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Anordnung zur Regelung der Aussteuerung von Gas- oder Dampfentladungsstrecken
für hohe Betriebsspannungen Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Gas-
oder Dampfentladungsstrecken, die mit hohen Betriebsspannungen arbeiten. Die Erfindung
ist daher beispielsweise für Gleichstromhochspannungsanlagen von Bedeutung, bei
denen zur Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom und umgekehrt Stromrichter verwendet
«erden, die aus steuerbaren Gas- oder Dampfentladungsstrecken bestehen. Für diese
Entladungsstrecken ist eine für den Betrieb mit hohen Spannungen besonders geeignete
Steuerungsart bekanntgeworden, deren wesentliches Kennzeichen darin besteht, daß
dem Steuerkreis einer zu steuernden Entladungsstrecke eine Wechselspannung zugeführt
wird, deren Frequenz wesentlich höher ist als die Frequenz der Wechselspannung,
mit der die Entladungsstrecke betrieben wird. Die hochfrequente Wechselspannung
wird im Takt der niedrigen Frequenz der Betriebswechselspannung tnoduliert, und
es wird zum Zwecke der Einstellung bzw. Änderung des Zündzeitpunktes der zu steuernden
Entladungsstrecke die relative Phasenlage der modulierten Hochfrequenzspannung geändert.
Je nach den durch den Betrieb der Entladungsstrecke gegebenen besonderen Anforderungen
kann dabei die Aussteuerung mit Hochfrequenzspannungen geändert werden, die
nach
'einer sinusförmigen oder rechteckförmigen oder auch nach einer andersgearteten
niederfrequenten Spannung moduliert sind. Weiterhin ist für diese Art der Hochfrequenzsteuerung
von Entladungsstrecken bekanntgeworden, zwischen den auf Erdpotential befindlichen
modulierbaren Hochfrequenzgenerator und den mit dem hohen Betriebspotential verbundenen
Steuerstromkreis bzw. Gitterkreis der zu steuernden Entladungsstrecke ein Übertragungsmittel
zu schalten, welches die Eigenschaft hat, daß es für die niederfrequente Betriebsspannung
der Entladungsstrecken einen verhältnismäßig hohen Widerstand, für die modulierbare
Hochfrequenzsteuerspannung dagegen einen verhältnismäßig niedrigen Widerstand darstellt.
Bei einer diesem Zweck dienenden bekannten Schaltung ist zwischen den Hochfrequenzgenerator
und den Gitterkreis ein Kondensator geschaltet.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung
der bekannten Steuerschaltungen der vorstehend gekennzeichneten Art. Gemäß der Erfindmig
ist bei einer Gas- oder Dampfentladungsstrecke, deren Zündzeitpunkt mit Hilfe einer
modulierten Hochfrequenzspannung bestimmt wird, zwischen den Hochfrequenzgenerator
und den Steuerkreis der Entladungsstrecke ein aus zwei symmetrischen Teilzweigen
bestehender Stromweg geschaltet, dessen Teilzweige für Störspannungen zwischen Hochspannung
und Erde parallel, für die modulierte Hochfrequenzspannung dagegen in Reihe geschaltet
sind. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis; daß bei den bekannten Hochfrequenzsteuerschaltungen
mit einem zwischen Steuerkreis und Hochfrequenzgenerator geschalteten Übertragungskondensator
Betriebsstörungen durch Störimpulse entstehen können, die beispielsweise im Augenblick
der Zündung benachbarter, zur gleichen L: mformeranordnung gehöriger Entladungsstrecken
entstehen können. Derartige Störimpulse bringen die zum Steuerkreis einer Entladungsstrecke
gehörigen Schwingungskreise, über die die hochfrequente Steuerspannung auf den Steuerkreis
übertragen wird, zum Ansprechen und führen zu Fehlzündungen der Entladungsstrecke.
