Schaltung zum Steuern mindestens einer gas- oder dampfgefüllten Entladungsröhre Die Erfindung betrifft eine Schaltung zuun Steuern einer oder mehrerer glas- oder dampfgefüllter Entlacluingsröhren, bei denen die Steuerung der letzteren durch eine in ihrer Grösse veränderliche Gitterwechsel <B>s</B> -pannun- unter Vermittluno, einer oder meh- L" <B>in</B> rererMehrgitterelektronenröhren erfolgt. Der artige Schaltungen finden z. B. mit Vorteil Anwendung, wenn es sieh darum handelt, einen Stromverbraucher höherer Leistung, z.
B. einen Motor, mit Hilfe kleiner einfacher Regelelemente oder durch sichtbare Licht strahlen und dergleichen in seiner Drehzahl und/oder Drehriehtung zu steuern.
Es ist bekannt, gas- oder dampfgefüllte Entladungsröhren mittels Hochvakuumentla- dungsstreeken zu steuern, wobei z. B. die Re- ,elii-n- des Zündzeitpunktes der Gasentla.- dungsstreeken durch Verschieben der Zünd- kennlinien erreicht wird.
Demgegenüber kennzeichnet sieh die vor liegende Erfindung dadurch, dass die Steue- rang durch Mehrgitterelektronenröhren mit Rec--eleharakteristik erfolgt, deren AussteLie- rung sowohl durch eine konstante Wechsel spannung vorgepbener Phasenlage mit einer Frequenz, die mit der der Speisespannung der Gas- oder Dampfentladungsröhren über einstimmt,
als auch durch eine von einem Kontroll- oder Messglied gelieferte veränder- lielie Gleiehspannung erfolgt.
Die Schaltung kann mit Vorteil in der Weise ausgebildet, sein, dass zur Steuerung mehrerer derartiger Gas- oder Dampfentla# dungsröhren die zur Steuerung erforderlichen veränderlichen Gitterwechselspannungen aus getrennten Sekundärwieklungen eines im An odenkreis der Elektronenröhre liegenden Transformators entnommen werden, wobei gegebenenfalls durch entsprechende Polung oder durch Zusatzeinriehtungen ihre Phasen lage zu einander geändert wird.
Gegebenenfalls kann die Schaltung auch in der Weise abgewandelt werden, dass. die von dem Anodenkreis der Elektronenröhre ge lieferten veränderlichen Wechselspannungen durch Nachschalten von Gleiehriehtern in Gleiehspannungen gewünschter Polarit.U und veränderlicher Grösse umgewandelt werden.
Sind mehrere antiparallel geschaltete Gas- oder Dampfentla-dungsröhren vorhanden, von denen zur Erzielung einer Stroinriehtungs- umkehr jeweils nur eine oder eine Gruppe Strom führen soll, während die andere bzw. die andere Gruppe gesperrt ist, so können an Stelle einer Mehrgitterelektronenröhre deren zwei Verwendung finden, die, derart von dem Kontroll- oder Messglied gesteuert werden,
dass bei einer mittleren Grösse des Messwertes bzw. einer mittleren Stellung des Kontrollgliedes die steu-erbaren Entla dungsröhren bzw. -gruppen beide gesperrt sind, während bei Zu- oder Abnahme der Messwertgrösse bzw. bei Abweichung von der mittleren Stellung des Kontrollgliedes eine Steuerun- der einen oder andern Entladungs röhre bzw. Gruppe eintritt.
