DE295729C

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Publication number: DE295729C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 295729 KLASSE 21c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Mai 1916 ab.

Elektrische Entladungsgefäße, z. B. solche, die zur Gleichrichtung von Wechselstrom dienen, werden häufig in Reihe mit Stromverbrauchern so betrieben, daß sie bei veränderlicher Belastung einen im wesentlichen konstanten Strom durchlassen. Tritt nun im Verbrauchskreis ein Kurzschluß ein oder wird sonstwie die vom Verbrauchskreis absorbierte Spannung verringert, so tritt an dem Ent-

ladungsgef äß eine unzulässige Spannung auf, und es kann letzteres hierdurch beschädigt oder zerstört werden. Die beschriebenen Erscheinungen können insbesondere bei elektrischen Entladungsgefäßen eintreten, die auf reiner Elektronenentladung, hervorgerufen durch Glühen einer Kathode in einem sehr hohen Vakuum, beruhen. Bei diesen Entladungsgefäßen ändert sich die Stromstärke innerhalb eines bestimmten Bereichs, welcher von den Abmessungen und der gegenseitigen Lage der einzelnen Teile, insbesondere vom Abstand der Elektroden, und von anderen Umständen abhängt, mit der ³/₂. Potenz der Spannung und wird dann bei höheren Spannungen im wesentlichen konstant. Wenn die aufgedrückte Spannung größer als dieser kritische Wert ist,, kann der Widerstand des äußeren Belastungskreises verändert werden, ohne daß dies die Stromstärke beeinflußt.

Letztere hängt vielmehr für ein gegebenes Entladungsgefäß ausschließlich von der Temperatur der Glühkathode ab.

Während des normalen Betriebes wird im Entladungsgefäß nur ein kleiner Teil der Spannung der Stromquelle vernichtet. Der übrige Teil der Spannung wird im Belastungskreis aufgezehrt. Wird dagegen der oder die Stromverbraucher kurzgeschlossen, so wird die gesamte Spannung und daher die gesamte Energie der Stromquelle im Entladungsgefäß vernichtet, und es würde das Entladungsgefäß ohne irgendeine Schutzvorrichtung zerstört werden.

Die gewöhnlichen Schutzvorrichtungen sind nun unter den vorliegenden Umständen nicht verwendbar. Es würde nämlich erstens, da der Strom konstant bleibt, eine Überstromsicherung nicht wirksam werden. Zweitens kann eine Überspannungssicherung nicht benutzt werden, da die beim Kurzschluß an dem Entladungsgefäß auftretende volle Spannung auch im normalen Betrieb während jeder zweiten Halbwelje auftritt, während welcher infolge der einseitigen Leitfähigkeit der Entladungsröhre kein Strom durch sie fließt. Diese hohe Spannung, welche normal während der stromlosen Halbwellen vorhanden ist, bildet keine' Gefahr für das Entladungsgefäß, da sie keine Energievernichtung· hervorruft, sie macht jedoch die Benutzung der üblichen Überspannungssicherung unmöglich.

Gemäß der Erfindung wird die Spannungserhöhung an dem zu schützenden Entladungsgefäß benutzt, um eine Stromzunahme in

einem Hilfsentladungsgefäß hervorzurufen, wenn der Strom von solcher Polarität ist, daß er eine Erhöhung der vernichteten Energie im Hauptgefäß mit sich bringt. Das Hilfsgefäß ist so gebaut, daß es eine hohe Spannung erfordert, um einen nenenswerten Strom durchzulassen, und daß sein Strom unter den normalen. Betriebsbedingungen beträchtlich unterhalb des Sättigungsbereiches liegt, bei welchem

ίο jeder weitere Spannungszuwachs keinen weiteren Stromzuwachs hervorruft. Der infolgedessen im Hilfsgefäß auftretende Stromzuwachs wird dazu benutzt, um irgendein Überstromrclais zu betätigen, durch welches die Energievernichtung durch das Hauptentladungsgefäß und ebenso diejenige durch das Hilfsentladungsgefäß aufgehoben wird.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, während Fig. 2 die Beziehung zwischen Spannung und Strom für das Haupt- und Hilfsgefäß durch Schaulinien veranschaulicht.