Wenn nach dem Vorschlage der Erfindung zwischen den Hochfrequenzgenerator, der sich
auf Erdpotential befindet, und den Steuerkreis der Entladungsstrecke, der mit der
hohen Betriebsspannung verbunden ist, ein aus zwei symmetrischen Teilzweigen bestehender
Kopplungskreis geschaltet wird, so bietet sich für die Störströme zwischen Hochspannung
und Erde ein Stromweg, der wegen der Aufteilung in zwei symmetrische Teilzweige
für den hochfrequenten Steuerkreis unwirksam ist. Die bei den bekannten Schaltungen
entstandenen Fehlzündungen der Entladungsstrecken werden durch die Erfindung vermieden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der zwischen
den Hochfrequenzgenerator und den Gitterkreis der zu steuernden Entladungsstrecke
geschaltete Kopplungskreis im wesentlichen aus zwei gleich großen Kopplungskondensatoren,
welche einerseits mit dem Hochfrequenzgenerator und andererseits mit dem Steuerkreis
der Entladungsstrecke über je einen Übertrager verbunden sind, dessen Mittelanzapfung
an Erde bzw. Hochspannung angeschlossen ist.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Steuerschaltung
für ein einzelnes Hochspannungsentladungsgefäß angegeben, das beispielsweise zu
einem Umformer (Gleichrichter oder Wechselrichter) einer Gl.eichstromhochspannungsanlage
gehören kann. Ein Gas- oder Dampfent-Ladungsgefäß i, beispielsweise Quecksilberdampfentladungsgefäß,
besitzt eine Kathode 2, eine Anode 3 und ein Steuergitter q.. Die für den B..-trieb
.des Entladungsgefäßes erforderlichen Hilfseinrichtungen sind in einem Metallgehäuse
5 untergebracht, an dessen oberem Ende das Entladungsgefäß i eingesetzt ist. Das
Gehäuse 5 befindet sich auf Kathodenpotential und ist entsprechend dem Betriebspotential
dieser Kathode isoliert.
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Die den Zündzeitpunkt des Entladungsgefäßes i bestimmenden, beispielsweise
rechteckförmig modulierten Hochfrequenzspannungen «-erden von einem mit Erdpotential
verbundenen Hochfrequenzgenerator erzeugt, von .dem in der Zeichnung nur der Schwingungskreis
6 angegeben ist. Zu dem Steuerkreis des Entladungsgefäßes i gehört ein entsprechender,
auf die gleiche Hochfrequenz abgestimmter Schwingungskreis 7., der bei der als Ausführungsbeispiel
gewählten Schaltung im Gitterkreis eines Elektronenrohres 8 in Audionschaltung liegt.
Eine Parallelschaltung aus Kondensator und Widerstand im Anodenkreis des Elektronenrohres
8 ist in Reihe mit einer V orspannung in den Gitterkreis des Entladungsgefäßes i,
also zwischen dessen Kathode 2 und das Gitter 4, geschaltet.
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Wesentlich für die Erfindung ist der Übertragungsstromkreis zwischen
dem Schwingungskreis 6 des auf Erdpotential befindlichen Hochfrequenzgenerators
und dem Schwingungskreis 7 im Steuerkreis des Entladungsgefäßes i. Zu dem Übertragungsstromkreis
gehören zwei gleich große Kopplungskondensatoren 9 und io, die über die beiden Übertrager
ii und i2 mit den Schwingungskreisen 6 und 7 verbunden sind. Die an die Kondensatoren
9 und io angeschlossenen Spulen der beiden Übertrager i i und 12 besitzen jede eine
Mittelanzapfung; die bei dem Übertrager i i mit Erde und bei dem Übertrager 12 mit
dem auf .dem hohen Kathodenpotential befindlichen Gehäuse 5 des Entladungsgefäßes
i verbunden ist.
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Der Übertragungsstromkreis zwischen den beiden Schwingungskreisen
6 und 7 besteht somit aus zwei symmetrischen Teilzweigen, in denen die beiden gleich
großen Kopplungskondensatoren 9 und io liegen. Die beiden Teilzweige sind, wie sich
aus der Schaltung ergibt, mit Bezug auf die hochfrequenten Spannungen, welche von
dem Schwingungskreis 6 auf .den Schwingungskreis 7 übertragen werden sollen, in
Reihe geschaltet. Mit Bezug auf Störspannungen, die etwa auf die an Hochspannung
liegende Kathode des Entladungsgefäßes auftreffen, sind die beiden Teilzweige des
Übertragungsweges dagegen parallel geschaltet.
