DE707326C

DE707326C - Protection circuit for grid-controlled electron tubes

Info

Publication number: DE707326C
Application number: DES106875D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-11-02
Filing date: 1932-11-02
Publication date: 1941-06-19

Description

Schutzschaltung für gittergesteuerte Elektronenrähren Für die Lebensdauer von Elektronenröhren ist es wichtig, daß die Anodenverlustleistung einen bestimmten, von der Röhrenkonstruktion abhängigen Wert niemals überschreitet. Unter Anodenverlustleistung ist dabei das Produkt aus der Spannung zwischen Anode und Kathode und dem Anodenstrom zu verstehen. In dieser Hinsicht sind Elektronenröhren, die in Feinregelanordnungen von elektrischen Maschinen benutzt werden, stark gefährdet. Besonders groß ist die Gefährdung der Röhren dann, wenn diese als sogenannte Hochemissionsröhren ausgebildet sind. Hochemissionsröhren sind im Gegensatz zu den normalen Verstärkerröhren keine reinen Hochvakuumröhren, sondern enthalten noch eine gewisse Restgasfüllung, ohne jedoch dabei ihre kontinuierliche Steuerbarkeit zu verlieren.Protective circuit for grid-controlled electron tubes For the service life of electron tubes, it is important that the anode power loss is a certain never exceeds the value depending on the tube construction. Under anode power dissipation is the product of the voltage between anode and cathode and the anode current to understand. In this regard, electron tubes are used in fine control arrangements used by electrical machines are at great risk. It is particularly big The tubes are at risk if they are designed as so-called high-emission tubes are. In contrast to normal amplifier tubes, high-emission tubes are not pure high vacuum tubes, but still contain a certain amount of residual gas without however, they lose their continuous controllability in the process.

Der Anodenstrom einer Elektronenröhre hängt bekanntlich außer von der Anodenspannung auch von der Größe der Gitterspannung ab. In Fig. r ist mit q. eine Schar von Kennlinien bezeichnet, die die Abhängigkeit zwischen dem Anodenstrom und der Gitterspannung bei verschiedenen Werten der Anodenspannung darstellen. Zu jeder Anodenspannung, d. h. zu jeder Kurve der Kurvenscbar q., gehört bekanntlich ein bestimmter Anodenstrom, bei dem die höchstzulässige Anodenverlustleistung erreicht ist. Diese Grenze wird in Fig. r durch die Gerade 2 wiedergegeben. Entspricht beispielsweise die Anodenspannung der am weitesten links liegenden Kurve 4., so darf die Gitterspannung bis höchstens auf den durch die Linie 5 dargestellten positiven Wert ansteigen, ohne daß die Gerade 2 überschritten wird. Der Arbeitspunkt der Röhre entspricht dann dem Punkt 6. Dagegen ist ein Ansteigen der Gitterspannung auf den durch die Linie z dargestellten Wert bei der gegebenen Anodenspannung unzulässig, da dann der neue Arbeitspunkt 3 bereits oberhalb der Grenzgeraden z liegt. Ein solches unerwünschtes Ansteigen der Gitterspannung kann aber bei Feinregelanordnungen für elektrische Maschinen sehr leicht auftreten, insbesondere dann, wenn die Maschine plötzlich belastet oder entlastet wird. Die hierbei auftretenden Ausgleichvorgänge gehen ohne Änderung durch die etwa vorgeschaltete Verstärkeranordnung hindurch, da diese praktisch ohne Trägheit arbeitet. Besonders schädlich wirkt sich ein solches Ansteigen der Anodenverlustleistung bei Hochemissionsröhren aus, da es dann zu einer stärkeren Ionisation der Restgasfüllung kommt, wodurch ein lawinenartiges Anwachsen der Entladung hervorgerufen werden kann.As is well known, the anode current of an electron tube depends on the anode voltage also depends on the size of the grid voltage. In Fig. R with q. a family of characteristics denotes the dependence between the anode current and the grid voltage at different values of the anode voltage. to any anode voltage, d. H. as is well known, belongs to every curve of the curve scbar q a certain anode current at which the maximum permissible anode power loss is reached is. This limit is represented by straight line 2 in FIG. For example, corresponds to is the anode voltage of the leftmost curve 4., the grid voltage may be rise to a maximum of the positive value shown by line 5, without crossing straight line 2. The working point of the tube corresponds then to point 6. On the other hand, there is an increase in the grid voltage to that caused by the Line z shown value is impermissible for the given anode voltage, because then the new working point 3 is already above the limit straight line z. Such an undesirable one However, the grid voltage can increase in the case of precision control arrangements for electrical Machines occur very easily, especially when the machine is sudden is charged or relieved. The compensation processes that occur here go without Change through the possibly upstream amplifier arrangement, as this is practical works without indolence. Such an increase in the Anode power loss in high-emission tubes, as it then becomes stronger Ionization of the residual gas occurs, causing an avalanche-like increase in the discharge can be evoked.

