Verfahren zur Steuerung von Gas- oder Dampfentladungsgefässen und Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Gas- oder Dampfentladungsgefässen, bei dem durch die Steuerung von Hilfselektroden eine Ände rung der von dem betreffenden Entladungs gefäss an einen Verbraucher abgegebenen Energie möglich ist. Weiterhin lassen sich mit dem hier beschriebenen Verfahren aber auch alle andern Aufgaben lösen, welche sonst durch eine Steuerung durch veränder liche Phasenverschiebung an Steuerelektro den, z.
B. nach dem bekannten Toulon- Patent, gelöst werden können, wie zum Bei spiel die Aufgabe der Frequenztransforma- tion oder der Phasenkompensation usw. Bei den Regeleinrichtungen nach Art des Toulon- Patentes wird zur Steuerung ein Phasen- sehieber oder irgend etwas derartiges be nutzt, um die Phasenverschiebung der an der Steuerelektrode wirksamen Spannung gegenüber der Spannung der Hauptelektrode während des Betriebes zum Zwecke der Steuerung zu verschieben.
Ein solcher Pha senschieber ist aber insbesondere, wo es sich um kleinere Einrichtungen handelt, unter Umständen ein im Verhältnis zur Gesamt apparatur teures Einzelteil.
Um derartige Phasenschieber zu vermei den, wird nach der Erfindung in der Weise verfahren, dass für jede Hauptentladungs- strecke mehrere Steuerelektroden vorgesehen werden, denen im wesentlichen phasenfeste Steuerspannungen zugeführt werden, wobei die Amplitude der Steuerspannung minde stens einer Steuerelektrode jeder Hauptent- ladungsstrecke geregelt wird. Das Verfah ren kann zum Beispiel so ausgeführt wer den, dass man für jede Hauptentladungs- strecke zwei Steuerelektroden vorsieht und die Amplitude beider Steuerspannungen gleichzeitig, und zwar im gegenläufigen Sinne, regelt.
Zu dem Zwecke kann man zwei Steuerstromkreise vorsehen, die phasenver schobene Wechselströme führen und ein ge- ureinsames Regelorgan besitzen, das an bei den Steuerstromkreisen je eine Steuerspan nung in der Weise abgreift, dass bei Er höhung der einen Steuerspannung die an dere Steuerspannung sinkt. Der gleiche Ge danke lässt sich natürlich auch auf mehr als zwei Steuerspannungen ausdehnen.
d ist ein Entladungsgefäss, das eine Anode e und eine Kathode f enthält. Die Kathode ist in vorliegendem Ausführungs beispiel als Glühkathode gedacht, doch ist der Heizkreis weggelassen, um die Zeichnung möglichst anschaulich zu gestalten. Natür lich kann ebensogut eine Quecksilberkathode verwendet werden, wie überhaupt jedes Ent ladungsgefäss verwendet werden kann, das mit Gasen oder Dämpfen Gas-Dampfgemi- schen, z. B. Quecksilberdampf- und Edel gasen oder dergleichen gefüllt ist. In die ses Entladungsgefäss, zweckmässig zwischen Anode und Kathode, sind nun zwei Steuer elektroden g und k eingeführt.
Im Falle des vorliegenden - Ausführungsbeispiels mögen die zwei Steuerelektroden ziemlich nahe bei einander angeordnet sein. Bei a sei ein be liebiger Verbraucher angeschaltet und bei b ein Wechselstromnetz angeschlossen. Paral lel zum Gleichrichter liegt ein Transforma tor tr, der die Steuerspannung liefert, doch ist es auch möglich, ohne einen solchen Transformator auszukommen, die Steuer spannung also direkt vom Netz abzuzweigen. Die Sekundärwicklung dieses Steuertransfor mators ist nun an zwei parallele Stromkreise angeschlossen, und zwar ist der eine Strom kreis durch eine Drosselspule h induktiv und der andere Stromkreis durch einen Konden sator i kapazitiv belastet.