Bei derartigen Schaltungen wird die Re gelspannung durch Änderung der Gitter- gleiehspannung einer Elektronenröhre ohne galvanisehe Kopplung zum Lastkreis gewon nen. Insbesondere eignet sich die Schaltung nach der Erfindung zur Steuerung mehr- phasiger Gleichriehter sowie für Steuer anordnungen, bei denen die steuerbaren Gleiehrichter antiparallel geschaltet sind.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger in der beiliegenden Zeichnung schema tisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeiehnung zeigt Fig. <B>1</B> eine Schaltung mit nur einer Elek tronen- und nur einer Gasentladungsröhre zur Steuerung eines Verbrauchers, Fig. 2 ein Spannungsdiagramm zur Er läuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. <B>1,</B> Fig. <B>3</B> eine Kennlinie für die Schaltung nach Fig. <B>1,
</B> Fig. 4 eine weitere Schaltung mit einer Elektronenröhre und zwei Gasentladungs- röhren und Fig. <B>5</B> eine Schaltung zür Steuerung eines IL,Iotors mittels zweier Gasentladungsröhren, zweier Elektronenröhren und einer Photozelle.
In der Fig. <B>1</B> stellt<B>1</B> eine Mehrgitterelek- tronenröhre mit stark gekrümmter IjU.- Kennlinieda.r. Das Steuergitter wird zür Ka thode durch die negative Vorspannung der Batterie 2 so weit vorgespannt, dass die Steil heit der Elektronenröhre<B>1</B> im Arbeitspunkt einen Minimalwert erreicht.
In Reihe mit der Gleichspannungsquelle 2 liegt die Sekundär- wieklung eines Transformators<B>3,</B> der primär- seitig mit der Netzfrequenz gespeist wird und sekundärseitig eine Spannung in der Grössen ordnung von<B>1</B> Vff liefert. Der Widerstand 4. stellt den Arbeitswiderstand im Steuer- gitterkreis dar.
Die Zaführung der Regelspannung in Form einer veränderlichen Gleiehspannun1,-,- erfolgt -über die Klemmen<B>5</B> und<B>6.</B> Im An odenkreis der Elektronenröhre <B>1</B> liegt die Pri märwicklung des Steuertransformators<B>7.</B> Auf Grund der eingestellten geringen Steilheit der Ele.1.:tronenröhre <B>1</B> wird die am Transforma tor<B>7</B> auftretende Wechselspannung gering sein.
Tritt an den Klemmen<B>5</B> und<B>6</B> eine zum G'itter,positiv gerichtete Gleiehspannung auf, so verschiebt sieh der Arbeitspunkt zu den Gebieten grösserer Röhrensteilheit und die Weehselspannung auf der Sekundärseite des Transformators<B>7,</B> deren Grösse von der Höhe der Regelgleichspannung im Gitterkreis ab hängig ist, erhöht sich.
Durch die Verwen dung des Transformators ist die so gewon nene Wechselspannung galvaniseh von dem Röhrenkreis -etrennt. Soll diese veränderliche Weehselspannung zur Steuerung eines steuer baren gas- oder dampfgefüllten Glühkatho- dengleiehrichters Verwendung finden, so kann dies in bekannter Weise geschehen. In der Fig. <B>1</B> stellt die Röhre<B>8</B> einen steuerbaren gas- oder dampfgefüllten Glühkathodenggleich- riehter mit zwei Steuergittern, dar.
Im An odenkreis der Röhre<B>8</B> liegt die Last<B>9.</B> Die Speisung des Ha.uptstromkreises erfolgt über die Klemmen<B>10</B> und<B>11</B> aus dem Wechsel stromnetz. Dem ersten Steuergitter wird eine Weehselspannung gewünsehter Grösse zuge führt, die in ihrer Phase<B>900</B> zur An- odenweehselspannung phasenversehoben ist.
Diese phasenversehobene Gitterweehselspan- nung kann beispielsweise über ein RC-Glied 12,<B>13</B> und über einen Transformator 14 eben falls aus dem Weeliselstromnetz geNvonnen werden. Das zweite Steuergitter ist über Transformator<B>7</B> und evtl. Wieklung <B>15</B> des Transformators 14 mit Weehselstrom gespeist.
Hierbei liegt die vom Transformator<B>7</B> gle- -wonnene Weehselspannung in Phase mit der Anodenwechselspannang des Gleiehriehters, während die Weehselspannung der Wieklung <B>15</B> tun 18011 phasenverselioben ist.