Die vorliegende Erfindung verhindert das beschriebene, unzulässige Anwachsen der Anodenverlustleistung mit sehr einfachen Mitteln. Und zwar bedient sich die Erfindung hierzu eines in Reihe mit dem Gitterkreis liegenden festen Widerstandes, der unter dem Einfluß des Gitterstromes Potentialveränderungen an dem Gitter hervorruft. Solche Widerstände hat man bereits zu anderen Zwecken benutzt. So beruht z. B. die sogenannte Gittergleichrichtung oder Audionwirkung darauf, daß in den positiven Halbwellen der Gitterwechselspannung das Gitterpotential infolge des Gitterstromes und des dadurch hervorgerufenen Spannungsabfalles an dein Widerstand nur verhältnismäßig wenig ansteigt, während die negative Gitterspannungshalbwelle voll zur Wirkung kommt. Eine andere bekannte Einrichtung benutzt den festen Gitterwiderstand zur Linearisierung derVerstärkerwirkung eines Elektronenrohres, bei dem der Anodenstrom im Arbeitsbereich schneller als proportional mit der Gitterspannung anwächst, was an sich eine höhere Verstärkung der positiven Gitterspannung shalbwellen zur Folge haben würde. Gemäß der Erfindung werden nun die durch den an sich bekannten, festen Gitterwiderstand unter der Einwirkung der Gitterströme hervorgerufenen Potentialänderungen durch entsprechende Bemessung des Widerstandes dazu benutzt, um ein unzulässiges Ansteigen des Anodenstromes und damit der Anodenverlustleistung ztt verhindern. Sobald also an der den Gitterkreis speisenden Spannungsquelle eine unzulässig hohe Spannung in positivem Sinne auftritt, entsteht an dein Gitterwiderstand unter dem Einfluß des in Erscheinung tretenden Gitterstromes ein Spannungsabfall, der das Gitter daran hindert. schädliche Potentiale anzunehmen. Besonders wirksam, aber auch besonders wichtig ist die Erfindung bei Hochemissionsröhren, da bei diesen wegen der Restgasfüllung erheblich größere Gitterströme auftreten können als bei reinen Elektronenröhren.The present invention prevents the described, inadmissible Increase in the anode power dissipation with very simple means. And served the invention for this purpose is a fixed resistor in series with the grid circle, the changes in potential under the influence of the grid current the grid. Such resistors have already been used for other purposes. So z. B. the so-called grid rectification or audion effect on that the grid potential as a result of the positive half-waves of the alternating grid voltage the grid current and the resulting voltage drop across your resistor increases only relatively little, while the negative grid voltage half-wave comes into full effect. Another known device uses the fixed grid resistance for the linearization of the amplifier effect of an electron tube in which the anode current in the working area grows faster than proportionally with the grid voltage, which in itself a higher amplification of the positive grid voltage half-wave result would have. According to the invention are now by the known per se, solid Grid resistance caused by changes in potential under the action of grid currents by appropriately dimensioning the resistance used to avoid an impermissible Prevent an increase in the anode current and thus the anode power loss. As soon as there is an impermissibly high voltage source feeding the grid circuit Tension occurs in a positive sense, arises at your grid resistance under the Influence of the appearing grid current a voltage drop, which the Lattice prevents it. to accept harmful potentials. Particularly effective, however The invention is also particularly important in the case of high-emission tubes, as in these because of the residual gas filling, considerably larger lattice currents can occur than with pure electron tubes.

