Verfahren und Einrichtung zum Prüfen von Entladungsgefässen, insbesondere Dampf- oder Gasentladungsgefässen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren und eine Einrichtung zum Prüfen von Entladungsgefässen, insbesondere solchen grosser Leistung.
Entladungsgefässe verschiedener Bau weisen, beispielsweise Hochvakuumelek- tronenröhren oder Dampfentladungsgefässe, können für Leistungen der Grössenordnung 1000 KW gebaut werden. Beim Prüfen sol cher Entladungsgefässe für grosse Leistungen sind nicht immer grosse Energiemengen ver fügbar, oder wenn sie verfügbar sind, er geben sich beim Prüfen der Entladungs gefässe grosse Energieverluste.
Bei vielen An wendungen, beispielsweise in Gleichrichter und Wechselrichterschaltungen, werden die Hochleistungsröhren während des Teils der Periode, in welcher sie nicht leitend sind, einer Spannung unterworfen, welche entge gengesetztsinnig ist derjenigen, die Strom durch die Röhre schickt und ein Vielfaches dieser Spannung darstellt.
Diese Spannung
EMI0001.0013
wird <SEP> allgemein <SEP> als <SEP> Sperrspannung <SEP> bezeichnet.
<tb> Die <SEP> Sperrspannung, <SEP> die <SEP> eine <SEP> Röhre <SEP> aushalten
<tb> kann, <SEP> ist <SEP> ein <SEP> wichtiges <SEP> Kennzeichen. <SEP> das
<tb> sorgfältig <SEP> bestimmt <SEP> werden <SEP> muss.
<tb> Wird <SEP> das <SEP> Entladungsgefäss <SEP> in <SEP> einer
<tb> Wechselrichteranlage <SEP> verwendet, <SEP> so <SEP> ist <SEP> noch
<tb> zu <SEP> beachten, <SEP> dass <SEP> seine <SEP> Anode <SEP> einer <SEP> positiven
<tb> Spannung <SEP> von <SEP> angenähert <SEP> dem <SEP> doppelten
<tb> Wert <SEP> der <SEP> Gleichspannung <SEP> unterworfen <SEP> wird,
<tb> und <SEP> zwar <SEP> während <SEP> des <SEP> grösseren <SEP> Teils <SEP> der
<tb> abwechselnden <SEP> Halbwellen,
<SEP> in <SEP> welchen <SEP> die
<tb> Röhre <SEP> nicht <SEP> leitend <SEP> ist. <SEP> Es <SEP> ist <SEP> wichtig <SEP> züz
<tb> bestimmen, <SEP> ob <SEP> das <SEP> Gitter <SEP> betriebssicher <SEP> das
<tb> Zünden <SEP> des <SEP> Stromes <SEP> in <SEP> der <SEP> Röhre <SEP> verhindern
<tb> kann.
<SEP> Bei <SEP> einer <SEP> Prüfung <SEP> des <SEP> Entladungs gefässes <SEP> unter <SEP> natürlichen <SEP> Arbeitsbedingun gen <SEP> muss <SEP> demnach <SEP> während <SEP> eines <SEP> Teils <SEP> der
<tb> Periode <SEP> die <SEP> Röhre <SEP> den <SEP> Maximalstrom <SEP> füh ren, <SEP> während <SEP> eines <SEP> andern <SEP> Teils <SEP> der <SEP> Periode
<tb> die <SEP> Röhre <SEP> der <SEP> festgesetzten <SEP> Sperrspannung
<tb> unterworfen <SEP> werden <SEP> und <SEP> während <SEP> eines <SEP> drit ten <SEP> Teils <SEP> der <SEP> Periode, <SEP> während <SEP> dessen <SEP> an <SEP> der Anode eine positive Spannung liegt, muss das Gitter das Zünden verhindern. Es ist daher vorteilhaft, eine Prüfanordnung vorzusehen,
die in bezug auf die Arbeitsbedingungen dem natürlichen Betrieb wesentlich ähnlich ist.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Prüfen von Entladungsgefässen, insbesondere von solchen mit ionisierbarem Medium, die einerseits die wirklichen Arbeitsbedingungen nachbildet, anderseits einen verhältnismässig kleinen Energieaufwand erfordert.
Erfin dungsgemäss werden die Entladungsgefässe dadurch geprüft, dass zeitweilig eine ver hältnismässig niedrige Spannung einen Strom, der etwa dem Nennstrom des Gefässes ent spricht, durch das Gefäss schickt und zeit weilig eine verhältnismässig hohe Spannung entgegengesetzter Polarität wie -die niedrige Spannung und gleicher Grössenordnung wie die Nennsperrspannung an das Gefäss gelegt wird. Vorteilhaft wird man bei der Durch bildung der Prüfeinrichtung Schaltmittel vorsehen, die selbsttätig das zeitweilige An legen der verschiedenartigen Spannungen an die Gefässe bewirken.
Zweckmässigerweise wird das Anlegen der niedrigen und der hohen Spannung abwechselnd vorgenommen, wobei es sich empfiehlt, Wechselspannungen derselben Frequenz, aber mit konstanter Pha senverschiebung von etwa 180 zu verwen den.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt. Ein zu prüfendes Entladungsgefäss 10 (Fig. 1) er hält während der positiven Halbwelle einen Wechselstrom verhältnismässig niedriger Spannung. Dieser Wechselstromkreis enthält die Röhre 10, eine zweite Röhre 11, die auch geprüft werden kann, die Sekundärwicklung eines Transformators 12, dessen Primärwick lung von einer passenden Wechselstromquelle gespeist wird, und erforderlichenfalls einen kleinen, veränderlichen Widerstand 13 zur Begrenzung des vom Transformator 12 ge lieferten Stromes, der sonst durch das Ent ladungsgefäss 10 kurzgeschlossen werden würde.
Der Gitterkreis der Röhre 10 ent hält einen Strombegrenzungswiderstand 14 und die Sekundärwicklung eines Transfor mators 15, dessen Primärwicklung von der Läuferwicklung eines Drehtransformators 16 erregt wird, der seinerseits von einem Drei phasennetz 17 gespeist wird. Ferner ist ein Kreis vorgesehen, der zwischen Anode und Kathode des Gefässes 10 eine vergleichsweise hohe Sperrspannung anlegt.
Dieser greis enthält das Entladungsgefäss 10, ein Ent ladungsgefäss 18 und die sekundäre Hoch spannungswicklung 19 eines Transformators 20, dessen Primärwicklung von einer geeig neten Wechselspannungsquelle derselben Fre quenz und Phasenlage wie der Transformator 12 erregt wird, beispielsweise kann es die selbe sein, an die auch der Transformator 12 angeschlossen ist. Ein hoher Widerstand 21 liegt parallel zum Gefäss. 10.
Ferner sind Mit tel vorgesehen, die das Gefäss 11 während des Teils der Wechselstromperiode nicht leitend machen, in welchem eine hohe Sperrspannung am Entladungsgefäss 10 liegt, damit ein Stromfluss vom Hochspannungskreis in den Niederspannungskreis, die beide gegenein ander in Reihe geschaltet sind, verhindert wird. Wie gezeigt ist, umfassen diese Mittel ein Steuergitter für die Röhre 11, das von einer Hilfswicklung 22 .des Transformators 20 erregt wird, und eine kleine Kapazität 23, um die richtige Phasenbeziehung zwischen Gitterspannung des Gefässes 11 und der Sperrspannung einzustellen.
Wenn hier immer von einer Wechselspan nungsquelle von verhältnismässig niedriger Spannung, die einen Strom durch die zu prü fende Röhre während jeder zweiten Halb welle schickt, und von einer Spannungsquelle von verhältnismässig hoher Spannung zum Aufdrücken einer Sperrspannung während der andern Halbwellen gesprochen ist, so ist doch zu verstehen, dass die Masszahlen dieser beiden Spannungen allein durch die Angaben der zu prüfenden Röhren bestimmt werden.
Es ist nur notwendig, dass die Spannung des Niederspannungskreises ausreicht, einen Strom gewünschter Grösse durch den Schein- widerstand des Niederspannungskreises zu schicken, während anderseits die Spannung im Hochspannungskreis allein durch die Sperrspannung der zu prüfenden Röhren be stimmt ist. Das Verhältnis dieser beiden Spannungen kann häufig 100 : 1 übersteigen.
Für die Erläuterung der Wirkungsweise der Prüfeinrichtung nehmen wir an, dass eine positive Halbwelle des Wechselstromes von dem Transformator 12 dem Niederspannungs kreis zugeführt wird, und dass die dem Git ter der Röhre 10 von der Läuferwicklung des Drehtransformators 16 zugeführte Span nung in Phase mit der Anodenspannung die ses Gefässes ist. Unter diesen Bedingungen wird Ström durch das Gefäss 10 während der vollen Halbwelle fliessen. Seine Grösse ist nur durch die Leistungsfähigkeit des Transfor mators 12 und die Einstellung des Wider standes 18 auf einen gewünschten Wert be stimmt, der entweder kleiner oder grösser als der Nennstrom der Röhre ist.
Durch andere Einstellung des Drehtransformators 16 kann das Entladungsgefäss 10 in jedem Augenblick während der positiven Halbwelle des Wech selstromes leitend werden. Die Möglichkeit, dass die Spannung der Sekundärwicklung 19 in derselben Richtung einen Strom durch das Gefäss 10 zu schicken versucht, wird durch das Entladungsgefäss 18 verhindert, welches so angeordnet ist, dass Strom nur in der ent gegengesetzten Richtung durchfliesst. Offen bar kann Strom nicht von dem Niederspan nungskreis zum Hochspannungskreis fliessen, da diese Spannungen entgegengesetzt in Reihe geschaltet sind.
Es ist zu sehen, dass das Gefäss 11 eine Stromaufnahme haben muss, die gleich öder grösser ist als die des Gefässes 10, da es mit dem Gefäss 10 in Reihe geschaltet ist.
Während der nun folgenden negativen Halbwelle der Wechselspannung ist das Po tential .der Anoden von 10 und 11 negativ in bezug auf ihre Kathoden, so dass kein Strom vom Transformator 12 in diesen Niederspan nungskreis fliesst. In ähnlicher Weise wird die von der Sekundärwicklung 19 dem Ge- fäss 10 zugeführte Spannung entgegengesetzt gerichtet sein derjenigen, als es leitend war. Es wird ein kleiner Strom durch diese Wick lung und den hohen Widerstand 21 und das Gefäss 18 fliessen. Praktisch liegt die volle Spannung der Wicklung 19 an den Klemmen des Widerstandes 21 und infolgedessen auch zwischen Anode und Kathode des Gefässes 10, das hinsichtlich seiner Sperrspannungs- charakteristik geprüft werden soll.
Es wird bemerkt, dass die Gefässe 11 und 18 in die aus dem Niederspannungs- und dem Hoch spannungskreis gebildete Reihenschaltung eingefügt sind, so dass der Strom versuchen wird, von der Transformatorwicklung 19 durch den Niederspannungstransformator 12 und die in Reihe geschalteten Gefässe 11 und 18 zu fliessen. Zur Verhütung dieses Strom flusses vom Hochspannungskreis zum Nieder spannungskreis und zwecks Prüfung der Sperrwirkung des Gitters der Röhre 11 wird diesem Gitter eine hohe negative Spannung mittelst _ der Hilfssekundärwicklung des Transformators 20 zugeführt.
In einzelnen Fällen hat es sich als wünschenswert heraus gestellt, einen kleinen Kondensator 23 zur Erzielung der richtigen Phasenlage einzu fügen, so dass das Gefäss während der vollen Halbwelle, in welcher eine Sperrspannung an das Gefäss 10 gelegt ist, nicht leitend ist. Wenn es erwünscht ist, werden die Gefässe 10 und 11 ausgetauscht und die Prüfung von neuem durchgeführt, damit die verschiedenen Kennzeichen der Röhren bestimmt werden können. Die beschriebene Prüfeinrichtung ist besonders gut geeignet für Dampfentla- dungsgefässe. Sie kann aber ebenso gut für Entladungsgefässe anderer bekannter Bau weise angewendet werden.
Man hat ferner bereits Einrichtungen zur Prüfung von Grossgleichrichtern vorgeschla gen, .bei denen ein Teil der Anoden auf ein Niederspannungsnetz arbeitet, während der Rest der Anoden ein Hochspannungsnetz speist. Man erreicht also eine Hochspan nungsprüfung eines mehranodigen Ventils, wobei nur ein Bruchteil der sonst zu vernich tenden Leistung, entsprechend der kleineren Zahl der auf das Hochspannungsnetz arbei tenden Anoden, vernichtet werden muss. Nachteilig ist jedoch, dass die mit Hochspan nung zu prüfenden Anoden aus der Verbin dung mit den übrigen das Niederspannungs netz speisenden Anoden herausgenommen werden müssen, so dass die elektrischen Ei genschaften des greises andere als im nor malen Betrieb sind.
Unangenehm ist es ferner, dass ein Widerstand, trotz der ver ringerten Anzahl der das Hochspannungs netz speisenden Anoden, immer noch be trächtliche Hochspannungsleistungen ver nichten muss.
Bei der Prüfung von mehranodigen Ent ladungsgefässen, insbesondere Quecksilber dampfgleichrichtern, wird zweckmässiger weise in der Sperrzeit eine aus einer Gleich spannung und einer Wechselspannung beste hende Spannung in den Stromkreis der zu untersuchenden Anode eingefügt.
In Abb. 2 der Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel veranschaulicht. Der sechs- anodige Quecksilberdampfgleichrichter 24 ist an die Sekundärwicklung 25 eines Transfor mators angeschlossen. Die Anode 26 ist über die gittergesteuerten Entladungsgefässe 27 mit parallelgeschaltetem Spannungsteiler 28 mit dem Transformator verbunden. Um in allen Anodenleitungen den gleichen Strom zu erzwingen, ist vor die übrigen Anoden je ein Widerstand 29 geschaltet, dessen Span nungsabfall gleich dem Spannungsabfall der Gefässe 27 ist.
Belastet wird der Gleichrich ter durch den niederohmigen Widerstand 30. Im gezeichneten Fall soll in der Sperrzeit die Anode 26 untersucht werden. Es werden in der Sperrzeit die Gitter 31 der Ventile 27 durch den Tiansformator 32 negativ zur Ka thode gemacht und gleichzeitig durch das gittergesteuerte Entladungsgefäss 33 die im Gleichrichtersatz 34 erzeugte Gleichspannung und die reihengeschaltete Wechselspannung 35, deren Phasenlage durch den Drehtrans formator 36 eingestellt werden kann, an die Kette der Gefässe 27 gelegt.
Die Einregulie- rung der Gleichspannung 34 erfolgt nach Massgabe der Phasenzahl des zu untersuchen den Gleichrichters in bekannter Weise, z. B. mittelst Gitterspannung, die Einstellung des Drehreglers 36 erfolgt je nach der Phasen lage der an die zu untersuchende Anode an geschlossenen Halbwicklung des Transfor mators 25. Treten nun Überlappungen der Anodenströme ein, so würden an die Ventil kette 27 noch zu einer Zeit die in 34 und 35 erzeugten Spannungen zugeschaltet wer den, in der die Röhren 27 noch .Strom füh ren, weshalb diese dann dauernd durchbren nen.
Um die Röhren 27 während der Sperr periode zum Erlöschen zu bringen, muss die Gleichspannung nachgeregelt werden und das Ventil 33 durch das Gitter 37 gesteuert werden. Aus der Einstellung der Gleich spannung und des Gitters 3 7 lässt sich direkt die Grösse der Überlappung ablesen.
Selbstverständlich besteht die Möglich keit, auch mehrere Anoden gleichzeitig oder nacheinander zu prüfen. Beim gleichzeitigen Prüfen wird es für eine schnelle und ein wandfreie Ermittlung der Fehler vorteilhaft sein, jede Anode je durch eine besondere, aus einer Gleichspannung und Wechselspannung zusammengesetzte Prüfspannung zu bean spruchen. Sollen die Anoden nacheinander geprüft werden, so kann man durch mecha nisches Umschalten je nach Erfordernis die zu prüfenden Anoden austauschen. An die Stelle einer mechanischen Umschaltung kann auch eine elektrische Umschaltung mittelst gittergesteuerter Entladungsgefässe treten.