Spannungsregleranordnung. Die Erfindung betrifft eine Spannungs- mgleranordnung mit einem Eingangs- und einem Ausgangskreis, welcher zur Aufnahme einer Last geeignet ist, sowie mit einer Brük- kenanordnung mit einer Zweipolelektronen- röhre, welche einen Brückenarm bildet.
Die erfindungsgemässe Anordnung ist da durch gekennzeichnet, dass vom Ausgangs kreis Spannung dem Heizfaden der Diode übermittelt wird, dass ferner an diese Brücke ein Verstärker angeschlossen ist, der auf Ab weichungen vom Gleichgewichtszustand der Brücke anspricht und mit weiteren Steuer mitteln die Ausgangsspannung auf einem be stimmten Wert hält, und dass Mittel vorgese hen sind, durch welche in der Diode zwischen Kathode und Anode Kurzschluss erzeugt wird, wenn der Glühfaden bricht oder durchbrennt, so dass eine Spannungszunahme im Ausgangs kreis dann verhindert wird.
Ausführungsbeispiele der Spannungsregler- anordnung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht einer Diode, Fig. \? in vergrössertem Massstab eine Draufsicht auf die Grundplatte und die Ele mente dieser Elektronenröhre, wobei die Hülle weggelassen ist und die Teile sich in der Nor malstellung befinden, Fig. 3 eine Vorderansicht der in Fig. 2 ge zeigten Elemente, Fig. 4 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 3, wobei die Ansicht von rechts her in F!-. 3 gewählt ist,
Fig. 5 eine Ansicht ähnlich derjenigen in Fig.1, wobei jedoch die relativen Stellungen der einzelnen Elemente nach dem Durchbren nen oder Bruch des Glühfadens gezeigt sind, Fig.6 eine Seitenansicht auf die Anord nung nach Fig. 5, Fig. 7 ein Schaubild, welches die Verbin dungen der Elemente wiedergibt, während Fig.8 eine Schaltungsanordnung wieder gibt.
Aus der Zeichnung, insbesondere aus den Fig.1 bis 7, geht die Anordnung der Elemente der Hochvakuumdiode 10 hervor. Diese Röhre besteht aus einer evakuierten und isolierenden Hülle 11, die an der Isoliergrundplatte 12 be festigt und mit Steckerstiften 13 zum Ein stecken in elektrische Kontaktbuchsen eines Sockels versehen ist. Die Isolierhülle 11 be steht aus einem untern Wandteil 14, der von der Grundplatte 12 getrennt ist. Dieser Wand teil trägt Anschlussdrähte 15, 16, 17 und 18, wobei jeder dieser Drähte sich in elektrischem Kontakt mit einem besonderen Steckerstift 13 befindet.
Der Anschlussdraht 15 weist eine recht winklige Biegung auf, wodurch ein Arm 19 entsteht, welcher eine zylindrische Anode 20 hält, die an ihm angelötet oder sonstwie be festigt ist. Der Anschlussdraht 16 trägt eine gewinkelte Abbiegung 21, deren horizontaler Arm fest am Anschlussdraht 16 sitzt, während der zum ersten einen rechten Winkel bildende andere Arm sich seitlich und nach oben er streckt.
Wie ohne weiteres zu sehen ist, er- streckt sich ein Glühfaden 22 gleichachsig durch die Zylinderanode, wobei dieser Glüh faden an dem einen seiner Enden an dem seitlich hochgerichteten Arm der Abbiegung 21 an der Stelle 23 angelötet oder sonstwie befestigt ist.
Der Anschlussdraht 17 trägt ein Ansatz stück 24 im rechten Winkel dazu, wobei das eine Ende des Ansatzstückes fest an dem Zu leitungsdraht in der Nähe eines Endes des selben an der Stelle 25 angelötet oder sonstwie befestigt ist. Das Ende eines federnd nach giebigen freitragenden Federdrahtes 26, wel cher eine leichte Biegung 27 in der Nähe des Endteils aufweist, ist am einen Ende bei 28 am starren Ansatzstück 24 angelötet oder sonstwie befestigt.
Der Federdraht 26 ist un ter Vorspannung in gerade Richtung gebracht, aber nicht in solcher Weise überbeanspnzcht, dass die Rückkehr in seine Normalstellung gemäss den Fig. 5 und 6 verhindert wird.
