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Einrichtung zum Anlassen von unmittelbar oder über Gleichrichter aus
einem Wechselstromnetz gespeisten Glühkathoden Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zum Anlassen von unmittelbar oder über Gleichrichter aus einem Wechselstromnetz
gespeisten Glühkathoden durch Vermindern des der Glühkathode vorgeschalteten Widerstandes.
Die Kathoden von z. B. Senderöhren sind ziemlich empfindlich gegen schnelle Temperaturänderungen.
Es zeigt sich, daß beispielsweise ein sehr schneller Temperaturanstieg beim Anlassen
bei häufiger Wiederholung allmählich eine vorzeitige Zerstörung der emittierenden
Kathodenschicht bewirkt. Nun isst der Widerstand: des Heizelementes für die Kathode
ziemlich stark temperaturabhängig. Infolgedessen ist der Widerstand des Heizkreises
zu Beginn des Anlaßvorganges sehr niedrig und steigt erst im Laufe des Anlaßvorganges
allmählich auf den normalen Betriebswert an. Würde man das kalte Heizelement unmittelbar
an die volle Betriebsspannung legen, so würde zunächst ein übermäßig großer Heizstrom
fließen, der ein sehr rasches Ansteigen der Kathodentemperatur zur Folge hätte,
was aus den oben angegebenen Gründen die Lebensdauer wesentlich herabsetzen würde.
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Es ist bereits bekannt, in den Heizstromkreis von Glühkathodenröhren.
Widerstände zu legen, die beim Anlassen stufenweise kurzgeschlossen werden. Hierdurch
wird jedoch lediglich erreicht, daß im ersten Augenblick des Einschaltens, wenn
der Widerstand der
Glühkathoden noch niedrig ,ist, kein stoßartiger
Überstrom auftritt, durch dessen elektromagnetische Wirkung die, Glühkatho--len
mechanisch beschädigt werden könnten. An sich wird durch das Vorschalten von Widerständen
zwar auch die Anstiegsgeschwindigkeit der Kathodentemperatur bierabgesetzt. Innerhalb
der einzelnen Schaltstufen ist aber die Temperaturzunahme ihrer eigenen Gesetzmäßigkeit
überlassen und verläuft dementsprechend mit stark veränderlicher Geschwindigkeit.
Wollte man mit einer solchen Anlaßeinrichtung die Überschreitung einer bestimmten
Geschwindigkeit der Temperaturzunahme verhindern, so müßte man die am Beginn jeder
Andaßstufe auftretende Anstiegsgeschwindigkeit, die ja dort am größten ist, entsprechend
begrenzen und somit für den übrigen Teil der Anlaßstufe Anstiegsgeschwindigkeiten
weit unter der zulässigen Grenze in Kauf nehmen, was eine erhebliche Verlängerung
des Anlaßvorganges zur Folge hätte. Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch
vermieden, daß in dem Wechselstromkreis eine mit einer Gle:ichstromerregerwicklung
ausgerüstete Induktivität liegt, deren Vorerregung von. der Spannung bzw. dem Strom
des Glühkathodenheizelementes derart abhängt, daß sie mit wachsendem Widerstand
des Heizelementes steigt und die Temperatur des Heizelementes bis in die Nähe der
Betriebstemperatur stetig mit einer unterhalb eines vorgegebenen Maximalwertes liegenden
Anstiegsgeschwindigkeit wächst.
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An. sich sind auch Schaltungen bekannt, bei denen in dem Heizstromkreis
einer Glühkathode selbsttätig veränderliche Induktivitäten liegen. So hat man beispielsweise
bei Röntgenröhren, deren Heizstrom einer Anzapfung des die Hochspannung liefernden
Transformators entnommen wird und bei denen der Anodenstrom durch Änderung der Heizung
mittels Beeinflussung der Primärspannung des Transformators geregelt wird, der Glühkathode
eine hochgesättigte Drossel vorgeschaltet, um bei der Regelung des Anodenstromes
die Primärspannung und damit die, Anodenspannung des Transformators nur in möglichst
geringen Grenzen ändern zu müssen. Auch zur Beseitigung des Einflusses schwankender
Netzspannungen auf den Heizstrom von Glühkathoden hat man veränderliche Induktivitäten
verwendet, und zwar in der Form, daß die Glühkathode über einen Transformator gespeist
wird, von dem eine dritte Wicklung über ein Entladungsgefäß mit einer in Abhängigkeit
von der schwankenden Netzspannung stärker oder schwächer geheizten Glühkathode geschlossen
ist. Dann wird bei Anwachsen der Netzspannung durch eine starke Zunahme des Stromes
in der dritten Wicklung der Transformator höher belastet und sein Spannungsabfall
vergrößert, so daß die Spannung an der Sekundärwicklung etwa konstant bleibt.
