DE587714C - Roehrenschaltung zur Glaettung der Spannung von Gleichstrommaschinen - Google Patents

Description

Zur Glättung des Stromes aus Gleichstrommaschinen, Gleichrichtern und anderen Stromquellen, die keinen reinen Gleichstrom liefern, sondern z. B. überlagerte Wechselstromanteile enthalten, ist schon die Verwendung einer Elektronenröhre vorgeschlagen worden, deren innerer Widerstand von der Stromquelle so beeinflußt wird, daß die Spannungsschwankungen beseitigt werden. Der Unterschied der bisher bekanntgewordenen Röhrenschaltungen zur Glättung von Gleichspannung gegenüber einer Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß die bekannten Schaltungen einen Vierpol mit unendlicher Übertragungsdämpfung bei endlichen Kennwiderständen darstellen. Die Schaltung gemäß der Erfindung stellt einen Üb'ertragungsvierpol dar, der bei unbestimmter Übertragungsdämpfung · den Kennwiderstand Null besitzt. Hieraus folgt ein Unterschied in der Anwendungsweise. ■Die bekannten Schaltungen ergeben unmittelbar eine Glättung einer an die Eingangs-, klemmen gelegten Gleichspannung. Die neue Schaltung bewirkt unmittelbar nur die Glättung eines gegebenen Gleichstromes. Eine Glättung einer Gleichspannung kann erst indirekt durch Anwendung eines möglichst hohen Wechselstromwiderstandes in Reihe mit dem Generator erreicht werden. Die Schaltung wirkt dabei ganz unabhängig von den Eigenschaften dieses Widerstandes in oben geschildertem Sinne. Es ist daher ohne weiteres möglich, an Stelle eines Ohmschen Widerstandes eine Drossel anzuwenden. Hierin liegt ein prinzipieller Vorteil der neuen Schaltung gegenüber allen bekannten Glättungsschaltungen. Man vermeidet nämlich den Gleichspannungsabfall in einem Ohmschen Steuerwiderstand oder gar in einer Elektronenröhre, die in Reihe mit dem Verbraucher geschaltet ist.

Gerade die neue Schaltung eignet sich also besser als alle anderen zur Glättung großer Gleichstromleistungen bei gutem Wirkungsgrad. Bei Anwendung einer entsprechend großen Drossel kann die Röhrenleistung dabei beliebig klein gemacht werden, denn durch die Röhre fließt nur der Magnetisierungsstrom, der eine der S törspannung entgegen- gesetzte Wechselspannung an der Drossel erzeugt.

In den Abb'. 1 bis 3 sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt.

Die Abb. 1 zeigt eine einfache Anordnung, bei der der S teuer wider stand R an den Pluspol der Stromquelle und die Anode der Elektronenröhre A angeschlossen ist. Der Heizkreis dieser Röhre ist mit dem Minuspol der Stromquelle.verbunden. Parallel zum Wider- ^fio stand R liegt die Primärwicklung eines Übertragers, dessen Sekundärwicklung im Gitterkreis der Röhre liegt. In der Regel ist für das richtige Arbeiten der Schaltung eine negative Vorspannung am Gitter notwendig, die durch eine Batterie B, an deren Stelle übrigens auch ein Kondensator treten kann, geliefert wird. Bei Erhöhung des Stromes

durch R wird eine Gitterspannung erzeugt und dadurch die Anodenspannung der Röhre verändert. Ist das Übersetzungsverhältnis des Übertragers richtig bemessen, so hebt die Änderung der Anodenspannung gerade die Änderung des Spannungsabfalles im Widerstand R auf, so daß die Spannung an den Klemmen I, 2, an denen der Belastungswiderstand, also z. B. der Anodenkreis einer Röhrenschaltung, angeschlossen ist, konstant bleibt. Um die überlagerten Wechselstromkompohenten gut zu unterdrücken, wird es in vielen Fällen erwünscht sein, die Gleichstrommagnetisierung im Übertrager möglichst niedrig zu halten. Hierzu kann eine gestrichelt eingezeichnete dritte Wicklung T des Übertragers dienen, die einseitig mit der Primärwicklung verbunden und über einen Widerstand r *an den Minuspol geführt ist.

Diese Schaltung arbeitet gut für einen Frequenzbereich, dessen Größe von der Beschaffenheit des Übertragers abhängt. Im allgemeinen wird für sehr niedrige und sehr hohe Frequenzen die Kompensation nicht ausreichend sein. In dieser Beziehung arbeitet die in Abb. 2 dargestellte Schaltung günstiger.

Auch bei dieser Schaltung liegt ein Steuerwiderstand R₁ und eine Elektronenröhre A hintereinander zwischen den Klemmen der Stromquelle. Parallel zur Röhre A ist eine Hilfsröhre B in Reihe mit einem im allgemeinen ziemlich hoch zu haltenden Widerstand R₂ angeschlossen. Der Spannungsabfall am Widerstand R₁ steuert unmittelbar das Gitter der Röhre B, das unter Umständen mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden ist. An der Anode dieser Röhre treten Spannungsschwankungen von umgekehrten Vorzeichen und größerer Amplitude auf, die über eine Gitterbatterie auf das Gitter der Hauptröhre A übertragen werden. Wächst nun der Strom durch die erste Röhre und damit der Spannungsabfall im Widerstand R₁, so sinkt die Spannung am Gitter der Hilfsröhre. Wenn der Widerstand R₂, wie es vorteilhaft ist, einen beträchtlichen Wert hat, so ändert sich der Anodenstrom in der Röhre .B nicht wesentlich, und es tritt eine erheblich größere positive Spannungsschwankung an der Anode von B und demnach auch am Gitter von A auf. Diese Spannungsschwankung kann so bemessen werden, daß die Spannung an den Klemmen 1, 2 für den Belastungswiderstand'konstant bleibt.