Um den Federdraht 26 in solcher Weise unter Spannung zu bringen, dass die vorer wähnte ausgerichtete oder gestreckte Stel lung erreicht wird, ist das Ende des Glüh fadens 22 am Federdraht in der Nähe des Endes des letzteren an der Stelle 29 angelötet, geschweisst oder-sonstwie befestigt.
Es ist zu erkennen, dass die Rohrelemente 16, 21, 22, 26, 24 und 17 elektrisch in Reihe angeordnet sind und im Glühfadenkreis der Diode 10 liegen.
Die Zuführungsleitung 18 trägt einen Draht 30, der einen rechten Winkel mit zwei Armen bildet. Die Wirkungsweise dieses Drah tes wird später beschrieben.
Das Ende des kürzeren Armes des Drahtes 30 ist an einer Zwischenstelle der Zuführungs leitung 18 angelötet oder angeschweisst, wäh rend eine weitere Drahtschleife, die mit 31 bezeichnet ist, in der Nähe des obern Endes der Zuführungsleitung 18 angeschweisst ist. Diese Schleife 31 stellt ein Getter dar, welches die nach der Evakuation noch verbliebenen Gasreste niederschlägt.
Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, ist ein Brük- kenkreis mit drei Widerständen 33, 34 und 35 und der Wolframdiode 10 vorgesehen. Diese Diode mit den Widerständen 33, 34 und 35 ist die Primärsteuereinheit des Spannungsreglers. Die Eingangsspannung des Brüekenkreises wird von der Sekundärspule 36 eines Trans formators 37 abgenommen, dessen Primär- wieklung 38 am Wechselstromnetz 39 und 40 angeschaltet ist, wobei die Primärwicklung 38 in Reihe mit einem Autotransformator ange ordnet ist, worauf in Kürze eingegangen wird.
Die Transformator-Sekundärwieklung 36 ist. an eine Gleichrichterröhre 41 angeschaltet, wobei die gleichgeriehtete Ausgangsleistung dieser Röhre an die Eingangsklemmen 42 und 43 der Brücke 33, 34 und 35 und 10, wie vor beschrieben, geführt wird. Das Steuergitter einer Verstärkerröhre 46 ist mit dem Brük- kenpunkt 44 verbunden, und deren Kathode ist an die Kathode 22 der Diode 10 angeschlos sen.
Die Röhre 46 wird mit Glühfadenstrom von einer Sekundärwieklung 47 eines Kraft transformators 48 versehen, dessen Primär wieklung 49 unmittelbar am Netz 39-40 liegt. Anodenstrom wird der Röhre 46 von einer Sekundärwicklung 50 des Krafttransforma tors 48 über einen Vollweggleiehriehter 51 und von dort über die Verbindungsleitungen 52, 53, 54, 55, die Sättigungswicklung 56 einer durch Vormagnetisierung gesteuerten Induktanz 57 und eine Verbindungsleitung 58 zur Anode der Röhre 46 übermittelt.
Die gesteuerte Induktanz 57 ist. mit. einer Weehselstromwieklung 59 versehen, welche Wicklung in Reihe mit einem Teil 60 der Wicklung eines Autotransformators 61 ge schaltet ist, wobei der andere Teil 62 der Wicklung dieses Autotransformators 61 in Reihe mit der Primärwieklung 38 des Trans formators 37 liegt, wie bereits erwähnt wurde. Der Transformator 37 ist ausserdem mit. einer Sekundärwieklung 63 versehen, welche Sekun därwicklung über die Verbindungsleitungen 64 und 65 mit dem Eingang eines Brücken gleichrichters verbunden ist, der sich aus vier Selenventilen 66, 67, 68 und 69 zusammen setzt.
Der Ausgang des Gleichrichters ist über die Verbindungsleitungen 70 und 71 mit den Ausgangsklemmen 72 und 73 verbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verbindungs leitung 70 nicht unmittelbar zur Klemme 72 führt, sondern statt dessen über einen Teil einer Drosselspule 74 geleitet ist, welche dazu dient, alle Oberschwingungen zu glätten, wel che im Ausgangsstrom vorhanden sein könn ten. Ein Kondensator 75 liegt parallel zu den Ausgangsklemmen, um die Filterwirkung zu unterstützen.
Der Glühfaden des Rohres 10 ist in elek- triseher Verbindung über den Federdraht 26, hier nicht dargestellte Elemente 24 und 17, und die Verbindungsleitung 76 mit der nega tiven Klemme einer Gleichspannungsquelle gebracht, während das andere Ende des Glüh fadens über die hier nicht dargestellten Ele mente 21 und 16 und einen Leiter 77, einen veränderlichen Widerstand 78, Verbindungs leitungen 79, 80, einen veränderlichen Wider stand 81 und einen Leiter 82 zur Ausgangs klemme 73 führt.
Mit andern Worten, der Glühfaden der Diode 10 liegt an einer Gleieh- spannungsquelle, wobei die Temperatur des Glühfadens durch Änderung der Spannung dieser Gleichspannungsquelle eingeregelt wird.
Der Leiter 76 kann, statt dass er an den Leiter 70 an der gezeigten Stelle angeschaltet wird, mit dem. Leiter an einem Punkt zwi schen den Verbindungen des Kondensators 75 und eines Kondensators 83 mit diesem Leiter angeschaltet werden. Eine solche Verbindung ist mitunter vorteilhaft, da sie den Wider stand einer Spule 74 dazu benutzt., um die Art des Lastausgleiches zu verändern. Der Teil 62 des Autotransformators 61 ist in Reihe mit der Primärwicklung 38 des Trans formators 37 angeordnet.
Infolgedessen hat die Veränderung der Spule 59 eine Änderung der Spannung zur Folge, welche der Primär wicklung 60 des Autotransformators 61 über mittelt wird, wodurch sich die Spannung än dert, welche dem Gleichrichtertransformator 37 übermittelt wird. Auf diese Weise hat eine Abnahme der Impedanz eine Zunahme des jenigen Teils der Eingangsspannungen zur Folge, welcher der Autotransformator-Primär- wicklung 60 übermittelt wird und welcher eine Zunahme der Ausgangsspannung an den Aus gangsklemmen 72 und 73 bewirkt. Umgekehrt, eine Zunahme der Impedanz der Spule 59 hat eine Abnahme der Ausgangsspannung an den Klemmen 72, 73 zur Folge.
Zur Verdeutlichung der Wirkungsweise der vorbesehriebenen Schaltungsanordnung soll angenommen werden, dass eine Steigerung der Ausgangsspannung infolge einer Lastver ringerung oder eines Ansteigens der Ein gangsspannung oder aus beiden Ursachen ein getreten ist. Die zugenommene Ausgangsspan nung an den Klemmen 72, 73 hat die Über mittlung einer grösseren Spannung zum Di- odenglühfaden hin und damit eine stärkere Erhitzung desselben zur Folge. Bei stärkerer Erhitzung der Kathode der Diode 10 ruft diese Kathode eine vermehrte Emission her vor und setzt dadurch den Anoden-Kathoden- Widerstand des Rohres herab.
Da die Diode 10 einen der Brückenarme bildet, wie dies vorher beschrieben worden ist, hat eine Ände rung des Anodenwiderstandes eine Störung des Gleichgewichtes der Brücke zur Folge, wo durch im angenommenen Beispiel ein stärker negatives Potential dem Steuergitter der Kraftverstärkerröhre 46 übermittelt wird.
Dieses negative Gittersignal hat eine starke Abnahme des Anodenstromes der Röhre 46 zur Folge und bewirkt infolgedessen eine Ab nahme der Sättigung der gesteuerten Induk- tanz 57. Diese verminderte Gleichstromsätti gung der gesteuerten Induktanz 57 hat eine Zunahme der Wechselstromimpedanz zur Folge und ergibt eine Absenkung der Span nung in der Primärwicklung 38 des Trans formators 37. Dies hat eine verringerte Span nung, die der Gleichrichtereinheit übermittelt wird, und infolgedessen eine verringerte Aus gangsspannung an den Klemmen 72, 73 zur Folge.
Sollte der Glühfaden der Diode 10 brechen oder durchbrennen, so tritt eine Wir kung ähnlich der vorbeschriebenen ein, wenn der Federdraht 26 infolge seiner Vorspan- nung in elektrischen Kontakt mit dem Draht 30 kommt, wodurch eine negative Spannung im Nebenschluss dem Gitter der Röhre 46 zu- geführt wird; doch kehrt diesmal die Schal tungsanordnung erst dann in den normalen Arbeitszustand zurück, wenn das durchge brannte Rohr ersetzt worden ist.
Die Regelung ist derart, dass die Gleich strom-Ausgangsspannung innerhalb eines To- leranzbereiches von 0,5% konstant gehal- ten wird.
Die Röhre 41 ist bereits als Gleichrichter für die Gleichspannungszufuhr zur Bx-ü.cken- kreisdiode 10 beschrieben worden. Diese Gleichriehterröhre 41 wird mit Heizstrom aus einer 84 des Transforma tors 48 versorgt. Von der Röhre 51 ist bereits ausgeführt, dass sie Anodenströme der Röhre 6 und natürlich auch Strom der Sättigungs wicklung 56 zuführt. Diese Röhre 51 wird aus der Sekundärwicklung 85 des Transformators 48 versorgt.
Ein veränderlicher Widerstand 81 ist im Stromkreis des Diodenglühfadens vorgesehen, wobei die Veränderung dieses Widerstandes dazu dient, die Ausgangsspannung zwischen den Punkten 72 und 73 auf einen beliebigen gewünschten Wert innerhalb des Arbeitsberei ches des Reglers einzuregeln. Um Änderungen der Eingangsspannung ausgleichen zu kön nen, wird ein Potentiometer 78 vorgesehen, wobei dieses Potentiometer dazu dient, die Vorspannung an der Röhre 46 einzuregeln und dadurch Veränderungen in der Ein gangsspannung auszugleichen.
Ein veränderlicher Widerstand 68a ist im Ausgangskreis des Gleichrichters vorgesehen, um Lastveränderung ausgleichen zu können. Es ist offensichtlich, dass die Lastzunahme einen Spannungsabfall im Widerstand 68a zur Folge hat, wodurch der Strom, der im Glühfadenkreis (Heizkreis) der Diode 10 fliesst, sieh- entsprechend ändert, wobei der Widerstand im Kathoden/Anodenkreis der Di ode die Laständerung weiter ausgleicht.
Ein Widerstand 86 ist zwischen der Anode und dem Schirmgitter der Kraftverstärker- röhre 46 vorgesehen, wobei dieser Widerstand als Ausgleichswiderstand dient, um die Strom stösse auszugleichen, welche in der Wicklung 56 ihren Ursprung nehmen. Dies ist erforder lich wegen der sehr hohen Induktanz dieser Wicklung.
Im Leiter 5.1 ist ein Widerstand 88 vor gesehen, während ein Widerstand 87 zwischen den Leitern 79 und 80 vorgesehen ist. In der Verbindungsleitung von der Wicklung 36 des Transformators 37 her ist ein Widerstand 89 vorgesehen, wobei derselbe in Reihe mit. einem Kondensator 91 angeordnet ist. Ein weiterer Kondensator 90 ist in der Verbindungsleitung der Anode der Röhre 41. vorgesehen, während ein Kondensator 92 parallel zur Röhre 51 und ein weiterer Kondensator 93 an den Ausgän gen 70 und 71 angeschaltet ist.
Der besondere Spannungsregler, welcher in Fig. 8 dargestellt ist, wurde entworfen, um eine Ausgangsspannung von 10 Volt Gleich spannung zu erhalten, wenn er an ein Netz mit 115 Volt Einphasenwechselstrom ange schaltet ist, wobei die Vormagnetisierungs- spule 59 sättigend wirkt, wenn der Glühfaden der Diode 10 gebrochen oder durchgebrannt ist, wie dies vorher beschrieben wurde, um die Hochspannungswelle im Ausgang zu unter drücken, welche sonst.
folgen würde. Die Ein heit arbeitete an einer Netzspannung, die eine C,rösstverändel-Ltng von 15% aufwies und mit einer Frequenz von 50 bis 60 Perioden pro Sekunde arbeitete. Die Ausgangsspannung war regelbar von 11 bis 13 Volt, wobei die Ausgangsstromstärke zwischen 5 und 8,5 Am pere betrug.
Es hat sieh herausgestellt, dass die Ausgangsspannung innerhalb 1% der eingestellten gewünschten Gleiehspannungs- Ausgangsleistung eingehalten werden konnte.
