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Einrichtung zum Schutz von parallelgeschalteten Verstärkerröhren gegen
Uberlastung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für den Parallelbetrieb von
mindestens zwei Verstärkerröhren. Sie hat den Zweck, bei Unterbrechung oder Kurz,schluß
der einen Röhre zu verhindern, daB die Belastung der andern Röhre dadurch verändert
wird. Insbesondere soll eine Überbelastung der Röhre vermieden werden.
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Die Erfindung besteht darin, daB die Anoden der beiden Verstärkerröhren
mit den Enden einer mit einer.Mittelanzapfung versehenen Drosselspule verbunden
sind und. daB der AnschluB des Belastungskreises an die Mittelanzapfung dieser Drosselspule
erfölgt und daB parallel zu dieser Drossel ein Widerstand geschaltet ist, der wenigstens
angenähert den vierfachen Wert der Impedanz des Belastungskreises aufweist. Die
Erfindung wird an Hand von Figuren erklärt.
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Fig. i zeigt die Grundschaltung der Erfindung; Fig. 2 und 3 .zeigen
die Schaltung im Falle von Unterbrechung bzw. KuruschluB an einer Röhre; Fig. 4
zeigt die Anwendung der Grundschaltung für den Betrieb mit vier parallel arbeitenden
Röhren.
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In der Fig. i sind 3 und 4 .die beiden Verstärkerröhren, welche parallelgeschaltet
auf den Belastungskreis io arbeiten. Es kann sich dabei um einen Schwingkreis handeln,
Du .dem der Belastungswiderstand parallelgeschaltet ist. Die Steuerung.erfolgt bei
parallelgeschalteten Gittern gemeinsam über die Eingangsklemmen i .und 2. Die beiden
Anoden der Röhren sind mit den Anschlüssen
5 und 6 der Drosselspule
8 verbunden. Die Drosselspule weist eine Mittelanzapfung 7 auf. An dieser Mittelanzapfung
7 -ist der Belastungskreis io angeschlossen. Parallel zur Drosselspule an den Anschlüssen
5 und 6 liegt der Widerstand 9. Sein Widerstandswert R2 ist gleich dem vierfachen
Wert des Widerstandswertes R1 des Belastungskreises io gewählt.
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Die Wirkungsweise ist folgende. Bei normalem Betrieb, wenn also beide
Röhren normal belastet sind, wind in beiden Röhren ein praktisch gleich großer Anodenwechselstrom
ausgesteuert. Diese Anodenströme fließen über die Drosselanschlüsse 5 und 6 nach
der Mittelanzapful19 7. Ihre magnetisierende Wirkung -in der iDrosselspule hebt
sich gegenseitig auf, und zwar sowohl hinsichtlich ihrer Gleichstromkomponente als
auch insbesondere ihrer Wechselstromkomponente. Abgesehen vom Ohmschen Spannungsabfall,
der für die W@irkungsweis.e keine besondere Rolle spielt, besteht zwischen .den
Wicklungsanschlüssen 5 .und 6 und somit auch gegenüber Anzapfung 7 keine Wechselspannung.
Die Wechselanodenspannung .der so parallel arbeitenden Verstärkerröhreti wird somit
direkt auf die Belastungsimpedanz io übertragen. Der Strom im Belastungswiderstand
ist die Summe der beiden Wechselströme durch die Röhren, und bei unter sich gleichen
Röhren nimmt jede Röhre die Hälfte des Belastungsstromes auf.
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Bei Betriebsstörung, z. B. wenn bei einer Verstärkerröhre der Anodenstromkreis
unterbrochen ist, z. B. bei durchgebrannter Kathode, oder wenn für die Betriebsfrequenz
ein Kurzschluß zwischen Anode und Kathode besteht, stellen sich folgende extreme
Betriebsfälle ein: a) Angenommen, die eine Röhre, z. B. .4, weise eine Stromunterbrechung
auf, weil die Emission ausfällt. Wenn nun die Röhren direkt, also ohne Drosselspule,
parallel auf den Widerstand geschaltet wären, so würde sich zwar der Strom in denn
Belastungswiderstand verringern. Dieser Strom würde aber nicht sauf die Hälfte zurückgehen,
d. h. die noch allein arbeitende Röhre würde eipen höheren Wechselstrom abgeben
und somit überlastet arbeiten. 'Bei der Schaltung nach der Erfindung liegt nun bei
Ausfall der Röhre 4, wie die Fig. a zeigt, die Drossel mit der Wicklungshälfte (5
bis 7) automatisch in Reihe mit dem Belastungswiderstand. Der Widerstandswert R2
von 9, welcher gleich ist 4 R1, wirkt sich an den Anschlüssen 5 bis 7 infolge der
Impedanztransformation über die Drossel wie ein Widerstandswert = R1 aus. Für die
Röhre 3. liegt somit eine Hintereinanderschalturrg von zwei Widerständen mit einem
Totalwiderstandswert von z R1 vor. Im Stromkreis durch io fließt somit noch der
halbe Normalstrom, d. h. die Röhre 3 ist ebenfalls wie bei Normalbetrieb mit ihrem
Normalstrom belastet. Die Verstärkerröhre wird somit nicht überlastet.
