CH137581A - Gasentladungsrelais. - Google Patents

Description

      Gasentladangsrelais.       Bei vielen     elektrischen    Anlagen werden  als Schaltungselemente Relais angeordnet,  welche durch einen     Steuerimpuls    einen  Stromkreis     -einschalten        und:    solange     -einge-          schaltet    lassen, wie der Impuls dauert. Der  eingeschaltete Strom JA ist nicht quantita  tiv vom Steuerimpuls     J",    abhängig.     som-          dern    qualitativ, das heisst solange der Steuer  impuls einen gewissen Grenzwert überschrit  ten hat, ist der gesteuerte Strom eingeschal  tet     (Fig.    1).  



  Die bisher     hierfür    verwandten Relais sind  meist mit mechanisch     bewebgten    Kontakt  teilen versehen.     Die        mechanisch        bewegten          Teile    geben bekanntlich häufig betriebs  technische     Schwierigkeiten    vor     allem    des  halb, weil der Entladungsvorgang beim     Off-          nen    der Kontakte     physikalisch        schlecht        defi-          niert    ist.

   So     tritt    häufig bei mehr oder weniger  starkem Kleben eine verschieden grosse Er  wärmung. der     Elektrodenoberfläche    auf und  damit auch verschiedene     Bedingungen    für    das     Abreissen,des    Lichtbogens.

   Um diese     Naeh-          teile    zu     verhindern,    hat man     vorgeschlagen,,    ein       Gasentladungsrelaäs    zu verwenden, an dessen       I-lilfselektro,de,durch    ,die Kontaktgebung eine  Spannung     gelegt        wird.    Hierbei wird ähn  lich wie bei     dem;    Stromrelais     eine    qualitative       Relaiswirkung    erzielt.

   Die bekannten Gas  entladungsrela.is haben jedoch den Nachteil,       dass    die Löschung der Hauptentladung, das  heisst also das     Ausschalten    des gesteuerten  Stromes nicht ohne weiteres     erfolgen    kann,  denn die allgemein benutzten Gasentladun  gen haben das Bestreben, sich     selbständig     zu erhalten, sobald sie einmal eingeleitet  sind. Die     Einleitung    der Entladung erfolgt  durch den Steuerimpuls;. der zwischen einer       Hauptentladungs-    und einer     Hilfselektrode     angreift und dazwischen eine     :Steuerentla-          d'ung    bewirkt.

   Diese Steuerentladung dient  zur     Einleitung    der Hauptentladung. Die       Ilauptentla.dung    aber muss     web    n des tech  nischen Zweckes der Relais, erheblich stärker      sein als die Hilfsentladung. Infolgedessen  hat das Aussetzen der Hilfsentladung kaum       einen;    Einfloss auf     -die    einmal     eingeleitete          Hauptentladung,    so     dass    diese durch Abschal  ten des     Steuerimpulses    nicht auch abgeschal  tet wird. Der .Strom verläuft dann entspre  chend der in     Abb.    1 gestrichelt dargestellten  Kurve.  



  Die     hierdurch        entstehenden    Schwierig  keiten sollen erfindungsgemäss bei einem     Gas-          entl.a,dungsTe;lais    dadurch vermieden werden,       dass    Mittel vorgesehen sind, die bewirken, dass       die        Hauptentlaalung        stets        eine        unselbständige     Entladung bleibt. Im     nachstehenden        sollen          beispielsweise        derartige    Mittel erläutert wer  den.  



  Die     Hilfsentliadung        ist    eine selbständige  Entladung,     die-Hauptentladungdagegen    wird       unselbständig    gehalten.     Hierdurch        wird    er  reicht, dass sobald die Hilfsentladung aus  bleibt, auch     ,die,    Hauptentladung erlischt.

   Dies  wird zweckmässig dadurch     erzielt,    dass die       Energiedichte    der     Ha.uptentlaidung    in der  Umgebung der Hauptkathode so     klein    gehal  ten wird,     dass.    von     dieser    Elektronen nicht in  zur     Aufrechterhaltung    einer selbständigen  Entladung     genügender    Zahl     emittäert    werden.