Es treten daher in diesen beiden Zweigen phasenverschobene Ströme auf, und zwar tritt in dem einen Zweig ein voreilender, in dem andern Zweig ein nacheilender Strom auf gegenüber der Netzspannung bezw. der Spannung der Hauptanode ein. Sowohl in dem Zweig des Kondensators i, wie auch in dem Zweig der Drosselspule h befindet sich eine Hälfte des kreisförmig gebogenen Widerstandsstreifens k. Die Mitte . des Widerstandsstreifens ist mit dem noch freien Ende der Sekundärseite des Steuertransformators verbunden.
Ausser dem ist der Steuertransformator tr über eine geeignete Anzapfungsstelle, die eventuell veränderlich gemacht werden kann,.mit der Kathode f verbunden. In diese Verbindungs leitung kann eine Vorspannbatterie Yb ein geschaltet sein, welche eine konstante nega tive oder positive Gleichstromvorspannung an die Gitter g und c legen kann, doch ist dies nicht unbedingt erforderlich.
Durch die beschriebene Anordnung erhalten nun die Gitter g und c Steuerspannungen aufge drückt, welche eine im wesentlichen kon stante, von dem Kondensator i und der Dros selspule h. abhängige Phasenverschiebung ge genüber der Anode e aufweisen, und zwar ist es zweckmässig, die Phasenverschiebung zwi schen den aus dem Zweig i und dem aus dem Zweig h stammenden Steuerspannungen. etwa zwischen 90 und 45 , also etwa 60 , zu wählen.
Durch Drehen des Hebels l wird nun gleichzeitig die Spannung an einer Steuerelektrode erhöht, wenn sie an der an dern vermindert wird und umgekehrt, und zwar kann die Wechselspannung durch Be tätigung des Hebels l an jeder der beiden Steuerelektroden von null bis zu einem be stimmten llaximalvert geändert werden.
Be findet sich nun der Hebel l in einer Lage, welche dem Gitter g eine Maximalspannung, dem Gitter c eine Minimalspannung gibt, so wirkt hauptsächlich nur das Gitter g mit der ihm eigentümlichen, durch das Bestimmungs stück i im wesentlichen festgelegten Phasen lage, während das Gitter c ausser Wirkung ist, und der durch das Entladungsgefäss ge hende Strom @v ird durch die Steuerelektrode mit der durch 7. bestimmten Phasenlage be einflusst.
Wird der Hebel G um etwa 180 gedreht, so wirkt das Entladegefäss wie ein gesteuertes Gasentladungsrohr, welches nur ein Gitter besitzt, wobei dieses Gitter mit einer Steuerspaunung gesteuert wird, deren Phasenlage im wesentlichen durch das Be stimmungsstück h gegeben ist.
Hat der Schieber Z irgendeinen Zwischenwert, so hat auch die durch die beiden Gitter g und c ge- gebene Phasenlage einen Zwischenwert und man sieht hieraus, dass man auf diese Weise eine Steuerung erreicht, welche ein resultie rendes Steuerfeld an den Gittern zu erzeugen gestattet, welches beliebig in seiner Phase gegenüber der Anodenspannung geändert -erden kann. Dabei entsteht aber diese ver änderliche Phasenverschiebung des resultie renden Feldes in der Röhre selbst, muss also der Röhre nicht von aussen zugeführt wer den.
Es erübrigt sich also ein besonderer Phasenschieber für die Röhre, da den Steuer elektroden ja nur Spannungen einer im we sentlichen festen unveränderlichen Phasen lage zugeführt werden und nur die Span nungsgrösse der Steuerspannung verändert wird, nicht aber deren Phasenlage. Für die Veränderung des Spannungswertes genügt aber ein einfacher Widerstand, und es lässt sich daher mit Hilfe eines einfachen, wie ein billiger Regelwiderstand für Radio gebauten Potentiometers eine Regelung erreichen, die in der Wirkung einer mit Phasenschieber vorgenommenen Regelung ähnlich ist, nur werden hierzu bedeutend einfachere Einzel teile benötigt.
