DE628497C - Aus dem Wechselstromnetz gespeistes Roehrengeraet, insbesondere fuer elektrische Musikinstrumente - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 4. APRIL 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 628497 KLASSE 21a⁴ GRUPPE 35 is

T 41105 VIIIaJ21 aⁱ Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 26. Mars

Musikinstrumente

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Juli 1932 ab

In den üblichen Netzanschlußgeräten findet sich stets eine Widerstandskette, an der die für den Betrieb des Verstärkers, Lautsprechers usw. erforderlichen verschiedenen Spannungen abgegriffen werden. Ein Schaltbild eines solchen Gerätes zeigt beispielsweise die Abb. i. Die vom Netztransformator kommenden Wechselströme werden in dem Doppelweggleichrichter G gleichgerichtet. Die Beruhigungssiebkette besteht aus Widerständen R₁, R₂ und Kapazitäten C. Es können gegebenenfalls noch Glimmlampen G₁ und Drosseln vorgesehen sein. Die Betriebsspannungen werden von den Widerständen R₃ und i?4 abgegriffen. In den praktischen Ausführungen sind entweder die Widerstände R₁ oder R₂ gleich Null. Schon früher hat man erkannt, daß die Kapazität der Netzwicklung des Netztransformators N gegen alle anderen Wicklungen klein gehalten werden muß, weil sonst hochfrequente Störungen vom Netz her vorzugsweise über diese Kapazitäten in das Gerät eindringen. Die in dem gleichgerichteten Strom etwa noch vorhandenen Stör-Spannungen werden größtenteils durch die Siebkette beseitigt, wobei, wie bereits angedeutet, Kondensatoren und Glimmlampen als Querwiderstände, Drosselspulen undOhmsche Widerstände als Längswiderstände dienen.

In die Gitterzuleitung der Vorverstärkerröhren werden besondere weitere Siebungsmittel mit hochohmigen Widerständen und großen Kondensatoren eingebaut, um die Spannung noch weiter zu beruhigen.

Die genannten Beruhigungsmittel erfüllen ihren Zweck vollkommen bei den üblichen Verstärkerschaltungen. Sie sind aber dort nicht anwendbar, wo die Gittersiebkette eine kleine Zeitkonstante aufweisen muß und trotzdem außerordentlich strenge Anforderungen an die Störgeräuschfreiheit des Gerätes gestellt werden. Dies ist z. B. der Fall bei elektrischen Musikinstrumenten mit Vollnetzbetrieb, soweit diese eine Änderung der Gittervorspannung einer der Vorröhren zur Steuerung der Tonhöhe benutzen. Auch im modernen Verstärkerbau gewinnen derartige Schaltungen an Bedeutung, da dort gleichfalls in wachsendem Maße mit gesteuerten Gitterspannungen und Gitterströmen gearbeitet wird. Es ist dann unmöglich, die Gittersiebung durch Siebketten oder Glieder großer Zeitkonstante, d. h. also großer Kapazität und hohen Ohmschen Widerstandes, vorzunehmen, was im Interesse der Störbefreiung wünschenswert wäre, weil diese bei Verstärkern ein allmähliches Anschwellen der Lautstärke, bei Musikinstrumenten außerdem häufig noch ein allmähliches Anwachsen der Tonhöhe ergeben, was musikalisch unerträgliehe Klänge mit sich bringt.

Es ist bereits ein Transformator bekannt-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder atigegeben worden:

Dr. Paul Kotowski, Walther Germann und Dr. Friedrich Schien in Berlin.

geworden, bei dem eine Symmetrierung vorgenommen wurde. Dieser Transformator ist ein Spezialtransformator mit nebeneinanderliegenden Wicklungen, eine Form, die keine S praktische Bedeutung besitzt, da die Herstellung wesentlich teurer ist als die Anfertigung der praktisch am wichtigsten konzentrischen Wicklungen, die heute allgemein üblich sind. Bei nebeneinanderliegenden Spulen ist eine ίο sehr genaue Wicklung erforderlich, was die Fabrikation außerordentlich schwierig gestaltet.

Erfindungsgemäß werden daher bei einem aus dem Wechselstromnetz gespeisten Röhrengerät, insbesondere für elektrische Musikinstrumente, die Beruhigungsmittel für die Gitterspannung so bemessen, daß sie nur eine kleine Zeitkonstante aufweisen, und der Netztransformator in Schaltung und/oder Aufbau symmetrisch ausgebildet und seine Mitte sekundärseitig mittel- oder unmittelbar geerdet ist.

Zur Erläuterung der Erfindung möge die Abb. 2 dienen. Bringt man in bekannter Weise eine Schutzwicklung zwischen Netzwicklung und den anderen Wicklungen an, so spielen zwar die Kapazitäten gegen die Netzwicklung keine Rolle mehr, so daß insbesondere auch die Erdungsverhältnisse des Netzes für den Betrieb des Gerätes unerheblich sind. Es ergeben sich jetzt aber drei Kapazitäten der Hochvoltwicklung gegen Erde C₁, C₂ und C₃ (in dem Schaltbild nach Abb. 2 sind diese Kapazitäten gestrichelt dargestellt), aus deren Ungleichheit eine Reihe von Störungen folgt.

Die Kapazität der Wicklungsmitte gegen Erde C₃ spielt zunächst keine Rolle. Bei Messungen an vorhandenen handelsüblichen Transformatoren ergab sich z. B., daß C₁ um 800 cm größer war als C₂. Zur Vereinfachung der folgenden Betrachtung kann man nun annehmen, daß C₂ = C₃ = O und C₁ = 800 cm ist. Es ergibt sich dann folgender Stromkreis für die normalerweise etwa 300 Volt betragende Spannung der Hochvoltwicklung a, b : Klemme a — C₁ — Erde — Widerstand R₂, an dem die Gitterspannung abgegriffen wird, —gegebenenfalls i?₄ (gestrichelt dargestellt) — Klemme b. Ein Teilstrom geht auch von der Klemme α über C₁ und R₁, an dem die Anodenspannung abgegriffen wird, über die Glimmlampe G₁ die auch durch einen Kondensator ersetzt werden kann, zur Klemme b. Aus dieser Überlegung ist zu ersehen, daß es außerordentlich wichtig ist, diesen Kapazitätsstrom, der Störgeräusche, insbesondere der Netzfrequenz, in das Gerät bringt, unschädlich zu machen. Bei Musikinstrumenten ist die Beseitigung dieses Kapazitätsstromes von außerordentlich großer Bedeutung, da schon sehr ■ kleine Ströme den Ton rauh machen können und die Anforderungen an ein Musikinstrument bezüglich der Klangreinheit wesentlich größer sind als bei der üblichen Musikübertragung mittels Rundfunk oder bei der Abnahme aufgezeichneter Klänge.

Zur Lösung dieser Aufgabe gibt es verschiedene Möglichkeiten.

i. Nachträgliche Symmetrierung der Hochvoltwicklung. Die Kapazität C₂ wird durch Parallelschalten eines Kondensators so weit erhöht, daß C₁ ungefähr gleich C₂ wird. Dieser Weg ist, wie verschiedene Versuche ergaben, bei Verwendung der üblichen Transformatoren der beste. Er erfordert aber eine große Genauigkeit bei der Kompensation. Der Abgleich muß auf etwa 10 cm und weniger genau sein, da bereits sehr kleine Unsymmetrien den erzeugten Ton rauh erscheinen lassen.

2. Die Kapazitäten C₁ und C₃ werden jede für sich bereits bei der Herstellung des Transformators durch ungewöhnlich starke Isolationen, beispielsweise durch Isolation für etwa das Zehnfache der Betriebsspannung, klein gehalten. Dann wird auch ihre Differenz klein. Dieser Weg ist dann vorteilhaft, wenn viel Wickelraum zur Verfügung steht (Spezialtransformatoren).

3. C₁ und C₂ werden bereits bei der Herstellung möglichst gleich groß gemacht. Dies ist bei der Scheibenwicklung bei einiger Aufmerksamkeit verhältnismäßig leicht. Bei der üblichen Wicklung ergibt sich die Schwierigkeit, daß der Innen- und der Außendurchmesser der Hochvoltwicklungen voneinander stark abweichen, was die bereits erwähnte Unsymmetrie im Betrage von etwa 800 bis 1000 cm mit sich bringen kann. Um diese Unsymmetrien zu vermeiden, wird gemäß weiterer Erfindung die Isolation am Außendurchmesser stärker ausgeführt, und zwar derart, daß das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser der Isolation etwa konstant ist.

4. Die Kapazität der Wicklungsmitte gegen Erde C₃ wird so weit vergrößert, daß ihr Widerstand für die Netzfrequenz klein wird gegen die anderen Widerstände zwischen der Mitte der Wicklung b und Erde. Dabei muß aber, wie bereits früher erwähnt, die im wesentlichen durch das Produkt aus C₃ χ R₂ bestimmte Zeitkonstante klein bleiben. Für sich allein angewandt, führt diese Maßnahme selten zum vollen Erfolg. Sie kann jedoch als Ergänzung zu den weiteren Maßnahmen gemäß der Erfindung zusätzlich ergriffen werden.

5. C₁ und C₂ werden dadurch gleich Null gemacht, daß zwei weitere Schutzwicklungen, die an ein gemeinsames Potential gelegt wer-

den, beispielsweise b, eingelegt werden. Der Wickelraum muß hierbei ebenfalls etwas größer sein als bei den Normalausführungen. Jedoch kann er kleiner gehalten werden als bei der Lösungsmöglichkeit nach 2.

6. Rein schaltungsmäßig kann die Störbeseitigung auf das erforderliche Maß durch Einbau eines geeignet dimensionierten Widerstandes R₄ (gestrichelt dargestellt) in irgendeinen Teil des Störstromkreises zurückgeführt werden. Die Größe dieses Widerstandes ist so zu bemessen, daß die Wechselspannungskomponenten an R₁ und R₂ dem Durchgriff der Vorröhren in dem Sinn angepaßt werden, daß ihre Wirkungen sich gegenseitig aufheben. Da diese Schaltung aber nur bei wechselnder Gitterspannung einen Sinn hat, ist diese Kompensation nur für eine Gitterspannung streng möglich.

ao In der Regel ist es zweckmäßig, einige der vorbezeichneten Maßnahmen in Kombination zu verwenden, insbesondere 1 und 4. Jede Kombination bietet den Vorteil, daß die einzelnen Maßnahmen jede für sich mit einer für die Fabrikation ausreichenden Toleranz ausgeführt werden können. Die Anforderungen an die Fertigung sind daher bei der Kombination der einzelnen Wege nicht so streng.

Außer nach den vorerwähnten Vorschlägen läßt sich ein Netztransformator mit geteilter Sekundärwicklung bei geringen Erdkapazitäten dieser Wicklung auch in der Weise herstellen, wie es in der Abb. 3 veranschaulicht ist. Auf die Netzwicklung N ist unter Zwischenlegung eines statischen Schutzes 5* der eine Teil I der Sekundärwicklung und darauf unter Zwischenlegung einer kräftigen Isolationsschicht / der andere Teil II der Sekundärwicklung gewickelt. Die beiden Hälften der Sekundärwicklung müssen im entgegengesetzten Wicklungssinn aufgebracht werden. Die Wicklungsenden f und i mit großer Erdkapazität liegen dann nicht an-den Enden der Spule, sondern es liegen darauf die kapazitätsarmen Wicklungsenden g und h. Zwischen beiden Teilspulen muß eine Isolation für die doppelte Überspannung vorgesehen sein. Etwa dann noch vorhandene Unsymmetrien, die nur gering sein können, können durch entsprechende Ausbildung der Schaltungsanordnung nach einem der früher erwähnten Vorschläge kompensiert werden.

Für viele Zwecke ist es wesentlich, den letzten Ouerwiderstand in an sich bekannter Weise als Glimmlampe auszuführen, da dadurch die Zeitkonstante der Beruhigungskette ihren Einfluß verliert, wozu als weiterer Vorteil der hohe Beruhigungswert und die Stabilisationswirkung der Glimmstrecke kommt.

Mitunter muß auch berücksichtigt werden, daß die beiden Teile der Hochvoltwicklung etwas verschiedene Wirk- und/oder Blindwiderstände besitzen. Die Kompensation muß dann nicht nur mit Rücksicht auf die absolute Größe, sondern auch auf die Phase der Störströme vorgenommen werden.

Wenn auch in der vorerwähnten Betrachtung lediglich der Einfluß der Unsymmetrien auf die Vorröhren erläutert worden ist, so ist es einleuchtend, daß auch für andere Röhren, Endröhren, Braunsche Röhren, beispielsweise zur Tonaufzeichnung, Verstärkerröhren für das Klartonverfahren, bei dem Gitterpotentialverlagerungen stattfinden, usw., die gleichen Überlegungen gelten.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Aus dem Wechselstromnetz gespeistes' Röhrengerät, insbesondere für elektrische Musikinstrumente, dadurch gekennzeichnet, daß die Beruhigungsmittel für die Gitterspannung mit Rücksicht auf die betriebsmäßig wechselnden Gittervorspannungen nur eine kleine Zeitkonstante aufweisen und daß der Netztransformator in Schaltung und/oder Aufbau symmetrisch ausgebildet und seine Mitte sekundärseitig mittel- oder unmittelbar geerdet ist.

2. Gerät nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen hinsichtlich der Erdkapazitäten durch Erdung der einen Teilwicklung über einen Kondensator Symmetrien sind.

3. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Netzanschlüßtransformator, bei dem die Isolation am Außendurchmesser der Teilwicklungen stärker gehalten ist als am Innendurchmesser.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Netztransformator außer der an sich bekannten Schutzwicklung zwischen Netzwicklung und den anderen Wicklungen noch zwei weitere Schutzwicklungen bzw. Schutzschirme um die Teilwicklungen besitzt, die an ein gemeinsames Potential, beispielsweise an die Mitte der Sekundärwicklung, gelegt sind.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Sekundärwicklung derart gewickelt und geschaltet sind, daß die innerste Lage der inneren und die äußerste Lage der äußeren Hälfte miteinander verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen