DE758355C - Mit Entladungsstrecken arbeitender Feinregler - Google Patents

Mit Entladungsstrecken arbeitender Feinregler

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DE758355C
DE758355C DES133097D DES0133097D DE758355C DE 758355 C DE758355 C DE 758355C DE S133097 D DES133097 D DE S133097D DE S0133097 D DES0133097 D DE S0133097D DE 758355 C DE758355 C DE 758355C
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DE
Germany
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magnetic field
voltage
fine
fine regulator
multiplier
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Expired
Application number
DES133097D
Other languages
English (en)
Inventor
Wilhelm Blumentritt
Herbert Dr-Ing Schnitger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

  • Mit Entladungsstrecken arbeitender Feinregler Zur Feiniregelung elektrischer Größen benutzt man vielfach Regler, .die sich aus Verstä.rkerröhren aufbauen. Die für die Regelung maßgebende Größe wird: dem Gitterkreis .der Eingangsröhre zugeführt, während der Anodenstrom der Endstufe .die geregelte Größe darstellt bzw. auf diese einwirkt. Solche Feinregler sind vor allem zur selbsttätigen Sp.annungskonstanthaltung elektrischer Maschinen in Gebrauch, wobei die konstant zuhaltende Spannung auf den Eingangskreis einwirkt und die Endstufe den Erregerstrom für die zu regelnde Maschine bzw. für deren Erregermaschine liefert. Um eine möglichst hone Empfindlichkeit zu, erzielten, und da die Eingangsspannungen nur wenige Volt betragen dürfen, ist es bei einem solchen Feinregler erforderlich, in den Eingangskreis: des Feinreglers eine Vergleichsspannung einzuführen, die die regelnde Spannung bis auf eine kleine Differenzspannung kompensiert. Die Notwendigkeit des. Vorhandenseins. einer hierfür benötigten Vergleichsspannungsquelle ist in vielen. Fällen sehr störend, da es häufig Schwierigkeiten bereitet, eine eine unbedingt konstante Vergleichsspannung liefernde Spannungsquelle zu schaffen. An die Konstanz der Vergleichsspannung müssen naturgemäß um so höhere Anforderungen gestelft werden, je empfindlicher der Feinregler isst und je.klenere Spannungsschwankungen ausgeregelt werden sollen.
  • D.ieErfindung betrifftcinen mitEntladungsstrecken arbeitenden Feinregler, dessen Empfindlichkeit leicht bis auf außerordentlich große '\7Werte gesteigert werden kann, der aber im Gegensatz zu den bisher bekamiten Röhrenfeinreglern keiner besonderen Vergleichsspannungsquelle mehr bedarf. Gemäß der Erfindung werden die Entladungsstrecken. durch einen. Elektronenverv ielfacher mit magnetischer Strahlführung gebildet. Ein solcher Elektronen.vervielfacher besteht bekanntlich aus einem Entludungsrohr, das außer einer emittierenden Kathode und einer Anode mehrere Auslöseelektroden enthält, an denen durch Elektronenaufprall Seku-adärelektronen ausgelöst werden. Durch ein auf die Entladungsbahn einwirkendes Magnetfeld werden die Elektronenbahnen so gekrümmt, daß der von der Kathode ausgehende Ellektronenstrom auf die erste Auslöseelektrode, der an dieser ausgelöste Seltundärelelztronenstrom auf die nächste Auslöseel:ektrode gelenkt wird usw., bis schließlich der an der letzten Auslöseelektrode entstehende Selcundärelektronenstrom auf die Anode trifft.
  • Es sind zwar auch. Röhrenregler bekannt, ,die an Stelle einer besonderen Vergleichsspannung ein konstantes: Magnetfeld verwenden und dadurch eine besondere Vergleichsspannungsquelle ebenfalls vermeiden.
  • Gegenüber diesen bekannten Fei:nröhrenreglern 'hat aber die erfindungsgemäße Einrichtung den Vorteils einer höheren Empfindlichkeit, da hier sämtliche Verstärkerstufen, höchstens mit Ausnahme der Leistungsendstufe, dem Magnetfeld ausgesetzt sind.
