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Einrichtung zur Regelung des Betriebszustandes von Hochfrequenzgeneratoren
Für die industrielle Anwendung von Hochfrequenzenergie z. B. zum Erhitzen von Gegenständen
(Glühen, Härten, Desinfizieren u. dgl,.) benutzt man häufig Röhrengeneratoren, die
unter Zuhilfenahme von Hochvakuum- oder gas-oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen
arbeiten. Im Gegensatz zur Nachrichtentechnik werden diese Generatoren sehr unterschiedlich
belastet. So tritt in der Regel beim Entfernen des, Gutes aus dem Behandlungsraum
eine weitgehende Belastung des Generators auf, die sowohl zu einer elektrischen
als auch thermischen Überbeanspruchung des Generators führen kann. Es ist deshalb
bereits vorgeschlagen worden, Hochfrequenzgeneratoren für industrielle Zwecke mit
einer selbsttätig wirkenden Regeleinrichtung auszurüsten, welche die Betriebsbedingungen
des Generators abhängig von dem jeweiligen Energieentzug verändert. Man kann. zu
diesem Zwecke in verschiedenster Weise vorgehen. So kann man beispielsweise auf
mittel- oder unmittelbarem Wege zunächst die Last ermitteln und in Abhängigkeit
davon die den Schwingungszustand bestimmenden Größen verändern. Hierzu gehört in
erster Linie die Veränderung des Rückkopplungsgrades,
aber auch
die Veränderung der Gittervo.rspannung, z. B. durch Änderung des Gitterwiderstandes
oder auch die Veränderung der Anodenspannung, z. B. mit Hilfe eines Drehtransformators
oder durch Gittersteuerung der zur Erzeugung der Anodenspannung dienenden Gleichrichterröhren.
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Schaltet man Hochfrequenzgeneratoren, die in der oben geschilderten
Weise mit Regeleinrichtungen für den Betriebszustand abhängig von der Last versehen
sind, aus., so wird bei der Benutzung des Gitterstromes. als Maß- für die Last-
ein Betriebszustand vorgetäuscht, der einer, starken Belastung entspricht. Der Regler
wird deshalb alle unter seinem Einfluß stehenden Größen entsprechend der Vollast
einstellen. So wird er beispielsweise den Rückkopplungsgrad auf den größtmöglichen
Wert einstellen. Wird nun der Generator wieder rin Betrieb genommen, so@ werden
die Generatorröhren unter den- günstigsten Schwingbedingungen eingeschaltet, so
daß sehr starke Schwingungen einsetzen, die zu einer elektrischen und .thermischen
Überlastung des Generators selbst dann führen können, wenn der Regler rasch eingreift
und in wenigen Sekunden zulässige-. Betriebstdaten wiederherstellt. Diese Schwierigkeit
tritt besonders auf, wenn die Einschaltung ohne Last -geschieht. Das ist jedoch
in der Praxis meist der Fall.
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Gemäß der Erfindung wird der geschilderte Übelstand dadurch vernueden,
daß man, bei einer Außerbetriebsetzung des Generators dem Regelorgan eine Hilfsspannung
zuführt, durch die es in eine einer Entlastung entsprechende Lage (Nulllage) zurückgeführt
wird: Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man dem Meßorgan des Reglers
eine Hilfsspannung zuführt, unter deren Einffluß er die von ihm beeinflußten Größen,
z. B. den Rückkopplungsgrad öder den Gitterwiderstand, in eine einer Entlastung
entsprechende Endstellung führt. Man kann dabei in der Weise-vorgeheny daß: man
durch .ein Relais., welches von einem vom Betrieb der Generatorröhren abhängigen
Strom, z. B. vom Gitterstrom, durchflossen wird, die Meßspüle des Reglers auf eine
Hilfsspannung umschaltet. Dabei kann diese Hilfsspannung allein wirksam werden.
Man kann sie aber auch nur als Zusatzspannung zu der sonst von dem Meßgerät kontrollierten
Größe benutzen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind für den Fall; daß die Verstelleinrichtung
den, Rückkopplungsgrad beeinflußt und daß als Kriterium für den Schwingungszustand
der Gitterstrom benutzt wird, in denFiguren dargestellt. DiebeschriebenenSchal tungen
lassen sich sinngemäß jedoch auch -für andere Regelungsarten-, beispielsweise bei
Schältungern benutzen, bei welchen der Gitterwiderstand oder die Anodenspannung
verändert wird. In der Fig. i sind mit i und 2 die Generatorröhren bezeichnet, die
auf einen nicht näher beschriebenen Schwingungskreis arbeiten. 3, q. und 5 sind
Widerstände, die im Gitterkreis liegen. 6 ist ein Relais mit den Kontakten 7 und
g. 9 ist ein Regler, beispielsweise ein unter-der Bezeichnung Thoma-Regler bekannter
hydraulischer Regler. Die Achse dieses Reglers ist mit dem veränderlichen Widerstand
io- und ferner mit den- Hebelarmen 13 und 14 verbunden. Diese Arme werden durch
eine nicht dargestellte Einrichturig gegenläufig- uni den Punkt i5 verdreht und
schließen je nach ihrer Stellung einen mehr oder weniger großen Teil des in den
Gitterkreisen der Röhren liegenden Drahtbügels kurz und vorändern auf diesem Wege
den Rückkopplungsgrad: z i ist eine Gleichströmspännungsquelle, Beispielsweise ein
Gleichrichtergerät, das eine negative Vo.rspanmung für die Gitter der Generatorröhre
liefert: i2 ist ein Widerstand; z6 ein Umschalter, der dazu dient, die Einrichtung
für den Fall des Einschältens bei Leerlauf und Einschaltens bei Last anzupassen.
- Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Wird der Generator betrieben, so schließt
das Relais 6 den Kontakt 7 und legt damit die Meßspule des .Reglers 9 in: denn Gitterkreis.
Der Regler sucht dann die Hebelarme 13 und 14 jeweils so, einzustellen, daß ein
konstanter Gitterstrom fließt: Wird nun das Gerät außer Betrieb genommen oder bleibt
aus: irgendeinem Grunde der Anöden- oder Gitterströrn aus, so schließt das Relais
6 den Kontakt 8 und schaltet damit die Meßspule des Reglers 9 über den Widerstand
io und den Schalter 16 an die Stromquelle iz. Die Verhältnisse sind so gewählt,
daß dann der Meßspule des Reglers ein Strom zugeführt wird, wie. er sonst nur bei
einem Leerlauf zustande kommt. Der Regler wird unter dem Einfluß dieser Größe die
Arme 13 und 14 so einstellen, daß der Rückkopplungsgrad ein Minimum besitzt. Mit
Hilfe des Widerstandes 1o kann dabei erreicht werden, daß die Arme kurz vor ihren
Endlagen stehenbleiben. Das ist wichtig; wenn man die Endlagen der Arme 13 und 14
als Kriterium für einen ungewöhnlichen Betriebszustand auffaßt und in Abhängigkeit
davon den Generator ausschalten will.
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Wird nun der Generator erneut in Betrieb genommen, so werden die Schwingungen
zwar einsetzen, jedoch mit mäßiger Amplitude, weil der Rückkopplungsgrad klein ist.
Es wird sich dann ein Gitterstrom einstellen, der- das Relais 6 zum. Ansprechen
bringt und dadurch den Regler 9 auf den Cxitterkreis umschaltet. Er arbeitet von
diesem Zeitpunkt ab -in der eingangs beschriebenen Weise und verstellt den Rückkopplungsgrad
so, daß ein bestimmter Gitterstrom zustande kommt.
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Für den Fall, daß es erwünscht ist, den Generator auch unter Last,
d. h. in dem Falle einzuschalten, daß sich im Behandlungsraum bereits. ein zu behandelndes
Gut befindet; kann es sich empfehlen, die zur Rückführung. des Reglers in, die Nullage
dienenden -Schaltelemente ünWirks.am zu machen. Dies geschieht beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. i dadurch, daß man den Schalter 16 nach rechts umlegt. In diesem Falle
wird die Meßspule des Reglers spannungslos: gemacht, so daß sie entsprechend einer
starken Belastung den größtmöglichen Rückkopplungsgrad einstellt. In diesem Falle
sind wegen des großen Rücl4köpplungsgrädes die günstigsten Bedingungen für das-Anschwing@nbeim
beim Einschalten --des Generators geschaffen. Der sich
einstellende
Gitterstrom schaltet den Regler 9 mit Hilfe des Relais 6 auf den normalen Betrieb
um. Wenn auch in diesem Falle zunächst Schwingungen etwas zu hoher Amplitude entstehen
können, so ist dies unschädlich; weil der Generator eine kurzzeitige, nicht allzu
hohe Überlast verträgt.
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Fig. 2 zeigt eine Abänderung der in Fig. i dargestellten Schaltung.
Die damit übereinstimmenden Teile tragen. die gleichen Bezugszeichen. Sie unterscheidet
sich von der Schaltung nach Fig. i dadurch, daß die Meßspule des Reglers 9 im Gitterkreis
liegenbleibt und durch das Relais 6 lediglich ein ebenfalls über die Meßgerätspule
des Reglers 9 führender Hilfsstromkreis geschlossen wird. Zu diesem Zweck ist die
eine Klemme des, Reglers 9 mit dem Kontakt des Schalters 16 verbunden. Dieser Schalter
erhält über den Vorwiderstand 17 und das Schaltmesser des Relais 6 Spannung.
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Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Bei abgeschaltetem Generator
ist der Kontakt 8 geschlossen, so daß die Meßspule des Reglers 9 Strom erhält. Der
Regler führt deshalb die Arme 13, 1q. in: die Nullage. Wird der Generator betrieben,
so öffnet sich unter dem Einfluß des Gitterstromes der Kontakt 8, so daß nun nur
der Regler 9 allein vom Gitterstrom beeinflußt wird. Will man den Generator unter
Last einschalten, so öffnet man den Schalter 16 und macht, ebenso wie bei der Einrichtung
nach Fig. i, den Hilfsstromkreis. unwirksam.
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Bei den in Fig. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen wurde
als Maß für den Belastungszustand der Gitterstrom verwendet, der mit steigender
Last kleiner wird. Das bedeutet, daß beim Ausbleiben des Gitterstromes dem Regler
beim Abschalten, des Generators Vollast vorgetäuscht wird. In der gleichen Weise
wird Vollast vorgetäuscht, wenn man'die Hochfrequenzspannung oder andere davon abhängige
Größen als Kriterium für den. Belastungszustand benutzt, denn mit steigender Last
nimmt die Hochfrequenzspannung ab. Sie kann beim Aussetzen der Schwingung bei Überlast
zu Null werden. Auch in diesem Falle läßt sich die Erfindung anwenden in der Weise,
daß man entsprechend den Schaltungen nach Fig. i oder 2 dem von der Hochfrequenzspannung
beeinflußten Meßgerät eine Hilfsgröße zuführt, die beim Ausbleiben der Hochfrequenzspannung
den Regler so beeinflußt, daß er die von ihm verstellten Organe in die einer Entlastung
entsprechende Nullage führt.