DE317799C

DE317799C -

Info

Publication number: DE317799C
Application number: DENDAT317799D
Authority: DE

Description

AUSGEGEBEN AM 5. JANUAR 1920

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zum selbsttätigen Regeln des Spannungsunterschiedes bzw. der Stromstärke. Zweck der Erfindung ist, diese Regelung unter Ausschaltung von beweglichen Teilen jeder Art zu ermöglichen. Die Wirksamkeit der Regelung nach der Erfindung soll also nicht wie bisher die ständige oder zeitweise Bewegung irgendeines Bestandteiles zur Voraussetzung haben, und sie soll nicht durch die Hemmung eines sich bewegenden Teiles in ihrer Wirkung gestört werden können.

Für diesen Zweck der erhöhten Betriebssicherheit sind durch die Erfindung die an

¹S sich bekannten Glühkathoden-Vakuumröhren nutzbar gemacht worden. Das neue Regelungsverfahren besteht nämlich darin, daß jene selbsttätigen Änderungen des Widerstandes für den durch die Vakuumröhre hindurchfließenden Strom, die durch veränderliche Beheizung der Glühkathode einer Vakuumröhre in Abhängigkeit von dem zu regelnden Strom oder der zu regelnden Spannung hervorgerufen worden sind bzw. die durch die obenerwähnten selbsttätigen Widerstandsänderungen hervorgerufenen Änderungen der Stromverhältnisse des durch die Vakuumröhre fließenden Stromes wieder auf den zu regelnden Strom bzw. die zu regelnde Spannung in Rückwirkung gebracht werden, wodurch die gewünschte Regelung erfolgt. Die Mittel, die verwendet werden, um die Änderungen des Widerstandes bzw. der: Stromverhältnisse der Vakuumröhre auf den zu regelnden Strom bzw. Spannung in Rückwirkung zu bringen, können beliebig, unter Umständen sogar bekannt sein; wichtig ist nur, daß sie auf Änderungen der angegebenen Art ansprechen. Dieses Verfahren ergibt eine äußerst einfache Schaltung bei Wechselstromerzeugern, bei welchen das Gleichhalten der Klemmenspannung durch Regelung der Erregung einer Erregermaschine erfolgt. Hier erhält man die erforderliche Rückwirkung schon dadurch, daß der Erregerstrom der Erregermaschine durch die Glühkathoden -Vakuumröhre hindurchfließt, während der Heizstromkreis der Glühkathode von den Polen der Erregermaschine abgeleitet wird. Um die Temperatur der Glühkathode nach Möglichkeit zu ändern, ist es zweckmäßig, die Regelung der'Beheizung der Glühkathode unter Einschaltung eines Transformators zul bewirken, dessen an idie Glühkathode angeschlossene sekundäre Wicklung in sich kurzgeschlossen ist. Der infolge dieses Kurzschließer auftretende Induktionsstrom ergibt eine Heizwirkung, so daß sich der Widerstand der Sekundärwicklung in möglichst großem Ausmaße verändert.

Die Verwendung von Glühkathoden-Vakuumröhren als elektrisches Ventil, d. h. für die

Gleichhaltung der Stromrichtung, ist bekannt. Demgegenüber dient bei dem \^erfahren nach der Erfindung die Glühkathoden -Vakuumröhre zum Gleichhalten der Stromstärke oder des Spannungsunterschiedes. Während also dort der. durch die Vakuumröhre fließende Strom keinerlei Beziehung zu dem Heizstrom bzw. zu der den Heizstrom erzeugenden Stromquelle hat, ist für die Erfindung gerade die Rückwirkung des durch die Vakuumröhre fließenden Stromes auf den Heizstrom bzw. die denselben erzeugende Stromquelle kennzeichnend. Daraus ergibt sich auch der Unterschied im Betriebe, daß, während· dort die Erhitzung der Glühkathode nach Möglichkeit gleichbleibend sein, bei dem Verfahren nach der Erfindung' diese Erhitzung nach Möglichkeit geändert werden soll.

Das neue Verfahren' soll auf- Grund einer Schaltung erläutert werden, die für Wechselstromerzeuger bestimmt ist, deren Klemmenspannung durch Regelung der Erregung auf gleicher Höhe gehalten wird. Diese Schaltung zeigt Fig. ι; die Fig. 2 und 3 zeigen Einzelheiten.