  • Vorteilhaft wirkt weiterhin, daß der Elektrone-nvervielfacher trotz Vorhandenseins mehrerer Stufen, die sämtlich als Gleichstromverstärker wirken, nur eine einzige Anodenspan.nungsquelle benötigt.
  • Schließlich ergibt sich aus der Verwendung des Elektronenvervielfaahers auch noch die Möglichkeit, den! Arbeitspunkt nach Belieben auf den fallenden oder steigenden Teil der Charakteristik zu legen.
  • Die Erfindung kann nun grundsätzlich auf zweierlei Weise durchgeführt werden. So kann man zunächst die Regelgröße auf die Gesamtspannung am Elektronenvervielfacher einwirken lassen. Auf diese Weise ist es möglich, die zu regelnde Spannung einer Gleichstrommaschine selbst als. Steuerspannung zu benutzen. Da bei gegebenem Magnetfeld der Anodenstrom des Vervielfachers nach einer sehr steilen Kurve in Abhängigkeit von der Gesamtspannung verläuft und dieser steile Anstieg des Stromes. nicht gleich beim Wert o Volt beginnt, sondern, je nach der Stärke des Magnetfeldes, z. B. erst frei 5oo Polt, so ergeben schon geringfügige Schwankungen der Gesamtspannung bzw. der zu -regelnden Spannung beträchtliche Änderungen des Anodenstromes, der dann, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Endstufe, als Erregerstrom für die zu regelnde Maschine benutzt werden kann.
  • Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man die für die Regelung maßgebende Größe auf das Magnetfeld des Vervielfachers einwirken läß.t. Bei konstanter Gesamtspannung ergibt sich, wie Fig. i zeigt, zwischen dem Magnetfeld H und dem Anodenstrom iA ebenfalls eine nach einer sehr steil verlaufenden Kurve bestehende Abhängigkeit. Der Anodenstrom setzt auch hier erst bei einer bestimmten Stärke des Magnetfeldes merklich ein, nimmt mit wachsendem Magnetfeld rasch zu und bei weiterem Anwachsen: des Magnetfeldes nach Erreichung eines Höchstwertes ebenso rasch wieder ab. Es ist zweckmäßig, das Magnetfeld aus zwei KompanentenHi und H", zusammenzusetzen, so daß man es durch die Wahl der zweiten Komponente H.., in der Hand hat, den Arbeitspunkt des Reglers auf den steilsten Punkt der Kennlinie zu legen. In ähnlicher Weise muß man auch bei der Einwirkung der Regelgröße auf die Gesamtspannung für eine günstige. Lage des Arbeitspunktes sorgen. Auch in diesem Fall kann man dies durch entsprechende Einregelung des Magnetfeldes erreichen, da die Abhängigkeit des Anodenstrornes von der Gesamtspannung bei konstantem Magnetfel..d in ähnlicher Weise verläuft wie die Abhängigkeit des Anodenstromes von dem Magnetfeld bei konstanter Gesamtspannung.
  • Eine besonders empfindliche Regelung ergibt sich, wenn man die Regelgröße zugleich auf die Anodenspannung und das Magnetfeld einwirken läßt. Bei geeigneter Wahl der Verhältnisse kann man dann erreichen, dali sich die hierdurch bedingten Änderungen des Anodenstromes unterstützen. Will man nur mit der Beeinflussung des ilagnetfeldes arbeiten, so muß man dafür sorgen, daß die Gesamtspannung konstant bleibt. Da eine unbedingt konstante Gesamtspannung vielfach nur- schwer zu erreichen ist, kann man so vorgehen, d-aß man dem Magnetfeld eine Komponente überlagert, die ihrerseits von der Höhe der Gesamtspannung abhängig ist. Dadurch läßt sich erreichen., da.ß der Einfluß, den eine Änderung der Anodenspannung auf die Größe. des Anodenstromes besitzt, durch die gleichzeitige im entgegengesetzten Sinn wirkendeÄnderungdesllagiietfeld:es wiederkompensiert wird.
