-
Anordnung zum Ausgleich des Einflusses der die Kathode speisenden
Wechselspannungsquelle auf das Steuerpotential von Glühkathodenentladungsstrecken
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Entladungsgefäße, deren Kathode direkt
durch Wechselstrom beheizt ist. Von besonderer Bedeutung ist die Erfindung für Glühkathodenentladungsgefäße,
die mit Gas, Neon oder Argon, oder mit Dampf, wie beispielsweise Ouecksilberdampf,
gefüllt sind.
-
Bei den bekannten Anordnungen zur Steuerung von Glühkathodenentladungsgefäßen
wird der Verbindungsleiter der Steuerelektrode an einen Punkt der Sekundärwicklung
des Heiztransformators, vorzugsweise an dessen Mittelanzapfung, oder an einen parallel
zur Sekundärwicklung des Heiztransformators liegenden Widerstand angeschlossen.
Die Steuerungswirkung hängt von der Größe der Spannung ab, welche zwischen der Steuerelektrode
und dem am meisten positiven Punkt der Kathode wirksam ist. Wenn die Kathode an
eine Mittelanzapfung der Heizstromquelle an- . geschlossen ist, so ist dem Steuerpotential
eine Spannung überlagert, die gleich ist der Differenz zwischen dem Potential der
Mittelanzapfung und dem am meisten positiven Punkt der Kathode.
-
Diese überlagerte Spannung ist in ihrer Größe annähernd gleich der
halben Amplitude der Spannung der Heizstromquelle, während ihre Frequenz doppelt
so groß ist wie die Frequenz dieser Stromquelle. Handelt es sich um Steuerungsanordnungen,
bei denen die zur Verfügung stehende Steuerspannung verhältnismäßig klein ist und
bei denen es auf eine genaue Steuerung ankommt, so wird der Steuerungsvorgang des
Entladungsgefäßes durch die von der Heizstromquelle herrührenden, der Steuerspannung
überlagerten Spannungsschwankungen ungünstig beeinflußt. Schwierigkeiten treten
auch dann auf, wenn das Entladungsgefäß mit einer bestimmten Frequenz betrieben
werden muß. Im letzteren Falle stören die von der Heizstromquelle herrührenden Spannungsschwankungen
der doppelten Frequenz.
-
Es sind bereits Schaltanordnungen bekanntgeworden, denen die Aufgabe
zugrunde liegt, bei Glühkathodenentladungsgefäßen, die aus einer Wechselstromquelle
direkt beheizt sind, die störenden Wirkungen der Heizstromquellen auf die Steuerspannung
zu kompensieren oder zu beseitigen. So ist beispielsweise vorgeschlagen worden,
die Ströme für die Heizung und die Anodenspannung in eine bestimmte, während des
Betriebszustandes der
Röhre konstante Phasenlage zueinander zu bringen,
indem die Rotören von Maschinen, welche den Anodenwechselstrom und den Heizstrom
liefern, mechanisch miteinander gekuppelt werden: Es leuchtet ein, dgl,' dieses
Mittel nur in seltenen Fällen anwendbar ist. Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltanordnung,
welche die störenden Wirkungen der Heizstromquelle auf einem anderen Wege beseitigt
und dazu wesentlich einfachere Schaltmittel benötigt. Erfindungsgemäß wird die Steuerungsanordnung
eines Entladungsgefäßes derart ausgebildet bzw. mit zusätzlichen Steuerungsmitteln
derart ausgerüstet, daß der Verbindungsleiter; welcher die Steuerelektrode mit der
Kathode verbindet, stets auf einem Potential gehalten ist, welches' dem am meisten
positiven Punkt der Kathode entspricht. Zu dem Zweck sind Gleichrichterelemente
vorgesehen in der Weise, daß ein Teil dieser Elemente die eine Halbwelle, der andere
Teil die andere Halbwelle der Heizstromquelle führt, und der Verbindungspunkt zwischen
den Gleichrichterelementen ist an den Verbindungsleiter zur Steuerelektrode angeschlossen.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch das Hilfsmittel kleiner Trockengleichrichter
und Olimscher Widerstände das Problem der Beseitigung der störenden Wirkungen der
Heizstromquelle gelöst wird.
