<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Einrichtung zur Heizung von auf hohem Potential befindlichen Glühkathoden von Entladungsgefässen, insbesondere in Einrichtungen zur Erzeugung hoher Gleichspannung.
Bei elektrischen Anlagen zur Erzeugung hoher Gleichspannung aus einer Wechselspannung unter Verwendung von einem oder mehreren Hochspannungskondensatoren und Glühkathodenventilen macht die Heizung der auf hohem Potential befindlichen Glühkathoden manchmal Schwierigkeiten. Es ist bekannt, den Heizstrom der Ventile Transformatoren zu entnehmen. Da die Sekundärwicklungen dieser Transformatoren für die volle an der Glühkathode liegende Hochspannung von der Wechselstromquelle isoliert sein müssen, sind, besonders wenn mehrere gegenüber der Wechselstromquelle Hochspannung aufweisende Glühkathoden zu heizen sind, kostspielige und viel Raum beanspruchende Heizstromwandler hiezu erforderlich.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man für die Speisung der Glühkathode Akkumulatorenbatterien oder rotierende Generatoren benutzt. Mit erstgenannten ist der Nachteil verknüpft, dass sie einer sorgfältigen Überwachung bedürfen und wegen der erforderlichen periodischen Aufladung nicht für den kontinuierlichen Betrieb geeignet sind. Bei Generatoren muss man u. a. den bei sieh bewegenden Teilen unvermeidlichen Nachteil der Abnutzung in Kauf nehmen, abgesehen von dem durch sie verursachen störenden Geräusch.
Erfindungsgemäss erfolgt die Heizung von Glühkathoden mittels eines Hochfrequenzwechselstromes, der durch den Hochspannungskondensator oder wenn mehrere solcher Kondensatoren vorhanden sind, durch wenigstens einen Teil derselben hindurchgeleitet wird.
Es sind Anordnungen zur Erzeugung hoher Gleichspannung aus einer Wechselspannung mit zwei oder mehreren Hochspannungskondensatorgruppen bekannt, zwischen die zwei oder mehrere Ventile geschaltet sind. Gemäss der Erfindung werden in solchen Anordnungen, wenn die Ventile mit Glühkathoden arbeiten, ein oder mehrere eine Hochfrequenzwechselstromquelle enthaltende Hilfsstromkreise vorgesehen, welche sich durch wenigstens einen Teil der Hochspannungskondensatoren schliessen und von denen aus die Glühkathoden mit Heizstrom gespeist werden.
Besonders vorteilhaft wird diese Anordnung, wenn die Hochspannungskondensatorgruppen durch eine den Hochfrequenzwechselstrom leicht durchlassende, die pulsierende Gleichspannung sperrende Hilfsimpedanz hintereinander geschaltet werden. Als solche verwendet man vorzugsweise einen Kondensator und eine Selbstinduktion in Reihe, die auf die Frequenz des Heizstromes derart abgestimmt sind, dass Spannungsresonanz auftritt. Die beiden Enden der von diesem Hochfrequenzwechselstrom zu durchlaufenden Kondensatorenkette haben dann ein verhältnismässig niedriges Potential, so dass an die Isolierung des Heizstromgenerators keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden.
Es ist möglich, die mit zwei aufeinander folgenden Kondensatoren verbundenen Glühkathoden einfach als Verbindungsleiter zwischen diese Kondensatoren zu schalten, so dass der volle Heizstrom durch die Kondensatoren fliesst. Zweckmässig wird aber für jede, mit Hochfrequenzwechselstrom zu speisende Glühkathode ein Transformationskreis, gegebenenfalls ein Resonanzkreis vorgesehen, um den durch die Hoehspannungskondensatoren fliessenden Hochfrequenzwechselstrom kleiner als den erforderlichen
<Desc/Clms Page number 2>
Glühstrom zu halten und dadurch Spannungsverluste, insbesondere Ohm'sehe Verluste in den Hochspannungskondensatoren zu vermeiden.
Da bei Hintereinanderschaltung der Kondensatorgruppen die Ventile Nebenschlüsse für den Hochfrequenzstrom bilden, sind in den Anodenleitungen der Ventile Sperrwiderstände für diesen Strom aufzunehmen, die auch als Dämpfungswiderstände für das Gleichstromsystem Bedeutung haben.
Als Beispiele von Anordnungen gemäss der Erfindung veranschaulicht die Zeichnung schematisch zwei Schaltungen, bei denen eine Anzahl in Reihe geschalteter Ventile vorgesehen ist, von denen das erste Ventil durch die Wechselspannungsquelle (Niederfrequenz) und einem, diese von dem nächsten Ventil trennenden Hochspannungskondensator überbrückt ist, und ferner je zwei aufeinanderfolgende Ventile von einem Hochspannungskondensator überbrückt sind.