A ist der Anker der Erregermaschine, die mittels der Schleifringe C, C₁ der Wechselstrommaschine Erregerstrom zuführt. M ist die Nebenschlußerregerwicklung der Erregermaschine, W₁ ein in den Erregerstromkreis derselben eingeschalteter Reglerwiderstand, V eine Vakuumröhre mit Glühkathode k (Fig. 2) und Anode α, welche Teile zusammen einen zweiten von den Klemmen K, K abgeleiteten Stromkreis bilden. An die Klemmen K, K der Erregerdynamo ist schließlich noch ein dritter Stromkreis, nämlich der Glühstromkreis, angelegt, in dem die Glühkathode k der Vakuumröhre mit den Klemmen b, c, ein Regelwiderstand W₂ und ein induktiv beheizter Widerstand R eingeschaltet sind. U₁, U₂ bezeichnen die Klemmen der Wechselstrommaschine.

Fig. 3 zeigt die konstruktive Ausbildung dieses induktiv beheizten Widerstandes R als Transformator. Im Gefäß E, das evakuiert, mit Luft oder einem indifferenten Gas. gefüllt sein kann und nur zum Schütze dient, ist ■eine über ein gerades Leiterstück m, n- kurzgeschlossene Drahtspirale e, f, g, h angeordnet. Leiterstück und Spirale sind von einem solchen Material, daß deren Widerstand sich mit der Temperatur in hohem Maße verändert. Das Gefäß wird von einer Spule T umgeben, die die primäre Wicklung des an die Klemmen U, U des Wechselstromgenerators (vgl. Fig. 1) angeschlossenen Transformators bildet, dessen sekundäre Wicklung die Drahtspirale e, f, g, h darstellt. Diese wird vermittels Klemmschrauben in den Glühstromkreis der Vakuumröhre V eingeschaltet.

ί Wenn der Wechselstromgenerator und die Erregermaschine A mit normaler Umdre- _; hungszahl laufen und beide Maschinen normale Klemmenspannungen besitzen, so hält der Strom des Glühkreises + K, in, n, W₂, c, k, b, ; — K die Kathode k in einem gewissen Grade glühend, so daß die Vakuumröhre in dem Erregerkreis + K₁ M₁ W₁, d, b, — K einen gewissen Widerstand darbietet. Wenn nun die Klemmenspannung des Wechselstromgenerators fällt, so verringert sich auch der in der Drahtspirale e, f, g, h induzierte Strom, die Erwärmung derselben und damit der Widerstand der Spirale mit Leiterstück nimmt also ab, wodurch im Glühkreis + K, m, n, W₂, c, k, b, —K die Intensität des Glühstromes und als Folge hiervon die Temperatur der Kathode k ansteigt. Da aber eine Glühkathoden -A^akuurriröhre mit aufsteigender Temperatur der Kathode dem zwischen Anode und Kathode durchgehenden Strom einen verminderten Widerstand bietet, steigt im Kreise + K, M, W₁, d; b, —K die Intensität des Erregerstromes, was wieder die Erhöhung der Klemmenspannung der Erregermaschine, mithin die stärkere Erregung der Wechselstrommaschine und ein Ansteigen der Klemmen- " spannung zur Folge hat.

Wenn nun, wie soeben gezeigt ist, der Transformator R (Fig. 1) die Stärke des Glühkreisstromes erhöht, so ergibt sich eine Erhöhung der Kathodentemperatur auf primärem und sekundärem Wege, nämlich primär dadurch, daß der vermehrte Strom .des Glühstromkreises die Temperatur der Kathode erhöht. · Die erhöhte Kathodentemperatur erhöht aber im Erregerkreis die Erhöhung der Strom- ; stärke, was — und hier kommt die sekundäre Wirkung zur Geltung -^- die weitere Zunahme der Kathodentemperatur im Gefolge hat, da zu bedenken ist, daß auch der Strom des Erregerkreises die Kathode k durchfließt, also ebenfalls beiträgt, dieselbe glühend zu er-., halten. Eine übermäßige Temperaturzunahme wird dadurch verhindert, daß inzwischen die AVechselstrommaschine immer stärker erregt wird und als Folge hiervon der Wert des Widerstandes R ebenfalls wieder zunimmt. Wenn j daher die Klemmenspannung der Maschine j wieder ihren vor dem angenommenen Sinken innegehabten Wert erreicht hat, können doch in keinem der beiden Stromkreise dieselben Verhältnisse herrschen wie in der Ausgangslage; denn wenn die Klemmenspannung U, U der Wechselstrommaschine wieder den gleichen Wert erreicht hat, so wird, trotzdem in der Sekundärwicklung e, f, g, h des Transformators R wieder ein genau so starker, die gleiche Wärme erzeugender Strom' induziert, wie bei der Ausgangslage, im Glühstromkreise + K, m, n, W₃, c, k, b, —K ein stärkerer