Die Span nungswerte sind so gewählt, dass im Ruhe zustand der Steuerung die von Wieklan-'- <B>15</B> gelieferte Weehselspannung über'nie---t, so dass am zweiten Steuergitter eine Weehselspan- nung liegt, die um <B>1800</B> zur Anodenweehsel- spannung des Gleiehriehters phasenverseho- ben ist.
Der Gleiehriehter sei dann für die -e- samte Dauer der positiven Halbwelle der An- odenwechselspannung gesperrt. Steigt durch .Aussteuerung der Elektronenröhre<B>1</B> die Weehselspannung an der Sekundärwickluing des Transformators<B>7</B> an, so wird mit Grösser- werden dieser Spannung der Gleichriehter zu nehmend geöffnet.
In Fig. 2 ist die Wirkungsweise der Steue- iung einer derartigen gas- oder dampiggfüll- ten Glühkathodengleichrichterröhre mit zwei Steuer-ittern zu erkennen. Die Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit, der Zündspannung über Steuer-itter <B>1</B> vom Gleichspannungspotential des Steuergitters 2.
Der Sehnittpunkt der Steuerweehselspannung Ull mit der jeweiligen Zündkennlinie ergibt den Zeitpunkt des Zündein-satzes. Findet im Steuergitterkreis 2 eine sinusförmige Weehselspannung Verwen- clun---,
so ist für das in Fig. 2 gewählte Bei spiel aus Fig. <B>3</B> der Weehselspannungsbedarf fär das zweite Steuergitter in Abhängigkeit vom Zündwinkel (p ersichtlich.
In der Fig. 4 ist ein weiteres Anwendungs beispiel für die Aussteuerung zweier anti parallel geschalteter Gleiehrichter gegeben. Die darin dargestellte Steuerungsart, ist für die Steuerung von Lastkreisen geeignet, die init einer stetig veränderlichen Wechselspan nung, gespeist werden sollen. Dies trifft bei spielsweise bei der Regelung von elektrischen Ofen und Beleuchtungskreisen zu. Für der artige Einrichtungen findet der gleiche Steuerkreis wie in Fig. <B>1</B> Verwendung.
Der Transformator<B>7</B> enthält jedoch zwei ge trennte Sekl--indärwicklungen. Dem Gleich- riehter <B>8</B> mit den Schaltelementen<B>1.3</B> bis<B>15</B> ist der zweite Gleichriehter <B>16</B> mit den Sehaltelementen <B>17</B> bis 20 antiparallel ge- ."haltet. Beide Gleiehrichter werden von der Re.gelspannung an den Klemmen<B>5</B> und<B>6</B> im gleiehen Sinne gesteuert,<B>so</B> dass der Last kreis<B>9</B> mit Wechselstrom gespeist wird.
Besteht die Forderung zwei antiparallel gesehaltete Gleiehriehter derartig züi steuern, dass im Lastkreis ein Gleichstrom fliesst, dessen Grösse und Richtung geändert werden soll, so sind hierfür zwei Elektronenröhren in einer Brüekensehaltun,#., zu verwenden.
Die Fig. <B>5</B> zeiat ein Ausführungsbeispiel für eine <B>C</B> derartige Steuerung, bei der beispielsweise die Drehzahl und Drehrichtung eines freind- erregten Gleichstromnebenschlussmotors in Abhängigkeit vonder Belichtung einer Photo zelle gesteuert werden, Die Wirkungsweise dieser Schaltung sei nachfolgend näher erläu tert.
Im Gitterkreis der Elektronenröhre 21 liegt die Photozelle 22 in Arbeitsstromschal- tung. Ihre Speisung erfolgt über den Span- nungsteiler <B>23,</B> 24 und<B>25</B> aus der Gleiehspan- nungsquelle <B>26, 27.</B> Im Photozellenkreis liegt der Arbeitswiderstand<B>28,</B> der gleichzeitig den Gitterableitwiderstand für die Röhre 21 dar stellt. An ihm entsteht bei Belichtung der Photozelle ein Spannungsabfall, der das Git terpotential der Röhre 21 nach positiven Wer ten hin erhöht.
