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Einrichtung zur Erzeugung eines aussetzenden pulsierenden Stromes
von sehr großer Schwingungsdauer Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung
eines aussetzenden pulsierenden Stromes von sehr großer Schwingungsdauer, z. B.
von einigen Schwingungen in der Minute, aus Wechselstrom.
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Bisher sind verschiedene Anordnungen vorgeschlagen worden, die gittergesteuerte
Entladungsgefäße zur Erzeugung von Wechselstrom und intermittierendem gleichgerichtetem
Strom verwenden. Es zeigte sich jedoch, daß es mit diesen früheren Anordnungen entweder
unmöglich war, Ströme von derart geringer Periodenzahl zu erzeugen, oder daß sie
wegen der Veränderlichkeit der Elemente des Stromkreises, von denen die Schwingungsdauer
des Systems abhängt, dazu ungeeignet sind.
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Gegenstand der- Erfindung ist eine Einrichtung mit elektrischen Entladungsröhren,
mittels deren pulsierende Ströme von sehr großer Schwingungsdauer, z. B. von einigen
Schwingungen in-der Minute, erzeugt werden können.
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Vorzugsweise werden gittergesteuerte Entladungsröhren mit Dampf- oder
Gasfüllung in der Weise verwendet, daß die Schwingungsdauer gegenüber äußeren Einflüssen
definiert und unveränderlich ist. Im besonderen wird die Erfindung zum abwechselnden
Aus- und Einschalten von elektrischen Lampen, wie sie in Leuchtfeuern, Gefahrensignalen,
Verkehrssignalen usw. gebraucht werden, angewendet. Gemäß. der Erfindung ist in
dem Anodenkreis eines mit Wechselstrom gespeisten gittergesteuerten dampf- oder
gasgefüllten Entladungsgefäßes eine von seinem Anodenstrom vormagnetisierbare Drosselspule
vorgesehen mit einer über einen Widerstand an der speisenden Wechselspannung angeschlossenen
Hauptwicklung und einer im Anodenkreis des Entladungsgefäßes liegenden Magnetisierungswicklung,
und ferner wird mit Hilfe von, in den Gitterkreis der Röhre eingeschalteter Transformatoren,
eines Ableitungswiderstandes und eines Kondensators dem Gitter der Röhre durch den
einen Transformator, dessen Primärwicklung unmittelbar am speisenden Wechselstrom
liegt, eine konstante Wechselspannung von gleicher Phase wie die Anodenspannung
zugeführt, während der andere Transformator, dessen Primärwicklung in Reihe zur
Hauptwicklung der Drosselspule liegt, dem Gitter eine mit der Impedanz der Drosselspule
veränderliche Wechselspannung zuführt, die mit der Anodenspannung
in
Gegenphase liegt. Bei abnehmender Impedanz der Drosselspule wird alsc dieser Transformator
erregt; bis er die Spannung des Gittertransformators überkompensiert und die Röhre
sperrt: Hierdurch wird der Strom durch die Magnetisierungswicke Jung unterbrochen,
die Impedanz der Drosselspule nimmt zu, die Röhre wird geöffnet, und der Vorgang
wiederholt sich. Es werden also pulsierende Ströme von sehr großer Schwingungsdauer
erzeugt, wobei die Frequenz von der Zeit, die zur Sättigung der Drosselspule nötig
ist, abhängt. Gemäß der weiteren Erfindung ist eine Vorrichtung mit positiver oder
negativer Widerstandsstromcharakteristik, z. B. eine Glühlampe, an die Hauptwicklung
der Drosselspule angeschlossen. Diese Vorrichtung bringt einen neuen Faktor in die
Bestimmung der Schwingungsdauer des periodischen Stromes; der von dem Apparat erzeugt
wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Abb. i und :z
erläutert. Abb. i zeigt eine Einrichtung zum abwechselnden Aus- und Einschalten
elektrischer Lampen so, wie sie bei einem Verkehrssignalsystem gebraucht werden.
Abb. 2 zeigt eine Ausführung, bei der die Frequenz des aussetzenden pulsierenden
Stromes durch einen Widerstand mit positiver Charakteristik bestimmt ist.
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Die Anordnung nach Abb. i enthält einen Stromkreis zur Erzeugung eines
niederfrequenten Wechselstromes, bestehend aus einer Stromquelle io und einer Röhre
i i, die mit einer Kathode, einerAnode und einem Steuergitter versehen ist, und
weist ferner die Magnetisierungswicklung 12 einer Drosselspule mit einer Hauptwicklung
13 auf, die mit einer kurzgeschlossenen Spule 29 versehen ist. Die Röhre i i ist
vorzugsweise eine dampf- oder gasgefüllte elektrische Entladungsröhre: Die Hauptwechselsträmwicklung
13 der Drosselspule ist mit der Stromquelle 1o über den Widerstand 14 verbunden.