-
Einzelheiten der Erfindung und die dadurch erzielbaren Vorteile ergeben
sich aus der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.
-
In Fig, i bedeutet i ein Entladungsgefäß, welches mit einer Anode
3, einer Kathode 5 und einer Steuerelektrode 7 ausgerüstet ist. Die Elektroden 3,
5 und 7 befinden sich in einem- Gefäß, welches mit Gas, beispielsweise Neon oder
Argon, und mit Ouecksilberdampf gefüllt ist. Obwohl die Erfindung für diese Art
von Entladungsgefäßen besonders wichtig ist, kann sie auch für Hochvakuumglühkathodenentladungsgefäßeangewendet
werden.
-
Die Kathode 5 des Entladungsgefäßes i besteht meist aus einer Spirale,
die einen Überzug aus emissionsfähigem Material besitzt. Zur Heizung der Kathode
dient eine Wechselstromquelle g. Diese speist die Kathode 5 über einen Transformator
i i, dessen: Sekundärwicklung 13 mit einer Mittelanzapfung ig versehen ist. Zwischen
dieser Anzapfung und der Anode 3 des EntIadungsgefäßes liegt ein mit 2i bezeichneter
Belastungsstromkreis und eine Gleichspannungsquelle 23. Zwischen den Enden i 5 und
17 der Sekundärwicklung 13 findet sich eine Gleichrichteranordnung, die aus den
beiden Gleichrichterelementen 25 und 27 besteht. Zweckmäßig werden hier Trockengleichrichten
verwendet. Der Verbindungspunkt der beiden Gleichrichterelemente 25 und ' 27 ist
über eine Impedanz 3 i, vorzugsweise @~i:en hochohmigen Widerstand, mit der Mit-@1,,@nzapfung
ig des Transformators 13 ver-'@ ` h.iden: Die Gleichrichter 25 und 27 und
der derstand 3z sind derart an die Sekundärwicklung 13 angeschlossen, daß
die beiden Elemente die eine oder andere Halbwelle des Wechselstromes führen, je
nachdem das eine der beiden -Enden 15 und 17 des Transformators positive Spannung
führt. Der Punkt 29, d. h. der Verbindungspunkt zwischen den Gleichrichterelementen
25 und 27, führt daher stets das Potential des am meisten positiven Punktes der
Sekundärwicklung 13.
-
Die in Fig. i mit 6o bezeichnete, im einzelnen nicht näher beschriebene
Steuerungseinrichtung des Entladungsgefäßes i ist über einen Spännungsteilerwiderständ
33 an den Gitterkreis des Entladungsgefäßes angeschlossen. Der Verbindungsleiter
35 zwischen der Steuerelektrode 7 und der Kathode 5 liegt an dem Verbindungspunkt
2,9 zwischen den beiden Gleichrichterelementen 25 und 27.
-
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Steuerungsanordnung nach der
Erfindung sei angenommen, daß das linke Ende der Sekundärwicklung 13 in einem bestimmten
Zeitpunkt positives Potential besitzt gegenüber dem rechten Ende der Wicklung. In
diesem Fall ist das linke Ende der Kathode 5 der am meisten positive Punkt der Kathode.
Zur gleichen Zeit ist das linke Gleichrichterelement 25 stromleitend, und da sein
Widerstand klein ist, so führt der Verbindungspunkt 29 der beiden Gleichrichterelemente
das gleiche Potential wie der am meisten positive Punkt der Kathode 5. Die Steuerspannung
des Entladungsgefäßes liegt daher zwischen dem am meisten positiven Punkt der Kathode
5 und der Steuerelektrode 7. Die gleichen Verhältnisse liegen vor; wenn die Spannung
der Heizströmquelle sich umkehrt.
