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Vorrichtung zum Begrenzen oder Konstanthalten der Stromstärke oder
der Spannung eines elektrischen Stromes (Netzstrom). Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung, die Stromstärke und Spannung eines elektrischen Stromkreises
konstant zu halten oder zu begrenzen. Besonders soll die Schaltung dazu dienen,
das Durchbrennen des Glühfadens von Vakuumröhren, wie sie hauptsächlich zur Schwingungserzeugung
für Senderzwecke der drahtlosen Telegraphie verwendet werden, zu verhindern; aber
auch sonst finden sich in der gesamten Elektrotechnik zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.
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Erfindungsgemäß besteht die neue Schaltung,darin, daß eine Vakuumröhre
verwendet wird, deren Glühfaden durch den zu regulierenden Strom .gespeist wird,
und in .deren Anodenkreis eine Reguliervorrichtung liegt, die durch den aus der
Glühkathode austretenden Elektronenstrom betätigt wird.
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Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens sind Zeichnungen beigelegt
und zwar zeigt Fig. i .eine schematische Skizze der Schaltung zur Regulierung der
Stärke eines Stromes für beliebige Zwecke, Fig.2 eine zweite Ausführungsform der
Schaltung mit erheblich gesteigerter Empfindlichkeit, die gleichfalls für beliebige
Zwecke verwendbar ist, Fig. 3 eine weitere Schaltung, die zur Regulierung des Heizstromes
von Sonderlampen dient.
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In Fig. i bezeichnet a den Netzstromkreis, dessen Stromstärke oder
Spannung geregelt werden soll. In diesen ist der Glühfaden b einer Vakuumröhre c
in Nebenschlußschaltung eingeschaltet; die Anode d derselben ist über die Batterie
e und das Relais f an den positiven Pol b1 ,des Glühfadens angelegt. Die Batterie
e kann auch durch einen ausnahmsweise großen Spannungsabfall im Glühfaden b oder
durch den Spannungsabfall in dem Widerstande g ersetzt werden, der zwischen Glühfaden
und Relais geschaltet ist und von dem zu regulierenden Strome durchflossen wird..
In den Netzstromkreis ist ferner der Widerstand g' eingeschaltet, den der Anker
f1 des Relais in seiner Ruhestellung kurzschließt. Parallel zu dem Glühfaden der
Kathode b liegt der einstellbare Widerstand g2, der es ermöglicht, einen beliebigen
Teil des Netzstromes durch die Glühkathode zu senden, wodurch der Regulierbereich
der Anordnung verändert werden kann.
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Die Spannung der Batterie e wird zweckmäßig so hoch gewählt, daß .der
im Anodenkreis h fließende Emnissionsstrom i' auch bei der höchst
zulässigen Stromstärke .im Netzkreis a gesättigt ist.
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Da bekanntlich eine Erhöhung des' Heizstromes einer Vakuumröhre um
nur wenige Prozenteine Verdoppelung der Elektronenemission und somit des Stromes
im Anodenkreis lz hervorruft, so wird eine nur geringe Änderung der Stärke des Netzstromes
im Kreise a, der zugleich die Heizung des Glühfadens bewirkt, eine erheblich größere
Änderung der Stärke des das Relais durchfließenden
Stromes bewirken.
Überschreitet die Netzstromstärke eine gewisse Größe, so wird der Anker f 1 angezogen,
der Stromkreis f' geöffnet und somit der Kurzschluß des Widerstandes gl aufgehoben.
Der Netzstrom muß also jetzt durch letzteren hindurchfließen, und seine Stärke wird
somit entsprechend verringert.
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Es ist unter Umständen zweckmäßig, den Widerstand 9l möglichst groß
zu wählen; hierdurch wird einerseits bei sehr großer Erhöhung der Netzstromstärke
die Schwächung derselben durch Einschaltung des Widerstandes g1 genügend groß, um
guf jeden Fall eine Beschädigung der eingeschalbeten Apparatur zu verhüten, anderseits
wirkt ein großer Widerstand g1 ähnlich wie die sogenannten Schnellregler, bei denen
stets ein Überregulieren stattfindet, derart, daß das Relais in schneller Folge
hin und her schwingt, wodurch die Empfindlichkeit der Regulierung erheblich gesteigert
wird. Wird der Anker des Relais angezogen, so wird der Netzstrom i und somit auch
der Emissionsstrom il so verringert, daß der Anker wieder abfällt. Dadurch wird
aber der Widerstand g1 wieder kurzgeschlossen, und das Spiel wiederholt sich dauernd.
Hierdurch stellt sich eine mittlere Stromstärke ein, :die dadurch selbsttätig reguliert
wird, daß entsprechend .den jeweils auftretenden Höchstwerten des Netzstromes der
Anker des Relais längere oder kürzere Zeit hindurch angezogen wird.
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Die Erfindung ist aber nicht auf die eben beschriebene Anordnung der
Reguliervorrichtung beschränkt; letztere kann vielmehr ganz beliebig ausgebildet
werden, z. B. derart, daß zur Regulierung ,des Netzstromes nicht ein Vorschaltwiderstand
g1 eingeschaltet, sondern ein Teil eines Nebenschlußwiderstandes zum Kreise a kurzgeschlossen
wird; es kann .aber auch sonst eine beliebige, an sich bekannte Reguliervorrichtung
durch die Änderung des Anodenstromes betätigt werden..
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Die verhältnismäßig hohe Empfindlichkeit der Vorrichtung kann noch
erheblich erhöht werden durch eine Schaltung, wie sie in Fig. 2 gezeichnet ist.
Der Anodenstromkreis lt wird nicht, wie bei der eben beschriebenen Anordnung,
an den positiven Pol b1, sondern an den negativen Pol b' angelegt, und der Faden
der Glühkathode wird so lang gewählt, daß die der Länge :desselben proportionale
Emissionsstromstärke il einen merklichen Einfluß auf die Stärke des den Heizfaden
durchfließenden Stromes ausüben kann. Es wird dann das positive Ende des Glühfadens
nur von dem Heizstrom i, das negative Ende von der Summe von Heizstrom und Emissionsstrom
(i+il) durchflossen. Eine Steigerung des Heizstromes i, der zugleich eine Steigerung
des Emissionsstromes il entspricht, bewirkt daher, daß die Temperatur des negativen
Teiles des Glühfadens noch weiter gesteigert wird, und der Emissionsstrom il wesentlich
stärker erhöht wird. Eine allzu große Erhöhung, die den Glühfaden gefährden könnte,
kann dadurch verhindert werden, daß die Spannung e so niedrig gewählt wird, daß
bei höherer Glühfadenternperatur infolge der stärkeren Raumladungswirkung der Strom
im Emissionsstromkreis nicht mehr gesättigt ist. Je nach dem Verhältnis des Heizstromes
zum Emissionsstrom kann man die Empfindlichkeit dieser Schaltung beliebig einstellen.
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Soll die Vorrichtung dazu verwandt werden, den Heizstrom für die Glühkathode
von Vakuumröhren, die z. B. zur Schwingungserzeugung bei Senderapparaten für drahtlose
Telegraphie (Röhrengeneratoren) verwendet werden, konstant zu halten, so ist es
zweckmäßig, eine Schaltung zu wählen, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. c bezeichnet
wieder die Vakuumröhre mit der durch die Batterie b3 geheizten Glühkathode b, der
Anode dl und dem Gitter k. Die Anode dl ist in bekannter Weise über .die Batterie
e1, den Kondensator in' und den hierzu parallel geschalteten Transformator m, der
die Rückkoppelung zwischen Anodenkreis hI und Gitterkreis k1 bewirkt, mit 'der Glühkathode
verbunden. Statt eine besondere Vakuumröhre für die Regulierung des Heizstromes
zu verwenden, wird der das Relans f betätigende, durch die Elektronenemission des
Glühfadens entstehende Strom durch die Hilfsanode d von dem Glühfaden b der Senderlampe
c abgezweigt; e bedeutet wieder die zwischen Anode d und Relais
f liegende Batterie, f 1
den Anker des Relais und g1 den Widerstand,
der zur Abschwächung des Heizstromes eingeschaltet wird; sobald der Anker f1 des
Relais angezogen wird.