Der Gitterkreis der Röhre i i enthält einen hohen Ableitungswiderstand 15 mit einem
hierzu parallel geschalteten Kondensator 16, die Sekundärwicklung 17 des Transformators
18, dessen Primärwicklung i9 mit dem Widerstand 1q. verbunden ist, und die Sekundärwicklung
2o eines Transformators 21, dessen Primärwicklung 22 mit der Stromquelle io verbünden
ist. Der Arbeitskreis des Niederfrequenzerzeugers enthält die Magnetisierungswicklungen
23 und 2q. der Drosselspülen 25 bzw. 26. Die Drosselspule 25 ist mit der Lampe A
in Serie geschaltet, und die Drosselspule 26 ist zu der Lampe B parallel geschaltet.
Beide Lampenstromkreise sind parallel geschaltet und werden von der Wechselstromquelle
28 gespeist. Der Stromkreis der Lampe B enthält außerdem eine Drosselspule 27 zur
Strombegrenzung, deren Zweck später auseinandergesetzt wird.
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Zur Erklärung der Wirkungsweise betrachten wir den Augenblick, in
dem gerade geschlossen wird und also noch kein Strom im Anodenkreis der Röhre i
i fließt: Die Spannung, die dem Gitter der Röhre i i durch den Transformator 21
zugeführt wird, ist in Phase mit der Anodenspannung, so daß in positiven Halbwellen
stets ein Strom durch die Röhre fließen kann. Wenn der gleichgerichtete Strom in
der Röhre i i und damit in der Magnetisierungsspule 12 ansteigt, wird die Drosselspüle
gesättigt; und ihre Impedanz sinkt stark ab, so daß ein Wechselstrom von der Stromquelle
io durch die Hauptwicklung 13 der Drosselspule und den Widerstand 14 fließen kann.
Bei ansteigendem Strom steigt auch die Spannung im Widerstand 1q.; die dem Gitter
der Röhre i i durch den Transformator 18 zugeführt wird: Diese Spannung ist in Gegenphase
zu der vom Transformator 2i gelieferten und ist so bemessen, daß sie, wenn die Impedanz
der Drosselspule ein Minimum hat, die Spannung des Transformators 21 überkompensiert
und das Gitter der Röhre i i negativ auflädt. Die Röhre i 1 wird also gesperrt.
Es fließt damit kein Strom mehr in der Sättigungsspule i2 der Drosselspule, und
das Feld in dieser Drosselspule sinkt ab. Die Energie wird in der Wicklung 291 aufgezehrt,
und die Impedanz der Drosselspule steigt wieder auf ihren größten Wert, während
gleichzeitig die negative Vorspannung, die dem Gitter der Röhre i r durch den Transformator
18 zugeführt wird, entsprechend abnimmt: Die Spannung, die dem Gitter der Röhre
i i durch den Transformator 21 zugeführt wird, herrscht wieder vor und macht die
Röhre i i leitend. Der Gitterableitungswiderstand 15 und der Kondensator 16 sind
vorgesehen, um die negative Spannung an dem Gitter i i langsam abfließen zu lassen.
Der sich ergebende Strom in der Magnetisierungswicklung i2 und im Arbeitsstromkreis
23 und 24 besteht aus einerAnzahlvon gleichgerichteten Halbwellen, die durch stromlose
Stücke getrennt sind. Die Anzahl von Halbwellen in jedem Zuge und die Zeit zwischen
den aufeinanderfolgenden Zügen, d. h. die Frequenz des pulsierenden Stromes, ist
u. a. von den Konstanten der Röhre i i, dem Gitterableitungswiderstand 15 und Kondensator
16
und der Sättigungszeit der Drosselspule abhängig. Die günstigsten Werte
jeder dieser Faktoren können leicht ausgewählt werden, und Versuche ergaben, daß
ein pulsierender Strom mit Schwingungsdauern zwischen io vollen Schwingungen in
der Sekunde und einer Schwingung in der Minute leicht erhalten
werden
kann. Es ist hier eine einzige Röhre i i gezeichnet worden, so daß der Arbeitsstrom
aus einer Serie von Halbwellen besteht. Man kann jedoch auch zwei Röhren vorsehen
und damit Vollweggleichrichtung erzielen.