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b) Angenommen, die eine Röhre 4 sei wechselstrommäßig kurzgeschlossen,
z. B. gemäß Fig. 3 über, einen Kondensator, der für die Betriebsfrequenz als Kurzschluß
anzusehen ist, wodurch an den Gleichstromverhältnissen sich nichts ändert. In diesem
Falle ist die Röhre 3 durch die Drosselspule belastet, zu welcher parallel der Widerstand
9 mit dem `'Widerstandswert 4 R1 liegt. L"ber die Drosselspule, welche als Transformator
mit dem Übersetzungsverhältnis i : ? wirkt, wird der Belastungswiderstand io mit
einem Widerstandswert 4 R1 parallel zum teestehenden Widerstand 9 übertragen. Die
Röhre 3 ist also auch in diesem Falle mit einem gesamten Widerstandswert ? R1 belastet.
Es ergibt sich somit, daß auch im Kurzschlußfalle die verbleibende Röhre allein
mit dem Normalstrom belastet ist.
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Die Schaltung gestattet also, die Belastung einer Röhre konstant zu
halten unabhängig davon, ob die beiden Röhren normal arbeiten oder ob die eine Röhre
wechselstsrommäßig offen oder kurzgeschlossen ist.
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Die Schaltung läßt sich auch bei mehrfacher Parallelschaltung von
je zwei Verstärkerröhren verwenden (s. Fi-g. 4.). Je zwei von vier Röhren sind dort
nach der Schaltung der Erfindung parallelgeschaltet. Jede (Gruppe I und II mit je
zwei Röhren ist über eine dritte Drosselspule paarweise parallelgeschaltet. Die
Grundschaltung der Erfindung wird hier in zwei Stufen angewendet. Bei Ausfall oder
Kurzschluß einer Röhre oder einer ganzen Röhrengruppe bleiben die Belastungsverhältnisse
für die übrigen im Betriebe verbliebenen Röhren konstant erhalten.
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Die erfindungsgemäße Schaltung läßt sich vorteilhaft bei Röhrengeneratoren
und großen Leistungsverstärkern aller Art verwenden. Besonders wichtig ist ihre
Anwendung bei Generatoren für Hochfrequenzerhitzung, bei Telephonie- und Telegraphiesendern.
Ferner kann die Schaltung für den Schutz von Endstufen bei Sprachverstärkern, z.
B. für Lautsprecheranlagen größerer Leistung, angewendet werden.
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Für das gute Funktionieren der Schaltung ist es wesentlich, daß die
Streuung der Drosselspulen möglichst klein, d. h. daß die Kopplung aller Windungen
unter .sich möglichst groß ist. Bei Hochfrequenzsch.alt@ungen, wo als Drosselspule
eine einlagige Spule in Frage kommt, ist die Kopplung der Windungen am einen Spulenende
mit den Windungen am andern Spulenende nur ;gering. In der Fig. 5 ist eine einlagige
Spule schematisch dargestellt, bei der auch ,die Kopplung der äußersten Sputenwindungen
untereinander groß ist. Bei dieser Anordnung werden immer je eine Windung 5' bzw.
5" usw. der einen Spulenhälfte 5 mit den entsprechenden, symmetrisch liegenden Windungen6'
bzw. 6" usw. der andern Spulenhälfte 6 dicht nebeneinander angeordnet. Die magnetische
Wirkung von Strömen, die bei 5 und 6 gleichphasig eintreten (stark ausgezogene Pfeile),
heben sich bei jeder Windung der einen und der andern Spulenhälfte auf. Umgekehrt
unterstützen sich gegenphasig eintretende Ströme (strichpunktierte Pfeile) bezüglich
,des magnetischen Feldes so, daß für sie ,die volle lnduktivität der einlagigen
Spule @wirksam wird. An Stelle der Verschachtelung der einzelnen
Windungen
,genügt es evtl., mehrere Windungen zu Windungsgruppen zusammenzufassen und die
Verschachtelung gruppenweise vorzunehmen. Der Wicklungssinn der beiden Spulenhälften
ist, von .der @Mittelanzapfung aus gesehen, einander entgegengesetzt gerichtet.