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Schaltungsanordnung zur Entnahme verschieden grosser Ströme.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, bei der, wie bekannt, zwischen die Stromquelle und dem Verbraucher eine gesteuerte Röhre als veränderlicher Widerstand eingeschaltet ist. Die gegesteuerte Röhre soll ihren Widerstand entsprechend den am Verbraucher auftretenden Spannungs- änderungen ändern. Parallel zum Verbraucher liegt erfindungsgemäss eine Entladungsstrecke, an der eine Vergleichsspannung abgenommen wird. Es kann jedoch bei der Weiterentwicklung der Erfindung an Stelle dieser Entladungsstrecke auch eine andere Anordnung zur Abnahme einer Vergleichsspannung treten.
Bei Einrichtungen für Gleichstrom empfiehlt es sich, eine Hochvakuumröhre mit drei oder mehr Elektroden anzuwenden ; bei Wechselstromanlagen jedoch, oder falls die Speisespannung bis Null oder
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gittergesteuerte Röhren verwendet.
Mit Rücksicht auf eine trägheitslose Regelung empfiehlt sich insbesondere die Anwendung von Hochvakuumelektronenröhren. Diese Art von Röhren ist besonders deshalb vorteilhaft, weil diese Röhren sich mit reiner Gleichspannung bis Null aussteuern lassen, so dass sie zwischen Siebketten und Verbrauchern angeschlossen werden können, wodurch die Zeitkonstante der Siebkette den Regelungsvorgang nicht beeinflusst. Um bei Gasentladungsröhren eine bessere Aussteuerungsmöglichkeit zu erzielen, wird zweckmässig noch eine an und für sich bekannte Hilfswechselspannung überlagert. Auch ist es möglich, die Röhre gleichzeitig als Gleichrichter zu verwenden, falls sie in der Sperrichtung genügend Durchschlagsfestigkeit besitzt.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den einfachsten Fall und für den Fall eines Gleichstromnetzes dargestellt, während die Fig. 2-5 Weiterentwicklungen zeigen.
Mit G ist in der Fig. 1 der Gleichstromgenerator bezeichnet, dem die Spannung über eine Siebkette al, 02, D entnommen wird. In den mit der Anschlussklemme für den Verbraucher verbundenen Leiter ist als veränderlicher Widerstand die Röhre R eingeschaltet. Diese Röhre wird im dargestellten Fall fremdgeheizt. Es handelt sich um eine gittergesteuerte Röhre, deren Gitterspannung an dem als Potentiometer ausgebildeten Vorwiderstand V der Entladungsstrecke N abgenommen wird. Zwischen Kr und K2 liegt dann der Verbraucher. Die Entladungsstrecke N vermag nicht den gesamten Verbraucherstrom aufzunehmen.
Nimmt man grössere Ströme an den Klemmen Kl und K2 ab, so sinkt, da die Spannung an N infolge der physikalischen Eigenschaften der Entladungsstrecke konstant bleibt, die Spannung am Widerstand V ab, und dementsprechend wird das Gitter der Röhre R weniger negativ, d. h. es fliesst mehr Strom durch den Anodenkreis der Röhre, oder anders ausgedrückt, der Widerstand im Kreis der Stromquelle ist geringer geworden. Nimmt jedoch die Stromentnahme an den Punkten Kl und K2 ab, so erfolgt der umgekehrte Vorgang, und der Stromzufluss wird durch den erhöhten Widerstand der Röhre R verringert.
Besitzt die Entladungsstrecke N für höhere Frequenzen einen grösseren inneren Widerstand, so schaltet man zweckmässig, sofern man einen konstanten Strom entnehmen will, zu derselben einen
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Kondensator solcher Grösse parallel, dass der resultierende Widerstand die gewünschte Grösse besitzt.
