DE851517C - Anordnung zum Ausgleich von Netzspannungsschwankungen bei Roehrenreglern nach Art von Gleichstromverstaerkern - Google Patents

Description

• Anordnung zum Ausgleich von Netzspannungsschwankungen bei Röhrenreglern nach Art von Gleichstromverstärkern Bei der Lösung hochwertiger Regelaufgaben, z. B. bei Drehzahl-Spannung- oder Stromkonstanthaltung von Gleichstrommotoren, die durch mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken arbeitende Gleichrichter gespeist werden, verwendet man heutzutage Anordnungen, bei denen die Aussteuerung der Gleichrichter nach Maßgabe der elektrischen Befehle eines sogenannten Röhrenreglers selbsttätig verändert wird. Es ist z. B. bei der Verwendung von gittergesteuerten dampf- oder gasgefüllten Entladungsröhren mit Glühkathode ebenso wie bei gittergesteuerten Entladungsstrecken mit flüssiger Kathode üblich, den Gittern der Entladungsstrecken Spannungen mit steiler Front zuzuführen, damit die Phasenlage der Zündung der Entladungsstrecke unabhängig von Änderungen der Charakteristik infolge Dampfdruck, Gitteremission od. ähnl. eindeutig definiert ist. Für die Verschiebung dieser Steuerimpulse im Sinne einer Steuerung nach Toulon benutzt man mindestens eine Vormagnetisierungswicklung auf sättigbaren magnetischen Kernen, in deren sekundären Wicklungen die Steuerspannungen steiler Front erzeugt werden. Der Vormagnetisierungsstrom, der damit die Verstellung der Phasenlage der Steuerimpulse bewirkt, wird meist von einem sogenannten Röhrenregler geliefert, d. h. einem Regler mit Elektronenröhren. Ein Nachteil dieser Anordnungen besteht darin, daß der Röhrenregler, der als reiner Gleichstromverstärker auf die als eine Spannung zwischen Gitter und Kathode einer Verstärkerröhre dargebotene Differenz zwischen Soll- und Istwert anspricht, durch Spannungsschwankungen des speisenden Netzes beeinflußt wird. Diese ändern bei konstanten Gitierspannurgswerten an einer Triode durch Änderung der Anodenspannung den Anodenstrom, der die Vormagnetisierung der Drosseln liefert. Dieser Einfluß ist um so größer, je größer der Durchgriff der Anode durch das Steuergitter in dem Verstärkerrohr ist.
• Die für die Irripulsverschiebung izn Vormagnetisierungskreis erforderlichen Gleichstromleistungen können nicht beliebig verkleinert werden. Sie erreichen schon bei verhältnismäßig kleinen Geräten Größenanordnungen, die zur Steuerung in diesen Kreisen die Verwendung größerer Trioden erforderlich machen. Einen erheblichen Nachteil dieser Trioden, nämlich ihren großen Durchgriff von der Anodenspannungsseite her, kann man nach einem bereits vorgeschlagenen Verfahren dadurch ausgleichen, daß man den Anodenstrom der Verstärkerröhren über einen Gleichstromwandler galvanisch getrennt in den Gitterkreis rückkoppelt und damit die Steilheit des Anodenstroms in Abhängigkeit von den Gitterspannungsänderurgen außerordentlich vergrößert. Der obenerwähnte Nachteil dieser Schaltungen, der im »Durchgriff« der durch die Netzspannurgsschwankurgen verursachten Anodenspannungsänderung,-n bestand, macht sich nun aber in vervielfachtem Umfarg geltend. Die im Anodenkreis auftretenden 'Stromänderungen werden über den magnetischen Gleichstromübertrager als Spannungsänderungen im Gitterkreis wirksam, so daß eine ausreichende Nullpunktkonstante bei den üblichen Schwankungen industrieller Netze nur noch für den Anodenstrom Null erreichbar ist. Darüber hinaus führen Netzspannurgsänderurgen im magnetischen Verstärker auf Grund seiner Konstruktion leicht zu einseitigen Abweichungen im Übersetzungsverhältnis von Primär- zu Sekundärstrom, und auch diese Änderungen können sich in absolut unzureichender Stabilität, ja sogar in Kippvorgängen bei solchen Schaltungen zeigen.
• Die vorliegende Erfindung gibt einen Weg an, die bei Röhrenreglern ohnehin erforderlichen Elemente so zu gestalten daß die Netzspannungsschwankungen praktisch vollkommen kompensiert werden können. Erfindungsgemäß sind außer der Differenz von Soll-und Istwert weitere Gleichspannungen in den Gitterkreis eingefügt, von denen eine unmittelbar von der Spannung des speisenden Netzes abgeleitet ist, und deren Summe bzw. Differenz so groß gewählt ist, daß die auftretenden Änderungen gerade die durch die Netzspannungsänderungen am und über den Gleichstromwandler auftretenden Spannungsschwankungen und zusätzlich noch den durchgriffbedingten Anteil der Anodenspannungsschwankungen der Regelröhre ausgleichen.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Anodenstrom der Regelröhre i verstellt in einer hier nicht dargestellten Art und Weise durch Vormagnetisierung die Steuerimpulse der Entladungsstrecken in der Phase, die den Hauptstrom für den Anker des Motors 4 liefern. Die Beeinflussung des Anodenstromes der Röhre i erfolgt durch die Spannungen des Gitterkreises, der durch den Belastungswiderstand 2 an einem Trockengleichrichter 3 über die Klemmenspannung des gespeisten Motors 4 als Istwert und eine Vergleichsspannung (Sollwert) an ein Potentiometer 5 geschlossen ist, sofern zunächst die zwischen den Punkten A und K liegenden, vom eigentlichen Regelvorgang des Gerätes unbeeinflußten Spannungen außer acht gelassen werden. Die durch die Anodenstromänderungen der Röhre i in hier nicht gezeichneten Elementen bewirkten Aussteuerungsänderungen des Gleichrichters 9, der den Motor 4 speist, müssen nun so erfolgen, daß die an dem Motor 4 liegende Spannung in einer durch die Sollwerteinstellung festgelegten Höhe konstant gehalten wird. Der direkt am Gitter der Röhre i liegende Widerstand 2 stellt die Bürde des Gleichstromwandlers io dar, dessen zwei Kerne mit ihren Primärwicklungen in der Anodenleitung der Röhre i liegen, während die Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet über einen Transformator vom Netz gespeist werden.
• Im Sinne der Erfindurg sind in d;n Gitterkreis der Röhre i noch zusätzlich zwei Teilspannungen eingefügt, die an den Spannungsteilern 6 und 7 abgegriffen werden; die Netzspannungsschwankungen werden in volles Größe in den Gitterkreis übertragen, und der Einfluß dieser Änderungen soll noch dadurch verstärkt werden, daß ihnen eine stabilisierte Teilspannung an 5 entgegengeschaltet ist. Diese wird an dem Stabilisator 8 abgegriffen, der auchzur Stabilisierung der sogenannten Sollspannung an dem Spannungsteiler 7 dient und mit seiner letzten Entladungsstrecke an den Spannungsteiler 7 eine Spannung liefert, die auch noch zur Einstellung des Nullpunktes auf der Arbeitscharakteristik der Röhre i benutzt werden kann. Die am Potentiometer 6 abgegriffene Spannung folgt allen Schwankungen des Effektivwertes der Netzspannung praktisch trägheitslos. Ihre Differenz gegen den Abgriff am Spannungsteiler 7 (obere Hälfte) kommt im Gitterkreis zur Wirkung und wird so groß gewählt, daß sie die Anodenspannungsänderungen der Röhre i einschließlich ihrer i Übertragung und Verstärkung durch den Gleichstromwandler im Gitterkreis vollkommen kompensiert.
