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Steuerung von gittergesteuerten Entladungsstrecken Es sind bereits
die mannigfachsten Verfahren und Anordnungen zur Steuerung von gittergesteuerten
Entladungsstrecken vorgeschlagen worden. Den meisten haftet jedoch der Nachteil
einer mehr oder weniger großen Trägheit und eines verhältnismäßig großen Aufwandes
arr Schaltmitteln an. Ferneristvielfach die Genauigkeit der Steuerung dadurch gefährdet,
daß die Kurve der. dem Gitter zugeführten Steuerspannung keinen eindeutigen scharfen
Schnittpunkt mit der Zündkennlinie der Entladungsstrecke aufweist. Diese Nachteile
werden durch die Erfindung in vollkommenster Weise vermieden, wobei stets *ein scharfer
Schnittpunkt zwischen der Steuerspannungskurve und der Zündkennlinie und damit eine
äußerst genaue Aussteuerung der Entladungsstrecken gewährleistet ist.
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Die Erfindung besteht darin, daß die den Gittern zugeführte Steuerspannung
wenigstens vor dem Zündzeitpunkt aus negativen Werten einer Wechselspannung und
aus einer ihr im wesentlichen entgegenwirkenden Spannung eines sich allmählich ladenden
oder entladenden Kondensators oder gleichartigen, kapazitiv wirkenden Speichers
zusammengesetzt ist, und zwar derart, daß ihre Kurve die Zündkennlinie der zu steuernden
Entladungsstrecke, von sperrenden Werten zum Zündwert ansteigend, scharf schneidet.
Beispielsweise liegt in der Verbindungsleitung zwischen Gitter und Kathode der Entladungsstrecke
eine Wechselspannungsquelle in Reihe mit einem Kondensator, der von einer zweiten
Wechselspannungsquelle gleicher Periodenzahl zeitlich regelbar aufgeladen wird.
Die Wechselspannungskomponente der Steuerspannung kann eine wählbare Phasenlage
zur Anodenspannung aufweisen und gegebenenfalls in ihrer Amplitude veränderbar sein.
Sie wird vorzugsweise in Gegenphase zur Anodenspannung gelegt. Der Gitterspannungskondensator
wird hingegen mit der positiven Halbwelle einer im wesentlichen zur Anödenspannung
gleichphasigen Wechselspannung gespeist. Gittergesteuerte Entladungsstrekken; deren
Gitterkreis einen Kondensator und eine Wechselspannungsquelle enthält, sind an sich
bekannt. Än den bekannten, zum Teil für andere Zwecke als für die Zündpunktverschiebung
an Entladungsstrecken bestimmten Schaltungen ist aber vor dem Zündzeitpunkt entweder
die Wechselspannung positiv statt negativ oder mit der Kondensatorspannung
gleichgerichtet.
Ein scharfer Schnitt zwischen ansteigender Gitterspannungskurve und Zündkennlinie
kommt hier nicht zustande.
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Bei den im nachfolgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung
wird die Ladezeit des Kondensators in an sich bekannter Weise durch einen Widerstand
gesteuert bzw. regelbar gemacht, indem die Größe dieses Widerstandes veränderbar
ist. Vorteilhaft wird man als Widerstand im Kondensatorladekreis eine gesteuerte
Entladungsstrecke benutzen. Die Entladegeschwindigkeit des Kondensators richtet
sich nach der Größe eines dem Kondensator parallel geschalteten Widerstandes, wobei
diesei so bemessen ist, daß vor Beginn einer neuen positiven Halbwelle an der zu
steuernden Entladungsstrecke die Kondensatorspannungwenigstens Null beträgt.
