DE744009C - Arrangement to improve the operation of ignition pin vessels connected in parallel in opposite directions, which serve to protect against overvoltages - Google Patents

Description

Anordnung zur Verbesserung des Betriebes von gegensinnig parallel geschalteten Zündstiftgefäßen, die zum Schutz gegen .Überspannungen dienen Entladungsgefäße mit Initialzündung, insbesondere Quecksilb,erdampfgefäß:e mit Zündelektrode, können, wie bekannt, alg Überspannungsableiber verwendet werden. Sie eignen sich beispielsweise als Überlastungsschutz für Reihenkondensatoren, die besonders bei verbraucherseitigen Kurzschlüssen sofort überbrückt werden müssen, damit das Auftreten gefährlicher Resonanzüberspannungen vermieden wird.Arrangement to improve the operation from opposite directions in parallel switched ignition pin vessels, which serve to protect against overvoltages, discharge vessels with initial ignition, especially mercury, vapor container: e with ignition electrode, can, As is known, surge arresters can be used. They are suitable, for example as overload protection for series capacitors, especially for consumer-side Short circuits must be bridged immediately to make the occurrence more dangerous Resonance overvoltages are avoided.

Die Wirkungsweise solcher Gefäße ist bekannt. Die beiden Hauptelektroden Anode A und Kathode I( des Gefäßes werden, wie in Abb. z schematisch dargestellt, unmittelbar oder über Widerstände an die Klemmen des zu schützenden Anlagebeils; beispielsweise des Reihenkondensators C, angeschlossen. Die Zündelektrode Z, die durch eine energieschwache Vorentladung die Entladung zwischen den beiden HauptelektrodenA, I( einleiten soll, wird unter Zwischenschaltung geeigneter Steuereinrichtungen Sebenfalls an die zu überwachende Spannung gelegt. Sobald die Spannung einen gewissen Wert überschreitet,- sollen . die Steuereinrichtungen S einen kurzen, zur Zündung der Hauptelektroden ausreichenden Stromstoß über den Zündstift Z leiten. .The way such vessels work is well known. The two main electrodes Anode A and cathode I (of the vessel are, as shown schematically in Fig. directly or via resistors to the terminals of the attachment to be protected; for example the series capacitor C connected. The ignition electrode Z, the due to a low-energy pre-discharge, the discharge between the two main electrodes A, I (is intended to initiate, with the interposition of suitable control devices, S applied to the voltage to be monitored. Once the tension has a certain value exceeds, - should. the control devices S a short, to ignite the Lead the main electrodes through the ignition pin Z with sufficient current. .

Als Steuereinrichtungen können beispielsweise spannungs- oder richtungsabhängige Widerstände verschiedener Art, insbesondere Glimmstrecken, Trockengleichrichter u. dgl., verwendet werden. Glühkathodenröhren, die sich an sich für Steuerzwecke besonders eignen, kommen hier wegen der hohen Kosten., der geringen Belastbarkeit, der begrenzten Lebensdauer und besonders wegen der erforderlichen ständigen Heizung der Kathoden weniger in Betracht.Voltage-dependent or direction-dependent, for example, can be used as control devices Various types of resistors, in particular glow gaps, dry rectifiers and the like, can be used. Hot cathode tubes, which in themselves are used for control purposes particularly suitable, come here because of the high cost., the low load capacity, the limited service life and especially because of the constant heating required of the cathodes are less of a concern.