  • Wenn die Regelung durch das liagnetfeld bewirkt wird, läßt sich die Empfindlichkeit der Anordnung noch wesentlich dadurch erhöhen., daß man den Hauptteil des Feldes durch einen permanenten Magneten kompensiert. Wird z. B. eine Magnetfeldstärke von iöoOe benötigt, dann kann man den Elektromagneten so einrichten, daß er beim Normalwert der zu regelnden Spannung z. B. 9oo 0e liefert. Überlagert man. diesem Felde in entgegengesetzter Richtung das Feld eines permanenten Magneten, der ioooOe liefert, dann verbleiben. als Rest ioo 0e. Wenn sich jetzt die zu regelnde Spannung um i °/o ändert, dann. ändert sich. das ;Magnetfeld nicht nur um i 0.e (i °/o), sondern um 9 0e (9 %), da das Feld des Elektromagneten goo 0e beträgt. Verwendet man für den permanenten Ma--neben, neuzeitliche Magnetlegierungen hoher Koerzitivkraft"dann kann man mit einer sehr großen zeitlichenKönstanzdesFeldes rechnen, obwohl das verhältnismäßig starke Feld des Elektromagneten eine entmagnetisierende Wirkung hat.
  • In den Fig.2 und 3 sind Aus.füh,rungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig.2 bezieht sich auf den Fall, d:aß die Regelgröße auf die Gesamtspannung des Vervielfachers einwirkt. Mit i ist der Anker einer Gleichstrommaschine bezeichnet, deren Spannung konstant gehalten werden soll. 3 ist der Elektronenvervielfacher, der im wesentlichen aus: einem Entladungsrohr mit der Anode q., der Kathode 5 und den Auslöseelektrod@en 6 bis 6"' besteht. Die Kathode 5 ist im vorliegenden Fall als Glühkathode ausgebiIdet, die über einen nicht näher bezeichneten Heiztransformator geheizt wird. Die Kathode kann aber ebensogut auch anders. ausgebildet sein, z. B. als. Fotokathode, die unter der Einwirkung einer Strahlung Elektronen aussendet. Um von den betriebsmäßigen Schwankungen der Emission der Kathode frei zu sein, ist es zweckmäßig, die erste Stufe mit Raumlad'angsbegrenzung zu betreiben, Da das Po-, tential der Aus-löseelektrode mit wachsender Entfernung von der Kathode immer mehr wachsen muß-, s:o ist ein Spannungs-tei,ler 7 vorgesehen, der die gesamte Spannung zwischen der Anode q. und der Kathode 5 in einstellbare Teilbeträge aufteilt.
  • .Die konstant zu haltende Spannung des Maschinenankers i stellt hier die Gesamtspannung des Verv ielfachers 3 dar. Das Magnetfeld! ist konstant zu halten und kann beispielsweise durch einen permanenten Magneten erzeugt werden. Wenn sich diie Spannung im Anker der Maschine i um einen geringen Betrag ändert, so ruft dies bereits eine große Änderung des Anodenstromes in dem Vervielfacher hervor. Dieser Anodenstrom erzeugt rnun an dem Widerstandg einen proportionalen Spannungsabfall, der dem Eingangskreis einer Endverstärkerstufe ä zugeführt wird, in deren Ausgangskreis dann die Erregerwicklung 2 der zu regelnden elektrischen Maschine geschaltet ist. Als Anpdenspannung für die Endstufe dient wiederum d:" Spannung der elektrischen Maschine selbst.