Der Transformator tr ist, wie bereits eingangs erwähnt wurde, nicht unbe dingt nötig, da man die Steuerspannungen auch direkt von der Hauptleitung abzweigen kann. Es dürfte aber wohl kaum eine nen nenswerte Komplikation bedeuten, weil mit den gesteuerten Gleichrichtern meist sowieso Transformatoren verbunden sind zur Erzeu gung der für den betreffenden Zweck- gerade benötigten Anodenspannung. Es ist dann möglich, die Sekundärwicklung des Trans formators t)- auf dem Eisen des sowieso vorhandenen Transformators irgendwo unter zubringen.
Die Drosselspule lz oder der Kon densator i. kann auch durch einen rein Ohm- sehen Widerstand ersetzt werden, da es nur darauf ankommt, zwei parallele Stromkreise zu schaffen, die gegeneinander eine entspre chende Phasenverschiebung haben.
Die für die Durchführung des Verfahrens erwünschte Symmetrie der Phasenlage der beiden Steuer elektroden g und c gegenüber der Phase der Hauptentladung lässt sich durch entspre- chende Ausgestaltung und Unterbringung der Sekundärwicklung des Transformators fr an einer günstigen Stelle des Haupttransfor mators erreichen, insbesondere, wenn der Haupttransformator ein Mehrphasentrans- formator ist, wo dann durch Anordnung der Sekundärwicklung des Transformators tr an bestimmten Stellen des Eisens des Haupt transformators jede beliebige Phasenlage er reicht werden kann,
so dass also es dann auch bei Verwendung eines Ohmschen Widerstan des an Stelle von i oder<I>h</I> leicht möglich ist, zu erreichen, dass die Phase einer Spannung an der einen Steuerelektrode um ebenso viel gegenüber der Phase der Hauptentladung nacheilt, wie die Phase der Spannung an der andern Steuerelektrode gegenüber der Phase der Hauptentladung voreilt. Eine absolute Symmetrie ist im übrigen nicht erforderlich.
Die Steuerelektroden g und c sollen, wie be reits oben erwähnt, ziemlich nahe beieinander angeordnet sein, wenn die Spannungen an dem Teil von<I>k,</I> welcher sich im Kreis<I>i</I> be findet, ungefähr den Spannungen an dem Teil von k entspricht, welcher sich in einem Kreis mit 1a befindet.
Sind die Gitter rela tiv weit voneinander angeordnet, so dass sie in ihrer Steuerwirkung verschieden sind, also verschiedene Durchgriffe aufweisen, so muss das dadurch kompensiert werden, dass die an der betreffenden Steuerelektrode wirksam werdende Spannung proportional dem Durch griff der betreffenden Steuerelektrode grö sser ist als an der andern.
Man kann die Gitter g und c eventuell auch ganz nahe zu sammenlegen, also sie in einer Ebene anord nen, so dass sich die Gitterstäbe des einen Gitters jeweils zwischen den Stäben des an dern Gitters befinden. Selbstverständlich kann man nicht nur in den Entladungsraum hineinragende Gitter verwenden, sondern man kann auch aussen an der Röhre in an sich bekannter Weise angebrachte Metall manschetten oder dergleichen als Steuerelek troden verwenden, oder man kann ein Steuer gitter mit einer Aussensteuerelektrode kom binieren usw., und wobei es im letzten Fall für die Erreichung einer gleichmässigen Re- <B>9</B> elun- aber dann ratsam ist, die Steuerspan- Z,
nungen an den verschiedenen Gittern, wie bereits erwähnt, so zu wählen, dass sie sich proportional dem Durchgriff verhalten. Wenn an Stelle beispielsweise von h ein Ohmscher Widerstand verwendet wird, dann besteht die ganze Regeleinrichtung über haupt nurmehr im einfachsten Fall aus einem Kondensator i und aus einigen Ohmschen Widerständen,
wovon zwei zu einem poten- tiometerartigen Regulierwiderstand zusam mengefasst sind und die einzige Verände rung, womit diese Vereinfachung gegenüber der Verwendung eines besonderen Phasen schiebers erkauft wird, ist die Anwendung eines zweiten Gitters, die aber heutzutage durch die gute Beherrschung der Glasappa- rate-Herstellungstechnik kaum mehr irgend eine Verteuerung ausmachen dürfte und auch bei grösseren,
in Metall ausgeführten Ent ladungsgefässen dürfte eine Durchführung mehr keine wesentliche Komplikation dar stellen.
Fig. 2 zeigt die Phasenlage der Anoden spannung, welche punktiert gezeichnet ist, gegenüber der gestrichelten und strichpunk tierten Kurve, welche die Spannung an den beiden Steuerelektroden darstellt, wenn der Hebel 1 sich in wagrechter Lage befindet, also die Spannung an g und c gleich gross ist. Diese beiden Spannungen setzen sich zu einem Steuerfeld in der Röhre zusammen, welches in diesem Fall gleiche Phasenlage wie die Anodenspannung hat.
Wird die Spannung der gestrichelt gezeichneten Ent ladung vermindert und die Spannung der strichpunktiert gezeichneten Entladung er höht, so ergibt sich daraus ein wirksames Steuerfeld, welches etwa die Gestalt der aus gezeichneten Kurve in Fig. 2 enthält, also ein. Feld, das nach der Seite der strichpunk- tierten Kurve hin verschoben ist.
Fig. ä zeigt eine Anordnung bei einem Doppelweggleichrichter, welche nach obigem wohl ohne weiteres verständlich ist. Als Kathode wurde hier eine Quecksilberkathode gewählt, wie überhaupt jede Kathodenform, also beispielsweise auch aktivierte Selbst- aufheizelektroden usw., Verwendung finden können. Für jede der beiden Anoden ist in diesem Fall ein Steuerwiderstand vorgesehen und die beiden Steuerhebel<I>l</I> und h sind durch eine gemeinsame Achse gekoppelt.
Um für beide Spannungen um<B>180'</B> phasenver schobene Steuerspannungen zu erzielen, sind die Steuerwiderstände bezw. die ihnen zu geordneten Kapazitäten il, i. und Induktivi- täten h" h2 je an eine besondere Transfor- matorwicklung gelegt, deren Spannungen entgegengerichtet sind.
An Stelle von zwei Gittern, bezw. je zwei Steuerelektroden lassen sich auch drei Gitter bezw. drei Steuerelek troden verwenden, die dann in noch vollstän- digerer Weise eine Regelung ermöglichen, da man dann tatsächlich das resultierende Steuerfeld in der Phase vollkommen gleich mässig um<B>180'</B> verschieben kann.
Die drei phasenverschobenen Zweige lassen sieh ent weder durch Anordnung von Kunstphasen mit Hilfe von Widerständen, Kondensatoren und Selbstinduktionen erreichen oder aber sie lassen sich direkt von einem Haupttrans formator abzweigen, wenn in diesem Haupt transformator, wie dies bei Mehrphasen strom ja immer der Fall ist, immer an irgendeiner Stelle ein Drehfeld vorhanden ist.
Ist ein solcher Mehrphasentransformator vorhanden, so fallen überhaupt alle Phasen schiebeeinrichtungen weg und die Regelein richtung beschränkt sich dann ausschliesslich auf die Gitter und die etwa in der beschrie benen Form potentiometerartig gebauten Re gelwiderstände<I>k</I> mit den Hebeln<I>1.</I>
An Stelle potentiometerartig gebauter Widerstände zur Beeinflussung der Span nung der Steuerelektroden können natürlich auch andere geeignete Mittel angeordnet werden, die eine Spannungsänderung gestat ten. Die Steuerelektroden können an belie bigen Stellen eines Entladungsrohres ange bracht sein und das Rohr kann mit belie bigen Elektroden ausgerüstet sein;
so kön nen beispielsweise auch alle Hauptelektroden aktiviert sein oder aus Quecksilber bestehen, so dass also eine Elektrode fallsweise Anode oder Kathode werden kann und das in vor- liegender Anmeldung beschriebene Steuer verfahren kann dazu benutzt werden, den einzelnen Hauptelektroden fallsweise ihre wechselnden Aufgaben zuzuweisen.