    Dazu ist es zweckmässig, der     Hauptentlaadun.g     in     unmittelbarer    Nähe der Kathode Energie  zu entziehen, so dass die auf ,der Kathode der  Hauptentladung erscheinende     Energie    des       Kathodenflusses.    so klein ist,     dass    sie nicht  ausreicht,

   die     Ilauptentleldhng        selbständig          aufrecht    zu     erhalten.        Vorteilhaft        wird    hier  für ein Sperrgitter in     unmittelbarer    Nähe der  Kathode     angeordnet.        Besteht    dieses Sperrgit  ter aus     Leitern,    so müssen diese auf ein wähl  bares, einmal fest eingestelltes     Potential    ge  bracht werden.

   Nichtleiter werden an ihrer  Oberfläche .auf ein Potential aufgeladen,       welches    von der Geschwindigkeit der sie     um-          gebenden    Ionen. abhängt und gerade soweit  ansteigt, dass der     Verlust        id@urch        Selbstentla-          dung    von den Ionen gedeckt wird,     welche     noch gegen -das     Potential    anlaufen können,

         wodurch    die Entladung     gesperrt        wird.        Bsi     Leitern kann man dies durch geeignete Schal  tung     ebenfaIaIs    erreichen.    Die Anordnung wird zweckmässig so ge  troffen,<I>dass</I>     idie        Hilfselektrode        ziemlich    nahe  an der     Hauptkathode    liegt,     so    dass nur     ver-          hä;

  ltnismässig    geringe Spannungen notwendig  sind, um     eine        ionisierte,        selbständige    Entla  dung     zwischen        Hilfselektrode    und Hauptka  thode zu     erhalten.    Die     Hilfselektredie    kann  hierbei     entweder,    wie in     Abb.    2a dargestellt,  auf der oder     Hauptentladung    abgewandten  Seite. d er Kathode liegen. Dann muss man die  Hauptkathode netz-     oifer        gitterförmig    her  stellen.

   Sie kann auch zwischen K     athode    und  Sperrgitter angeordnet werden, wie in     Abb.     2b     dargestellt.    11 ist -hierbei die Hilfselek  trode, 12 die Kathode, 13     @d    las     Sperrgitter,        1.1     die Anode.

   In     Abb.    3a     ist    der Verlauf des  Potentials gezeigt für eine     Anordnung,    bei  der kein     Sperrgitter    verwendet     ist,    während       Abb.    3b den     Potentialverlauf    bei Verwen  dung eines     Sperrgitters        zeigt.    Durch das       Spierrgitter    wird, wie     beispielsweise    darge  stellt, der Kathodenfall     verringert.     



  Die     Hilfsentla,dnng        liefert    in die Haupt  entladung     Ladun.gsträger,    die     ilirerseits    fähig  sind, im     Hauptendlad@ungsraum        Ionnsierung     zu bewirken.

   Diese     Tonisierung    soll haupt  sächlich in     -dem    Raum     stattfinden,    welcher  zwischen     dem    Sperrgitter     und    der Hauptka  thode liegt, so d ass,     also    der     Hauptkathode     während des Brennen der Hilfsentladung ge  nügend Energie für den Elektronenaustritt       zugeführt    wird.  



       Zweckmässig    wird: der Abstand zwischen       Hilfselektrode    und     Kathode    klein gewählt,       ,damit    keine     grossen        Steuerleistungen    im     Ap-          pa,rat        auftreten    können. Dem gleichen  Zwecke dient auch     .die        Anordnung,    dass die       Hilfselektrodde        gegenüber    der Hauptkathode       kleine        Oberfläche    hat.

   Bei dieser Anordnung  fliessen beim     Einsetzen    der Hilfsentladung  positive Ionen der     Hauptentlaidung    zur Hilfs  kathode.     ,Sie    sorgen durch ihre Tätigkeit da  für, dass der     Katho:denstram    sehr     bald        ge-          sättigt        ist,    und zwar     tritt    dies bei     um        so,        ge-          geringerem    Werte ein, je kleiner die Ober  fläche ist.  