Die Wirkungsweise
der Übertragungsschaltung wird aus den in der Zeichnung angedeuteten Strompfeilen
deutlich. Wenn man annimmt, daß ein bei a angedeuteter Störimpuls auf das an Hochspannung
liegende Gehäuse 5 auftrifft, so fließen die durch einfache Pfeile angedeuteten
Störströme über die beiden Teilzweige des Übertragungsweges zwischen den Schwingungskreisen
6 und 7. Die beiden Kopplungskondensatoren 9 und io sind für diese Störströme parallel
geschaltet, und die an die Kondensatoren angeschlossenen Teilzweige der Spulen der
beiden Übertrager i i und 12 sind gegeneinandergeschaltet, so daß die Störströme
auf die zu den Schwingungskreisen 6 und 7 gehörigen Spulen der Übertrager keinen
Einfluß haben können. Im Gegensatz dazu nehmen die Ströme der hochfrequenten Steuerspannungen,
die von dem Schwingungskreis 6 ausgehen und auf den Schwingungskreis 7 übertragen
werden sollen, den durch die Doppelpfeile angedeuteten Weg über den Übertragungsstromkreis.
Mit Bezug auf diese Steuerströme sind die beiden Teilzweige bzw. die beiden Kondensatoren
9 und io in Reihe geschaltet. Diese Steuerströme werden daher auch bei den beiden
Übertragern i i und 12 jeweils auf die Sekundärspule übertragen. Die Übertragungsschaltung
übernimmt also die beiden Funktionen der Übermittlung der hochfrequenten Steuerspannungen
und der Ableitung etwa von der Hochspannungsseite herrührender Störimpulse, ohne
daß die beiden Stromarten sich gegenseitig beeinflussen und dadurch den Betrieb
der Entladungsstrecke stören.
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Die beiden Kopplungskondensatoren 9 und io können auch durch andere
Kopplungsglieder ersetzt werden, welche die Eigenschaft haben, daß sie für die modulierte,
zur Steuerung dienende Hochfrequenzspannung einen verhältnismäßig geringen Widerstand
darstellen, für die niederfrequente Betriebsspannung des Entladungsgefäßes dagegen
einen hohen Widerstand bieten. So kann man beispielsweise Siebkreise, die auf die
Hochfrequenzspannung abgestimmt sind, in den Übertragungskreis zwischen den beiden
Schwingungskreisen 6 und 7 schalten.
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Die für das Entladungsgefäß i angegebene Steuerschaltung ist nur als
Ausführungsbeispiel anzusehen. An Stelle der mit einem Elektronenrohr in Audionschaltung
arbeitenden Gitterkreisschaltung kann auch eine Schaltung ohne Hilfsentladungsgefäß
verwendet werden, bei der die Spannung des Schwingungskreises 7 unmittelbar in den
Gitterkreis des zu steuernden Entladungsgefäßes i. geschaltet ist. Wesentlich ist
nur, dafi durch die über den Kopplungsstromkreis 9, io, 11, 12 auf das hohe Betriebspotential
übertragenen hochfrequenten Steuerspannungen bzw. Steuerimpulse der Zündzeitpunkt
des Entladungsgefäßes i in der durch den Betrieb gegebenen Weise festgelegt bzw.
geändert wird.
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Die Erfindung kann nicht nur für Entladungsgefäße angewendet werden,
welche in Umformerschaltungen arbeiten, sondern beispielsweise auch für zu einer
Hochspannungsanlage gehörige Entladungsgefäße, deren wesentliche Aufgabe in dem
Schalten eines Stromkreises besteht. Als Beispiel sei ein gas- oder dampfgefülltes
Entladungsgefäß erwähnt, durch das bei einem zur Unterbrechung einer Gleichstromleitung
dienenden Kondensatorschalter der Schaltkondensator eingeschaltet wird.