Mit ι ist das Hauptentladungsgefäß bezeichnet, welches ermöglicht, daß der Verbrauchskreis 2 aus dem Transformator 3 über die Leiter 4 und 5 Strom von nur einer Richtung erhält. Das Entladungsgefäß 1 enthält eine Glühkathode 6 und eine Anode 7 und wird in bekannter Weise möglichst vollkommen entlüftet, so daß der Druck des Gasrestes nur ungefähr 0,00005 mm Hg oder noch niedriger ist. Die Glühkathode 6 wird durch eine Batterie 8 zum Glühen gebracht, mit der sie durch die Leitungen 9 und 10 verbunden ist, die einen Schaltkontakt 11 enthalten. Die Elektroden dieses Gefäßes sollen nahe zueinander angeordnet sein, um den Spannungsabfall und daher den Energieverlust im Entladungsgefäß zu verringern. Hierdurch wird die Spannungsgrenze, oberhalb welcher das.. Entladungsgefäß bei veränderlicher aufgedrückter Spannung mit konstantem Strom arbeitet, verringert. Es ist also die Spannung, bei welcher durch die sogenannte Raumladung ein weiteres Anwachsen des Stromes verhütet wird, verhältnismäßig niedrig. Die Charakteristik eines solchen Entladungsgefäßes kann durch die Schaulinie A der Fig. 2 veranschaulicht werden, in welcher die Ordinären Stromwerte in Milliampere und die Abszissen Spannungswerte in Volt ausdrücken. Hiernach wächst bei einer bestimmten Kathodentemperatur der Strom bis zu 100 Volt mit der V₂- Potenz der Spannung, bis schließlich alle Elektronen, die der Glühfaden bei dieser Temperatur aussenden kann, ausgenutzt sind; bei Spannungen über 100 Volt hinaus bleibt der Strom konstant, etwa 100 Milliampere.

Parallel zum Gleichrichter 1 ist nun ein zweites Entladungsgefäß χ 2 mit Glühkathode ß₀ 13 und Anode 14 geschaltet. In diesem sind die Elektroden weiter voneinander angeordnet, so daß der Bereich, für welchen der Strom mit der Spannung wächst, bedeutend vergrößert ist, derart, daß er den im Hauptgefäß im nor- gg malen Betrieb auftretenden Spannungsabfall einschließt. Die Charakteristik des zweiten Entladungsgefäßes wird durch die Schaulinie B dargestellt. Der Strom wächst mit der ³/₂. Potenz der Spannung bis ungefähr 600 Volt und wird dann mit 80 Milliampere konstant. Dabei ist die Elektronenaussendung beispielsweise zufolge niedrigerer Kathodentemperatur etwas geringer als bei der Entladungsröhre i.

In den Stromleitungen 16 und 17 der Heizbatterie 15 der Kathode 13 liegt ein Schaltkontakt 18, der auf demselben Stiel sitzt wie der Schaltkontakt 11. In Reihe mit dem Entladungsgefäß 12 liegt die Wicklung eines Elektromagneten 20, dessen Anker mit dem Stiel

19 verbunden ist. Unter normalen Betriebsbedingungen ist die Spannung am Gefäß 1 und daher auch diejenige am Gefäß 12 so gering, daß der durch letzteres fließende Strom nicht ausreicht, um den Anker des Elektromagneten

20 anzuziehen. Wenn dagegen ein Kurzschluß eintritt oder der Widerstand der Belastung plötzlich sinkt, dann wird die Spannung an den beiden Entladungsgefäßen so groß, daß der durch das Entladungsgefäß 12 fließende Strom · ausreicht, um den Magnetanker anzuziehen und dadurch die Schaltkontakte 11 und 18 zu öffnen, den Schaltkontakt 23 zu schließen. In dem gewählten Ausführungsbeispiel mag der Auslösestrom des Elektromagneten 20 beispielsweise auf 40 Milliampere festgesetzt sein. Durch die Schaltkontakte 11 und 18 wird der Heizstrom der Kathoden der beiden Entladungsgefäße unterbrochen, und hierdurch werden die beiden Entladungsgefäße energielos gemacht. Durch die Schließung des Schaltkontaktes 23 wird die Wicklung des Magneten 20 über die Leitungen 16, 21 und 22 an die Batterie 15 angeschlossen und somit auch weiter erregt. AVenn die störende Ursache wieder beseitigt ist, können die Schalter 11 und 18 in irgendeiner geeigneten Weise wieder geschlossen und der Schalter 23 wieder geöffnet werden, beispielsweise indem ein Schalter 24 n₀ in der Leitung 16 geöffnet wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Schutzvorrichtung gegen Überlastung n₅ von elektrischen Entladungsgefäßen, die im Bereich konstanten Stromes arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu

dem zu schützenden Entladungsgefäß (i.) ein zweites Entladungsgefäß (12), welches im normalen. Betrieb unterhalb des Bereiches konstanten Stromes arbeitet, in Reihe mit einer Überstromsicherung (z. B. einem Uberstromschalter 20) geschaltet ist.
2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Überstromsicherung (20) der Heizstrom des Hauptentladungsgefäßes (1) und des Hilfsentladungsgefäßes (12) unterbrochen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.