  Unabhängig von der Oberfläche kann ge  sagt werden, dass sobald die Hilfserregung           hinzutritt,    an der     Kathode    ein     Übersehuss    an  Elektronen frei gemacht wird', die die an der  Kathode liegende positive Raumladung     -          Kathodenfaall    - aufheben. Der     Energiege-          halt,der        Hauptentladung    an der Hauptkathode  soll so klein bleiben,     idla,ss        @er    die Aufhebung  des     Kathodenfalles        allein    nicht bewirken  kann.  



  Ein solches     Relais    ist     schematisch    in     Abb.     4 dargestellt. Damit     die    Hauptentladung zwi  schen der Hauptkathode, 1 und der Haupt  anode 2 nur dann brennen kann, wenn die       Hilfsentladung    zwischen der Kathode 1     und     der     HilLkathode    3 Elektronen     in    die Nähe       ,der    Hauptkathode '1     liefert,    muss, wie im  vorstehenden erwähnt, die     Hauptentlaidung          unselbständig        gehalten    werden.

   Damit ist für  die an die     Hauptelektroden    1     und    2 zu legende       Potentialdifferenz    (die Sperrspannung) eine       obere    Grenze gegeben. Wird sie     gesteigert,     so wird .die     Hauptentladung    selbständig, das  heisst sie erlischt nicht mit dem     Aufhören     der     Hilfsentladung.    Die aus;

       Leitern    oder       Isolatoren    bestehenden     Gitter    4,     @diie        zwischen     den Elektroden 1 und 2 eingesetzt sind und  die die Aufgabe haben,     edier        Hauptentladung     mit unmittelbarer Nähe der Kathode     Energie     zu entziehen,     ermöglichen    es allerdings, die       Sperrspannung    zu erhöhen, .ohne     da.ss    die       Hauptentladung    selbständig     wird,

          zie    zeigen       aiber    die     unerwünrnschte    Nebenwirkung, dass  auch     die    Minimalspannung, bei der die       Hauptentlaad@\ung    noch gerade brennt,     herauf-          .esetztwi@rd.        Um.d:

  em    zu     begegnen,alsoid'ieMög-          licbkeit    zu     -schaffen,    bei geringer Minimal  spannung     verhältnismässig    hohe Sperrspan  nungen anwenden zu können,     wind    erfin  dungsgemäss der Abstand     zwischen    der  Hauptkathode, 1     und    der Hauptanode 2 in     der     Grösse des     kathodischen        Dunkelraumes    d ge  halten (Abt.

       "o).    Dann kann an, .die Haupt  elektroden 1 und     '-),des        Rohres    eine sehr hohe       Spannung    gelegt werden,     ahne    dass zwischen  diesen beiden     Elektroden    eine     Entlaadlung        be-          @stehen    kann.

   Die Entladung setzt aber     sofort     ein, sobald     dürch    eine     Hilfsentladung    zwi  schen der Hauptkathode 1 und die     Hilfselek-          trode    3     Elektronen,    in die Nähe .der Kathode    1 gelangen, weil durch den Hinzutritt     dieser     Elektronen die Dicke des Kathodendunkel  raumes     wesentlich    abnimmt und nunmehr der  Abstand zwischen den Hauptelektroden l und  3 grösser ist     als,die        Dunkelraumdicke.    Diese       Entladung,

      die den Charakter einer Glimm  entladung oder eines     Nieclervoltbogens    an  nimmt,     ist    mehrere Grössenordnungen stärker  als die Schaltentladung und hat eine     ver-          hältnismässig        niedrige        Brennspannung,    da  gegen .eine hohe     Sperrspannung.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Gasentladungsrelais mit Hilfselektrode, an welche idhzrch Kontaktgebung eine Span- nung gelegt wird, gekennzeichnet durch Mit tel,' welohe bewirken, dass, die Hauptentladung eine unselbständige Entladung bleibt:, :die nur durch die Entladung nach der Hilfselek trode aufrechterhalten wird. UNTERANSPRMHE:

   1. Gasentladungsmalais nach dem Patentan- spruch, @daadurch gekennzeichnet, -durch eine d Derartige Ausbildung, idlass die Hilfs- entladui#g eine selbständige Entladung ist.

