DE642000C - Schaltungsanordnung zur Verminderung der Anheizdauer indirekt geheizter Kathoden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung der in dem Patent 627 286 beschriebenen S chaltungsanor dnung.

Gemäß dem Hauptpatent ist zur Verkürzung der Anheizdauer in den Heizstromkreis in Reihe mit der Kathode ein für hohe Endtemperatur bemessener Widerstand aus einem Material mit hohem positivem Temperaturkoeffizienten des Leitwiderstandes gelegt, dessen Aufheizzeit gleich oder annähernd gleich der gewünschten verkürzten Anheizdauer der Kathode ist. Der Widerstand ist mit so großer Wärmeträgheit oder Ableitung ausgestattet, daß das ganze Widerstandsgebilde erst nach einer gewissen Zeit die Beharrungstemperatur und somit den Betriebswiderstand erreicht. Auf diese Weise wird es ermöglicht, den Heizdrähten der Entladungsröhren während der Anheizzeit einen Strom zuzuführen, der größer als der Dauerstrom ist. Derartige Widerstände haben den Nachteil, 'daß sie ganz genau für einen bestimmten Widerstandswert, für eine bestimmte Stromstärke und für 'eine bestimmte abzuführende Wärmemenge berechnet sein müssen. Da diese Werte voneinander abhängig sind, so kann ein derartiger Widerstand nur in einer bestimmten Anordnung bzw. in einem bestimmten Apparat verwendet werden. Weiterhin haben diese Widerstände den Nachteil, daß der Widerstandswert sofort nach dem Einschälten relativ stark, proportional der Anheizzeit zunimmt und damit der Anheizüberstrom gleich beim Beginn der Anheizzeit wieder stetig vermindert wird, wodurch die Verkürzung der Anheizzeit zum Teil wieder aufgehoben wird (s. Abb. 3a).

Es ist bekannt, Präzisionswiderstände mit außerordentlich kleinen Temperaturkoeffizienten als Eichnormale zu verwenden und diese mit einer Heizvorrichtung von genau festgelegter Temperatur auf einem äußerst konstanten Wert zu halten, derart, daß man die Eichtemperatur so' hoch wählt, daß sie zu keiner Jahreszeit durch, äußere natür- 4-5 liehe Einflüsse erreicht werden kann.

Des weiteren ist es bekannt, zur Konstanthaltung der Spannung einer mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen oder veränderlich, belasteten Dynamomaschine in Reihe mit dem Erregerkreis einen Eisenwiderstand zu legen, dessen Temperatur von der Heizung einer ihn umgebenden Spirale aus einem Widerstandsmaterial mit negativem Temperaturkoeffizienten abhängig ist. Der die Heiz- 5f spirale durchfließende Strom ist seinerseits wieder von der konstant zu haltenden Spannung abhängig. Beim Ansteigen der Span-

*) Von dein Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Gustav Renatus in Berlin.

nung infolge Änderung der Drehzahl oder Absinken der Belastung durchfließt die Heizspirale mehr Strom, was noch begünstigt; wird, durch den negativen Temperaturkoeifiyt»? zienten. Dadurch steigt aber der Widerstand" ·- ■ des im Erregerkreis liegenden Vorschaltwiderstandes aus Eisen, so daß die erzeugte Spannung infolge der herabgesetzten' Erregung verringert wird. Durch geeignete Wahl der to Widerstände und der Erregerwicklung läßt sich eine weitgehende Konstanthaltung der Spannung erzielen.

In ähnlicher Weise wird nun gemäß der Erfindung zur Verkürzung der Anheizzeit von indirekt geheizten Kathoden ein regelbarer bzw. sich selbst regelnder Widerstand aus einem Werkstoff mit hohem Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes verwendet, dessen Widerstandswert nicht durch die Heizwirkung des ihn durchfließenden Stromes, sondern vorwiegend durch eine besondere, von der jeweiligen Größe des zu regelnden Stromes bzw. der zu regelnden Spannung abhängige Wärmequelle bestimmt wird. Die Erfindung, die vorzugsweise in Rundfunkgeräten Anwendung finden soll, ist in den Zeichnungen in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt.

In den Abb. 1 und 2 beziehen sich die gleichen Ziffern auf gleichartige Elemente. Eine Anzahl Entladungsröhren 1, 2, 3 und evtl. 4, deren Kathoden durch besondere Widerstandselemente beheizt werden (indirekt geheizte Röhren), sind entweder in Reihe (Abb. 1) oder parallel geschaltet (Abb. 2), je nach Stromquelle und Anwendungsart.

In die gemeinsame Heizstromzuleitung 10 ist ein Widerstand 5 in einer Schaltung nach vorliegender Erfindung gelegt, bei dem der Widerstandswert des eigentlichen Widerstandselementes 6 so niedrig bemessen wird, daß er im unbeheizten Zustand etwa nur ¹J₅ bis Y₁₀ des Wertes besitzt, den er im Dauerbetriebszustand haben müßte, um denHeizstrom der Röhren auf den normalen Betriebswert herabzusetzen. Dieser Widerstand ist nun derart dimensioniert und aufgebaut, daß ihn der durchfließende Strom nicht so stark erhitzt, daß er etwa durch Selbstbeheizung den Dauerbetriebswert erreichen kann. Durch diese Unterdimensionierung wird erreicht, daß die Kathoden der Entladungsröhren relativ lange Zeit, beinahe während der ganzen Anheizzeit einen starken Überstrom erhalten. Damit nun die Kathoden nach Erreichung normaler Emission nicht überheizt werden, ist für das Widerstandselement 'eine Heizvorrichtung 7, ζ. Β. in Form eines Glühdrahtes, innerhalb einer äo Isolierhülse 8 derart vorgesehen, daß bei aufgeheizten Kathoden auch das Wider

standselement 6 auf den Beharrungswert gebracht.

Dieser veränderliche elektrische Wider-

d wird beispielsweise ähnlich einer injj geheizten Kathode konstruiert, derfe}· daß an Stelle der Emissionsschicht auf einer Isolierhülse 8 das Widerstandselement 6 aufgebracht wird. Beheizt man nun diese Widerstandsheizvorrichtung mit demselben Strom (bei Serienheizung der Kathoden) oder legt man sie an die gleiche Spannung (bei Parallelheizung der Kathoden) wie die Kathoden, so erzielt man gleichzeitig noch eine selbsttätige Regulierung des Stromes / bzw. der Spannung U dadurch, daß bei abnehmenden Werten von / oder U die Heizung des Glühdrahtes 7 nachläßt und dementsprechend die Temperatur des Widerstandselementes und damit der Widerstandswert zurückgeht. Dadurch wird erreicht, daß den Heizvorrichtungen der Kathoden wieder ein größerer Strom zugeführt wird. Die Regelung erfolgt natürlich auch bei steigenden Werten von / oder U, aber in umgekehrter Weise, ebenfalls mit dem Enderfolg, daß der geregelten Verbraucherstelle der gewünschte normale Wert zugeführt wird.

Die Anwendung einer Widerstandsschaltung gemäß vorliegender Erfindung hat neben der Billigkeit und Einfachheit in einer Ausführung gemäß Abb. 1 und 2 folgende drei besonderen Vorteile:

a) Die hauptsächliche Widerstandszunahme des Vorwiderstandes 5 erfolgt erst kurz vor Beendigung der Anheizzeit T (s. Abb. 3b). Etwa zugleich mit dem Einsetzen der vollen Emission bei den Entladungsröhren erreicht die Außenseite des Widerstandsträgers (8) die erforderliche hohe Temperatur. Dadurch .100 wird die Anheizzeit indirekt geheizter Kathoden gegenüber früher verwendeten Verfahren (Abb. 3a) wesentlich verkürzt, denn der relativ hohe Anheizüberstrom kommt fast während der ganzen Anheizzeit zur vollen Wirkung (s. Abb. 3b); er wird also nicht gleich beim Beginn der Anheizung wieder vermindert (wie in Abb. 3a). Dies ist insbesondere deshalb beachtlich, weil die Wärmeentwicklung der zweiten Potenz des Stromes proportional ist.

b) Der Betriebswert des Regelwiderstandes hängt stark von der durch die Heizvorrichtung 7 bedingten Temperatur ab. Legt man nun die Heizvorrichtung parallel bzw. in Reihe mit den Verbraucherkreisen, so wirkt jede Strom- bzw. Spannungsänderung auf die Heizvorrichtung des Widerstandselementes derart ein, daß es seinen Wert so ändert, daß die Schwankung ausgeglichen wird und dem Verbraucher der gewünschte Strom- bzw. Spannungswert erhalten bleibt.

c) Versieht man außerdem die Heizvorrichtung des Widerstandselementes mit einem Regelwiderstand 9, so kann man bei Röhrenwechsel oder bei Verminderung bzw. Vergrößerung der Röhrenzahl, d. h. bei Änderung der zu regelnden Stromstärke oder Spannungshöhe, ohne weiteres denselben Widerstand benutzen und braucht nur bei eingelaufenem Gerät die zusätzliche Heizung ίο so einzustellen, daß der Widerstand den gewünschten Wert hat, was beispielsweise durch eine Emissionsmessung ohne Schwierigkeit festzustellen ist.