-
Es kann vorkommen, daß ein beträchtlicher Spannungsabfall in den Leitungen
zwischen den Enden der Sekundärwicklung 13 und der Kathode 5 auftritt. In diesem
Fall ist der am meisten positive Teil der Kathode 5 auf einem niedrigeren Potential
als das am meisten positive Ende der Heizstromquelle. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten
dient die in Fig.2 dargestellte Schaltung. Der Verbindungsleiter 35 zu der Steuerelektrode
ist hier nicht unmittelbar an den Verbindungspunkt 2g zwischen den Gleichrichterelementen
25 und 27; sondern an eine regelbare Anzapfung des Widerstandes 31 zwischen
dem Gleichrichter und dem Heiztransformator angeschlossen.
Durch
die in Fig.3 dargestellte Schaltung kann ein in den Gleichrichtern 25 und 27 auftretender
Spannungsabfall berücksichtigt werden. Die Sekundärwicklung 13 ist bei dieser
Schaltung mit einer Mittelanzapfung 45, zwei weiteren Anzapfungen 43 und 37 und
zwei verschiebbaren Anzapfungen 41 und 39 ausgerüstet. An die Anzapfungen 37 und
43 ist die Kathode 5 angeschlossen. Die Gleichrichterelemente 25 und-27 liegen an
den verschiebbaren Anzapfungen 39 und 41 und erhalten dadurch eine Spannung, die
etwas größer ist- als die Heizspannung der Glühkathode 5. Die Anzapfungen 39 und
41 werden so eingestellt, daß der Spannungsabfall der Gleichrichterelemente ausgeglichen
wird.
-
Bei der in Fig.4 dargestellten Anordnung ist der Verbindungsleiter
35 der Steuerelektrode des Entladungsgefäßes an eine Vollweggleichrichteranordnung
47 (Graetz-Schaltung) angeschlossen.
-
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Der Arbeitsstromkreis eines Entladungsgefäßes i wird bei dieser Anordnung aus der
gleichen Wechselstromquelle gespeist, die auch die Heizenergie liefert. Die Spannung
des Anodenstromkreises des Entladungsgefäßes wird an einem Spannungsteilerwiderstand
55 abgegriffen, der über eine Vollweggleichrichteranordnung 49 an die Wechselstromquelle
angeschlossen ist. Zwischen dem Widerstand 55 und der Anode 3 des Entladungsgefäßes
liegt der Belastungsstromkreis 2,1. Der Widerstand 55 ist finit zwei Anzapfungen
57 und 59 ausgerüstet. Die Anzapfung 59 ist an den Verbindungsleiter 35 zur Steuerelektrode
7 angeschlossen, während die Anzapfung 57 mit dem Nullpunkt i9 des Heiztransformators
ii verbunden ist. Diese Leitung ist außerdem geerdet.
-
Vergleicht man die Schaltung der Fig. 5 mit der Schaltung nach den
Fig. i oder 2, so zeigt sich, daß im Prinzip auch bei Fig. 5 das gleiche Mittel
angewendet wird, nämlich zwei Gleichrichter, von denen der eine die eine Halbwelle,
der andere die andere Halbwelle der Heizstromquelle führt und deren Verbindungspunkt
an den Verbindungsleiter zur Steuerelektrode angeschlossen ist. Ein Unterschied
zwischen der Schaltung nach Fig. 5 und der Schaltung nach Fig. i liegt nur insofern
vor, als bei Fig. i die beiden Gleichrichter 25 und 27 an die Sekundärwicklung des
Heiztransformators angeschlossen sind, während die entsprechenden Gleichrichterelemente
der Gleichrichteranordnung49 in Fig. 5 zur Primärwicklung des Heiztransformators
i z parallel geschaltet sind. Der Widerstandsteil zwischen den Anzapfungen 57 und
59 in Fig. 5 entspricht dem Widerstand 31 in Fig. i bzw. dem gleichen Widerstand
3 1 in Fig.-2.