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In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wiedergegeben. An das Drehstromnetz i mit den Leitungen R, S, T sind die Anoden
2, 3 und :I der Entladungsstrecken 5, 6 und 7 angeschlossen. Diese speisen in Gleichrichterschaltung
einen Verbraucher 8, der einerseits an die Kathodenleitung und andererseits an die
Sternpunktsverbindung io des Drehstromnetzes angeschlossen ist. Es ist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel angenommen, daß die Entladungsstrecken unmittelbar an das Wechselstromnetz
angeschlossen werden, jedoch ist es selbstverständlich auch möglich, der Entladungsstreckenanordnung
die Energie aus dem Drehstromnetz über einen Transformator zuzuführen, der notwendigenfalls
durch eine der bekannten Schaltungen (Phasenzahlvervielfachung o. dgl.) Betriebsverbesserungen
der Anlage herbeiführt. Die nach Phasen geordneten Steuerkreise der einzelnen Entladungsstrecken
5, 6 und 7 bestehen aus den Transformatorwicklungen i 1, 12 und 13, den Kondensatoren
1.4, 15 und 16, den Ventilen 17, 18 und i9, dem Steuerkreistransformator <,o
sowie der Hilfsentladungsstrecke 21. Die Teile 2o und 21 sind sämtlichen Steuerkreisen
der einzelnen Entladungsstrecken 5, 6 und 7 gemeinsam. Parallel zu den Kondensatoren
1.4, 15 und 16 liegen die Entladewiderstän(le 22, 23 und 24.. In den Zuleitungen
der Steuergitter sind in bekannter Weise die Vorwiderstände 25, 26 und 27 angeordnet.
Die Ventile 17, 18 und i9 in den Steuerkreisen sind so geschaltet, daß sie die positive
Halbwelle der @ vom Steuertransformator 2o gelieferten Wechselspannung zum Kondensator
hindurchlassen. Die Ladung erfolgt über die Leitung 9.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun folgende. Die Transformatorwicklungen
11, 12 und 13 sind so geschaltet, daß deren den Steuergittern der Entladungsstrecken
5, 6 und ; zugeführte Klemmenspannung sich annähernd in Phasenopposition zur entsprechenden
Anodenspannung befindet. Wären in den Steuerkreisen nur diese Steuermittel vorhanden,
so könnte also niemals eine Zündung der Entladungsstrecken 5, 6 und ; erfolgen.
Diese wird jedoch dadurch möglich, daß eine mit der zugehörigen Anodenspannung konphas
liegende Wechselspannung die Kondensatoren 14, 15 und 16 über (las Steuerorgan 21
auflädt. Durch diese positive Kondensatorspannung wird die von den Transformatorwicklungen
11, 12 und 13 gelieferte negative Steuerspannung kompensiert. Die Aufladegeschwindigkeit
der Kondensatoren 1..1, 15 und 16 auf die Höhe der Ladespannung wird mit Hilfe des
Regelorgans 2z nun in Abhängigkeit von dem zu regelnden Wert geändert, so daß je
nach der Einstellung dieses Widerstandes 2i früher oder später der Kompensationszustand
am Steuergitter erreicht und damit der Zündzeitpunkt der Entladungsstrecke festgelegt
wird. Kommt beispielsweise die von dem Gittertransforrnator 2o gelieferte positive
Halbwelle in fast voller Höhe in den einzelnen Gitterkreisen zur Wirkung, so bedeutet
dies, daß fast unmittelbar zu Beginn der positiven Arbeitsbalbwelle an den Anoden
2, 3 "und 4. die Entladungsstrekken 5, 6 und 7 gezündet werden. Ändert man nun die
Ladegeschwindigkeit der Kondensatoren 14, 15 und 16, so ergibt sich, daß je nach
der Höhe des Widerstandes 21 die Spannung an den Kondensatoren zu einem bestimmten
Zeitpunkt ebenso hoch positiv ist, wie die Klemmenspannung der Transformatorwicklungen
i i, 12 und 13 negativ ist. Je später dieser Zustand innerhalb einer Halbwelle eintritt,
um so weiter wird der Zündpunkt nach rückwärts verschoben. Damit die Kondensatoren
1d., 15 und 16 sich während der an den Anoden 2, 3 und .i anliegenden negativen
Halbwellen entladen können, sind die Widerstände 22, :3 und 2.4 den Kondensatoren
parallel geschaltet. Die Bemessung dieser-Entladewiderstände muß derart sein, daß
vor Beginn einer neuen positiven Arbeitshalbwelle an den Anoden 2, 3 und .4 die
Kondensatoren wenigstens den Spannungswert Null aufweisen.
