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Anordnung zum Ausgleich von Spannungsschwankungen bei Röhrengeneratoren
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ausgleich von Spannungsschwankungen bei Röhrengeneratoren, deren Ausgangsspannung unabhängig von Spannungsschwankungen ihres Versorgungsnetzes konstant gehalten ist, mit einem Gittergleichstromwiderstand im Gitterkreis.
BeiHochfrequenzgeneratoren für industrielle Zwecke, beispielsweise zum Zwecke des Längsnahtrohrschweissens, wirken sich Netzspannungsschwankungen nachteilig auf das zu behandelnde Gut, beispielsweise auf die Schweissnaht der Rohre aus. Es ist daher wünschenswert, die von den Hochfrequenzgeneratoren abgegebene Spannung, unabhängig von irgendwelchen Netzspannungsschwankungen, möglichst konstant zu halten, um ungünstige Beeinträchtigungen der zu behandelnden Gutteile oder der Erzeugnisse zu vermeiden.
Es sind Einrichtungen zur Erzielung eines vorgegebenen Verlaufes der Hochfrequenzspannung, vorzugweise zur Erzielung einer Spannungskonstanz, bekannt, bei denen Überwachungsmittel vorgesehen sind, die bei unzulässiger Abweichung der Hochfrequenzspannung vom Sollwert zum Ansprechen gebracht werden und über diesen zugeordnete Steuerglieder eine Regelung der Hochfrequenzspannung auf den vorbestimmtenBetrag bewirken. So ist es z. B. bekannt, die zu überwachende Spannung des Hochfrequenzgenerators mit einer Hilfsspannung zu vergleichen, deren zeitlicher Verlauf festgelegt, vorzugsweise konstant, ist. Als Uberwachungsschaltmittel sind dabei Differentialrelais verwendet worden, deren einer Wicklung die zu regelnde Spannung und deren anderer Wicklung die Vergleichsspannung zugeführt wird.
Bei diesen bekannten Einrichtungen wird die Anodenspannung des Generators geregelt.
Bei andern bekannten Einrichtungen dieser Art wird die Steuerung bzw. Regelung der Gleichspannung
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bestückt werden, scheidet diese Regelungsart dann aus.
Ferner ist es bekannt, die Anodenspannung von Hochfrequenzgeneratoren vor dem Gleichrichter über Stelltransformatoren grosser Leistung zu steuern bzw. zu regeln. Nachteilig bei dieser Anordnung ist der Bedarf eines zusätzlichenHochleistungstransformators, der einen beachtlichen finanziellen Aufwand darstellt. Weiterhin ist es bei Hochfrequenzgeneratoren allgemein bekannt, die Hochfrequenzausgangsspannung durch veränderliche Kopplung konstant zu halten. Nachteilig ist hiebei, dass die erforderlichen Kopplungselemente Blindwiderstände darstellen und dadurch durch Resonanzkreisbildung unerwünschte Spannungs-bzw. Stromüberhöhungen der Grundwelle und der Oberwelle hervorgerufen werden.
Ausserdem ist es bekannt, Belastungsschwankungen von Hochfrequenzgeneratoren, hervorgerufen durch Änderungen vom Behandlungsgut her, durch Anordnung nicht linearer Widerstände, z. B. Glühlampen, im Gittergleichstromkreis auszugleichen.
Mit keiner der bekannten Vorrichtungen ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen,
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die vor allem in der Schaffung einer Anordnung besteht, bei der das angestrebte Ziel, nämlich mit im Aufbau einfachen und wirtschaftlich tragbaren Mitteln die Konstanthaltung der Ausgangsspannung von Hochfrequenzgeneratoren auch bei auftretenden Netzspannungsschwankungen zu bewirken.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Gittergleichstromwiderstand regelund/oder steuerbar ist und dass die Regel- oder Steuergrösse in an sich bekannter Weise von der Netzspannungsschwankung abhängig ist. In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Steuerung des Gittergleichstromwiderstandes nach einem Programm, in dem jede Abweichung der Netzspannung vom Sollwert eine vorgegebene Gittergleichstromwiderstandsänderung bewirkt. Ebenso ist es vorteilhaft, dass der Gittergleichstromwiderstand durch die Abweichung eines Istwertes von einem vorgegebenen Sollwert geregelt ist. Mit Vorteil ist der regelbare Gittergleichstromwiderstand als verstellbarer Widerstand ausgebildet.
Ferner ist es von Vorteil, dass der verstellbare Gittergleichstromwiderstand aus einem festen Widerstand und einer parallel dazu liegenden steuerbaren und/oder regelbaren Gleichspannungsquelle gebildet ist. Ebenso ist es vorteilhaft, dass der verstellbare Gittergleichstromwiderstand aus einem festen Widerstand und einer dazu in Reihe liegenden steuer- und/oder regelbaren Gleichspannungsquelle gebildet ist. Von Vorteil ist es weiterhin, dass die steuer-und/oder regelbare Gleichspannungsquelle aus einem vorzugsweise in Graetzschaltung geschalteten Gleichrichter mitSiebmitté1 und einem einstellbaren Transformator besteht.