Gemäss Fig. 1 wird das erste Ventil 8 von der Sekundärwicklung 2 des Speisetransformators, dessen Primärwicklung mit 1 angedeutet ist, überbrückt. Das eine Ende der Wicklung 2 ist bei 1. 3 geerdet, das andere Ende ist durch den Hochspannungskondensator 3 von dem Ventil 8 getrennt. Die Hochspannung-
EMI2.1
einander bilden aber die Kondensatoren 3,4 und 5 eine Gruppe, und die Kondensatoren 6 und 7 eine zweite. Diese Kondensatoren besitzen z. B. eine Kapazität von 0-01 f" F. Die beiden Gruppen werden durch einen Hilfskondensator 14 (Kapazität z.
B. 0-001 ut F) und eine Selbstinduktionsspule 32 (von z. B. 0'5 mH) verbunden und bilden zusammen mit diesen Schaltgliedern mit einem Hoebfrequenzweehsel- stromgenerator 15 und einem Trennkondensator 16 einen geschlossenen Kreis, in den auch die Glüh-
EMI2.2
wird ein Wechselstrom mit einer so hohen Frequenz erzeugt, dass in den Kondensatoren praktisch kein kapazitiver Spannungsverlust auftritt, und von einer solchen Stärke, dass die Glühkathoden durch diesen Strom auf ihre Emissionstemperatur gebracht werden. Oxydkathoden erfordern z. B. eine Stromstärke von 3'5 Amp. und eine geeignete Frequenz ist etwa 750 kHz.
Der Heizstromgenerator kann aus einem kleinen Röhrensender bestehen, der gar keine Überwachung erfordert, geräuschlos arbeitet und fast keine Abnutzung zeigt. Die erforderliche Leistung ist pro Ventil nicht mehr als 8 Watt.
Es hat sich ergeben, dass die Metallbeläge der gebräuchlichen Hochspannungskondensatoren für die benötigte Stromstärke einen ziemlich grossen Ohm'sehen Widerstand haben, so dass die zu überwindenden Verluste den Wirkungsgrad des Hochfrequenzgenerators nachteilig beeinflussen können. Wenn dies der Fall ist, kann für jedes Ventil ein Stromtransformator vorgesehen werden. Hiezu kann ein Transformator mit einer Primärspule und einer Sekundärspule benutzt werden. Am einfachsten nimmt man aber einen Resonanzkreis, da hiedurch die Transformationsverluste ganz klein gehalten werden können.
In Fig. 2 ist diese Schaltung angegeben. Mit jeder Glühkathode ist eine Drosselspule in Reihe geschaltet 22, 2. 3, 24, 25 und 26 und parallel zu dieser Spule und der Glühkathode liegt jeweils ein Kondensator 27, 28, 29, 30 und 31. Die Kapazität des Kondendators und die Selbstinduktion der Spule sind unter Berücksichtigung der Impedanz der Glühkathode so gewählt, dass in an sich bekannter Weise ein auf die Frequenz des Generators 15 abgestimmter Kreis gebildet wird. Das Hochfrequenzsystem braucht also nur eine geringe Stromstärke zu liefern, jedoch werden die in den auf Stromresonanz abgestimmten Kreisen liegenden Glühkathoden von einem viel grösseren Strom durchflossen als die Hoehspannungskondensatoren. Die Verluste in diesen Kondensatoren werden dadurch erheblich herabgesetzt.
Auf diese Weise kann ein Glühstrom in jeder Glühkathode von 3'5Amp. geliefert werden bei einem Generatorstrom von z. B. 0'2 Amp. Die Spannung des Generators braucht nicht oder nur wenig höher zu sein als im Beispiel der Fig. 1, da die Spannungsverluste in den Kondensatoren bedeutend geringer sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Heizung von auf hohem Potential befindlichen Glühkathoden von Entladungsröhren, insbesondere von Ventilen, in vorzugsweise zur Erzeugung hoher Gleichspannung dienenden Anlagen mit einem oder mehreren Hochspannungskondensatoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkathoden durch einen besonderen Hochfrequenzwechselstrom geheizt werden, welcher den Glühkathoden über wenigstens einen zur Anlage gehörigen Hochspannungskondensator zugeleitet wird. der den Heizstromerzeuger von den hochspannungsführenden Teilen trennt.
2. Einrichtung zur Erzeugung hoher Gleichspannung aus einer Wechselspannung mit wenigstens zwei Hochspannungskondensatorgruppen und zwei oder mehreren zwischen diese Gruppen geschalteten Glühkathodenventilen, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere eine Hochfrequenzwechselstromquelle enthaltende Hilfsstromkreise vorgesehen sind, welche sich durch wenigstens einen Teil der Hochspannungskondensatoren schliessen und von denen aus die Glühkathoden mit Heizstrom gespeist werden.