Eine Einrichtung, welche zweckmässig zur Spannungsänderung der Steuerelektroden benutzt werden kann, ist in Fig. 4 noch dar gestellt. Es ist hier m ein im wesentlichen kreisförmig gebogenes Entladungsrohr aus beliebigem Isoliermaterial, in welches zwei. Elektroden n und o am Ende eingeschmolzen sind. Das Rohr enthält ausserdem eine Quecksilberfüllung cq und eine dritte in die Füllung hineinragende Zuführung p.
Der vom Quecksilber freie Raum kann entweder mit einem beliebigen Gas oder Dampf oder mit Quecksilberdampf gefüllt sein. Werden nun zwischen den Elektroden o-p einerseits und n -p anderseits phasenverschobene Ströme eingeleitet, und das Rohr in in der Richtung des Doppelpfeils entweder nach rechts oder links gedreht, so wird im Raum, welcher der Elektrode n zugehörig ist, eine Verminderung des Gas- oder Dampfdruckes eintreten, wenn im Teil o eine Erhöhung ein tritt und umgekehrt,
und da bei einer zwi schen n-p bezw. o -p übergehenden Gas entladung bekanntlich die Spannung an der Gasentladung vom Druck abhängig ist, kann daher durch Drehen des Rohres in einer oder der andern Richtung eine Steigerung der Spannung in der rechen Hälfte erzielt wer den, bei gleichzeitiger Verminderung der Spannung an der linken Hälfte oder umge kehrt.
Wird nun zum Beispiel der Span nungsteiler.l nach Fig.1 durch die Anordnung nach Fig. 4 ersetzt, indem die Elektrode n und o an i bezw. <I>h</I> und der Punkt<I>p</I> an das linke Ende der untern Wicklung von tr an geschlossen werden, so werden bei der Dre hung des Rohres die Spannungen zwischen n bezw. o und<I>p</I> und damit auch die Steuer spannungen der Röhre d sich gegenläufig ändern. Die Gitter c und y sind dabei an die Punkte<I>n</I> bezw. o des Rohres m anzuschlie ssen.
Die Elektroden in dem Rohr m können aktiviert sein und die Entladung im Rohr kann entweder eine Glimmentladung oder eine Bogenentladung sein, da in beiden Fäl len die Brennspannung vom Druck abhängig ist. Insbesondere eine Bogenentladung ge stattet eine weite Veränderlichkeit der Span nung vom Druck und eine Anordnung nach Fig. 4 hat den weiteren Vorteil, dass die Spannung im hohen Masse von der die An ordnung durchfliessenden Stromstärke unab hängig ist, so dass man also auch bei wech selnden Netzverhältnissen konstante Steuer spannungen zur Verfügung hat.
Eine weitere beispielsweise Anordnung zur Regelung der Steuerspannung ist in Fig. 5 gegeben, wo zwei Kathodenröhren r und s in die die beiden Zuleitungen zu den Steuerelektroden eingeschaltet sind;
durch Verschieben eines Schiebers t an einem Wi derstand u kann entweder die Röhre r oder die Röhre s stärker geheizt werden, und wenn. die Steuerspannungen so hoch gewählt werden, dass die beiden Röhren mit Sätti- gung arbeiten, so kann damit auch bei wech selnder Spannung der Stromquellen eine kon stante, nur vom Regelvorgang abhängige Spannung an den Steuerelektroden erzielt werden,
wenn die durch die Entladegefässe r und s hindurchgesandten Steuerströme an konstanten Widerständen abgegriffen wer den. An Stelle von Röhren mit wechselnder Heizung, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind; können auch gittergesteuerte Vakuumröhren oder sonstige Verstärkerröhren verwendet werden, wie überhaupt jede Art der Span nungsregelung angewandt werden kann.
Es ist natürlich manchmal unvermeidbar, dass durch die eine Spannungsänderung an den Elektroden hervorrufenden Konstruktions mittel auch Phasenverschiebungsänderungen an den Steuerelektroden eintreten, doch sind solche Änderungen der Phasenverschiebung für den Regelvorgang nicht wesentlich, son dern bedeuten für den Vorgang selbst un wesentliche Nebenerscheinungen.