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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.
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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.
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Es sind zwar auch. Röhrenregler bekannt, ,die an Stelle einer besonderen
Vergleichsspannung ein konstantes: Magnetfeld verwenden und dadurch eine besondere
Vergleichsspannungsquelle ebenfalls vermeiden.
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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.
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Vorteilhaft wirkt weiterhin, daß der Elektrone-nvervielfacher trotz
Vorhandenseins mehrerer Stufen, die sämtlich als Gleichstromverstärker wirken, nur
eine einzige Anodenspan.nungsquelle benötigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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.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.
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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.