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Schaltungsanordnung mit einem Magnetron Die Erfindung betrifft eine
Schaltungsanordnung mit einem Magnetron, dessen Magnetfeld wenigstens teilweise
von einer Spule erzeugt wird, die in Reihe mit der Kathoden-Anoden-Strecke des Magnetrons
geschaltet ist. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung eignet sich insbesondere
zur Verwendung bei einem Magnetron, das direkt aus einer Wechselstromquelle oder
aus einer Quelle gespeist wird, deren Ausgangsspannung eine verhältnismäßig hohe
Wechselstromkomponente enthält, z. B. aus einem Einphasen-Vollweggleichrichter oder
aus einem Dreiphasen-Einweggleichrichter.
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Um den Arbeitspunkt des Magnetrons zu stabilisieren, ist es bekannt,
durch den Anodenstrom einen Teil des Magnetfeldes des Magnetrons erzeugen zu lassen
mittels einer Spule, die im Anodenstromkreis aufgenommen ist. Es ist bereits eine
Vorrichtung beschrieben, in welcher das Magnetfeld für das durch einen üblichen
Dreiphasen-Vollweggleichrichter gespeiste Magnetron mittels einer Spule erzeugt
wird, die mit dem betreffenden Magnetron in Reihe geschaltet ist. Eine solche Schaltung
ist in diesem Falle möglich, da der Pegel der Ausgangsspannung des Dreiphasen-Vollweggleichrichters
verhältnismäßig konstant ist, was bedeutet, daß die Wechselspannungskomponenten
der Ausgangsspannung verhältnismäßig gering sind. Die Verwendung dieser Schaltung
bei einem Magnetron, das durch einen Einphasen-Vollweggleichrichter oder direkt
aus einer Wechselstromquelle gespeist wird, wobei das Magnetren intermittierend
mit hohen Stromspitzen gespeist wird, die durch Perioden getrennt sind, während
welcher das Magnetren gesperrt wird, hat sich jedoch als unzweckdienlich erwiesen
infolge des Auftretens der hohen Wechselspannungen über der Spule und der infolgedessen
auftretenden hohen Wirbelstromverluste. Die Wirbelstromverluste werden in dem gewöhnlich
aus Kupfer bestehenden Zylinder erzeugt, der den Arbeitsraum des Magnetrens umgibt
und die Anode des Magnetrens und außerdem einen Teil der luftdicht abgeschlossenen
Hülle des Magnetrens bildet, sowie in etwaige Magnetjoche und Polschuhe.
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Ein Verfahren, das öfters zum Glätten des Magnetfeldes und zur Erniedrigung
der Spannungsspitzen über einer Spule benutzt wird, die in einen Kreis aufgenommen
ist, in dem der Strom sich stark ändert, besteht darin, daß ein Kondensator über
die Spule geschaltet wird, welcher Kondensator gegebenenfalls in Reihe mit einem
Widerstand geschaltet werden kann. In dem Sonderfall des Magnetrens hat dieses Verfahren
jedoch den Nachteil, daß der Anfangs-Strom durch das Magnetron in dem Augenblick,
in dem das Magnetron mit der Speisequelle verbunden wird, sehr hoch ist, da die
Impedanz des Magnetrons niedrig ist, wenn das Magnetfeld gering ist.
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Gemäß der Erfindung wird bei einem Magnetron, dessen Magnetfeld wenigstens
teilweise durch eine in Reihe mit der Kathoden-Anoden-Strecke des Magnettuns geschalteten
Spule erzeugt wird, ein Parallelkreis, der ein Gleichrichterelement enthält, parallel
mit der Spule geschaltet, wobei die Polarität des Gleichrichtelementes derart gewählt
ist, daß der Parallelkreis gesperrt ist, wenn der Wert des von der Spule erzeugten
Magnetfeldes zunimmt, während der Parallelkreis leitend ist, wenn der Wert des betreffenden
Magnetfeldes abnimmt.
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Vorzugsweise wird ein weiterer Parallelkreis mit einer Impedanz, vorzugsweise
einem Widerstand zur Spule parallel gelegt. Dieser Widerstand ist stets parallel
zur Spule geschaltet und dient im wesentlichen zum Verringern der hohen Spannungsspitzen,
welche über die Spule durch die Stromänderungen erzeugt werden, welche während der
Zwischenperioden auftreten, während welchen der erwähnte, erste Parallelkreis gesperrt
ist. Diese Impedanz, die gegebenenfalls ein spannungsabhängiger Widerstand sein
kann, muß einen verhältnismäßig hohen Widerstandswert im Vergleich zu dem Widerstandswert
des erwähnten ersten Parallelkreises haben.
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Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung
näher erläutert, in der das Schaltbild einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung
dargestellt ist.
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In der dargestellten Ausführungsform wird ein Magnetren 1 über einen
(nicht dargestellten) Speisetransformator aus einer Wechselstromquelle gespeist.
Das
Magnetron an sich dient als ein Einphasen-Einweggleichrichter. In Reihe mit der
Kathoden-Anoden-Bahn des Magnetrons ist eine Spule 2 geschaltet, welche das Magnetfeld
erzeugt, das zum Betrieb des Magnetrons erforderlich ist; parallel zur Spule 2 ist
ein erster Parallelkreis gelegt, der einen Gleichrichter 3 in Reihe mit einem Widerstand
4 enthält und ein weiterer Parallelkreis, der aus einem Widerstand 5 besteht. Ein
induktives Impedanzelement 6 ist weiter mit der ganzen Schaltung in Reihe gelegt,
um die Stromspitzen durch das Magnetron einigermaßen zu schwächen und zu glätten.