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Besonders bemerkenswert ist, daß bei dein gezeigten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das eine mehrphasige Anordnung von Entladungsstrecken darstellt,
sämtliche Steuerkreise durch ein einziges Regelorgan, närnlich die Entladungsstrecke
21, gesteuert werden können. Sollte es je nach Art der Entladungsstreckenanordnungen
erforderlich sein, daß jede einzelne Entladungsstrecke eine gegenüber den anderen
oder einer Gruppe anderer
Entladungsstrecken verschiedene Aussteuerung
erfährt, wie dies beispielsweise bei Umrichteran.lagen vielfach gefordert wird,
so kann selbstverständlich die Anordnung gemäß der Erfindung auch so gestaltet werden,
daß in jedem Steuerkreis eine besondere Hilfsentladungsstrecke liegt bzw. zur Aussteuerung
jeder Entladungsstrecke dient.
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je nach der Art der Anordnung, in der der Erfindungsgegenstand Verwendung
findet, können in dieser .mehrere Regelgrößen vorhanden sein, d. h. es muß die Möglichkeit
bestehen, diese verschiedenen Regelgrößen. auf die Entladungsstreckenanordnung einwirken
/u lassen. Auch diese Forderung kann bei der Anordnung gemäß der Erfindung auf einfachste
Weise dadurch erfüllt werden, daß außer der Veränderung der Ladegeschwindigkeit
der Kondensatoren noch die Amplitude cler den Steuerkreisen über die Transformatorwicklungen
ii, 12 und 13 zugeführten Wechselspannungskomponenten in an sich bekannter Weise
verändert wird. Außerdem ist es möglich, die Phasenlage der von den Transformatorwicklungen
ii, 12 und 13 gelieferten Wechselspannung in bezug auf die an den Anoden 2"3 und
d. liegenden Wechselspannungen zu verändern. Die vorgenannte _ Weiterentwicklung
des Erfindungsgegenstandes kann vor allen Dingen dann von Vorteil sein, wenn es
sich darum handelt, sowohl eine Grobregelung als auch eine Feinregelung einer Regelgröße
in der zu betreibenden Anordnung vorzunehmen. In diesem Fall wird man beispielsweise
die dem Steuerkreis zugeführte Wechselspannungskomponente grob regeln, indem man
deren Höhe bzw. Phasenlage durch die Ursache der Abweichung beeinfluss-en läßt,
und durch die Ladung der Kondensatoren wird man 'eine Feinregelung bewirken, indem
man diese von der Sollgröße oder der Abweichung von dieser beeinflussen läßt.