Die Bemessung des Widerstandes gemäß der Erfindung läßt sich deshalb sehr sicher durchführen, weil in den Betriebsschaltungen der vorliegenden Art die höchste Anodenspannung, die überhaupt am Rohr auftreten kann, einen ganz bestimmten Wert besitzt. Das möge an den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der Erfindung näher gezeigt werden. In Fig. 2 bedeutet R der dein Gitter vorgeschaltete Schutzwiderstand. F ist die Erregerwicklung der Maschine, in der der Erregerstrom iF fließt, während H die feste Speisespannung für den Erregerkreis der Maschine ist. Parallel zu der nicht näher bezeichneten Ausgangsröhre derFeinregelanordnung liegt ein Widerstand IV. Die Anodenspannung an der Röhre entspricht also ständig dein Spannungsabfall, der durch den Feldstrom iF an dem Widerstand W hervorgerufen wird. Infolgedessen ist die Anodenspannung dann am größten, wenn die Röhre vollkommen gesperrt, ihr Gitter also stark negativ ist. Es fließt dann der gesamte Feldstrom über den Widerstand W.The dimensioning of the resistance according to the invention can therefore be carried out very reliably because in the operating circuits of the present type the highest anode voltage that can ever occur on the tube has a very specific value. This should be shown in more detail in the following exemplary embodiments of the invention. In Fig. 2, R denotes the protective resistor connected upstream of your grid. F is the excitation winding of the machine in which the excitation current iF flows, while H is the fixed supply voltage for the excitation circuit of the machine. Parallel to the unspecified output tube is a resistor derFeinregelanordnung IV. The anode voltage of the tube so constantly corresponds to your voltage drop which is caused by the field current IF across the resistor W. As a result, the anode voltage is greatest when the tube is completely blocked, i.e. its grid is strongly negative. The entire field current then flows through the resistor W.

In Fig.3 fehlt der Parallelwiderstand zur Röhre. Infolgedessen ist die Anodenspannung gleich der Differenz der Spannung H und dem Spannungsabfall, der durch den Feldstrom in der Feldwicklung F selbst hervorgerufen wird. Grundsätzlich kann in diesem Fall also die Anodenspannung gleich H werden. In diesem Fall besteht allerdings für die Röhre keine Gefahr, da ja dieser Zustand nur möglich ist, wenn die Röhre durch negative Gitterspannung völlig gesperrt ist. Der gefährliche Betriebszustand der Röhre wird in diesem Fall offenbar an einer Stelle zwischen dem Maximalwert und dem Wert Null für den Feldstrom liegen.In Fig. 3 the parallel resistance to the tube is missing. As a result is the anode voltage is equal to the difference between the voltage H and the voltage drop, which is caused by the field current in the field winding F itself. Basically in this case the anode voltage can be equal to H. In this case there is however, there is no danger for the tube, since this state is only possible if the tube is completely blocked by negative grid voltage. The dangerous operating condition the tube in this case appears to be at a point between the maximum value and the value zero for the field current.

In Fig. 3 ist noch eine zusätzliche Schutzeinrichtung für das Elektronenrohr in Form eines parallel dazu geschalteten Glimmrohres G vorgesehen, in dessen Stromkreis das Relais R liegt. Diese Einrichtung soll die Röhre schützen, wenn sich die Spannung H wider Erwarten doch stark erhöhen sollte. Dann spricht das Glimmrohr G an und begrenzt dadurch die Anodenspannung an der Röhre auf einen ungefährlichen Wert.In Fig. 3 there is an additional protective device for the electron tube in the form of a glow tube G connected in parallel to it, in its circuit the relay R is on. This device is designed to protect the tube when the voltage drops H, contrary to expectations, should increase strongly. Then the glow tube G responds and thereby limits the anode voltage at the tube to a safe value.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Protective circuit for grid-controlled electron tubes, especially for high-emission tubes containing gas residues, which are used in precision control arrangements are used for electrical machines, characterized in that when used one known per se, potential changes under the influence of the grid current on the grid of the electron tube and connected in series with the grid circuit fixed resistance, these changes in potential are called a corresponding dimensioning of the resistance be used to prevent an unacceptable increase in the anode current and thus to prevent the anode power loss. a. Protective circuit according to Claim i, characterized characterized in that to keep the anode power loss small except for the fixed Resistance (R) means for limiting the anode voltage, e.g. B. one parallel to the Tubular series connection of a glow tube (G) and a relay (r) is provided are.