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Durch die Erfindung wird unter größtmöglicher Schonung der Glühkathode
ein völlig selbsttätiges Anlassen erreicht, ohne daß dafür irgendwelche beweglichen
Teile, wie etwa Stufenschalter, Verstellmotoren für Regelwiderstände o. dgl., erforderlich
wären. Wenn gegen Ende des Anlaßvorganges der Wert der vorgeschalteten Induktivität
ziemlich gering geworden ist, so kann die betreffendeWicklung selbsttätig oder voll
Hand kurzgeschlossen und die Erregerwicklung abgeschaltet werden. Es werd:n dadurch
unerwünschte Leistungsverluste vermieden, und die regelbare Induktivität braucht
nur mit Rücksicht auf die verhältnismäßig geringe Wärmemenge, die wählend des zeitlich
begrenzten Anlaßvorgangcs entstellt, bemessen zu werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. i. Die Kathode der
Senderöhre i bzw. deren Heizelement wird aus dem Wechselstromnetz 2 über den Transformator
3 und die Gleichrichteranordnung .I, z. B. einen Trockengleichrichter, gespeist.
In Reihe mit der Zuleitung zum Transformator 3 liegt die Arbeitswicklung 5 einer
regelbaren Drosselspule, die durch den Netzschalter 7 überbrückt werden kann. Der
Schalter 7 bleibt zu Beginn des Anlaßvora nges geöffnet. Die Reihendrossel 5 ist
mit einer Vormagnetisierungswicklung 6 ausgerüstet, die nach Beendigung des Anlaßvorganges,
insbesondere nach Kurzschließen des Schalters 7, durch den Schalter 8 abgeschaltet
werden kann und die während des eigentlichen Anlaßvorganges unmittelbar an den Klemmen
des Heizelementes der Senderöhre i liegt.
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Wird nun die ganze Anordnung an Spannung gelegt, so ist zunächst der
Widerstand der Kathode sehr gering. Infolgedessen ist der Vormagnetisierungsstrom,
der die Wicklung 6 durchfließt, ebenfalls klein, so daß die Arbeitswicklung 5 der
Regeldrossel ihre volle Induktivität aufweist. Die gesamte Spannung verteilt sich
also auf diese Wicklung 5 und die Kathode in der Weise, daß ihr größerer Teil an
der Wicklung 5 auftritt. Mit wachsendemWiderstanddes Kathodenheizelementes steigt
auch der Strom in der Erregerwicklung 6, so daß die Induktivität der Wicklung 5
allmählich sinkt und ein immer größerer Teil der Gesamtspannung von der Kathode
übernommen. wird, bis schließlich an dem Kathodenheizelement eine Spannung liegt,
die sich von der vollen Netzspannung nur noch durch i den Spannungsabfall in der
Restinduktiv ität und dein Olimschen Widerstand der Wicklung
5
unterscheidet. Ui' auch diesen Spannungsabfall noch zu beseitigen, schließt man
den Schalter 7 kurz und öffnet den Schalter B.
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In Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf des Stromes und der Spannung an
dem Heizelement der Kathode dargestellt, wie er sich bei der vorliegenden Anlaßeinrichtung
einstellt. Die Spannung U, die im ersten Augenblick des Einschalters nur den geringen
Wert Uo -hat, steigt etwa linear an. Der Strom J wächst dagegen nach einer gekrümmten
Kurve mit allmählich geringer werdendem Anstieg, da ja der Widerstand des Heizelementes
im Verlauf des Anlaßvorganges steigt. Zur Zeit t1 ist die Spannung U so weit gestiegen,
daß die Regeldrossel praktisch voll gesättigt ist. In diesem Augenblick kann die
Regeldrossel kurzgeschlossen und ihre Erregerwicklung abgeschaltet werden. Der Strom
J und die Spannung LT steigenl dabei noch sprunghaft um ein gewisses Stück, das
sich durch den Restwiderstand der Regeldrossel bestimmt, und erreichen darauf nach
kurzer Zeit den Beharrungszustand.