Einen derartigen Regelbereich bzw. regulierbaren Bereich bis etwa 1000 0/0 weist keine andere Widerstandsschaltung unter Beibehaltung aller aufgeführten Vorteile auch nur annähernd, auf.

Im folgenden Zahlenheispiel soll die prakao tisch mögliche Widerstandserhöhung bei Verwendung von Wolfram in ungefährer Höhe berechnet werden.

R₀ sei der Widerstandswert des Widerstandselementes bei o° C.

t sei die praktisch höchste zulässige Temperatur des Widerstandselementes,
t= 2000° C für Wolfram. .
α = 4,6·ΐο~³ pro Grad ist der Temperaturkoeffizient von Wolfram.
Zu dieser Überschlagsrechnung soll nur die abgekürzte Formel verwendet werden:

Rt = Ro (ΐ+α,ί)
Rt = R₀ (ι — 4,6· io~³· 2000)
Rt = Ro (i-f-9,2).

Es ergibt sich bei Wolfram und 2i=.2Ooo°C eine Widerstandsänderung im Verhältnis

Rt-'Ro = 10,2 : I,

Natürlich können auch Widerstandsmaterialien mit anderem, zweckmäßig größerem Temperaturkoeffizienten verwendet werden.

Erwähnt soll noch werden, daß zur Beheizung des Widerstandes in der erfindungsgemäßen Schaltung auch 'eine im selben Gerät oder in einem damit verbundenen Gerät vorhandene" Wärmequelle verwendet werden kann. Beispielsweise kann die in einem anderen Vorschaltswiderstand, Spannungsteiler usw. entwickelte Verlustwärme auf diese Weise nutzbar gemacht werden.

In vielen Fällen wird es sich als vorteilhaft erweisen, den Widerstand zum Schutz gegen Luftströmung und Wärmeleitung unerwünschter Art in ein evakuiertes Gefäß oder zur Vermeidung von Oxydation in ein mit geeignetem Gase gefülltes Gefäß unterzubringen.

Für den Fall, daß eine Widerstandsänderung nur in kleinen Bereichen erwünscht ist, kann ein Teil des erforderlichen Gesamtwiderstandes als konstanter Widerstand und der andere Teil als Widerstand in einer Schaltung nach vorliegender Erfindung ausgebildet sein, wobei es oft erwünscht sein wirid, beide Widerstände konstruktiv zu vereinigen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Verminderung der Anheizdauer "indirekt geheizter Kathoden nach Patent 627 286, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der oder den Kathoden ein indirekt geheizter Widerstand mit hohem Temperaturkoeffizienten

- des Widerstandswertes liegt, dessen betriebsmäßiger Widerstandswert vorwiegend durch eine besondere Wärmequelle bestimmt wird, deren Temperatur von den im Verbraucherkreis herrschenden Strombzw. Spannungsverhältnissen abhängig ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Widerstand, der konstruktiv ähnlich aufgebaut ist wie eine indirekt geheizte Kathode, derart, daß die Emissionsschicht der Kathode durch die Widerstandsschicht ersetzt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wärmequelle dienende Widerstandsheizvorrichtung (7) in Reihe mit dem Widerstands- go element (6) geschaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung des Widerstandselementes die in einem elektrischen Gerät von Entladungsröhren, Widerständen o. dgl. entwickelte Verlustwärme verwendet wird.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe oder parallel zur Widerstands-Heizvorriohtung des Widerstandselementes ein regelbarer Widerstand geschaltet ist.

6. Widerstand zur Verwendung in einer Schaltung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement auf 'einem vorzugsweise keramischen Körper aufgebracht ist, der durch eine Widerstands-Heizvorrichtung erhitzt wird.

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7. Anordnung nach Anspruch 1 und n₀ folgenden für Röhrengeräte, dadurch gekennzeichnet, daß 'die Widerstandsheizvorrichtung (7) in Reihe mit den in Serie geschalteten bzw. parallel zu den parallel geschalteten Heizvorrichtungen der Entladungsröhren liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen