DE945109C

DE945109C - Schaltanordnung fuer Gas- oder Dampfentladungsgefaesse mit Initialzuendung

Info

Publication number: DE945109C
Application number: DES4746D
Authority: DE
Inventors: Joseph H Cox; Henry C Myers; Joseph Sleipian
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1940-08-02
Filing date: 1941-07-31
Publication date: 1956-06-28
Also published as: US2259293A; FR875708A; BE442276A; CH252907A; GB550872A

Description

Schaltanordnung für Gas- oder Dampfentladungsgefäße mit Initialzündung Bei Gas- oder Dampfentladungsgefäßen, die in der Weise betrieben werden, daß mittels einer ständig in die Kathode eintauchenden Zündelektrode in jeder positiven Anodenspannungshalbwelle der Lichtbogen von neuem gezündet wird, ist es aus verschiedenen Gründen zweckmäßig, außer der Anode noch eine besondere Hilfselektrode vorzusehen, die ebenfalls imstande ist, zeitweilig als Anode zu arbeiten. Eine solche Hilfselektrode erleichtert die Zündung der Hauptanode und erhöht somit die Genauigkeit der Steuerung. Bei geeigneter Ausbildung der Hilfselektrode kann sie aber auch dazu dienen, um die Rückzündungssicherheit des Gefäßes zu erhöhen. Entladungsgefäße der genannten Art mit Hilfselektroden sind an sich bereits bekannt. Dabei ist bei den bekannten Entladungsgefäßen die Hilfselektrode unmittelbar mit der Zündelektrode verbunden, so daß der Spannungsverlauf an ihr der gleiche ist wie an der Zündelektrode. Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, bei einer Schaltanordnung mit einanodigen Metalldampfentladungsgefäßen, in denen Initialzündungen in jeder Periode des Wechselstromes durch einen in das Kathodenmetall eintauchenden Zündstift stattfinden und zwischen Kathode und Anode eine Hilfselektrode mit einem Spannungsverlauf, der von demjenigen. an der Zündstiftelektrode abweicht, benutzt ist, daß erfindungsgemäß außer der Zündstiftelektrode, Anode und Kathode, lediglich eine die Anode umschließende weitere Elektrode solcher Formgebung vorgesehen ist, daß die Anode optisch gegenüber der Kathode verdeckt liegt, die Entladung ihren Weg nur durch seitliche Offnungen der Hilfselektrode zur Anode nehmen kann und der aufsteigende Metalldampf durch den Elektrodenkörper als Leitkörper zur Gefäßwand hin abgelenkt wird. Eine solche Abschirmung der Anode hat natürlich zunächst eine erhebliche Erschwerung der Lichtbogenzündung zur Folge. Man kann dies dadurch wieder ausgleichen und sogar die Zündung der Anode noch fördern, wenn man der Hilfselektrode ein solches Potential gibt, daß sie die Ionisation in der Umgebung der Anode verstärkt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben. In Fig. r ist ein Drehstromnetz r mit einem Gleichstromkreis 2 über einen Stromrichter verbunden, der im wesentlichen aus dem Transformator 3 und den an dessen Sekundärklemmen angeschlossenen Entladungsgefäßen 4 besteht. Jedes dieser Entladungsgefäße 4 besteht aus einem Gefäß 5, vorzugsweise aus Metall, welches eine verdampfbare und sich selbst erneuernde Kathode, beispielsweise eine Quecksilberkathode 6, eine Anode 7 und einen mit Durchbrüchen für den, Lichtbogen versehenen Anodenschirm 8 enthält. Diese Schirmelektrode 8 besteht vorzugsweise ebenfalls aus leitendem Material, beispielsweise Graphit, und ist dicht vor der Anode 7 angeordnet. Sie bildet dabei den Abschluß eines die Anode umschließenden, nicht näher bezeichneten Rohres. In jedem Entladungsgefäß ist außerdem noch die Zündelektrode 9 vorgesehen, die in ständiger Berührung mit der verdampfbaren Kathode 6 steht. Sie wird periodisch mit Strom beaufschlagt, um in den gewünschten Zeitaugenblicken den Kathodenfleck zu bilden und den Lichtbogen zwischen der .Anode 7 und der Kathode einzuleiten.
Zu diesem Zweck ist die Zündelektrode 9 an die-Sekundärseite eines Steuertransformators io angeschlossen. Zwischen jeder Zündelektrode und der zugehörigen sekundären Phasenklemme r r liegen Impedanzen 12 und 13 sowie ein steuerbares Hilfsentladungsgefäß 14, durch welches der Einsatzzeitpunkt des Stromimpulses über die Zündelektroden 9 gesteuert werden kann. Da die Zündimpulse nur kurzzeitig zu sein brauchen; aber verhältnismäßig kräftig sein müssen, sind noch Kondensatoren 15 vorgesehen, die mit den Phasenwicklungen 16 des Steuertransformators io parallel geschaltet sind. Der Ladestrom für diese Kondensatoren 15 wird durch die Impedanzen 12 begrenzt, welche rein ohmisch oder auch induktiv sein können. Der Entladestrom der Kondensatoren wird seiner Höhe nach durch die Impedanzen 13 bestimmt, die zweckmäßig einen sehr viel niedrigeren Ohmwert besitzen als die Impedanzen z2. Der Kondensator 15 wird somit langsam aufgeladen, liefert aber einen kurzen und intensiven Stromstoß bei Freigabe des Entladungsgefäßes 14 an die Zündelektrode 9. Der Steuertransformator io wird zweckmäßig so geschaltet, daß seine Spannungen den entsprechenden Spannungen des Haupttransformators 3 voreilen. Besonders günstig ist es, wenn seine Sekundärspannung gerade ihr Maximum in dem Augenblick besitzt, in dem die Zündung des Entladungsgefäßes 4 erfolgen soll.
Die Gitter der Hilfsentladungsstrecken 14 werden von einem Transformator 2o gesteuert, dessen Sekundärspannungen der Phase nach geregelt werden können. Zu diesem Zweck ist zwischen seine Primärwicklung 2a und das Drehstromnetz z ein Drehtransformator 21 geschaltet. Man kann mit Hilfe dessen den Zündzeitpunkt der Entladungsgefäße 4 -und damit den Aussteuerungsgrad des Stromrichters beliebig einstellen. .
Um das Zünden der Hauptanode 7 nach erfolgter Bildung des Kathodenfleckes beim Beaufschlagen der Zündelektrode 9 zu beschleunigen oder sicherzustellen, ist ein Transformator 25 vorgesehen, an Stelle dessen aber auch eine andere Spannungsquelle benutzt werden kann. Das von diesem Transformator gelieferte Hilfspotential wird den Hilfselektroden 8 zugeführt, so daß diese als den zugehörigen Hauptanoden unmittelbar benachbarte Erregerelektroden dienen. Sie bringet dadurch die Ionisation in die Nachbarschaft der Anode 7 oder sogar in Berührung mit dieser, wodurch ein rasches Zünden des Lichtbogens nach der Anode gewährleistet wird. Der Transformator 25 wird zweckmäßig so geschaltet oder eingestellt, daß seine Sekundärspannungen mit den entsprechenden Sekundärspannungen des Haupttransformators 3 in Phase sind oder ihnen voreilen. Es ist günstig, wenn der über die Hilfselektrode fließende Erregerstrom jeweils zusammen mit dem Strom der Hauptanode sein Ende findet.
Die Anordnung nach Fig.2 unterscheidet sich von der nach Fig. r nur dadurch, daß für die Beaufschlagung der Hilfselektroden keine besondere Spannungsquelle vorgesehen ist, vielmehr sind die Hilfselektroden an Anzapfungen 3o der Sekundärwicklungen des Zündtransformators io angeschlossen.
Gegen Rückzündungen und sonstige Störungen schützte man bisher Entladungsgefäße mit Zündelektrodensteuerung dadurch, daß man im Störungsfall lediglich die weitere Zufuhr von Zündimpulsen an die Zündelektroden unterband, beispielsweise durch Sperrung der den Zündelektroden vorgeschalteten Hilfsentladungsgefäße. In vielen Fällen genügt dies jedoch nicht, um mit Sicherheit den Stromrichter zum Erlöschen zu bringen. Die Erfindung schlägt deshalb weiterhin vor, die in den Entladungsgefäßen angeordneten Hilfselektroden, insbesondere wenn sie als Anodenschirme ausgebildet sind, mit zur Sperrung der Hauptentladungsgefäße heranzuziehen. Dies kann in der Weise geschehen, daß im Störungsfall durch eine entsprechende Relaisanordnung die Hilfselektroden an ein negatives Potential gelegt werden, wobei gleichzeitig auch die weitere Zufuhr von Zündimpulsen an die Zündelektroden unterbrochen wird.
Hierfür zeigt Fig.3 ein Ausführungsbeispiel. Die Betriebsschaltung der Zünd- und Erregerelektrollen sowie der Gitter der Hilfsentladungsgefäße 14 entspricht der nach Fig. 2. Die obenerwähnte Sperrspannungsquelle, die das negative Potential für die vor den Anoden angebrachten Schirmelektroden liefert, besteht aus dem Transformator 4i, dem Gleichrichter 42 und der Glättungseinrichtung 4.4, 45.
In den Wechselstromzuleitungen zu dem Haupttransformator 3 liegen Stromtransformatoren, welche die Wicklungen 26 des Relais 5 i speisen. Im normalen Betrieb besteht eine Verbindung von den Kathoden 6 über die Ruhekontakte 28 des Störungsrelais 5 i zu dem Mittelpunkt 29 des die Gitterspannungen für die Hilfsentladungsgefäße 14 liefernden Transformators 2o. Sobald eine Rückzündung oder ein Kurzschluß eintritt, zieht das Fehlerrelais 5 i an, öffnet dabei seinen Kontakt und schließt den Kontakt 30, so daß die gesamte, an dem Widerstand 43 auftretende Sperrspannung zwischen den Nullpunkt 29 und die gemeinsame Kathodenverbindung der Entladungsgefäße geschaltet wird. Gleichzeitig wird das Relais 31 erregt, welches seine Kontakte 32 schließt und damit die Hilfselektroden 8 der Entladungsgefäße 4 ebenfalls mit dem auf negatives Potential gegenüber der Kathodenverbindung gebrachten Nullpunkt 29 des Transformators 2o verbindet. Es wird also durch Sperrung der Hilfsentladungsgefäße 14 die weitere Zufuhr von Zündimpulsen an die Zündelektroden g unterbunden und gleichzeitig den Hilfselektroden bzw. Anodenschirmen 9 ein negatives Potential aufgedrückt.
In den Zuleitungen zu den Hilfselektroden 8 liegen noch Impedanzen 33 und 34, vorzugsweise ohmsche Widerstände, welche sowohl im normalen Betrieb als auch im Störungsfall den Strom der Hilfselektroden begrenzen. Die beiden Relais 51 und 31 können vorteilhaft so ausgebildet sein, daß sie zwar schnell schließen aber mit Verzögerung wieder öffnen. Man kann auch Zeitrelais verwenden, die mit Verzögerung ansprechen, wenn es erwünscht ist, im Störungsfall den Stromrichter erst nach einer bestimmten Zeit zu sperren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltanordnung mit einanodigen Metalldampfentladungsgefäßen, in denen Initialzündungen in jeder Periode des Wechselstromes durch einen in das Kathodenmetall eintauchenden Zündstift stattfinden und zwischen Kathode und Anode eine Hilfselektrode mit einem Spannungsverlauf, der von demjenigen an der Zündstiftelektrode abweicht, benutzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Zündstiftelektrode, Anode und Kathode, lediglich eine die Anode umschließende weitere Elektrode solcher Formgebung vorgesehen ist, daß die Anode optisch gegenüber der Kathode verdeckt liegt, die Entladung ihren Weg nur durch seitliche Öffnungen der Hilfselektrode zur Anode nehmen kann und der aufsteigende Metalldampf durch den Elektrodenkörper als Leitkörper zur Gefäßwand hin abgelenkt wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmelektrode für die Anode betriebsmäßig ein Potential für die Verstärkung der Ionisation in der Umgebung der Anode besitzt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die als Gitter für die Anode wirkende Hilfselektrode im Falle einer Störung gleichzeitig mit einer Unterbrechung der weiteren Zündimpulse am Zündstift auf ein negatives Potential gegenüber der Kathode gebracht wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die der Hilfselektrode zugeführte Wechselspannung der zugehörigen Anodenspannung voreilt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage der der Hilfselektrode zugeführten Wechselspannung regelbar ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden bei Verwendung von gittergesteuerten Hilfsentladungsstrecken zur Steuerung der Zündelektrodenströme, dadurch gekennzeichnet, daß im Störungsfall die Hilfselektroden aller Gefäße zusammen mit dem Nullpunkt des die Gitterspannungen für die Hilfsentladungsstrecken liefernden Transformators an den negativen Pol einer gemeinsamen Sperrspannungsquelle angeschlossen werden.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Hilfselektrode die zugehörige Anode für die Kathode optisch verdeckt wird. B. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode die Anode topfartig umschließt und mit seitlichen Öffnungen für den Lichtbogendurchtritt versehen ist. g. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode den Abschluß eines die Anode umgebenden Rohres bildet. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 656986, 678921; britische Patentschrift Nr. 405 857; USA.-Patentschrift Nr. 2 190 774.