• Es mag als ein Nachteil der beschriebenen Anordnung erscheinen, daß in den Gitterkreis der Röhre i zwei Gleichspannungsquellen eingeschaltet werden müssen, die in ihrer Summe oder Differenz zu einer recht erheblichen negativen Vorspannung führen, wenn man eine saubere Differenzbildung und ein sicheres Ansprechen dieses Teiles der Anordnung erreichen will. Dieser Nachteil tritt aber bei der hier vorgeschlagenen Schaltung mit der magnetischen Rückkopplung gar nicht in Erscheinung. Die Steuercharakteristik der Röhre i erfordert zur Sperrung des Anodenstromes ohne die der Steilheitsvergrößerung dienende Bürdenspannung des Gleichstromwandlers an den Belastungswiderstand 2 eine ziemlich erhebliche negative Gitterspannung. Die unter normalen Umständen, d. h. ohne die magnetische Rückkopplung von da aus ziemlich flach ansteigende Gitterspannungsanodenstromkennlinie wird ja auch durch die Einfügung der magnetischen Rückkopplung nicht etwa im ganzen gehoben oder in ihrem Fußpunkt in die Gebiete geringer negativer Gitterspannung verschoben, sondern von dem ursprünglichen Wert der Gitterspannung für den Anodenstrom Null ausgehend (bei dem ja auch am Belastungswiderstand 2 praktisch keine Spannung auftritt ) durch die magnetische Rückkopplung nur steil aufgerichtet. Das heißt aber, daß die Röhre tatsächlich mit einer bei praktischen Anordnungen zwischen 40 und ioo V liegenden negativen Gitterspannung betrieben werden muß, die sich an den beiden Potentiometern 6 und 7 entsprechend den vorhin gekennzeichneten Wünschen sehr gut einstellen läßt. Es sei hierbei nur noch darauf hingewiesen, daß die das Potentiometer 6 speisende Gleichrichteranordnung auch noch dazu herangezogen werden kann, z. B. mit einer getrennten Vormagnetisierungswicklung die Anfangslage der Steuerimpulse der Hauptgefäße festzulegen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zum Ausgleich von Netzspannungsschwankungen bei Röhrenreglern nach Art von Gleichstromverstärkern, bei denen die Abweichungen zwischen Soll- und Istwert im Gitterkreis einer Triode zur regelnden Wirkung kommen, und die Steilheit durch Überkopplung des Anodenstroms über einen Gleichstromwandler in den Gitterkreis erhöht ist, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Differenz von Soll- und Istwert in den Gitterkreis weitere Gleichspannungen eingefügt sind, von denen eine unmittelbar von der Spannung des speisenden Netzes abgeleitet ist, und deren Summe bzw. Differenz so groß gewählt ist, daß die auftretenden Änderungen gerade die durch die Netzspannungsänderungen am und über den Gleichstromwandler auftretenden Spannungsschwankungen und zusätzlich noch den durchgriffbedingten Anteil der Anodenspannungsschwankungen des Regelrohres ausgleichen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der netzspannungsproportionalen Komponente im Gitterkreis durch eine stabilisierte Gegenspannung wieder ausgeglichen wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff der stabilisierten Gegenspannung an einem Stabilisator erfolgt, der gleichzeitig den Sollwerteinsteller stabilisiert.
4. 4. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenschaltung der stabilisierten Spannung gleichzeitig zur Festlegung des Nullpunktes am Sollwertgeber entsprechend den technischen Anforderungen des Geräts dient.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Netzspannungsänderungen unmittelbar an den Gitterkreis der Regelröhre übertragene Gleichrichteranordnung noch dazu dient, die Steuerimpulse der Hauptgefäße in ihrer Anfangs- oder Grundlage durch entsprechende Vorm'agnetisierung der Kerne in getrennten Wicklungen vom Anodenkreis des Regelrohres festzulegen.