Strom fließen als früher, weil die Klemmen-. spannung der Erregermaschine A sich erhöht hat. Dazu kommt noch, daß ein stärkeres Glühen der Kathode auch unmittelbar durch den stärker gewordenen Strom des Erregerkreises + K, M, W, d, b, —K veranlaßt wird. Wenn die' Klemmenspannung U, U der Wechselstrommaschine dagegen ansteigt, steigt auch der Widerstand des Widerstandes R an,

ίο mithin nimmt die Stärke des Glühstromes ab und damit auch die Stärke des Erregerstromes der Erregermaschine; es wird also die Spannung derselben und damit die der Wechselstrommaschine wieder sinken.

Soll auf konstante Stromstärke reguliert werden, muß die Wicklung R von der Änderung der Stromstärke abhängig" gemacht werden.

Prinzipiell kann man nach dem neuen Verfahren auch im Gleichstromkreise arbeiten, aber in diesem Falle ist der Transformator entbehrlich, und man schaltet die zu regelnde Spannung oder Stromstärke unmittelbar an das Widerstandselement.

Da beim Anlassen der Regler nicht wirkt, schaltet man zum Entladungsgefäß einen Widerstand parallel, wobei man den Glühkreis ' aber gleichzeitig unterbricht; wenn die Maschine sich erregt, so schaltet man vorerst den Glühkreis ein und dann den parallel geschalteten Widerstand aus; die selbsttätige Regelvorrichtung bedarf dann weiter keiner Bedienung. Sämtliche beim Anlassen nötigen Schaltungen können mit einem Schalter bewirkt werden.

Claims

PATENT-Ansprüche :

i. Verfahren zum selbsttätigen Regeln des Spannungsunterschiedes bzw. der Stromstärke, dadurch gekennzeichnet, daß die durch veränderliche Beheizung der Glühkathode einer Vakuumröhre in Abhängigkeit von dem zu regelnden Strom bzw. der zu regelnden Spannung hervorgerufenen selbsttätigen Änderungen des Widerstandes für den durch die Vakuumröhre hindurchfließenden Strom bzw. die durch diese selbsttätigen Widerstandsänderungen hervorgerufenen Änderungen der Stromverhältnisse des durch die Vakuumröhre fließenden Stromes, gegebenenfalls unter Einschaltung beliebiger, evtl. bekannter, auf diese Änderungen ansprechender Mittel, wieder auf den zu regelnden Strom bzw. die Spannung in Rückwirkung gebracht werden, wodurch die gewünschte Regelung erfolgt.
2. Schaltung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für Wechselstromerzeuger, bei welchen das Gleichhalten der Klemmenspannung durch Regelung der Erregung einer Erregermaschine erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldstrom der Erregermaschine durch die Glühkathoden -Vakuumröhre hindurchfließt, während der Heizstromkreis d'er Glühkathode an die Pole der Erregermaschine geschaltet ist.
3. Schaltung zur Ausführung des Verfahrens nach' Anspruch 1 bzw. nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Beheizung der Glühkathode unter Einschaltung eines Transformators (R) erfolgt, dessen an die Glühkathode angeschlossene Sekundärwicklung über ein Leiterstück kurzgeschlossen ist, zum Zwecke, durch den infolge des Kurzschließens auftretenden Induktionsstrom eine starke Heizwirkung für die aus Sekundärwicklung und Leiterstück gebildete Widerstandsanordnung zu erreichen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.