-
Schaltanordnung zum Konstanthalten der Klemmenspannung eines elektrischen
Gerätes, das aus einer Gleichstromquelle veränderlicher Spannung gespeist wird Die
Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zum Könstanthalten der Klemmenspannung eines
elektrischen Gerätes, das aus einer Gleichstromquelle veränderlicher Spannung gespeist
wird. Es ist bekannt, zwischen die Stromquelle und den Verbraucher, und zwar in
der positiven Leitung, eine gittergesteuerte Elektronenröhre zu schalten, deren
innerer Widerstand entsprechend den Spannungsschwankungen am Verbraucher geändert
wird. Es ist jedoch nicht möglich, in dieser Weise _ eine für alle Zwecke ausreichende
konstante Spannung an den Klemmen des Verbrauchsgerätes zu erhalten, weshalb man
zur Verbesserung bekanntlich der gesteuerten Röhre eine zweite Röhre vorschalten
kann, welche die am Verbraucher auftretenden Spannungsschwankungen verstärkt auf
die erste Röhre gelangen läßt. Die zweite Röhre kann als Widerstandsverstärker geschaltet
sein, wobei die Kathode mit dem negativen Pol der Spannungsquelle zu verbinden ist.
Die Anode der zweiten Röhre steht einerseits mit dem Gitter und andererseits über
einen Widerstand mit der Kathode der Regelröhre in Verbindung; eine besondere Anodenstromquelle
für die Verstärkerröhre ist dann nicht erforderlich. Es tritt dabei jedoch die Schwierigkeit
auf, daß bei hoher Leitfähigkeit der Regelröhre die Verstärkerröhre nahezu gesperrt
ist, so daß sie in diesem Gebiete schlecht wirkt.
-
Gemäß der Erfindung wird dieser Schwierigkeit dadurch abgeholfen,
daß die Anode der zweiten Röhre außerdem über einen Widerstand mit der Anode der
ersten Röhre verbunden wird.
-
In Fig. z ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung
dargestellt, an Hand derer die Erfindung näher erläutert wird.
-
Die Fig. a bis 5 stellen Weiterentwicklungen dar.
-
Mit z ist in den Figuren eine in Reihe mit der zwischen den Klemmen
q. und 5 angeschlossenen Belastung geschaltete Elektronenröhre dargestellt. Die
Speisestromquelle, welche zwischen den Klemmen a und 3 angeschlossen ist, liefert
eine veränderliche Gleichspannung. Die Spannung an den Klemmen q. und 5 kann infolge
zweier Ursachen schwanken, und zwar erstens infolge der Spannungsschwankungen der
Stromquelle zwischen den Klemmen 2 und 3, zweitens infolge der verschiedenen
Stromaufnahme
des zwischen den Klemmen q. und 5 angeschlossenen Gerätes. Zur Verstärkung der auftretenden
Spannungsschwankungen ist eine als Dreielektrodenröhre ausgebildete Verstärkerröhre
6 vorgesehen, deren Gitterladung von der Spannung an den Klemmen .I und 5 derart
abhängig ist, daß der innere Widerstand der Röhre 6 mit zunehmender Spannung zunimmt
und mit abnehmender Spannung abnimmt. Zu dem Zweck ist das Gitter der Röhre 6 unter
Gegenschaltung einer Gleichstromquelle g und die Anode unter Zwischenschaltung eines
Widerstandes 7 mit der positiven Anschlußklemme .4 des Verbrauchergerätes bzw. der
Kathode der Röhre i verbunden. Außerdem ist erfindungsgemäß die Anode der Röhre
6 unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 8 mit der Anode der Röhre i verbunden.
-
Bei den bekannten Schaltungen, in denen der Widerstand 8 fehlt, ist
bei hoher Leitfähigkeit der Regelröhre i die Verstärkerröhre 6 nahezu gesperrt,
weil dann das Gitter der Regelröhre nur eine sehr geringe negative Spannung gegenüber
der Kathode besitzt. Da die Vor spannung dieses Gitters durch den Widerstand 7 im
Anodenkreis der zweiten Röhre 6 bestimmt wird, muß in diesem Falle über den Widerstand
7 praktisch kein Strom fließen, d. h. also die Röhre 6 ist praktisch gesperrt. Wenn
jedoch die Röhre 6 praktisch gesperrt ist, hat sie nur eine geringe Verstärkerwirkung.
Dies bedeutet somit, daß bei höheren Stromstärken die Regelung sehr schlecht ist.
Es ist nun leicht einzusehen, daß durch das Anbringen des Widerstandes 8 bei höheren
Stromstärken eine Verbesserung der Regelung und somit eine Vergrößerung des Regelbereiches
erzielt wird, denn die Vorspannung des Gitters der Röhre i wird nun nicht mehr wie
vorher nur durch den vom Anodenstrom der Röhre 6 an dem Widerstand 7 hervorgerufenen
Spannungsabfall bestimmt, sondern außerdem von der Spannung zwischen den Klemmen
2 und 3.
