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Speiseschaltung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Speisen eines Verbrauchers aus einem Starkstromnetz, der eine indirekt geheizte Gleichrichterröhre enthält, die in Reihe mit dem Verbraucher an das Netz angeschlossen werden kann ; insbesondere vorteilhaft kann die Schaltung angewendet werden, wenn die für wenigstens einen Teil des Verbrauchers benötigte Gleichspannung wesentlich kleiner als die Ausgangsspannung der Gleichrichterröhre ist.
Dieser Fall kann z. B. bei Apparaten auf- treten, die für Speisung aus einem Wechselstromnetz eingerichtet sind, aber bei denen der Netztransformator, der gewöhnlich zur Anpassung der Netzspannung an die für den Verbraucher benötigte Gleichspannung verwendet wird, weggelassen ist, sei es zwecks Minderung der Gestehungskosten des Apparates, sei es, weil der Apparat auch zur Speisung aus einem Gleichstromnetz geeignet sein muss. Auch kann der erwähnte Fall auftreten, wenn für einen Teil des Verbrauchers eine andere Gleichspannung als für die übrigen Teile erforderlich ist, z. B. wenn die Gleichrichterröhre sowohl die Anoden- spannung als auch die wesentlich niedrigere
Heizspannung für eine oder mehrere Elektronen- röhren liefern muss.
In dem berücksichtigten Falle tritt der Nachteil auf, dass ein wesentlicher Teil der aus dem Netz aufgenommenen Energie in Vorschaltwider- ständen nutzlos vernichtet wird.
Nach der Erfindung wird eine wesentliche
Energieersparnis dadurch ermöglicht, dass ein
Umschalter vorgesehen ist, mittels dessen der
Heizfaden der Gleichrichterröhre entweder direkt an das Netz angeschlossen oder in Reihe mit wenigstens einem Teil des Verbrauchers ge- schaltet werden kann. Der Heizfaden der Gleich- richterröhre kann dann, nachdem die Kathode durch unmittelbaren Anschluss des Heizfadens an das Netz auf die gewünschte Temperatur gebracht ist, als Vorschaltwiderstand für wenig- stens einen Teil des Verbrauchers dienen.
In der Regel wird zwischen der Gleichrichter- röhre und dem Verbraucher ein Abilachungsfilter vorgesehen. Der Heizfaden. der Gleichrichter- röhre wird dann vorzugsweise an der Ausgangs- seite des Abflachungsfilters in Reihe mit wenig- stens einem Teil des Verbrauchers verbunden.
Wenn von der Gleichrichterröhre die Heizfäden einer oder mehrerer anderer Elektronenröhren gespeist werden, werden sie vorzugsweise abgeschaltet ode-. kurzgeschlossen während der Zeit, in welcher der Heizfaden de, Gleichrichterröhre unmittelbar an das Netz angeschlossen ist, dies, um zu vermeiden, dass die Heizfäden der genannten Elektronenröhren durch den starken Strom, der vom kalten Heizfaden der Gleichrichterröhre aufgenommen wird, beschädigt werden.
Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird der Umschalter von einem Relais gesteuert, das den Heizfaden der Gleichrichter- röhre in Reihe mit wenigstens einem Teil des
Verbrauchers schaltet, sobald die Kathode der
Gleichrichterröhre die erforderliche Temperatur erreicht hat. Zu diesem Zweck kann z. B. ein thermisches Relais verwendet werden, dessen Heizwicklung in eine der Netzleitungen aufgenommen ist und das etwa die gleiche Zeitkonstante wie die Kathode der Gleichrichterröhre besitzt.
Auch kann ein elektromagnetisches Relais verwendet werden, dessen Erregerwicklung mit der Entladungsbahn der Gleichrichterröhre in Reihe geschaltet ist.
Kann der Verbraucher auch aus einer oder mehreren Batterien gespeist werden, so kann das Relais gleichzeitig zum Ausschalten dieser Batterien bei Anschluss an das Netz dienen.
Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt den Speiseteil eines Radioempfängers, der für Batteriespeisung eingerichtet ist, und der gleichzeitig aus einem Gleich-oder
Wechselstromnetz von 110 V Spannung gespeist werden kann. Mit Rücksicht auf die Batterie- speisung werden im Empfangskanal direkt ge- heizte Röhren verwendet, die nur eine geringe
Heizspannung bedingen. Bei Speisung aus einem
Wechselstromnetz dürfen die Heizfäden dieser
Röhren nicht mit Wechselstrom gespeist werden und sie werden daher in den Ausgangskreis der die Anodenspannung liefernden Gleichrichter- röhre G aufgenommen. Da die erforderliche
Anodenspannung wesentlich höher als die er- forderliche Heizspannung ist, muss in Reihe mit den Heizfäden ein Vorschaltwiderstand ange-
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bracht werden, der erfindungsgemäss zumindest teilweise von dem Heizfaden der Gleichrichterröhre gebildet wird.
In der Figur sind die Heizfäden der im Emp- fangskana1 liegenden, direkt geheizten Röhren mit Ki, K3 und bezeichnet. Die Heizfäden verbrauchen je einen Heizstrom von 50 mA bei einer Heizspannung von 1'4 Volt und sind je zwei und zwei in Reihe geschaltet, so dass ein Gesamtheizstrom von 100 mA bei einer Spannung von 2'8 Volt aufgenommen wird. Bei Batteriespeisung wird dieser Strom von einer zwischen den Klemmen 5 und 6 angeschlossenen Heizbatterie geliefert.
Bei Speisung aus dem Starkstromnetz werden die Klemmen 1 und 2 mit dem Netz verbunden. Sowohl der Anodenstrom als auch der Heizstrom der Empfangsröhren wird dann von der indirekt geheizten Gleichrichterröhre G ge.. liefert, u. zw. über ein aus einer Drosselspule L und zwei Elektrolyt-Kondensatoren Ci und C2 bestehendes Abflachungsfilter. Der Heizfaden der Gleichrichterröhre G verbraucht einen Heizstrom von 100 mA bei einer Heizspannung von 50 Volt. Die Anoden-und Schirmgitterspannung der Empfangsröhren, welche etwa 90 Volt beträgt, wird von den Klemmen 3 und 4 an der Ausgangsseite des Abflachungsfilters abgenommen.
Der totale Anoden-und Schirmgitterstrom der Empfangsröhren beträgt etwa 15 mA. Bei Batteriespeisung wird zwischen den Klemmen 3 und 4 eine Anodenbatterie angeschlossen. In einem der Netzleiter ist die Heizwicklung T eines thermischen, zwei Kontakte t1 und t2 besitzenden Relais aufgenommen.
Bei Anschluss an das Netz fliesst ein Strom über die Wicklung T, den Kontakt tl, den Heizfaden
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Strom auf die erforderliche Temperatur gebracht, wobei die Heizfäden Kl-K4 der Empfangsröhren abgeschaltet sind, so dass der vom kalten Heizfaden der Röhre G aufgenommene Strom die Heizfäden der Empfangsröhren nicht beschädigen kann. Das thermische Relais besitzt etwa die gleiche Zeitkonstante wie die Kathode der Röhre G, so dass die Kontakte t1 und t2 umgelegt werden, sobald die Kathode der Röhre G die erforderliche Temperatur erreicht hat. Infolge des Umlegens des Kontaktes t1 wird der Heizfaden der Röhre G in Reihe mit der Entladungsbahn dieser Röhre geschaltet, so dass die Röhre G ihren eigenen Heizstrom liefert.
