eine hohe Spannung auf, die die Entladungsröhre i zündet. Nach erfolgter
Zündung wird der Schalter i o geschlossen, z. B. durch Freigeben des Druckknopfes,
so daß die Entladungsröhre i unter Zwischenschaltung der normalen Vorschaltimpedanz
q. unmittelbar an die Stromquelle 2 angeschlossen ist.
Vorzugsweise
wird in den Leiter i:2 noch ein Stromunterbrecher aufgenommen, der nach der Zündung
der Röhre geöffnet wird, wodurch der Stromkreis des Kondensators 5 unterbrochen
wird. Dieser- Stromunterbrecher kann derart mit dem Schalter io gekoppelt werden,
daß sie zu gleicher Zeit betätigt werden. Man kann diese Schalter eventuell automatisch
betätigen lassen, z. B. durch den Entladungsstrom der Röhre i.
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Weil man bei der Dimensionierung der Drosselspule 6 und des Kondensators
5 unabhängig ist von einer bestimmten innezuhaltenden Größe der Drosselspule, so
wird die Selbstinduktion der Drosselspule 6 wesentlich größer gewählt als die normale
Vorschaltimpedanz, wodurch der Kondensator wesentlich kleiner gewählt werden kann
als im Falle, daß er mit der normalen Vorschaltimpedanz in Resonanz gebracht werden
müßte.
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Zur Illustration seien an Hand eines praktischen Beispiels folgende
Zahlen erwähnt. Eine gewisse Entladungsröhre wurde aus einem Wechselstromnetz von
5o Perioden und 2,20 Volt gespeist. Um die normale Entladungsstromstärke von ,4,5
A zu erhalten, mußte eine Drosselspule mit einer Induktanz von 30 Ohm vorgeschaltet
werden. Ein parallel zu der Entladungsröhre geschalteter Kondensator müßte, um eine
völlige Resonanz herbeizuführen, eine Kapazitanz von 30 Ohm aufweisen, wozu
ein Kondensator von etwa i oo ,liF verwendet werden müßte. Da die Röhre eine Zündspannung
von 300 Volt zeigte, müßte die amKondensator auftretende Resonanzspannung
wenigstens 300 Volt sein, wozu der Strom im Resonanzkreis wenigstens io A
betragen müßte.
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Durch Verwendung der in der Zeichnung abgebildeten Schaltungsanordnung
konnten weit vorteilhaftere Dimensionen gewählt werden. Die Drosselspule 4 mußte
selbstverständlich gleichfalls eine Induktanz von 30 Ohm haben. Der Kondensator
5 wurde zu o,i ,jcF gewählt, und die Drosselspule 6 wurde derart bemessen, daß der
Stromkreis 2=4-5-6-7-9 für die Grundfrequenz der Wechselstromquelle in Resonanz
war. Dazu wurde die Induktanz der Drosselspule 6 etwa 30 ooo Ohm gemacht. Um am
Kondensator eine Resonanzspannung von 300 Volt zu erhalten, brauchte durch
den Resonanzkreis nur ein Strom von etwa io mA zu fließen. Der Ohmsche Widerstand
des Resonanzkreises wurde dazu etwa 2o ooo Ohm gewählt, welcher Widerstand vornehmlich
in Form des Widerstandes 7 in dem Kreise aufgenommen wurde. Unter Umständen kann
der Drosselspule 6 ein so großer Ohmscher Widerstand gegeben werden, daß der gesonderte
Widerstand 7 in Fortfall kommen kann.
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Diese Zahlen lassen erkennen, daß der Kondensator 5 infolge der erfindungsgemäßen
Maßnahmen sehr viel kleiner und billiger wird; statt eines Kondensators von 3ooo
VA braucht man einen Kondensator von 3 VA. Die Drosselspule 6 und der Widerstand
7 führen nur schwache Ströme und werden lediglich während des Zündvorganges belastet;
sie können denn auch klein und billig gehalten werden und brauchen nur 3 bzw. 2
VA Leistung aufzuweisen.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin,
daß sie auch angewendet werden kann, wenn die Vorschaltimpedanz nicht aus einer
Selbstinduktion, sondern z. B. aus einem Ohmschen Wid,rstand besteht.