Ebenso ist es von Vorteil, dass an Stelle des einstellbaren Transformators ein nicht einstellbarer Transformator verwendet wird, dessen Primärstrom durch die Antiparallelschaltung von vorzugsweise Stromtoren steueroder regelbar ist. Ferner ist es vorteilhaft, dass der Istwert für die Regelgrösse über einen Adapter der er- zeugtenHochfrequenzspannung. entnehmbar ist. Auch ist es vorteilhaft, dass der Istwert für die Regelgrösse über einen Adapter dem Gittetgleichstrom entnehmbar ist. Ferner ist es vorteilhaft, dass der Istwert für die Regelgrösse über einen Adapter der Spannung'über einen festen Gitterwiderstand entnehmbar ist. Weiter ist es von Vorteil, dass der Istwert für die Regelgrösse über einen Adapter der Gitterwechselspannung entnehmbar ist.
Auch ist es vorteilhaft, dass der Istwert für die Regelgrösse über einen Adapter dem Anodenstrom entnehmbar ist. Ebenso ist es von Vorteil, dass der Istwert für die Regelgrösse aus der Summierung der Ausgangsspannungen zweier Adapter, u. zw. dem der Hochfrequenzspannung und dem des Gitterstromes oder der Gitterspannung gebildet wird. Schliesslich ist es von Vorteil, dass diesteuer-und/oderregelbare Gleichspannungsquelle aus einem vorzugsweise in Graetzschaltung geschalteten Gleichrichter, dessen Gleichrichterelemente durch Strómtore gebildet werden, mit Siebmittel und vorzugsweise aus einem nicht einstellbaren Transformator besteht.
AnHand derZeichnungen werdenAusführungsbeispiele gemäss der Erfindung und weitere Einzelheiten erläutert.
Fig. 1 zeigt denvereinfachten Aufbau eines Hochfrequenzgenerators mit einem der möglichen Ausführungsbeispiele gemäss der Erfindung. Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung, wobei parallel zum Gittergleichstromwiderstand eine. Gleichspannungsquelle geschaltet ist. Fig. 3 zeigt in Abänderung der Fig. 2 die Reihenschaltung des Gittergleichstromwiderstandes mit der Gleichspannungsquelle. Fig. 4 zeigt die Verwendung eines nicht einstellbaren Transformators bei Verwendung antiparallel-
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4a zeigtgleiche Ausführung wie in Fig. 4 und 4a nur mit dem Unterschied, dass der Gittergleichstromwiderstand zu der geregelten Gleichspannungsquelle in Reihe geschaltet ist.
Fig. 6 zeigt die Verwendung eines Gleichrichters, der mit zwei Stromtoren ausgerüstet ist.
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Trennkondensator 6 ist der Schwingkreis 7 und die Rückkopplung 8 angeschlossen. Am Schwingkreis 7 ist über eine Koppelspule 9 die Arbeitsspule 10 mit dem Werkstück 11 angeschlossen.
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sung der Gitterwechselspannung vorgesehen. Am Fusspunkt der Sekundärwicklung der Rückkopplung 8 ist ein Kondensator 13 gegen Kathode angeschlossen. Weiterhin führt vom Fusspunkt der Sekundärwick- lung der Rückkopplung 8 über die Klemme A, den regel- und/oder steuerbarenGittergleichstromwiderstand 14, Klemme A', der Strompfad über einen Messwiderstand 15 mit den Klemmen F und G gegen Erde. An den Klemmen F und G kann eine dem Gitterstrom proportionale Spannung gemessen werden.
Mit Hilfe eines Adapters 16 mit Tastspule 17 wird die erzeugte Hochfrequenzspannung gemessen, gleichgerichtet und als Istwert dem Regelgerät 18 zugeführt. Über eine konstante Gleichspannungsquelle 19 wird der Sollwert gebildet und im Regelgerät 18 mit dem Istwert verglichen. Der Vergleich gibt die Stellgrösse für das Verstellorgan 20, das auf den einstellbaren Widerstand 14 einwirkt.
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In Fig. 2 wirkt das Verstellorgan 20 auf den Schleifer 21 einer einstellbaren Gleichspannungs- quelle 22, die zusammen mit einem parallel dazu geschalteten festen Widerstand 23 den regel- und/oder steuerbaren Gittergleichstromwidetstand 14 zwischen den Klemmen A und A'bilden.
In Fig. 3 ist der feste Widerstand 23 mit der einstellbaren Gleichspannungsquelle 22 in Reihe geschaltet.
Fig. 4 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung nach Fig. 2 dar, in der die regel- bare Gleichspannungsquelle 21 bzw. 22 durch eine in Graetzschaltung angeordnete Gleichrichtergrup- pe 24 und einen dazugehörigen Transformator 25 ersetzt ist. Die Regelung der Gleichspannung wird in diesemFalle durch die antiparallelgeschaltetenStromtore 26 auf der Primärseite des Transformators
25 durchgeführt. Der durch die Regelung der Gleichspannung bedingte Phasenanschnitt hat eine gewisse
Welligkeit der Gleichspannung zur Folge, die durch den bipolaren Kondensator 27 auf erträgliches Mass herabgesetzt wird. An die Klemme H der in Antiparallelschaltung arbeitenden Stromtore 26 wer- den Steuerimpulse über das Regelgerät 18 geführt, die den Zündzeitpunkt der Stromtore in an sich be- kannter Weise beeinflussen.
In Fig. 4a wird der feste Transformator 25 der Fig. 4 durch einen stufenlos einstellbaren Transfor- mator 28 ersetzt. Für weniger genaue Regelungsaufgaben kann an diese Stelle auch ein Transformator mit Wicklungsanzapfungen gesetzt werden. Der Schleifer K wird in diesem Fall durch das Verstellor- gan 20 (Fig. l) betätigt.
Fig. 5 stellt die Erweiterung der inFig. 3 dargestellten Einrichtung in Anlehnung an die der Fig. 4 dar.
AnStelle des festen Transformators 25 kann sinngemäss der einstellbare Transformator 28 der Fig. 4a gesetzt werden. An Stelle des bipolaren Kondensators 27 der Fig. 5 kann auch ein einfacher Elektrolyt-
Kondensator benutzt werden.
InFig. 6 wird die regel-und/oder ste'.. erbareGleichspannungsquelle durch eine halbgesteuerte Graetz- schaltung 29, bestehend ausGleichrichterelementen und Stromtoren, ersetzt. In diesem Falle wird ein fester Transformator 25 benutzt. An die Klemme H werden-wie zu Fig. 4 angegeben - die entspre- chenden Steuerimpulse geführt.
Es ist unter Umständen vorteilhaft, an Stelle der angezogenen Graetzschaltungen (24 und 29) eine
Dreiphasenbrückenschaltung bekannter Art einzusetzen. Der erforderliche Aufwand an Siebmitteln 27 kann dadurch erheblich verringert werden. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine Transduk- torsteuerung zur Regelung der Gleichspannung zu benutzen. Ausserdem kann es in manchen Fällen von Vorteil sein, die Graetzschaltung 29 durch eine vollgesteuerte Einphasen- oder Dreiphasenbrückenschaltung zu ersetzen. Ausser diesen angegebenen regelbaren Gleichspannungsquellen können mit Erfolg auch alle andern regelbaren Gleichspannungsquellen, wie z. B. Gleichspannungsmaschinengeneratoren, verwendet werden.
Die Istwerte für die verschiedenen angezogenen Regelschaltungen werden über Adapter gewonnen.
So kann z. B. der Adapter für die Darstellung des Istwertes aus dem Gittergleichstrom an die in Fig. l mit F und G bezeichneten Klemmen angeschlossen werden.
Der Adapter für die Gittergleichspannung kann vorteilhaft entweder an die Klemmen A und A'oder aber auch an die Klemmen F und G sinngemäss angeschlossen werden.
Die Gitterwechselspannung kann vorteilhafterweise über einen Adapter von den Klemmen D und E dem Regelgerät 18 (Fig. l) zugeführt werden.
Für den Istwert aus dem Anodenstrom der Röhre lässt sich mit Vorteil der mit den Klemmen B und C bezeichnete Anschluss benutzen.
Die von den Adaptern gelieferten Spannungen lassen sich in an sich bekannter Weise multiplikativ oder additiv zu Regelzwecken vereinigen.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung ist folgende :
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Beeinflussung der erzeugten Hochfrequenzamplitude des Röhrengenerators mit einem grossen Leistungsaufwand über die Anodenspannung und mit einem wesentlich kleineren Leistungsaufwand über das Gitter möglich ist. Durch Verschiebung des Arbeitspunktes ist eine Beeinflussung der Amplitudenhöhe der Hochfrequenzspannung möglich. Geht man von der Annahme aus, dass bei Nennspannung des Versorgungsnetzes die Nennamplitude der Hochfrequenzspannung vorliegt, so würde bei einer Zunahme der Spannung des Versorgungsnetzes die Hochfrequenzwechselspannung steigen. Um dies zu kompensieren, wird die negative Gittergleichspannung durch Vergrössern des Gittergleichstromwiderstandes vergrössert.
Dadurch wird der Anodenstromflusswinkel verkleinert. Die Gittersteuerspannung sinkt dabei ab, so dass die erzeugteHochfrequenzwechselspannungsamplitude auch kleiner wird, d. h. die Anodenverlustleistung steigt.
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