Handelt @es sich um Überspannungen mit wechselnder Polarität und sind die verwendeten Entladungsgefäßie nur für Entladungen in einer bestimmten Stromrichtung von der AnodeA zur Kathodel( geeignet, so sind zwei Gefäße in Antiparallelschaltung erforderlieh, In Abb.2 ist eine derartige Schaltung dargestellt. Als Steuereinrichtung für beide Gefäße kann in bekannter Weise :eine einzige Glimmlampe G verwendet werden, die zwischen die beiden Zündstifte Z1, Z, geschaltet ist. Bei Überspannungen an dem Kondensator C spricht die Glimmstrecke G an; über die beiden Zündstifte fließt ein Strom, der in demjenigen Gefäß, dessen Anode gegenüber der Kathode eine positive Spannung von ausreichender Höhe führt, die Entladung zwischen Anode und Kathode einleitet. Bei Überspannungen wechselnder Polarität erlischt der Entladungslichtbogen beim Nulldurchgang des Stromes, und der Vorgang wiederholt sich in jeder Halbwelle unter abwechselnder Zündung der beiden Gefäße so lange, bis die Lberspannungsursache verschwunden ist und die Glimmstrecke G infolgedessen nicht mehr anspricht.Does @ it concern overvoltages with changing polarity and are the discharge vessels used only for discharges in a certain current direction from the anodeA to the cathode (suitable, two vessels are connected in anti-parallel required, Such a circuit is shown in Fig. A single glow lamp can be used as a control device for both vessels in a known manner G can be used, which is connected between the two ignition pins Z1, Z. at The glow path G responds to overvoltages at the capacitor C; about the two A current flows into the ignition pin in that vessel, the anode of which is opposite the Cathode carries a positive voltage of sufficient magnitude to discharge between Introduces anode and cathode. In the event of overvoltages of alternating polarity, the Discharge arc when the current crosses zero, and the process is repeated in each half-wave with alternating ignition of the two vessels for so long until the cause of the overvoltage has disappeared and the glow path G as a result no longer responds.

Die Schaltung nach Abb.2 hat den Nachteil, daß der Zündstrom in jeder Halbwelle die Zündstifte beider Gefäße durchfließt, obwohl er nur in dem einen Gefäß zur Einleitung der Anodenentladung gebraucht wird, in dem anderen Gefäß dagegen eine nutzlose und unter Umständen schädliche Belastung des Zündstiftes darstellt. Dieser Nachteil wird vermieden durch die Schaltung gemäß Abb. 3, indem man dem Zündstromkreis eines jeden Gefäßes einen stromrichtungsabhängigen Widerstand, beispielsweise einen Trockengleichrichter T1, TI, .. parallel schaltet. Hierdurch wird erreicht, daß der über die Glimmstrecke G fließende Zündstrom jeweils in dem einen Gefäß nahezu vollständig durch den Zündstift geleitet wird, an dem anderen .Gefäß dagegen zum größten Teil durch den parallel geschalteten Trockengleichrichter ab-,geleitet wird.The circuit according to Fig.2 has the disadvantage that the ignition current in each Half-wave flows through the ignition pins of both vessels, although it is only in one vessel is used to initiate the anode discharge, but in the other vessel represents a useless and potentially harmful load on the firing pin. This disadvantage is avoided by the circuit according to Fig. 3 by changing the ignition circuit of each vessel a resistance dependent on the current direction, for example one Dry rectifier T1, TI, .. connected in parallel. This achieves that the ignition current flowing over the glow gap G in each of the vessels is almost is passed completely through the firing pin, on the other .Vessel to the most of it is discharged through the dry rectifier connected in parallel.

Es gibt Zündstiftgefäße, deren Zündeigenschaften ungünstig beeinflußt werden und die unter Umständen sogar unbrauchbar werden, w=enn an den Zündstift vorübergehend eine negative Spannung gegenüber der Kathode gelegt -wird bzw. wenn ein Strom in positiver Richtung von der Kathode nach dem Zündstift fließt. Es genügen unter Umständen schon Spannungen von sehr geringer Höhe und kurzer Dauer, um die Brauchbarkeit der Röhren und die Zuverlässigkeit ihrer Wirkungsweise zu beeinträchtigen.There are detonator vessels whose ignition properties are adversely affected and which may even become unusable if the firing pin is touched temporarily a negative voltage is applied to the cathode -will or if a current flows in the positive direction from the cathode to the ignition pin. It is enough under certain circumstances, tensions of a very low level and short duration in order to avoid the Impair the usefulness of the tubes and the reliability of their mode of operation.