Schaltet man die Röhre R vor die Drosselkette Ci, Cs, D, so wird die Wirkung der Gitterspannungs- beeinflussung durch die Zeitkonstante der Drosselkette verzögert, d. h. sie erfolgt nicht trägheitslos.
Es ist selbstverständlich, dass der Regelungsvorgang mit der Art der Stromquelle an sich nichts zu tun hat und dass an Stelle der Gleichstrommasehine der Fig. 1, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, auch ein Wechselstromnetzanschlussgerät Verwendung finden kann. In diesem Falle wird gemäss der
Erfindung zweckmässig, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ; die notwendige Gleichrichterröhre mit der regu- lierenden Röhre vereinigt, jedoch ist dies nicht Bedingung.
Die gleichen Schaltelemente sind in den Fig. 2 und 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Es ist angenommen, dass nicht nur eine Verbraucherspannung entnommen wird, sondern verschiedene (Klemmen Ks, K4, K5), indem die Spannung mit Hilfe eines bekannten Glimmspannungsteilers unter- teilt ist. An den Klemmen A und B wird, wie an sich bekannt, eine Hilfswechselspannung zugeführt, was zweckmässig über einen Phasenschieber F erfolgt. Durch den Siebkreis Cg, C, Q wird ein Schliessen des Hilfsweehselstromes über den Verbraucher unmöglich gemacht. Die Hilfsweehselspannung kann auch vom Netz selbst abgenommen werden.
An sich wird der Regelvorgang eventuell durch Schwanken der Hilfsspannung beeinflusst, jedoch ist durch entsprechende Wahl der Werte zu erreichen, dass die
Schwankungen der Hilfswechselspannung keine störenden Spannungsschwankungen an den Ausgangs- klemmen verursachen.
Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung ist im wesentlichen mit der in der Fig. 2 gezeigten identisch.
Es wird jedoch der Erregerstrom für die Entladungsröhre N an den Klemmen C und D von einer fremden
Stromquelle zugeführt. Dies ist möglich, da die Entladungsstrecke N ja in erster Linie eine konstante
Vergleichsspannung zu liefern hat. An der Strecke K2, K5 liegt das Potentiometer P parallel, an dem die passende Spannung abgenommen wird.
Bei der in der Fig. 4 dargestellten Weiterentwicklung der Erfindung wird die schwankende Gleich- spannung (Differenzspannung von Gleichrichter und Gleichspannung) nicht direkt der Entladungs- strecke zugeführt, sondern es wird mit ihr eine Kippanordnung gespeist, die ihrerseits die gesteuerte
Röhre beeinflusst. Die Zwischenschaltung einer derartigen Kippanordnung hat im wesentlichen den Vorteil, dass die Phase der die Gittersteuerröhre steuernden Spannung besser einreguliert werden kann.
Ähnliche Anordnungen können überall dort Anwendung finden, wo Spannungsschwankungen in Phasen- änderungen umgewandelt werden müssen.
Ein Schaltungsbeispiel zur Durchführung des Erfindungsgedankens ist in Fig. 4 dargestellt.
Gleichstromquelle und veränderlicher Widerstand in der Stromführung zum Verbraucher sind miteinander vereinigt in Form eines gittergesteuerten Gleichrichters. Es ist selbstverständlich möglich, wie dies auch schon oben an Hand der Fig. 1-3 gesagt wurde, Stromquelle und veränderlichen Widerstand voneinander zu trennen. Die Gleichspannung wird zunächst einer Siebkette, die aus der Drossel D und zwei Kondensatoren 01, O2 besteht, zugefÜhrt. Parallel zur Siebkette liegt eine Serienschaltung eines Glimmspannungsteilers N und eines Vorwiderstandes Rv. An Stelle des Glimmspannungsteilers N könnte man auch eine andere Vergleiehsspannungsquelle setzen. Bei sich ändernder Nutzspannung. Ex nimmt der Vorschaltwiderstand Rv die gesamte Spannungsdifferenz A V auf.