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Eine Anwendung der Erfindung besteht z. B. in dem wechselnden Aus-
und Einschalten der Lampen A und B. Wenn der Strom, der durch die
Sättigungswicklungen 23 und 24 der Drosselspulen 25 bzw. 26 fließt, ein Maximum
hat, hat die Impedanz dieser Drosselspulen ein Minimum, und der Strom von der Stromquelle
28 wird durch die Lampe A fließen, dagegen wird der Strom an der Lampe B durch die
Drosselspule 26 mit ihrer niedrigen Impedanz vorbeigeleitet" werden mit dem Ergebnis,
daß diese Lampe nicht leuchtet. Die Drosselspule 27 dient zur Begrenzung des durch
die Drosselspule 26 fließenden Stromes, wenn ihre Impedanz sehr klein ist. Wenn
der Strom in den Sättigungswicklungen 23 und 24 unterbrochen ist, hat die Impedanz
der Drosselspulen 25 und 26 ein Maximum, so daß zu wenig Strom durch die Lampe A
fließen wird, um sie zum Leuchten zu bringen, während nun der Strom von der Stromquelle
28 durch die Lampe B fließt und sie zum Leuchten bringen wird. Die Drosselspule
27 dient auch dazu, die Spannungen der Lampen A und B einander anzugleichen, so
daß die Lampen A und B abwechselnd mit gleicher Intensität aufleuchten.
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Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem ein Apparat
30 mit positiver Widerstandsstromcharakteristik, z. B. eine Wolframfadenlampe,
in den Stromkreis der Hauptwicklung 13 der Drosselspule eingefügt ist. In derartigen
Vorrichtungen verursacht der zeitliche Wechsel des Widerstandes eine zeitliche Stromänderung,
und diese Abhängigkeit bestimmt die Schwingungsdauer des Stromkreises. Das Gitter
der Röhre i i ist mit dem Drosselspulenkreis an einem Punkt zwischen der Hauptwicklung
13 und dem Apparat 3o durch einen Strombegrenzungswiderstand 31 verbunden. Für gewisse
Typen elektrischer Entladungsgefäße kann man eine negativeVorspannungsbatterie in
den Gitterkreis einschalten. Anfangs ist der innere Widerstand der ungesättigten
Drosselspule sehr hoch, so daß ein sehr kleiner Strom in den Drosselspulenstromkreis
hineinfließt, der den Apparat 3o enthält. Für sehr kleine Ströme ist der Widerstand
des Apparates 30 sehr klein, so daß die dem Gitter der Röhre i i zugeführte
Spannung nahezu dieselbe ist wie die Anodenspannung und die Röhre i i leitend wird.
Der Strom fließt nun von der Stromquelle io durch die Röhre ii, die Magnetisierungswicklung
12 der Drosselspule und die Sättigungswicklung 23 der Drosselspule 25, die den Arbeitsstromkreis
bildet. Wenn der Strom in der Magnetisierungswicklung 12 steigt, sinkt die Impedanz
der Drosselspule auf ihr Minimum, der Strom steigt im Hauptdrosselspulenstromkreis,
und der Widerstand im Apparat 30 wächst schnell. Nun liegt praktisch der
ganze Spannungsabfall des Drosselspulenkreises an dem Apparat 30, so daß die dem
Gitter der Röhre i i zugefügte Spannung sich dem Kathodenpotential der Röhre nähert
und sie nichtleitend macht, worauf der Stromkreis in der Magnetisierungswicklung
12 unterbrochen wird. Dieser Kreislauf wird periodisch wiederholt. Der Apparat
30 kann auch eine negative Stromcharakteristik haben, z. B. eine Kohlenfadenlampe
'sein. In diesem Falle müssen der Apparat 30 und der Strombegrenzungswiderstand
14 ausgetauscht werden. In der oben beschriebenen Anordnung ist die Schwingungsdauer
des Wechselstromes zunächst bestimmt durch die Sättigungszeit der Drosselspule und
die Zeit, die der Apparat 30 braucht, um seine maximale Widerstandsänderung zu erreichen,
was im allgemeinen als seine Wärmecharakteristik bezeichnet wird. Mit dieser Anordnung
kann der Strom in der Arbeitswicklung25 für Blinksignale gebraucht werden, oder
die Drosselspule 25 kann durch zwei Drosselspulen zum abwechselnden Aufleuchten
von zwei Lampen, wie in Abb. i beschrieben ist, ersetzt werden.