-
Durch das Zuschalten des Widerstandes 8 ändert sich die mit der Röhre
6 erzielte Verstärkung. Es zeigt sich, daß, wenn der Verstärkungsfaktor der Röhre
6 g beträgt, der scheinbare Verstärkungsfaktor (g') in der gezeigten Schaltung
wird, wobei, wenn der Widerstandswert von 7 r1 und von 8 r2 ist, gilt:
Wie aus obigem hervorgeht, wird der Ausgleich der Spannungsschwankungen etwas beeinflußt
werden, jedoch wird schon bei sehr geringen Werten von a, wie z. B. eine recht erhebliche
Verbesserung des
Regelbereiches erzielt, und zwar weil dann bei höheen nstärken im geregelten Stromkreis
r ' Stror die Verstärkerröhre nicht mehr wie bei den bekannten Schaltungen
praktisch gesperrt ist. Ein Teil des die Röhre i überbrückenden Widerstandes kann
außerdem noch durch eine Glimmröhre gebildet werden, wodurch g' noch günstiger wird.
-
Die Batterie g dient dazu, dem Gitter die richtige Vorspannung zu
geben. Bei den in den F ig. i bis q. dargestellten Schaltungen maß die Batteriespannung
wenigstens gleich der Spannung zwischen den Klemmen d. und 5 sein. Man kann jedoch
das Gitter mit einem Punkte eines zwischen d. und 5 geschalteten Potentiometers
verbinden, in welchem Falle die Batteriespannung niedriger gewählt werden kann.
Die Genauigkeit der Regelung wird jedoch in demselben Maße herabgesetzt.
-
Da die Verstärkerröhre eine Umkehrung der Phase bewirkt, ist eine
vollständige Kompensation der zwischen den Anschlußklemmen q. und 5 auftretenden
Spannungsschwankungen infolge Schwankungen der Spannung zwischen den Klemmen 2 und
3 möglich. In Fig.2 ist eine Schaltung dargestellt, mittels derer eine solche Kompensation
erzielt werden kann. Das Gitter der Verstärkerröhre ist dabei mit einem Punkte eines
aus den zwei Teilen io und ii bestehenden, die Röhre i überbrückenden Widerstandes
verbunden. Hat io einen Wert r3 und i i einen Wert r4, so wird eine vollständige
Kompensation erzielt, wenn
Die Wirkung der Schaltung nach Fig. 2 ist folgende: Wenn die Speisespannung um einen
bestimmten Betrag erhöht wird, bedingt dies in der Schaltung nach Fig. i eine geringe
Erhöhung der Spannung zwischen den Klemmen q. und 5, oder anders ausgedrückt, es
fließt dann durch die Regelröhre i ein Strom, der noch etwas größer ist als der
bei unveränderter Spannung zwischen den Verbraucherklemmen ,¢ und 5 auftretende
Strom.
-
Damit in der Schaltung nach Fig. i die Spannung zwischen den Verbraucherklemmen
auf den ursprünglichen Wert zurückgebracht wird, muß somit der die Regelröhre durchfließende
Strom um einen geringen Betrag herabgesetzt werden. In der Schaltung nach Fig.2
wird dies dadurch erzielt, daß die negative Gittervorspannung der Verstärkerröhre
6 um einen der durch die Regelwirkung
bedingten Erhöhung der Anodenspannung
der Regelröhre i entsprechenden Betrag herabgesetzt wird. Dadurch wird die negative
Gittervorspannung der Regelröhre zusätzlich vergrößert und der Anodenstrom verringert.
-
Wie in Fig. 3 angegeben, kann das Gitter auch mit einem Punkte des
die Klemmen 2 und 3 überbrückenden Widerstandes 12 verbunden werden, wodurch die
gleiche Wirkung wie in Fig. 2 erzielt wird.
-
Eine Schaltung, bei der eine Kompensation der durch die Spannungsschwankungen
entstehenden Stromänderungen erreicht werden kann, ist in Fig. 4 angegeben. Es ist
dabei in den negativen Leiter ein Widerstand 13 geschaltet und das Gitter der Röhre
6 mit einem Punkte dieses Widerstandes derart verbunden, daß die Gitterspannung
außerdem noch durch die Stromschwankungen # beeinfiußt wird: Es ist natürlich in
diesem Falle eine vollständige Kompensation der Stromschwankungen erzielbar.
-
Es leuchtet ein, daß anstatt einer einzigen Regelröhre i mehrere solcher-
parallel geschattet werden können. Weiter wird man zweckmäßig für die Verstärkerröhre
6 eine solche mit mehreren Gittern verwenden, wie j in Fig. 5 angegeben. Die dort
gezeigte Röhre 6 ist eine Röhre mit Schirmgitter, das mit dem gemeinsamen Punkte
der in Reihe zwischen die Klemmen 4 und 5 geschalteten Widerstände 17 und 1&
verbunden ist.
-
In Fig. 5 ist weiter eine etwas abgeänderte Schaltung für die die
Vorspannung des Gitters der Röhre 6 liefernde Spannungsquelle g angegeben. Diese
ist in Reihe mit den Widerständen IS und 16 zwischen die Klemmen 4 und 5 geschaltet.
Der Vorteil dieser Schaltung besteht darin, daß eine einzige Spannungsquelle gleichzeitig
für mehrere Regelanlagen verwendet werden kann. Diese Spannungsquelle liefert dabei
Strom, so daß man dafür vorzugsweise statt einer Batterie ein Speisegerät mit einem
Gleichrichter wählt, dessen Spannung zweckmäßig wieder mit einem Regler, wie oben
beschrieben, konstant gehalten wird.