Durch den beiden Elektronen röhren 21 und<B>29</B> gemeinsamen Kathoden widerstand<B>30</B> sowie durell den Spannungs teiler<B>23,</B> 24,<B>25</B> ist -das Gitter der Elek tronenröhre 21 bei mittlerer Belichtung der Photozelle gerade so weit negativ vorge spannt, dass sich der Arbeitspunkt der Röhre in einem Gebiet mittlerer Steilheit befindet,. Dem Steuergitter ist wiederum über den netz gespeisten Transformator<B>31</B> eine Wechsel spannung überlagert.
Im Anodenkreis der Elektronenröhre 21 liegt der Steuertransfor mator<B>32</B> in Reihe mit einem Widerstand<B>33.</B> Der Gitterkreis der Elektronenröhre <B>29</B> wird mittels des Spannungsteilers 34 und<B>35</B> auf ein derartiges Potential eingestellt, dass die Steilheiten und die Anodenströme beider Röhren möglichst gleich sind. A-Lieh diesem Gitterkreis ist wiederum eine Wechselspan- nungsamplitude überlagert.
Im Anodenkreis der Elektronenröhre<B>29</B> liegt der Steuer transformator<B>36.</B> Der zu steuernde Gleich- richterkreis ist in seinem elektrisehen Auf bau entsprechend der Fig. 4 gewählt.
Im Lastkreis liegt der Anker<B>37</B> des fremderreg ten Gleielistromnebensehlussmotors. Die Di mensionierung der Sehaltanordnung ist<B>-</B> so getroffen, dass bei mittlerer Belichtung der Photozelle 22 durch überwiegen der Wechsel spannung der Wicklungen<B>15</B> bzw. 20 beide Gleichrichter vollständig gesperrt sind.
Er- f#Igt eine Zunahme der Belichtung der Photozelle 22, so wird das Gitter der Röhre <B><U>21</U></B> positiver und damit die Weehselspannung am Transformator<B>32</B> -rösser. Die Gleichrich- terröhre <B>8</B> wird demzufolge entsprechend der Beleuelitungszunahme geöffnet. Gleichzeitig erfolgt durch den erhöhten Spannungsabfall am Widerstand<B>33</B> eine Änderung des Gitter potentials der Elektronenröhre<B>29</B> nach ne--ga- tiven Werten hin. Die Wechselspannung am Transformator<B>36</B> wird also kleiner.
Bei Herabsetzung der Beliehtung, der Photozelle erfolgt eine Steuerung der Gleichriehter im umgekehrten Sinne, so dass die Gleiehrieliter- röhre <B>8</B> gesperrt bleibt, während das Öffnen der Gleiehriehterröhre <B>16</B> einsetzt. Die Strom- riehtung im Ankerkreis des Motors wird da bei entgegengesetzt, so dass eine Drehrieh- tungsänderung erfolgt.
Um eine zu starke Ge genkopplung für die Weehselspannun#-,s- komponente in den Elektronenröhrenkreisen züi vermeiden, sind die Widerstände<B>30</B> und <B>33</B> durch Kondensatoren<B>38</B> und<B>39</B> über- brüekt. Die Zeitkonstanten sind dabei so gewählt dass eine genügend kleine Anspreeli- verzögerung erreicht wird.
Sollen an Stelle der Mehrgittergleiehrieh- ter Eingittergleiehrichter Verwendung fin den, so ist die Steuerung leicht, dahingehend abzuändern, dass die von den Transformato ren<B>32</B> und<B>36</B> gelieferten Wechselspannungen sekundär7eitig über zusätzliche Gleiehriehter gleiehgerichtet werden.
Die SteLterung der Glühkathodengleiehrieliter kann dann in be kannter W eise durch ÜberlagerLing der so ge# wonnenen veränderlichen Gittergleielispan- nung mit einer um <B>900</B> zur Anodenweehsel- spannung phasenversehobenen Gitterweehsel- spann-Ling erfolgen.