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3. Der Anker der zu regelnden Maschine ist wiederum mit i, ihre Erregerwicklung mit bezeichnet. Die Ankerspannung der Maschine wirkt hier nicht auf die Spannung, sondern auf .das Magnetfeld. des Verv ielfachers ein. Zu diesem Zweck ist ein Elektromagnet mit den: Polen io und i i vorgesehen, der von der Ankerspannung der Maschine erregt wird. Um, wie bereits oben erwähnt, den Arbeitspunkt auf den steilstefa: Teil der Kennlinie des Vervielfachers verschieben zu können, ist noch ein weiterer Magnet 12 vorgesehen, der als konstanter" Permanentmagnet ausgebildet ist. Die Gesamtspannung, .die durch Aufteilung an dem Spannungsteiler? auch die Potentiale für die Auslöseelektroden 6 bis 6" des Vervielfachers liefert, wird einer besonderen Anodenstromquel,le in Form der Maschine 13 entnommen, die mit der zu regelnden Maschine i gekuppelt ist. 14 sei der Antriebsmotor für die zu regelnde elektrische Maschine i, der gleichzeitig auch die zur Lieferwng der Anodenspannung dienende Maschine 13 antreibt. Sobald sich die Spannung desi Maschinenankers i ändert, ändert sich auch das Magnetfeld, und es entsteht bei geeigneter Lage des Arbeitspunktes auf der Röhrenkenntlinie eine sehr starke Änderung des Anodenstromes, der über die Erregerwicklung 2 der zu regelnden Maschine zugeführt wird und somit deren Spannung beeinfiußt. Selbstvers:tändtich ist die Erfindung nicht an die dargestellte Bauart des Elektronenverv i.e-lfachers gebunden, sondern, kann auch mit Vervielfachern anderer Art durchgeführt werden.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit Entladungsstrecken arbeitender Feinregler, insbesondere für die selbsttätige Spannungskonstanthaltung el-ektrisch:er Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecken durch einen Elektronenv ervielfacher gebildet,werden..
  2. 2. Feinregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß .die Regelgröße auf die Gesamtspannung des Elektronenvervielfachers. cin"virkt.
  3. 3. Feinregler nach den. Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelteSpannung derelektrischen Maschine selbst die Gesamtspannung am Vervielfacher darstellt.
  4. 4. Feinregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieRegelgröße auf das Magnetfeld des Elektronenvervielfachers einwirkt.
  5. 5. Feinregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Elektronenvervielfacher außer dem von der Regel größeabhängigen Magnetfeld noch.ein. kon, stantes Magnetfeld einwirkt und daß diese Magnetfelder so bemessen sind, daß der Arbeitspunkt etwa in den steilsten Teil der Anodenstrom-Magnetfeld-Kennlinie fällt.
  6. 6. Feinregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das konstanteMagnetfeld dem vorn der Regelgröße abhängigen Magnetfeld entgegengesetzt gerichtet ist und daß beide ihrer-Größe nach so bemessen sind, daß der konstante Anteil des von der Regelgröße abhängigen Magnetfeldes im wesentlichen kompensiert wird.
  7. 7. Feinregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines permanenten Magnetfeldes zur Erzeugung des Kompensationsfeldes dessen Stärke kleiner ist als die Stärke des von der Betriebsgröße abhängigen Magnetfeldes. B.
  8. Feinregler nach. den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelgröße außer auf das Magnetfeld auch noch auf die Spannung an dem Elektronenvervielfacher einwirkt.
  9. 9. Feinregler nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld zum Teil von der Spannung am Vervielfacher derart abhängt, daß der Einfluß von Spannungsschwankungen auf die Größe des Anodenstromes durch die entsprechenden Schwankungen des Magnetfeldes wieder ausgeglichen werden. ZurAbgrenzung des Erfindungs.gegenstan.ds vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: _ Deutsche Patentschriften Nr. 614 022, 637 266; französische Patentschrift Nr. 792 249; USA.-Patentschriften hr. 1 903 569, I 969 399; Proceedings of the Institute of Radio Engineers., Bd. 24, 1936, S. 351; Journal of the Franklin-Inst. Bd. 2I8, 1934, S.411; Zeitschrift für techn. Physik, Bd. 17, 1936, S. 115; Funk, 1936, S. 185,186.
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