Die Hilfsröhre dient zu einer im wesentlichen elektrostatischen Steuerung und kann daher im allgemeinen sehr klein sein. Die Anordnung arbeitet weiter nur mitOhmschen Widerständen und daher praktisch frequenzunabhängig.

Da die beschriebenen Schaltungen an ihren Klemmen zwar eine Gleichspannung aufrechterhalten, jedoch Wechselspannungen oder rasche Spannungsänderungen von merklicher Größe nicht zulassen, wirken sie ähnlich wie ein sehr großer Kondensator und können dementsprechend auch in Verbindung mit Drosseln oder Drosselketten zur Aussiebung von Wechselstromanteilen dienen.

Eine solche Schaltung ist in Abb. 3 dargestellt. An der Plusklemme der Stromquelle liegt zunächst eine Drosselspule D, und darauf folgt eine Schaltung, die im wesentlichen der Schaltung nach Abb. 2 gleicht. An Stelle der Vorspannungsbatterie zwischen der Anode der Röhre B und dem Gitter .der Röhre A ist hierbei ein Kondensator verwendet worden, und das Gitter der Röhret ist unter Verwendung eines Widerstandes W an die Minusklemme der Stromquelle angeschlossen. Das Gitter der Röhre B ist an einen Punkt des Steuerwiderstandes R₁ angelegt, wobei die 'Vorspannungsbatterie im Gitterkreise der Röhre B unnötig sein kann. Die Arbeitsweise der Röhrenschaltung nach Abb. 3 ist grundsätzlich ähnlich der der Schaltung nach Abb. 2. Es ist jedoch noch zu berücksichtigen, daß durch die Drosselspule D der Strom zum Verbraucher fließt, der an den Klemmen 1 und 2 angeschlossen wird. Da die Größe dieses Stromes nicht ein für allemal festliegt, wird selbst, falls der innere Widerstand der Stromquelle zu vernachlässigen ist, die Spannung vom Belastungsstrom abhängen, weil ein Spannungsabfall an dem Gleichstromwiderstand der Drosselspule D .entsteht. Da die RÖhrenschaltung jedoch zur Innehaltung einer konstanten Spannung eingerichtet ist, wird sie' i°° einen solchen Regelstrom erzeugen, daß bei veränderlicher Belastung der Spannungsabfall an der Drosselspule konstant bleibt. Hierdurch kann das Arbeiten der Röhrenschaltung ungünstig beeinflußt' werden. Es i°5 gelingt aber, sie von der Belastung unabhängig zu machen mit Hilfe eines Kompensationswiderstandes k, der im allgemeinen nur einen geringen Wert zu haben braucht und der im Beispiel der Abb. 3 zwischen den n° Steuerwiderstand R₁ und den Gitterwiderstand W geschaltet ist.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Röhrenschaltung zur Glättung der "5 Spannung von Gleichstrommaschinen, Gleichrichtern oder ähnlichen Stromquellen, bei der eine Röhre in einem Parallelkreis zum Verbraucher liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre so ^iao gesteuert wird, daß sie einen negativen Widerstand darstellt, der in Reihe mit

   den als positiven Widerstand wirkenden Steuermitteln einen parallel zum Verbraucherwiderstand liegenden resultierenden Wechselstromwiderstand Null ergibt, während der Gleichstromwiderstand der Glättungsanordnung hohe Werte hat.
2. 2. Röhrenschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerwiderstand iri Reihe mit der Röhre liegt

   ίο und der Gitterkreis der Röhre induktiv mit dem Steuerwiderstand gekoppelt ist.
3. 3. Röhrenschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur induktiven Kopplung im Gitterkreis ein Kondensator liegt.
4. 4. Röhrenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabfall im Steuerwiderstand die Gittervorspannung einer Hilfsröhre beein-

   ao flußt, die parallel zur Hauptröhre über einen .Widerstand gespeist wird, und daß die an der Hilfsröhre entstehende Anodenspannung das Gitter der Hauptröhre steuert.
5. 5. Röhrenschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter der Hauptröhre mit der Anode der Hilfsröhre kapazitiv gekoppelt ist und das Gitter der Hauptröhre unter Verwendung eines Widerstandes mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden ist.
6. 6. Röhrenschaltung nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß in die eine Leitung, beispielsweise positive Leitung, eine Drosselspule oder Drosselkette eingeschaltet ist, wobei in die negative Leitung im Kreis des Belastungsstromes ein Widerstand eingefügt, ist, um eine Verlagerung des Arbeitspunktes der Röhre zu kompensieren.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen