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Regelungseinrichtung für Wechselstromkreise. Die Erfindung bezieht
sich auf ein Spannungsreglersystem, bei welchem Kathodenröhren Anwendung finden,
und bezweckt, durch die Vorrichtung die Spännung von Wechselstromkreisen mit einer
möglichst einfachen Form des Apparates zu erzielen, wobei als besonderer Vorteil
hervorzuheben ist, #daß keine beweglichen Teile benutzt werden.
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Kathodenröhren, welcheeine heiße Kathode oder Glühfadenkathode haben,
die einer kalten
Scheibenanode gegenübersteht, sind blekannt. Bei
diesen wird der Strom-fluß zwischen den beiden Elektroden abgesehen von dem Scheibenpotential
durch die Temperatur der Kathode und damit #durch die Anzahl der ausgesandten Elektronen
bestimmt. Auf diese Weise wird, -wenn die Kathode durch einen elektrischen Strom
erhitzt wird, eine ausgesprochene Relaiswirkung erzielt, wobei eine Steigerung des
Heizstrom-es den, Elektronenfluß und den Scheibenstrom, verstärkt und umgekehrt.
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Es wurde schon vorgeschlagen, Kathodenröhren dieser Art zur Regelung
der Leistungsspannung von Gleichstromigeneratoren mit veränderlicher Geschwindigkeit
zu benutzen, wie solche zur Lieferung der Energie für ilrahtlose Apparate bei Flugzeugen
Anwendung finden. Bei diesen, Einrichtungen steigert eine Erhöhung der Generatorspannung
die Fadenspannungg der Kathode und damit deren Temperatur, #so Jäß ein erhöhter
Scheibenstrom durch eine Gegenfeldwicklung fließt und hierdurch die Leistungsspannung
-des Generators im wesentlichen konstant erhalten wird.
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Bei dem Spannungsregler gemäß der Erfindung wird demgegenüber eine
Kathodenröhre mit Glühfadenkathode benutzt, deren Kathodentemperatur sich nach der
Speisestromspannung richtet, während der Strom der Scheibenanode durch einen Transformator
in der Weise fließt, Jaß er einer Transforinatorwicklung entgegenwirkt, die direkt
von dem Speisestrom erregt wird. Hierdurch wird eine Differentialwirkung erzielt,
indem eine Steigerung in der Speisestromspannung die entgegenwirkende Spannung steigert
und so die Spannung in Odem Belastungsstromkreis z> el gewünschtermaßen konstant
erhält.
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Die neue Einrichtung kann nicht nur dazu benutzt werden, die Spannungs#spitzen
eines Systems zu verringern oder auszugleichen, wie eben auseinandergesetzt, sondern
kann auch durch Umkehrung der Funktion gewisser Elemente dazu dienen, die Spannungsänderungen
zu verstärken, wie beispielsweise um sehr kleine Spannungen für ihre Erkennbarmachung
und Messung zu vergrößern.
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In Ader Zeichnung zeigt Abb. i ein Schaltschema einer beispielsweisen,
Ausführungsform der neuen Regelungseinrichtung und Abh. 2 ein ebensolches einer
abgeänderten Ausführungsform.
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In der Zeichnung sind 5-5 Wechselstromspeiseleiter, über welche
die Spannung, mehr als für den Belastungsstromkreis 6-6 erwünscht, wechselt.
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Eine Autotransformatorwicklung 7 ist über die Speiseleiter
5-5 verbunden, die Primärwicklung 8 des Transformators 9 ist
über einen Teil des Autotransformators 7 verbunden, und #die Sekundärwicklung
io desselben ist in zwei Teile i i -und 12 geteilt. Zwei Katholenröhren
13 und 14 sind vorgesehen, von denen jede eine Glühfadenkathode 15
und eine Scheibenanode 16 hat. Die Kathoden 15-15 sind über Aden, Teil ii der Sekundärwicklung
des Transformators,,q durch einen einstellbaren Widerstand 17 verbunden. Die Anoden
16-16 sind mit den Speiseleitern 5-5
durch die zugehörigen Primärwicklungen
18 und. ig eines Transformators 2o verbundeii, welcher eine einzige gemeinsame Sekundärwicklung
2 1 hat. Der Teil 1:2 der Sekundärwicklung dieses Transformators 9 ist in
Serie mit der Sekundiärwicklung 21 des TransformatorS 20 geschaltet, um den Belastungsstromkreis
zu speisen. Diese beiden Wicklungen sind gegeneinander geschaltet, und die elektromotorische
Kraft der Wicklung 12 überwiegt zu allen Zeiten die der Wicklung 2 1.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Angeg t2 nommen, es wird ein Wechselstrom
in die Speiseleiter 5-5 geschickt, so wird der Transformator 9 erregt
und die Glühfadenkathoden 15-15 werden glühend. Gleichzeitig wird eine elektromotorische
Kraft in der Wicklung 12 für den Belastungsstromkreis 6 -erzeugt.
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Das Glüllendiwer,den der Kathoden 15-15
veranlaßt den Fluß eines
#Scheibenanodenstrornes von den Leitern 5 durch die Primärwicklungen iS und
ig, wobei ein Impuls,durch die Wicklung ig und die Röhre 13 mit Stromwellen
der -einen Polarität geht und ein Impuls durch die Wielklung ig und die Röhre 14
mit Strom.,wellen der anderen Polarität. Die Größe dieser Stromirnpulse wechselt
mit der Elektronenaussendung der Kathoden 15 und entsprechend mit der Spannung in
dem Speisestron-1 5. Der wechselnde Fluß der Impulse in den Wicklungen iS
und ig erzeugt einen ebensolchen durch die Sekundärwicklung:2i, wodurch in, ihm
eine elektromotorische Kraft entgegen-gesetzt zu der der Hauptstromwicklun#g 12
erzeugt wird. Nach ,dieser Schaltung wächst der Scheibenanodenstrom durch d.ie Röhren,
wenn die Spannung in den Speiseleitern 5 steigt und steigert damit die gegenelektromotorische
Kraft der Wicklung:2i, wodurch die gleichfalls auf,der Spannungszunahme zwischen
5-5 wachsende elektromotorische Kraft in dier Wicklung ineutralisiertwird.
A.uf,dies-eWeiseun-dmittels Regelung der relativen Windungszahl in den betreffenden
Wicklungen 12, - und 2,1 läßt sich die Spannung am Netz 6 -in jeder
gewünschten Weise regeln.
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Es ist bekannt, _ Üaß bei Kathodenröhren eine gewisse kritische
Spannung vorhanden ist, die notwendigerweise zwischen den Elektroden
vorhanden
sein. muß, ehe ein nierk-Ilcher Elektronenfluß -zwischen ihn-en erfolgt. Durch Regelung
der Windungszahlen, so daß die Spannung zwischen denElektroden in den Röhren gerade
unterhalb dieses kritischen Wertes liegt, wenn die elektromotorische Kraft der Speiseleiter
5 ihren geringsten Regelwert hat, läßt sich eine außerordentlich empfindliche
Einrichtung treffen.
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Bei Ab-b.:2 sind einige Wicklungen der Abb. i vereinigt. So sind die
Speiseleiter5 an die Klemmen einer Autotransformatorwicklung7 angeschlossen, welche
mit Anzapfstel-len 23 bis 26 versehen ist. Hi -er wird eine einzige
Kathodenröhre 27 benutzt, welche nur eine Glühfadenkathode 28 undi
zwei Anoden 29 und 3d hat. Wie bei Ader ersten AusfÜhrungsform ist
ein Transformator 20 vorgesehen, mit Primärwicklungen 18 und, ig und einer *gemeinsani-en
(Sekundärwicklung21. Die Anoden 29 und! 30 sind mit der zugehörigen Speiseleitung
durch die Priffiärwicklungen 18 und, ig verbunden, und die Glühfadenkathode
28 ist zwischen die Zapfstellen 24 und 25 geschaltet.
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Der S eisestrom für den Belastungsstromp t' kreis
6 wirrl von den Zapfstellen 23 und 26
abgenommen, während die
Sekundärwicklung 21 in diesen Stromkreis eingeschaltet ist, um eine regelnde Gegenwirkung
entsprechendder Elektronenströmung in der Röhre 27 hervorzurufen, wie bei
der Ausfährungsfonn nach Abb. i beschrieben ist. Durch, geeignete Einstellung der
Anzahl der wirksamen Windungen in den verschiedenen Wicklungen kann die Kathodenröhre27
so geregelt werden, daß sie ebenso wie bei Abb. i bei der kritischen Spannung in
Tätigkeit tritt.
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Offensichtlich läßt sich durch,Umkehrung der Verbindungen mit der
Spule 2 1 (Albb. i und 2) die induzierte Spannung in dieser Wicklung:2i zu der Spannung
addieren, welche in den Belastungsstrom 6 unmittelbar aus der Stromquelle
geliefert wird, so daß die prozentualen Variation-en in der Belastungsspannung hierdurch
üb#er diej-enige erhöht werden können, die in der Linienspannung zi auftreten.
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. Die Beispiele zeigen zwei vorteilhafte Ausführungsforrnen
der neuen Regelungseinrichtung, doch lassen sich naturgemäß im Rahmen der Erfindung
Änderungen in Einzelheiten el treffen.