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Um ein einwandfreies Arbeiten der Anordnung gemäß der Erfindung insbesondere
dann zu erzielen, wenn die Ladespannung der Kondensatoren i densatoren durch eine
gesteuerte Hoch vakuumröhre verändert wird, i-st der Bemessung der Gitterkreiskondensatoren
besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Die Widerstandsänderung des Verstärkerrohres
darf nämlich im Hinblick auf die Kondensatorg'röße in diesem Fall nur bis zu einem
bestimmten Werte nach oben, also nach hohen Widerstandswerten hin, durchgeführt
werden, weil sonst der Widerstand des Regelorgans größer als- der Isolationswiderstand
der Anlage wird und alsdann eine einwandfreie Steuerung unmöglich ist. Andererseits
kann die Widerstandsverminderung durch die V erstärkerröhre einen bestimmten Wert
nicht unteraclireiten. -C#iilirt man die Widerstandsänderung des Verstärkerrohres
beispielsweise durch Änderun' des Gitterpotentials herbei, so treten beim Erreichen
bestimmter Gitterspannungswerte sehr leicht Gitterströme auf, durch die dann eine
cinnvandfreie und leistungslose Steuerung verhindert wfrd. An Stelle derWider standsänderung
desVerstärkerrohres durch Gitterpotentialänderungen kann selbstverständlich auch
eine thermische Regulierung des Verstärkerrohres. d. h. eine Veränderung des Widerstandswertes
der Verstärkerröhre durch Beeinflussung der Kathodenheizung, erfolgen. Jn diesem
Fall treten ähnliche ungünstige Erscheinungen bei Überschreiten'gewisser Grenzwerte
auf.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung kann weiterhin dadurch verbessert
werden, claß sowohl die Geschwindigkeit der Ladung des Kondensators als auch die
Höhe der dem Steuerkreis zugeführten Wechselspannungskomponente durch ein einziges
Regelorgan, beispielsweise eine Mehrelektroden- bzw. Mehrgitterröhre, verändert
wird. Ein Ausführungsbeispiel dieser Art zeigt die Fig. 2. Das Entladungsgefäß 30
wird von einer Wechselspannungsquelle 31 gespeist und liefert einem Verbraucher
32 eine Gleichstromenergie. Der Steuerkreis 33 des Steuergitters 34 besteht aus
dem Kondensator 3 3 finit parallel geschaltetem Widerstand 36, einer Transformatorwicklung
37, einer Mehrgitterröhre 38, einem Widerstand 39 und dem Vonviderstand d.0. Die
Mehrgitterröhre stellt im vorliegenden Fall .eine Raumladegitterröhre dar, wobei
in den Raumladegitterkreis noch ein Regelwiderstand 4.i und an den Steuergitterkreis
eine Regelanordnung 4.2 angeschlossen ist. Die Transformatörwiclclung 37 wird aus
einer Wechselspannungsquelle 43 gespeist. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist
in den Diagrammen der Fig. 3, d. und ; wiedergegeben. Die Kennlinien der Raumladegitterröhre,
d. h. die Raumladestromlinie und die Anodenstromlinie der Röhre, kreuzen sich bekanntlich.
Eine Veränderung des Steuergitterpotentials durch die Anordnung 42 wird deshalb
sowohl eine Vcränderung des Raumladestromes als auch des Anodenstromes zur 1.#olge
haben. Durch das Steuergitterpotential wird nun der Widerstandswert der Raumladegi'tterröhre
bestimmt und dadurch die Höhe der dem Kondensator aus der Transformatorwicklung
37 zufließenden Ladespannung. festgelegt. Gleichzeitig wird jedoch bei ain Widerstand
39 auftretendem Spannungsabfall infolge des I2aumiadestromflusses die Höhe dieses
Spannungsabfalles geregelt. Außer der Veränderung des Raumladestromes durch das
Steuergitterpotential kann noch durch den Regelwiderstand 41 im Raumladestrornkreis
eine
Veränderung des Rauuiladestrouies erzielt werden.
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In den Diagrammen gemäß den Fig. 3, 4 und 5 stellt die Kurve VO die
Anodenspatiuungder Entladungsstrecke 30 dar, während die Kondensatorspannung durch
die Linie 1'2 dargestellt ist. Die ain Widerstand 39 infolge des Raumladestromes
auftretende Spannung verläuft entlang der Linie V" und die Addition der jeweiligen
Spannungswerte der beiden Kurven L'_ und L", ergibt die Kurve L'3. 13)esitzt nun
die Entladungsstrecke 30 eine Zündkennlinie gemäß der Kurve Zg, so ist bereits
in dem Punkte A (Fig. 3) der Wert der Gitterniodulationsspannung erreicht, bei dem
die Gitterspannungskurve die Zündkennlinie schneidet, und in dieseln Augenblick,
also bereits zu Anfang der positiven Halbwelle der I3ntladungsstreclce 30, erfolgt
die Zündung. Die Spannungen ho, L'l, TL'=, 1%3 sind auch in 1 ig. 2 eingetragen.
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Gibt man dem Steuergitter der Entladungsstrecke 38 einen anderen Regelwert,
durch den der Anodenstrom gedrosselt wird, jedoch -der Raumladestrom entsprechend
den gekreuzten Kennlinien ansteigt, so verlaufen die einzelnen Spannungskurven entsprechend
den in Fig. 4. gezeichneten, in ihrer Bezeichnung mit Fig.3 übereinstimmenden Linien.
Wie ersichtlich, schneidet in diesem Fall die Kurve l'3 die Zündkennlinie Zg erst
im Punkte B.
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Die Fig. 5 veranschaulicht einen Betriebsfall. bei dem (las Steuergitterpotential
noch weiter in dem vorgenannten Sinn verändert ist, und es erfolgt hierbei die Zündung
der 13ntladungsstrecke 38 in dein Punkte C. Den Steuerdiagrammen nach den Fig. 3,
.4 und ist besonders zu entnehmen, daß die Zündkennlinie stets unter einem verhältnismäßig
großen Winkel von der Gittermodulationsspannung geschnitten wird, d. h. es ist stets
ein scharfer Schnittpunkt der beiden Linien und damit ein eindeutiger Zündeinsatzpunkt
der Entladung vorhanden. Die Bezugszeichen der Fig. 3 entsprechcni denen der Fig.
3 und 4..
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In Fig.6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
in dem die der hig. 2 entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen besitzen.
Im vorliegenden Fall wird jedoch die Mehrgitterröhre (Raumladegitterröhre) in ihrem
Anodenkreis von einer Wechselspannung .L4 und in ihrem Raumladegitterkreis von einer
Wechselspannung 43 gespeist. Diese beiden Wechselspannungen sind in der Hiase gegeneinander
um einen bestimmten Betrag verschoben, und außerdem ist es durch die Art der gewählten
Steuermittel (vgl. Regeleinrichtung .42 und Regelwiderstand 4.i) möglich, die Amplitude
der dem Steuerkreis der Röhre 30 von diesen briden Wechselspannungen 44, 45 gelieferten
Spannungen zu veräindern. Die den Anodenkreis der Röhre 38 speiseöde Wechselspannung
kann der I3auptwechselspannungsquelle 31 entnommen werden, desgl. die im
Rautnladegitterkreis angeordnete Wechselspannung -.3, wobei jedoch letztere, wie
oben erwähnt. eine Phasenverschiebung gegenüber der Wechselspannung 44 erhält. Unter
Umständen kann es von Vorteil sein, die dem Steuerkreis 33 über die Transformatoren
46, 4.7 zugeführten Wechselspannungen 44, 45 in ihrer Größe verschieden zu gestalten.
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Die Hilfsspannungen der Steuerkreise werden vorteilhaft einem gemeinsamen
ein-oder mehrphasigen Transformator entnoininen, dessen Wicklungen untereinander
durch Metallfolien statisch abgeschirmt sind. Schließlich sei noch erwähnt, daß
die Kurve der @,#'echselspannungskomponente der Gitterinodulationsspannung keine
reine Sinuslinie zu sein braucht, vielmehr es unter Umständen von Vorteil sein kann,
diese Wechselspannung bzw. die dem Steuerkreis zugeführte Wechselspannungshalbwelle
(Fig. 2 und 6) gegenüber einer Sinuslinie zu verzerren. Es kann hierdurch eine weitere
Verbesserung der erzielten Gittermodulationsspannung in Richtung eines schärferen
Schnittpunktes mit der Zündkennlinie erreicht werden.