Bei Verwendung derartiger Zündsfifte ist die Schaltung nach Abb.2 unbrauchbar, da in jeder Halbwelle jeweils der Zündstift des einen Gefäßes von einem beträchtlichen Strom in positiver Richtung von der Kathode zum Zündstift durchflossen wird. Auch in der Schaltungsanordnung gemäß Abb.3 können infolge des Spannungsabfalls - in. dem richtungsabhängigen Widerstand T, bzw. T_ noch negative Spannungen von beträchtlicher Höhe auf den Zündstift des jeweils nicht zündenden Gefäßes übertragen werden, weil Trokkengleichrichter üblicherweise unter Verwendung von Halbleitermaterial hergestellt werden. Sie besitzen daher auch in der Durchlaßrichtung einen beachtlichen Widerstand, der beim Durchgang eines beträchtlichen Stromstof.5es einen hohen Spannungsabfall hervorruft. Der hierdurch gegebene Spannungsunterschied zwischen Kathode und Zündelektrode des Entladunbsgefäf.les genügt bereits, besonders bei wiederholtem Auftreten, um die Zündeigenschaften des Gefäßes zu beeinträchtigen. Als Folge hiervon kann die Anodenentladung in den beiden Gefäl:wn nicht mehr regelmäßig zustande kommen, so daß die volle Überspannung sich über die Zündstifte entlädt und schließlich deren völlige Zerstörung herbeiführt.If such ignition pins are used, the circuit according to Fig.2 is unusable, since in each half-wave the ignition pin of one vessel is traversed by a considerable current in the positive direction from the cathode to the ignition pin. In the circuit arrangement according to Fig. 3, as a result of the voltage drop - in . the direction-dependent resistor T or T_ still negative voltages of considerable height are transferred to the ignition pin of the respective non-igniting vessel, because dry rectifiers are usually produced using semiconductor material. They therefore also have a considerable resistance in the forward direction, which causes a high voltage drop when a considerable amount of Stromstof.5es passes through. The resulting voltage difference between the cathode and ignition electrode of the discharge vessel is sufficient, especially if it occurs repeatedly, to impair the ignition properties of the vessel. As a consequence of this, the anode discharge in the two slopes can no longer come about regularly, so that the full overvoltage is discharged through the ignition pins and ultimately causes them to be completely destroyed.

Die Erfindung erlaubt, diese Nachteile zu vermeiden. Sie bezieht sich darauf, daß zusätzliche Einrichtungen vorgesehen sind, die das auftreten negativer Spannungen zwischen Zündstift und Kathode verhindern. Die Abb. .l bis ; zeigen verschiedene Ausführungsarten gemäß der Erfindung. Abb. 4. zeigt eine Schaltung, in der jedes der beiden Gefäße mit einem besonderen Steuerkreis ausgerüstet ist. Als eigentliches Steuerorgan wirkt die Glimmstrecke G1 bzw. -. G.. Der Widerstand R1 bzw. R2 dient zur Begrenzung des Zündstromes. Die Trockengleichrichter T, T, überbrücken die Zündstifte Z1., Z, und entlasten somit die Zündstifte in der schädlichen Stromrichtung. Trotzdem würde z. B. bei einer tiberspannung, bei der die Klemme A gegenüber B positives Potential besitzt. über den Trockengleichrichter T1, die Glimmstrecke G, und den Widerstand R1 ein Strom ließen, der in TL einen beträchtlichen Spannungsabfall hervorruft, wobei der Zündstift Z1 gegenüber der Kathode 9, negatives Potential annimmt. Um das zu vermeiden, sind erfindungsgemäß noch die zusätzlichen Trockengleichrichter T.,, T, vorgesehen, - die in der Durchlaßrichtung den Zündstrom nicht beeinträchtigen und infolge ihres Eigenwiderstandes unter Umständen die sonst notwendigen Widerstände R, R. ersetzen können und die andererseits den Rückstrom auf so geringe Werte begrenzen. daß ein schädlicher Spannungsabfall in den Gleichrichtern T1, T, nicht auftreten kann.The invention makes it possible to avoid these disadvantages. It refers to the fact that additional devices are provided to prevent negative voltages from occurring between the ignition pin and the cathode. Fig. L to; show different embodiments according to the invention. Fig. 4. shows a circuit in which each of the two vessels is equipped with a special control circuit. The glow path G1 or - acts as the actual control element. G .. The resistor R1 or R2 is used to limit the ignition current. The dry rectifiers T, T, bypass the ignition pins Z1., Z, and thus relieve the ignition pins in the harmful current direction. Nevertheless, z. B. in the case of an overvoltage in which the terminal A has a positive potential with respect to B. Let a current through the dry rectifier T1, the glow path G, and the resistor R1, which causes a considerable voltage drop in TL, the ignition pin Z1 assuming a negative potential with respect to the cathode 9. To avoid this, the additional dry rectifiers T 1, T, are provided according to the invention - which do not affect the ignition current in the forward direction and, due to their inherent resistance, can replace the otherwise necessary resistors R, R and on the other hand the reverse current limit such low values. that a harmful voltage drop in the rectifiers T1, T, cannot occur.

Man kann auch, wie in Abb.5 gezeigt ist, die Steuerkreise für die Zündstifte der beiden Gefäße vereinigen und mittels einer einzigen Glimmstrecke G, steuern. Bei einer Übcrspannung, gleich welcher Polarität, zwischen den Klemmen A, B spricht die Glimmstrecke Q, an, und es fließt bei einem Spannungsgefä15 von A nach B ein Strom über die Ventile T1, T.4, den Strombegrenzungswiderstand Ro und die -Glimmstreck e Ga nach dem Zündstift Z., . so - daß- die Anodenentladung des Gefäßes II eingeleitet wird. Der dabei auftretende Spannungsabfall. in dem Ventil TI würde den Zündstift Z1 gefährden, wenn dieser nicht durch ein zusätzliches Ventil T3 gegen schädliche Rückströme geschützt wäre. Bei einem Spannungsgefälle in der entgegengesetzten Richtung fließt der Zündstrom für das Gefäß 1 über die Ventile T2, T3 nach dem Zündstift Z1, wobei der Zündstift Z, durch das vorgeschaltete Ventil T@ ,gegen das Auftreten eines schädlichen Stromes von der Kathode zum Zündstift geschützt ist. Bei Verwendung von Trockengleichrichtern, besonders. für die Ventile T3, T4, ist zu beachten, daß diese auch in der Sperrichtung einen zwar hohen, aber immerhin endlichen Widerstand besitzen. Auch die Eigenkapazität der Trockengleichrichter muß berücksichtigt werden. Der Rückstrom in den Zündstiften wird in diesem Fall nicht gänzlich unterdrückt; er kann jedoch durch geeignete Bemessung der Ventile T1. . . T., und des Widerstandes Ro auf so geringe Werte begrenzt werden, daß eine Gefährdung der Zündstifte nicht zu befürchten ist.You can also, as shown in Fig. 5, combine the control circuits for the ignition pins of the two vessels and control them by means of a single glow path G. In the event of an overvoltage, regardless of polarity, between the terminals A, B , the glow path Q, responds, and in the case of a voltage vessel from A to B, a current flows through the valves T1, T.4, the current limiting resistor Ro and the glow path e Ga after the firing pin Z.,. so - that - the anode discharge of the vessel II is initiated. The resulting voltage drop. in the valve TI would endanger the ignition pin Z1 if it were not protected against harmful reverse currents by an additional valve T3. In the event of a voltage drop in the opposite direction, the ignition current for vessel 1 flows via valves T2, T3 after ignition pin Z1, with ignition pin Z being protected against the occurrence of a harmful current from the cathode to the ignition pin by the upstream valve T @ . When using dry rectifiers, especially. for the valves T3, T4, it should be noted that they also have a high, but finite resistance in the blocking direction. The self-capacitance of the dry rectifier must also be taken into account. The reverse current in the ignition pins is not completely suppressed in this case; however, by appropriately dimensioning the valves T1. . . T., and the resistance Ro are limited to such low values that the ignition pins are not at risk.

Noch zweckmäßiger ist die Anordnung gemäß Abb.6, in der im Gegensatz zu Abb. 5 die zusätzlichen Ventile T3, T, durch zwei weitere Glimmstrecken G1, G. ersetzt sind.The arrangement according to Fig. 6, in which in contrast to Fig. 5 the additional valves T3, T, through two further glow paths G1, G. are replaced.

Beim Auftreten einer Überspannung zwischen den Klemmen A und B spricht zunächst wieder die Glimmstrecke GO an, und :es fließt ein Strom von sehr geringer Höhe über die beiden Trockengleichrichter Tu, T2, von denen. beispielsweise bei einem Spannungsgefälle von A nach B T1 in der Durchlaßrichtung, T, in der Sperfichtung durchflossen wird. Fast die gesamte Überspannung verlagert sich daher auf den Trockengleichrichter T2; infolgedessen wird jetzt auch die Glimmstrecke G2 anspr chen und einen -zur Zündung der Röhre II ausreichenden Strom über den Zündstift Z. leiten. Dieser durch den Widerstand R0 und durch die Eigenwiderstände des Trockengleichrichters TI und des Zündstiftes Z. begrenzte Strom erzeugt in TI einen beträchtlichen Spannungsabfall; die Glimmstrecke 0i schützt jedoch den Zündstift Z1 vor dem schädlichen Einfluß@ dieser Spannung.When an overvoltage occurs between terminals A and B , the glow path GO responds again first, and: a very low current flows through the two dry rectifiers Tu, T2, of which. for example, with a voltage gradient from A to B T1 in the forward direction, T, in the blocking direction. Almost the entire overvoltage is therefore shifted to the dry rectifier T2; As a result, the glow path G2 is now also addressed and a current sufficient to ignite the tube II is passed through the ignition pin Z. This current, limited by the resistance R0 and the intrinsic resistances of the dry rectifier TI and the ignition pin Z., produces a considerable voltage drop in TI; however, the glow gap 0i protects the ignition pin Z1 from the harmful influence of this voltage.

Die Glimmstrecken G1, G2 sind so bemessen, daß sie erst bei einer Spannung ansprechen, die größer ist als derjenige Spannungsabfall, der - in den Trockengleichxidhtern T1, T2 bei dem Höchstwert des durchfließenden Stromes auftritt.The glow paths G1, G2 are dimensioned so that they are only at one Address voltage that is greater than the voltage drop that - in the Dry equivalence T1, T2 occurs at the maximum value of the current flowing through it.

Die angegebenen Schaltungen können noch in vielfältiger Weise abgeändert und erweitert werden, beispielsweise durch den zusätzlichen Einbau- von Kondensatoren oder Ohmsrhen Widerständen.The specified circuits can be modified in many ways and can be expanded, for example by adding capacitors or ohmic resistors.

Abb.7 zeigt eine solche Schaltung, Die parallel zu den Trockengleichrichtern TI, T, geschalteten Kondensatoren Cl, C2 haben. hauptsächlich den Zweck, die beim Ansprechen der Glimmstrecken G1 bzw. G2 über die Zündstifte geleiteten Stromstöße zu verstärken und besonders deren Anstiegsteil'heit zu erhöhen. Falls Trockengleichrichter mit sehr höher Eigenkapazität verwendet werden, @erfüllt diese unter Umständen schon in ausreichendem Maße den gleichen Zweck.Fig.7 shows such a circuit, which have capacitors C1, C2 connected in parallel to the dry rectifiers TI, T,. mainly the purpose of amplifying the current impulses conducted via the ignition pins when the glow paths G1 or G2 respond and, in particular, to increase their steepness. If dry-type rectifiers with a very high self-capacitance are used, @ these may already fulfill the same purpose to a sufficient extent.

Der in- Abb. 7 ferner vorgesehene Widerstand RA dient zur Begrenzung des Anodenstromes, der ohne einen solchen Widerstand unter Umständen sehr hohe Augenblickswerte erreichen würde, besonders dann, wenn die Einrichtung zum Schutz von Reihenkondensatoren verwendet wird. Durch den Widerstand R-4 werden ferner Schwingungserscheinungen vermieden, die bei der Entladung des zu schützenden Kondensators C über die geringe, jedoch nicht ganz zu vermeidende Intluktivität des ,Entladungskreises auftreten könnten. Den Widerstand RA wird man zweckmäßig so bemessen, daß bei dem höchsten abzuleitenden Strom die Spannung an den Klemmen A, B des Entladungskreises einen bestimmten zulässigen Wert, im allgemeinen die normale Klemmenspannung des zu schützenden Apparates, nicht überschreitet.The resistor RA also provided in Fig. 7 serves to limit the anode current, which without such a resistor would possibly reach very high instantaneous values, especially if the device is used to protect series capacitors. The resistor R-4 also prevents oscillation phenomena which could occur when the capacitor C to be protected is discharged via the low, but not entirely avoidable, inductivity of the discharge circuit. The resistor RA is expediently dimensioned so that at the highest current to be diverted, the voltage at terminals A, B of the discharge circuit does not exceed a certain permissible value, generally the normal terminal voltage of the apparatus to be protected.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Verbesserung des Betriebes von gegensinnig parallel geschalteten Zündstiftgefäßen, die zum Schutz gegen Überspannungen dienen und mittels spannungs- und/oder richtungsabhängiger Schaltelement;. (Widerstände, Glimmstrekken, Trockengleichrichter usw.) von der Anodenspannung gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß außer den parallel zu der aus Zündstift und Kathode gebildeten Strombahn geschalteten richtungsabhängigen Schaltelementen (T, T2) weitere spannungs- und-'oder richtungsabhängige Schaltelemente (T3, TJ vorgesehen sind, die den Spannungsabfall in den !erstgenannten richtungsabhängigen Schaltelementen in der schädlichen Richtung entweder auf einen sehr geringen Wert begrenzen oder als S,p-errglieder von den Zündstiften fernhalten (Abb. 4). z. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gefäß mit einem eigenen Steuerkreis (Al, G, bzw. R2, G.,) ausgerüstet ist und daß in der Zuleitung von der Anode zum Zündstift ein richtungsabhängiges Schaltelement (T3, T,) angeordnet. ist (Abb. q.). 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beide gegensinnig parallel geschalteten Gefäße mit einem gemeinsamen Steuerkreis (Ro, G.) ausgerüstet sind, daß jedem Zündstift je ein spannungs- undioder richtungsabhängiges Schaltelement (T3, T4 bzw. 0l, G2) unmittelbar vorgeschaltet ist und daß jedes parallel zu der aus Zündstift und Kathode gebildeten Strombahn liegende richtungsabhängige Schaltelemente (T1, T2) zwischen Kathode und dem dem Zündstift abgewandten Ende des diesem vorgeschalteten spannungs- und!oder richtungsabhängigen Schaltelementes (T3, T4 bzw. G1, G2) geschaltet ist (Abb.5 und 6). ¢. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Kondensatoren (Cl, C2) die durch die Zündstifte geleiteten Stromstöße verstärken (Abb. 7).PATENT CLAIMS: i. Arrangement to improve the operation of detonating pin vessels connected in opposite directions in parallel, which serve to protect against overvoltages and by means of voltage and / or direction-dependent switching elements. (Resistors, glow sections, dry rectifiers, etc.) are controlled by the anode voltage, characterized in that in addition to the direction-dependent switching elements (T, T2) connected in parallel to the current path formed by the ignition pin and cathode, further voltage-dependent and / or direction-dependent switching elements (T3, TJ are provided, which limit the voltage drop in the first-mentioned direction-dependent switching elements in the harmful direction either to a very low value or keep them away from the ignition pins as S, p elements (Fig. 4). For example, an arrangement according to claim 1, characterized that each vessel is equipped with its own control circuit (Al, G, or R2, G.,) and that a direction-dependent switching element (T3, T,) is arranged in the supply line from the anode to the ignition pin (Fig.q. 3. Arrangement according to claim i, characterized in that both vessels connected in parallel in opposite directions are equipped with a common control circuit (Ro, G.) that Each firing pin is preceded by a voltage and / or direction-dependent switching element (T3, T4 or 01, G2) and that each direction-dependent switching element (T1, T2) lying parallel to the current path formed by the firing pin and cathode is between the cathode and the end facing away from the firing pin of the upstream voltage and / or direction-dependent switching element (T3, T4 or G1, G2) is switched (Fig. 5 and 6). ¢. Arrangement according to Claim 3, characterized in that additional capacitors (Cl, C2) amplify the current impulses conducted through the ignition pins (Fig. 7).