Die Spannung Er an dem Glimmspannungsteiler N bleibt dagegen infolge seiner physikalischen Eigenschaften konstant.
Dies hat zur Folge, dass die Spannungsänderung am Widerstand Er, bezogen auf den Mittelwert, prozentual sehr gross ist. Mit den am Vorschaltwiderstand Rv abgenommenen Spannungsdifferenzen wird der Kippgenerator in Fig. 4, aus einem Kapazitätswiderstandsglied Cg und Round einer Glimmlampe Gl bestehend, derartig gespeist, dass durch dessen Kippschwingungen bei sich verändernder Nutzspannung Ex diesen Spannungsänderungen entsprechende frühere bzw. spätere Zündeinsätze erreicht werden. Im Glimmlampenstromkreis sind die Transformatoren T und T2 eingeschaltet. Über Ti, den Stosstrans- formator, wird dem Gitter des Gleichrichters die Steuerspannung zugeführt.
Der in der genannten Kippanordnung entstehende Steuerstoss ist von ausserordentlich kurzer Dauer, und seine Grösse beträgt unter Umständen ein Vielfaches der zur Einleitung des eigentlichen Zündprozesses notwendigen Mindest- spannung ; hiedurch wird, wie aus Fig. 5 hervorgeht, ein sehr scharfer Schnitt mit der Zündeharakteristik (Ea/Eg Charakteristik = Anodenzündspannung als Funktion der Gitterspannung) erzielt, so dass ein vollkommen sicherer Zündeinsatz gewährleistet wird. Die notwendige, in einem konstanten Verhältnis zur Netzfrequenz stehende Frequenz der Zündspannungsstösse wird neben geeigneter Wahl von Widerstand und Kapazität durch eine zusätzliche Synehronisierungseinrichtung erzielt.
Diese Synchronsierung wird in der beschriebenen Anordnung beispielsweise derart erreicht, dass dem Glimmlampenstromkreis über einen Transformator T2 eine dem Netztransformator entnommene Hilfswechselspannung EH zugeführt wird. Mittels eines solchen Kipprelais lässt sich der Zündeinsatz des Gleichrichters innerhalb eines grossen Zeitbereiches variieren ; jedoch lässt sich durch Zwischenschaltung einer weiteren Phasensehieberanordnung nötigenfalls dieser Zeitbereich auch vergrössern. Diese weitere Phasenschieberanordnung kann z. B. aus einem zweiten Kipprelais gebildet sein, das mit dem ersten in Kaskade geschaltet ist ; die Kippschwingung des ersten Kipprelais wird dann dem zweiten Kipprelais als Syn- chronisienmgsfrequenz zugeführt. Als Phasenschieberanordnungen können z. B.
Brücken aus veränder-
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lichen oder nichtohmischen Widerständen bzw. durch die Spannungsänderung am Widerstand Rv gesteuerte Elektronenröhren verwendet werden.
Neben der oben angeführten selbsttätigen Regulierung kann dieses Regelprinzip eventuell gleichzeitig auch dazu benutzt werden, um die Nutzgleichspannung EN ohne Leistungsverlust in gewissen Grenzen von Hand aus oder in Abhängigkeit eines beliebigen andern Vorganges in vorgeschriebener Weise zu regeln, indem der Vorschaltwiderstand R als Potentiometer ausgebildet wird. Die jeweilige Höhe der diesem Potentiometer abgegriffenen Spannung ist bestimmend für die relative Phasenlage der Gleichrichterwechselspannung zu der von dem Kipprelais gelieferten Steuerspannung und damit direkt für die Höhe der von der Einrichtung abgegebenen Gleichspannung.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Entnahme verschieden grosser Ströme, bei der als veränderlicher Widerstand eine in Abhängigkeit von den Spannungsänderungen des Verbrauchers gesteuerte Röhre zwischen Stromquelle und Verbraucher eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbraucherspannung mit einer konstanten, vom Verbraucherstrom praktisch unabhängigen Spannung verglichen wird und die zwischen Stromquelle und Verbraucher liegende Röhre durch die Differenzspannung gesteuert ist.
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Circuit arrangement for drawing currents of various sizes.
The invention relates to a circuit arrangement in which, as is known, a controlled tube is connected as a variable resistor between the power source and the consumer. The controlled tube should change its resistance according to the voltage changes occurring at the consumer. According to the invention, a discharge path from which a comparison voltage is taken is parallel to the consumer. However, in the further development of the invention, another arrangement for taking off a comparison voltage can also be used instead of this discharge path.
For direct current equipment, it is recommended that a high vacuum tube with three or more electrodes be used; with AC systems, however, or if the supply voltage is down to zero or
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grid controlled tubes used.
With regard to an inertia-free regulation, the use of high vacuum electron tubes is particularly recommended. This type of tubes is particularly advantageous because these tubes can be controlled to zero with pure DC voltage, so that they can be connected between sieve chains and consumers, so that the time constant of the sieve chain does not affect the control process. In order to achieve a better modulation possibility with gas discharge tubes, an auxiliary AC voltage known per se is expediently superimposed. It is also possible to use the tube as a rectifier at the same time, if it has sufficient dielectric strength in the reverse direction.
In Fig. 1 an embodiment of the invention is shown for the simplest case and for the case of a direct current network, while Figs. 2-5 show further developments.
In FIG. 1, G denotes the direct current generator from which the voltage is taken via a sieve chain A1, 02, D. The tube R is switched on as a variable resistor in the conductor connected to the connection terminal for the consumer. In the case shown, this tube is externally heated. It is a grid-controlled tube, the grid voltage of which is taken from the series resistor V of the discharge path N, which is designed as a potentiometer. The consumer then lies between Kr and K2. The discharge path N cannot absorb the entire consumer current.
If larger currents are taken from the terminals Kl and K2, the voltage across the resistor V decreases, since the voltage across N remains constant due to the physical properties of the discharge path, and the grid of the tube R becomes less negative, i.e. less negative. H. more current flows through the anode circuit of the tube, or in other words, the resistance in the circuit of the power source has decreased. However, if the current consumption at points K1 and K2 decreases, the reverse process takes place and the current flow is reduced by the increased resistance of the tube R.
If the discharge path N has a greater internal resistance for higher frequencies, it is expedient to switch one to the same if one wishes to draw a constant current
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Capacitor of such size in parallel that the resulting resistance has the desired size.
If the tube R is connected in front of the choke chain Ci, Cs, D, the effect of the grid voltage influence is delayed by the time constant of the choke chain. H. it does not take place without inertia.
It goes without saying that the control process has nothing to do with the type of power source per se and that an AC power supply unit can also be used instead of the DC power supply unit in FIG. 1, as shown in FIGS. 2 and 3. In this case, according to the
Invention useful, as shown in Figures 2 and 3; the necessary rectifier tube combined with the regulating tube, but this is not a requirement.
The same switching elements are provided with the same reference symbols in FIGS. 2 and 3.
It is assumed that not only one load voltage is drawn, but different ones (terminals Ks, K4, K5) by dividing the voltage with the help of a known glow voltage divider. As is known per se, an auxiliary AC voltage is supplied to terminals A and B, which is expediently carried out via a phase shifter F. The filter circuit Cg, C, Q makes it impossible to close the auxiliary alternating current via the consumer. The auxiliary alternating voltage can also be taken from the network itself.
As such, the control process may be influenced by fluctuations in the auxiliary voltage, but by selecting the appropriate values, the
Fluctuations in the auxiliary AC voltage do not cause disruptive voltage fluctuations at the output terminals.
The circuit shown in FIG. 3 is essentially identical to that shown in FIG.
However, the excitation current for the discharge tube N at the terminals C and D is supplied by an alien
Power source supplied. This is possible because the discharge path N is primarily a constant one
Has to supply equivalent voltage. The potentiometer P, from which the appropriate voltage is picked up, is parallel to the path K2, K5.
In the further development of the invention shown in FIG. 4, the fluctuating DC voltage (differential voltage between rectifier and DC voltage) is not fed directly to the discharge path, but a flip-flop arrangement is fed with it, which in turn is controlled
Tube affects. The interposition of such a flip-flop arrangement essentially has the advantage that the phase of the voltage controlling the grating control tube can be better regulated.
Similar arrangements can be used wherever voltage fluctuations have to be converted into phase changes.
An example circuit for implementing the inventive concept is shown in FIG.
Direct current source and variable resistance in the current supply to the consumer are combined in the form of a grid-controlled rectifier. It is of course possible, as has already been said above with reference to FIGS. 1-3, to separate the current source and the variable resistor from one another. The direct voltage is first fed to a sieve chain, which consists of the choke D and two capacitors 01, O2. A series connection of a glow voltage divider N and a series resistor Rv is located parallel to the filter chain. Instead of the glow voltage divider N, one could also use another comparative voltage source. With changing useful voltage. Ex the series resistor Rv absorbs the entire voltage difference A V.
The voltage Er at the glow voltage divider N, however, remains constant due to its physical properties.
As a result, the voltage change across the resistor Er, based on the mean value, is very large in percentage terms. 4, consisting of a capacitance resistor Cg and Round of a glow lamp Gl, is fed with the voltage differences taken at the series resistor Rv in such a way that its breakover oscillations when the useful voltage Ex changes, corresponding earlier or later ignition inserts to these voltage changes. The transformers T and T2 are switched on in the glow lamp circuit. The control voltage is fed to the rectifier grid via Ti, the surge transformer.
The control surge arising in the above-mentioned tilting arrangement is of extremely short duration, and its magnitude may be a multiple of the minimum voltage required to initiate the actual ignition process; As a result of this, as can be seen from FIG. 5, a very sharp cut with the ignition characteristic (Ea / Eg characteristic = anode ignition voltage as a function of the grid voltage) is achieved, so that a completely reliable ignition insert is ensured. The necessary frequency of the ignition voltage surges, which is in a constant ratio to the mains frequency, is achieved, in addition to a suitable choice of resistance and capacitance, by an additional synchronization device.
This synchronization is achieved in the described arrangement, for example, in such a way that an auxiliary alternating voltage EH taken from the mains transformer is fed to the glow lamp circuit via a transformer T2. By means of such a toggle relay, the starting point of the rectifier can be varied within a large time range; however, this time range can also be enlarged if necessary by interposing a further phase shifter arrangement. This further phase shifter arrangement can, for. B. be formed from a second toggle relay which is connected in cascade with the first; the breakover oscillation of the first breakdown relay is then fed to the second breakdown relay as a synchronizing frequency. As phase shifter arrangements, for. B.
Bridges of changeable
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union or non-ohmic resistances or electron tubes controlled by the voltage change at the resistor Rv.
In addition to the above-mentioned automatic regulation, this regulating principle can possibly also be used at the same time to regulate the useful DC voltage EN within certain limits by hand or depending on any other process in the prescribed manner without loss of power, in that the series resistor R is designed as a potentiometer. The respective level of the voltage tapped from this potentiometer determines the relative phase position of the rectifier AC voltage to the control voltage supplied by the flip-flop relay and thus directly for the level of the DC voltage output by the device.
PATENT CLAIMS:
1. Circuit arrangement for the extraction of currents of different magnitudes, in which, as a variable resistor, a tube controlled as a function of the voltage changes of the consumer is switched on between the power source and consumer, characterized in that the consumer voltage is compared with a constant voltage that is practically independent of the consumer current and the between the power source and the consumer tube is controlled by the differential voltage.