Der magnetische Fluß der Spule 2 wird (durch nicht dargestellte Mittel) in dem Arbeitsraum
des Magnetrons konzentriert. Die erwähnten Mittel können aus einem magnetischen
Eisenjoch bestehen, das den Magnetfluß nach zwei Polschuhen führt, die auf je einer
Seite des Arbeitsraumes des Magnetrons angeordnet sind. Die Spule 2 kann
auch die Form eines Solenoids haben, das das Magnetron umgibt.
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Die Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Da das Magnetron direkt
aus einer Wechselstromquelle gespeist wird, ist es intermittierend wirksam, so daß
es einen hohen Strom nur während eines kleinen Teiles jeder Periode führt, während
es während des weiteren Teiles der Periode gesperrt ist. Während der leitenden Intervalle
wird ein Magnetfeld durch die Spule aufgebaut. Der Zweig mit dem Gleichrichter 3
und dem Widerstand 4 wird während der erwähnten Intervalle gesperrt infolge der
Polarität des Gleichrichters, während der Dämpfungswiderstand 5 einen hohen Widerstandwert
hat, so daß praktisch der ganze Anodenstrom durch die Spule 2 fließen muß. Wenn
der Anodenstrom des leitenden Magnetrons den Maximalwert erreicht hat und gleichzeitig
das von der Spule 2 erzeugte Magnetfeld abzunehmen anfängt, führt das abnehmende
Magnetfeld eine entgegengesetzt gerichtete EMK herbei, deren Polarität derart ist,
daß der Gleichrichter 3 geöffnet ist und die Energie des Magnetfeldes über den Widerstand
4 bei langsam abnehmendem Magnetfeld abgeführt wird. Während der nächstfolgenden
Stromspitze über das Magnetron nimmt das Magnetfeld wieder zu, und der Vorgang wiederholt
sich.
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Da die im Magnetfeld angehäufte Energie über den Widerstand 4 mit
einem verhältnismäßig niedrigen Wert »abgeführt« werden kann, erreicht die Spannung
über der Spule nur zulässige Werte, so daß die Änderungen des Magnetfeldes und die
Wirbelstromverluste abnehmen, während das Magnetfeld einen hohen Wert beibehält.
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Wie vorstehend erwähnt, muß während der leitenden Periode des Magnetrons
praktisch der ganze Anodenstrom durch die Spule 2 fließen. Infolgedessen ergibt
sich der große Vorteil, daß der hohe Wert des Anodenstroms lediglich auftreten kann,
wenn ein entsprechendes Magnetfeld gleichzeitig erzeugt wird. Wenn die Schaltung
mit der Spannungsquelle verbunden wird, wird der Anfangsstrom innerhalb zulässiger
Grenzen gehalten, da eine Zunahme des Stroms durch das Magnettun eine Zunahme des
Magnetfeldes und somit eine Zunahme der Impedanz des Magnetrons veranlaßt, welche
Impedanzzunahme der Zunahme des Stroms entgegenwirkt.
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Der Widerstand 5, der gegebenenfalls in Form eines weiteren Parallelkreises
parallel zur Spule 2 geschaltet werden kann, dient im wesentlichen zum Abschwächen
der Spannungsspitzen über der Spule 2 während der Intervalle, wenn das Magnetfeld
zunimmt und der Parallelkreis mit dem Gleichrichter 3 und dem Widerstand 4 gesperrt
ist. Der Widerstand 5 bleibt stets an die Spule 2 angeschlossen, so daß sein Wert
hoch sein muß im Vergleich zu dem Gleichstromwiderstand der Spule 2, da er sonst
eine zu große Energiemenge absorbieren würde und das Magnetfeld geschwächt werden
würde. Der Wert des Widerstandes 5 ist gewöhnlich auch erheblich größer als der
Wert des Widerstandes 4.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte und beschriebene
Ausführungsbeispiel. Die Schaltungsanordnung kann z. B. durch eine beliebige Spannungsquelle
gespeist werden, obgleich die besonderen Vorteile der Erfindung sich am meisten
bei Speisung aus einer Quelle mit verhältnismäßig großen Änderungen der Ausgangsspannung
ausprägen, wie z. B. bei direkter Speisung aus einer Wechselstromquelle, aus einem
Einphasen-Vollweggleichrichter z. B. in Form eines Brückengleichrichters, aus einem
Dreiphasen-Einweggleichrichter u. dgl. Das Impedanzelement 6 kann weggelassen werden.
Es ist auch möglich, die Schaltungsanordnung bei einem Magnetron zu verwenden, in
dem nur ein Teil des Magnetfeldes von einer Spule erzeugt wird, die in Reihe mit
der Kathoden-Anoden-Strecke des Magnetrons geschaltet ist. Bei einer Schaltungsanordnung
nach der Erfindung ist es auch möglich, zwei oder mehr Magnetrone aus einer gemeinsamen
Quelle erwähnter Art parallel zu speisen.