   2. Gasentladungsrelais nach idem Patentan- spruch, gekennzeichnet durch eine der artige Ausbildung, d lass ,der Energiegehalt der Hauptentladung in der Nähe der Hauptkathode nicht ausreicht, die Ent ladung selbständig werden zu lassen.

   3. Gasentlaadiungsrelais nach Unteranspruch 2, gekennzeichnet durch eine solche Au:s- !bildung, dass die ,Stromdichte der Haupt entladung so gering ist. :dass die Haupt entladung nicht selbständig bestehen kann. 4. Ga.sentlaadungsredais nach Unteranspruch 2, gekennzeichnet durch eine solche Aus bildung, dass der Kathodenfall der Haupt entladung so klein gehalten wird, dass diese nicht selbständig bestehen kann.

   5. Ga.sentladungsrelais nach Patentanspruch und den Ünteranspriichen 1 bis 4. da. durch gekennzeichnet, dass ein Sperr- Killer in der Nähe der Kathode der Hauptentladung angeordnet ist. 6.

   Gasentladungsrelais nach Patentanspruch und den @nt.eransprüchen 1 bis 5, ge- ker@nzeichnet durch ein Sperrgitter, wel ches ausserhalb des Raumes der Hilfsent ladung unrd innerhalb des Raumes der Hauptentladung liegt. 7.

   Gasentla,dtingsrelais na-eh dem Patentan- spruch und den Untera.nsprüehen 1 bis 5, Aa-durch gekennzeichnet, dass das Sperr gitter aus Isalierstaff besteht. B. Gasentlaiduugsre:lais nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, dass das S'Perrgit- ter aus einem Leiter besteht, .der auf ein konstantes Hilfspotential zu bringen ist.

   9. G.asentlaidungsrejl,ais nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, dass die Maschen- weite des S'perrgittürs von derselben Gcrö- ssenordnung ist wie die freie Weglänge der Ionen in der Hilfsenfa.dung. EMI0004.0041 10.

   <SEP> Ga,sentliadingsrelais <SEP> nach <SEP> Patentanspruch, <tb> idaidunch <SEP> gekennzeichnet, <SEP> dass <SEP> die <SEP> Hilfs elektrode <SEP> nahe <SEP> an <SEP> der <SEP> Hauptkathodeliegt. <tb> 1.1. <SEP> Gasentladungsrel.ass <SEP> nach <SEP> Patentanspruch, <tb> dadurch <SEP> gekennzeichnet, <SEP> dass <SEP> die <SEP> Ililfs elektrad'e <SEP> im <SEP> Vergleich <SEP> zu <SEP> den <SEP> beiden <tb> Hauptelektrolden <SEP> eine <SEP> kleine <SEP> Oberflärhe <tb> hat. <tb> 1.2. <SEP> Gasentladüngsrelais <SEP> nach <SEP> Patentanspruch, <tb> dadurch <SEP> gekennzeichnet, <SEP> dass <SEP> die <SEP> Hilfs elektrode <SEP> auf <SEP> der <SEP> der <SEP> HauptentlaAung <SEP> ab geivaniditen <SEP> Seite <SEP> der <SEP> Kathode <SEP> der <SEP> Haupt entladung <SEP> liegt. <tb> 13.

   <SEP> Gasentladungsrelais <SEP> nach <SEP> Patentanspruch, <tb> dadurch <SEP> gekennzeichnet, <SEP> dass <SEP> die <SEP> Kathode <tb> der <SEP> Hauptentladung <SEP> als <SEP> Anode <SEP> für <SEP> die <tb> Hilfsentlaldung <SEP> ausgebildet <SEP> ist, <tb> 14. <SEP> Gasentladungsrelais <SEP> naoh <SEP> Patentanspruch, <tb> ,dadurch <SEP> gekennzeichnet, <SEP> dass <SEP> der <SEP> Ab stand <SEP> zwischen <SEP> deni <SEP> Hauptelektroden <SEP> von <tb> der <SEP> Grösse <SEP> des <SEP> katho:dischen <SEP> Dunkelrau mes <SEP> ist.