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In Fig. 3 ist eine Anordnang gezeigt, die sich von der nach Fig. i
im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß die Heizelemente mehrerer Senderöhren,
im vorliegenden Fall die Senderöhren i und i i, parallel geschaltet sind. Hierbei
wird es im allgemeinen erforderlich sein, daß einzelne der parallel geschalteten
Senderöhren auch abgeschaltet werden können. Dann ergeben sich jedoch in dem Heizstromkreis
veränderte Widerstandsverhältnisse, die eine Anpassung der Regeldrossel an die Zahl
der jeweils eingeschalteten Senderöhren ,erforderlich machen. Bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel erfolgt diese Anpassung dadurch, daß die gemeinsame Regeldrossel
5 für jede der daran anzuschließenden Senderöhren eine besondere Vormagnetisierungswieklung
6 bzw. 16 hat. Mit Hilfe der Schalter 8 bzw. 18 wird dann die Vormagnetisierungswicklung
zusammen mit der zugehörigen; Senderöhre abgeschaltet. Ist also beispielsweise nur
die Heizung der Senderöhre i eingeschaltet, so wirkt auf die Vormagnetisierung der
Regeldrossel 5 nur die Wicklung 6, während beim Einschalten beider Senderöhren auch
noch die Wicklung 16 wirksam ist. Die gesamte Vorerregung und damit die Herabsetzung
der Induktivität der Wicklung 5 ist also um so@ größer, je geringer der resultierende
Widerstand der parallel geschalteten Kathoden ist. Es bleiben also unabhängig von
der Zahl der parallel geschalteten Kathoden ungefähr die gleichen Widerstandsverhältnisse
aufrechterhalten.
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In Fig. q. ist dieselbe Aufgabe in der Weise gelöst, daß für jede
der parallel geschalteten Senderöhren i, ii und 21 eine besondere vollständige Regeldrossel
vorgesehen ist und die Arbeitswicklungen 5, 15 und 25 dieser Regeldrosseln
zueinander parallel geschaltet sind. Durch die Schalter 9, r9 und 29 können die
-Arbeitswicklungen und durch die Schalter 8, i8 und 28 die Erregerwicklungen 6,
16 und 26 der Regeldrosseln zusammen mit den zugeordneten Senderöhren abgeschaltet
werden. Der Schalter 7 dient wie bisher zum Kurzschließen der Regeldrosseln nach
beendetem Anlaßvorgang. Die Anordnung nach Fig. q. hat den Vorteil, daß die Kennlini@enkrümmung
der Regeldrosseln die Unabhängigkeit des AnlaßvoTganges von der Zahl der eingeschalteten
Senderöhren nicht mehr stören kann.
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Fig. 5 zeigt eine andere Möglichkeit, wie man den Strom in der Vormagnetisierungswicklung
von dem Anlaßzustand der Senderöhren abhängig machen kann. Es sind wiederum drei
wahlweise abschaltbare Senderöhren vorgesehen. In der Heizleitung jeder dieser Senderöhren
liegt ein Heizwiderstand 1o, 20 bzw. 30, und jeder dieser Heizwiderstände wirkt
auf einen thermonegativen Widerstand 12, 22 bzw. 32 ein. Die l@etztgenannten Widerstände
mit negativem Temperaturkoeffizienten sind hintereinander in die Zuleitung zu der
Erregerwicklung 6 geschaltet. Auf den Erregerstrom wirkt also stets die Summe der
von den Senderöhren aufgenommenen Heizströme ein. Wird eine Senderöhre abgeschaltet,
so übt auch der ihrer Kathode vorgeschaltete Heizwiderstand keine Heizwirkung aus,
so daß der entsprechende thermonegative Widerstand in dem Erregerstromkreis der
Regeldrossel während des ganzen Anlaßvorganges konstant bleibt.
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Außer der Steuerung - des Vormagnetis.ierungsstromes in Abhängigkeit
von der Heizspannung oder dem Heizstrom kann man auch eine kombinierte Steuerung
anwenden, indem man diese beiden Betriebsgrößen zusammenwirken läßt. Die veränderliche
Induktivität braucht nicht in jedem Fall durch eine besondereRegeldrossel gebildet
zu sein; man kann hierfür vielmehr auch eine bereits vorhandene und anderen Zwecken
dienende Induktivität des Stromkreises, z. B. den Transformator, benutzen. Der Transformator
kann dabei entweder aus einzelnem: einphasigen Transformatoren aufgebaut werden
oder als mehrphasiger Transformator mit einem Streujoch ausgerüstet sein.