Die Werte der verschiedenen Elemente der Schaltungsanordnung -waren folgende:
EMI0005.0001
Widerstand <SEP> 33, <SEP> 34 <SEP> und <SEP> "35 <SEP> 1,9 <SEP> Megohm
<tb> Widerstand <SEP> 87 <SEP> <B>10000</B> <SEP> Ohm
<tb> Widerstand <SEP> 88 <SEP> <B>25000</B> <SEP> Ohm
<tb> Widerstand <SEP> 86 <SEP> <B>100000</B> <SEP> Ohm
<tb> Widerstand <SEP> 78 <SEP> 15 <SEP> Ohm, <SEP> veränderlich
<tb> Potentiometer <SEP> 81 <SEP> 20 <SEP> Ohm
<tb> Widerstand <SEP> 89 <SEP> 47000 <SEP> Ohm
<tb> Kondensator <SEP> 90 <SEP> 1/,
o <SEP> Mikrofarad
<tb> Kondensator <SEP> 91 <SEP> 5/1o <SEP> Mikrofarad
<tb> Kondensator <SEP> 92 <SEP> 4 <SEP> Mikrofarad
<tb> Kondensator <SEP> 93 <SEP> <B>8000</B> <SEP> Mikrofarad
<tb> Kondensator <SEP> 75 <SEP> <B>8000</B> <SEP> Mikrofarad
<tb> Kondensator <SEP> 83 <SEP> 25 <SEP> Mikrofarad In der vorbeschriebenen Schaltungsanord nung ist die Vakuumröhre 10 vom Typ 2AS15 eine temperaturbegrenzte Diode mit einem federbelasteten Wolframglühfaden, die von der Firma Sorensen & Company Inc., Stam- ford, Connecticut, USA, hergestellt wird.
Die übrigen drei Röhren sind Standardröhren, wobei die Röhre 41 eine 2X2-Röhre, die Röhre 51 eine 5X3-Röhre und die Röhre 46 eine 6L6 Kraftverstärkerröhre ist. Diese drei Röhren t,-pen werden durch die Radio Corporation of _lmerica und andere Firmen unter dieser Ty- penbezeichnung hergestellt.
Die Röhre 10 mit intaktem Glühfaden ist am besten aus den Fig. 2, 3 und 4 und im Dia gramm nach Fig.8 zu erkennen. Der Glüh faden ist im geschlossenen Stromkreis an den Ausgang der Verbindruigsleitungen 70 und 73, wie in Fig. 8 dargestellt, angeschaltet, wo durch die L:lektronenernission des Glühfadens zur Anode hin infolge der Spannungsände rungen in den Ausgangsleitungen beeinflusst wird. Es sei vermerkt, dass der Leiter 72 mit negativer Polarität elektrisch mit dem Glüh faden 22 in Verbindung steht.
Eine weitere elektrische Verbindung 32 ausserhalb der Röhre verbindet die Anode 20 mit dem Leiter <B>18</B> und führt von dort zum rechtwinkligen Draht 30. Hier sei vermerkt, dass der Draht 30 und die Feder 26-mit Abstand voneinander vorgesehen und infolgedessen in einem offe nen Stromkreis in bezug aufeinander angeord net sind, wie sich am besten aus den Fig. 2, 3 und 7 ergibt.
Wenn der Glühfaden in einer Röhre 10 bricht oder durchbrennt, die nicht mit einem federbelasteten Glühfaden versehen ist, so wird das Gitter der Kraftverstärkerröhre 46 sehr stark positiv, wodurch eine überspan- nung von 30 bis 40 % über den normalen Gleichspannungspegel hinaus verursacht wird. Dieser Nachteil wird vermieden, wenn die federbelastete Glühfadenröhre 10 durch brennt.
Die V orspannungswirkung der Feder 26 bewegt deren oberes Ende nach links (in Fig. 6) hin und bringt es in elektrischen Kon takt mit dem obern Arm des Drahtbogens 30, wodurch ein Stromkreis vom Leiter 76 über die Elemente 17, 24, 26, 30, 18 und die Ver bindungsleitung 32 zur Anode 20 hergestellt und das Gitter der Röhre 46 mit einer nega tiven Spannung zwecks Verringerung der Gleichspannungs-Ausgangsspannung im Ne- bensehluss versehen wird. Dadurch wird eine Schädigung der im Ausgangskreis liegenden Geräte zuverlässig vermieden.
Im einzelnen betrachtet, hat. der Ausfall des Glühfadens in der Diode 10 zur Folge, dass eine solche Diode einen Kurzschluss an Stelle einer Stromöff nung darstellt, insoweit der Brücken- oder Ausgleichsstromkreis in Betracht kommt.