Durch das Umlegen des Kontaktes t2 werden die Heizfäden der Empfangsröhren in den Kreis der Gleichrichterröhre G aufgenommen, u. zw. in Reihe mit dem Heizfaden der Röhre G und mit dem Vorschaltwiderstand Rl. Von der an den Ausgangsklemmen des Abflachungsfilters auftretenden Spannung von etwa 90 Volt wird nun etwa 50 Volt vom Heizfaden der Röhre G und etwa 37-2 Volt von dem Widerstand Rl aufgenommen, so dass gerade 2'8 Volt für die Heizfäden der Empfangsröhren übrigbleibt. Der Gesamtstromverbrauch des Apparates beträgt 115mA, nämlich 15 mA Anoden-und Schirm- gitterstrom und 100 mA Heizstrom für die Gleichrichterröhre und die Empfangsröhren.
Bei unmittelbarem Anschluss des Heizfadens der Röhre G an das Netz würden wenigstens 165 mA verbraucht werden, nämlich 15 mA Anodenund Schirmgitterstrom, 100 mA Heizstrom für die Gleichrichterröhre und (bei Reihenschaltung der Heizfäden Kl-K4) 50 mA Heizstrom für die Empfangsröhren. Es wird also eine Stromersparnis von 24% erreicht.
Im Prinzip würde die Röhre G bei Anschiss an ein Gleichstromnetz kurzgeschlossen werden können. Das Vorhandensein der Röhre G bietet dann aber den Vorteil, dass bei unrichtigem Anschluss an das Netz die Elektrolyt-Konden- satoren C, und C2 nicht beschädigt werden können.
Mittels des Kondensators Cg ist die Klemme 1 für Wechselstrom mit dem Empfänger-Chassis verbunden.
In Fig. 2 ist der Speiseteil eines Radioempfängers dargestellt, der für Batteriespeisung eingerichtet ist und der auch an ein Gleich-oder Wecbselstromnetz von 220 Volt Spannung angeschlossen werden kann. Diese Schaltung weicht von der in Fig. 1 dargestellten Schaltung in nachfolgenden Punkten ab.
Mit Rücksicht auf die höhere Netzspannung ist im Abflachungsfilter ein Vorschaltwiderstand R g aufgenommen, während der Anodenund Schirmgitterstrom der Empfangsröhren in einem Punkt abgenommen wird, der zwischen dem Heizfaden der Gleichrichterröhre G und den Heizfäden Kl-K4 der Empfangsröhren liegt.
Die Kathoden - der Empfangsröhren sind alle in Reihe geschaltet, was vor der in Fig. 1 dargestellten Serien-Parallelschaltung den Vorzug hat, weil bei Reihen-Parallelschaltung der Heizstrom in dem einen Parallelzweig auf einen unzulässigen Wert steigt, wenn eine der Röhren, deren Heizfaden im anderen Zweig aufgenommen ist, aus dem Apparat herausgenommen wird.
Es muss jetzt aber parallel zu der Reihenschaltung der Heizfäden Ki- ein Widerstand R2 geschaltet werden, der einen Teil des verfügbaren
Stromes aufnimmt.
Statt eines thermischen Relais wird ein elektromagnetisches Relais verwendet, dessen Erregerwicklung A in Reihe mit der Entladungsbahn der
Gleichrichterröhre G geschaltet ist und das mit drei Kontakten al'a2 und a3 versehen ist.
Dieses Relais dient auch für das Abschalten der Batterien Bi und B2 bei Anschluss des Gerätes an das Netz.
Bei der in Fig. 2 gezeichneten Stellung der
Kontakte al, a2 und a3 wird das Gerät von den
Batterien gespeist, u. zw. sind die Klemmen 3 und 4, von denen die Anoden-und Schirm- gitterspannungen abgenommen werden, über den
Kontakt a2 mit der Anodenspannungsbatterie BI, von z. B. 120 Volt, und die in Reihe geschalteten
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Heizfäden - über den Kontakt ag mit der Heizbatterie B2 von 5'6 Volt verbunden. Wenn die Klemmen 1 und 2 jetzt mit dem Netz verbunden werden, fliesst ein Strom über den Kontakt al, den Heizfaden der Gleichrichterröhre G und die Widerstände R, und R2, welcher Strom die Kathode der Röhre G auf die erforderlichc Temperatur bringt.
Sobald die Kathode der Röhre G warm ist, fliesst ein Strom über die Entladungsbahn der Röhre G und die Erregerwicklung A des Relais, wodurch das Relais erregt. wird und die Kontakte al, a2 und a3 umgelegt werden. Der Kontakt al schaltet den Heizfaden der Röhre G in Reihe mit der Entladungsbahn, so dass die Röhre G ihren eigenen Heizstrom liefert. Der Kontakt a2 schaltet die Batterie J ? i ab und verbindet die Klemmen 3 und 4 mit den Ausgangsklemmen des Abflachungsfilters unter Zwischenschaltung des Heizfadens der Röhre G, der hier auch als Vorschaltwiderstand für den Anoden-und
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bis K4 parallel zu dem Widerstand R2 und in Reihe mit dem Widerstand Ri im Kreis der Gleichrichterröhre G. Die Schallwiedergabe wird dabei nicht unterbrochen.
Von der Netzspannung von 220 Volt geht in der Entladungsbahn der Röhre G und im Abflachungsfilter etwa 50 Volt und im Heizfaden der Röhre G noch einmal 50 Volt verloren, so dass etwa 120 Volt an den Klemmen 3 und 4 übrigbleibt. Von der Spannung von 120 Volt wird etwa 114-4 Volt im Widerstand R, aufgenommen, so dass für die Heizfäden - gerade 5'6 Volt übrigbleibt. Der vom Gerät aufgenommene Strom beträgt insgesamt 100 mA, erhöht um einige Milliampere für die Erregerwicklung A des Relais. Der Anoden-und Schirmgitterstrom der Empfangsröhren beträgt insgesamt
15 mA, so dass durch den Widerstand Rl ein Strom von 85 mA fliesst, von dem 50 mA von den Heizfäden K1-K4 und 35 mA von dem Widerstand R2 aufgenommen wird.
Falls der Heizfaden der Röhre G unmittelbar an das Netz angeschlossen wäre, würde das Gerät wenigstens
165 mA verbrauchen, so dass eine Stromersparnis von etwa 37% erreicht wird.
Es ist selbstverständlich, dass die beschriebenen
Schaltungen auch so umschaltbar ausgebildet werden können, dass sie sowohl zum Anschluss an ein Netz von 220 Volt Spannung als auch an ein Netz von 110 Volt Spannung geeignet-sind.
Die Schaltung nach Fig. 2 kann z. B. zur Speisung aus einem 110-Volt-Netz dadurch geeignet gemacht werden, dass die Widerstände Rl und R2 teilweise und der Widerstand R3 ganz kurz- geschlossen werden, und die Klemme 4 mit dem Verbindungspunkt der Drosselspule L und des Kondensators C2 statt mit dem Verbindungs- punkt des Widerstandes R 1 und des Heizfadens der Röhre G verbunden wird.
Die erfindungsgemässe Schaltung kann auch vorteilhaft für das Aufladen einer Akkumulatorenbatterie aus einem Netz mit einer höheren Klemmenspannung als die Batterie verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Speisung eines Verstärkerröhren (mit Kathoden Ki, K2, K3, K4) enthaltenden Gleichstromverbrauchers aus einem Starkstromnetz (1, 2), wobei die Vorrichtung eine indirekt geheizte Gleichrichterröhre (G) enthält, derel. Entladungsstrecke in Reihe mit der Entladungsstrecke bzw.
den Entladungsstrecken der Verstärkerröhren an das Netz (1, 2) angeschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass während des normalen Betriebes der Heizfaden der Gleichrichterröhre in Reihe nit der Entladungsstrecke dieser Röhre und mit den Heizfäden (Kl, K2, K3, K4) der Verbraucherröhren geschaltet ist, und dass ein Schalter (t"t,) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe der Heizfaden der Gleichrichterröhre (G) zwecks Heizung der Kathode der Gleichrichterröhre (G) auf die
Betriebstemperatur über einen Vorschaltwider- stand (R,) direkt an das Netz angeschlossen werden kann.