DE891566C - Einrichtung zur Spannungskonstanthaltung, insbesondere von Gleichspannungen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Spannungskonstanthaltung, insbesondere von Gleichspannungen Die bekannten Einrichtungen zur Konstanthaltung von Gleich- und Wechselspannungen haben den Nachteil, daß sie entweder die Genauigkeitsforderungen in statischer und dynamischer Hinsicht nur mangelhaft erfüllen oder daß sie einen verhältnismäßig großen Aufwand erfordern.
• Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung benutzt zur Spannungskonstanthaltung, insbesondere von Gleichspannungen, einen Röhrenregler, dessen Vorstufe einen gesteuerten veränderlichen Widerstand in einer Brückenschaltung enthält, deren eine Diagonalspannung die Endstufenröhre steuert. Die Erfindung besteht darin, daß die Ausgangsspannung der Endstufenröhre über eine konstante Gegenspannung unmittelbar als Steuergröße auf die Vorstufe rückgeführt ist. Als veränderlicher Widerstand der Vorstufe wird dabei mit Vorteil eine Vakuumröhre verwendet, auf deren Gitter die Steuergröße unmittelbar, gegebenenfalls über einen Schutzwiderstand, einwirkt. Dadurch wird es möglich, den Brückenwiderstand leistungslos und praktisch trägheitslos kontinuierlich zu verändern. Der Meßwert kann der Ausgangsspannung der Endstufe über einen Spannungsteiler entnommen werden, der zur Einstellung des Sollwertes vorteilhaft kontinuierlich veränderbar ist.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Essei angenommen, daß eine einem Transformator über Gleichrichter entnommene Spannung UB, als Betriebsspannung zur Verfügung stehe, von der ein an der Belastung Re liegender Teil U, konstant gehalten werden soll. Die Konstanthaltung dieser Ausgangsspannung U, erfolgt dadurch, daß der zweite Teil U" der Betriebsspannung an der Endröhre II abfällt, indem deren Gitterspannung jeweils entsprechend eingeregelt wird. Zu diesem Zweck liegt parallel zur Ausgangsspannung der Endröhre II ein Spannungsteiler SP, mit einem kontinuierlich- veränderbaren Ab- griff. Der an ihm gegenüber der Kathode der Endröhre II abgegriffenen Spannung US ist eine Spannungsquelle mit der konstanten Spannung uB entgegengeschaltet. Die Differenzspannung liegt einerseits (über den Kompensationswiderstand R,) an der Kathode und andererseits, gegebenenfalls über einen Schutzwiderstand R,1, am Steuergitter der Röhre I der Vorstufe.
• An der Anodenbetriebsspannung U"" der Röhre I liegt ein Spannungsteiler SP2, durch dessen. Abgriff eine Brückenschaltung gebildet ist,. welche aus dem Widerstand der Röhre I und den Widerständen R2, R3 und R4 besteht. An der einen Diagonale der Brücke liegt somit die Betriebsspannung U",. Die an der anderen Diagonale, d. h. zwischen der Kathode der Röhre I und dem Abgriff am Spannungsteiler SP2 abgegriffene Spannung steuert die Endröhre II. Der Abgriff am Spannungsteiler SP2 liegt unmittelbar, gegebenenfalls über den Schutzwiderstand R", am Steuergitter der Röhre II. Die Röhre I ist vorteilhaft eine Pentode, deren Schirmgitterspannung US,, getrennt erzeugt wird. Um dabei die Ausgangsspannung UD der Vorstufe konstant zu halten, sind in bereits anderweitig vorgeschlagener Weise die Kompensationswiderstände R1 und RS vorgesehen.
• Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Nimmt beispielsweise die Betriebsspannung UB, zu, so steigt auch der am linken Teil des Spannungsteilers SPl abgegriffene Meßwert, so daß das Potential des unmittelbar mit der Kathode der Röhre II verbundenen Steuergitters der Röhre I mehr positiv wird. Dementsprechend sinkt der Spannungsabfall an: der Röhre I, und es wird das am Steuergitter der Röhre II liegende Potential UD mehr negativ, so daß der Spannungsabfall U" an der Röhre II um die Erhöhung der Spannung UB, größer wird. Die an der Belastung R" liegende Spannung bleibt somit unverändert. Sinkt umgekehrt die Betriebsspannung UB" so wiederholt sich das Spiel in gleicher Weise mit umgekehrten Vorzeichen. Durch Änderung des Abgriffes am Spannungsteiler SPl kann die Ausgangsspannung U" in weiten Grenzen stetig eingestellt werden (Sollwerteinstellung).
• Tritt eine Änderung der Spannung U, durch Veränderung des Belastungswiderstandes Re ein, so ändert sich ebenfalls der am Spannungsteiler SPl abgegriffene Meßwert. Auch hierbei wirkt die Regeleinrichtung in der beschriebenen Weise derart, daß' die Spannungsänderung an der Belastung Re durch den Widerstand der Röhre II bzw. den Spannungsabfall U" an der Röhre II ausgeglichen wird.
• Bisher wurde eine rein Ohmsche Belastung RB vorausgesetzt. Bei induktiven oder kapazitiven Belastungsanteilen könnte Selbsterregung des Regelkreises eintreten. Um das zu vermeiden, braucht lediglich eine elastische Rückführung in der Vorstufe vorgesehen zu werden, beispielsweise dadurch, daß zwischen Anode und Gitter der Vorröhre I ein aus dem Kondensator C und dem Widerstand R5 bestehendes RC-Glied eingeschaltet wird. Die Kapazität C kann dabei sehr klein gehalten werden, so daß die Zeitkonstante dieses RC-Gliedes praktisch nicht ins Gewicht fällt.
• Um die Nutzleistung der Einrichtung zu erhöhen, können mehrere Endröhren II parallel geschaltet werden. Des weiteren besteht die Möglichkeit, die Anödenbetriebsspannung UB, höher zu wählen als die zulässige Anodenspannung der Endröhre II. Zur Vermeidung von Beschädigungen dieser Röhre ist es dabei allerdings vorteilhaft, Mittel vorzusehen, welche beim Einschalten und während des Betriebes eine Überschreitung der an der Röhre II liegenden Anodenspannung verhindern. Hierzu kann während des Aufheizungsvorganges der Röhre II die Anodenspannung gesperrt werden, beispielsweise durch eine Zeitschalteinrichtung mit einer der Aufheizzeit entsprechenden Verzögerung. Als Verzögerungsglied dieser Zeitschalteinrichtung kann entweder ein Verzögerungsrelais oder ein Heißleiter (negativer Widerstand) dienen. Um außerdem zu verhindern, daß während des Betriebes die an der Röhre II liegende Anodenspannung den zulässigen Wert überschreitet, kann der Verstellbereich des Sollwertpotentiometers SPl begrenzt werden. Für größere Änderungen des Sollwertes der Spannung U, wird dabei vorteilhaft gleichzeitig eine Grobregelung der Betriebsspannung UB, vorgenommen.
• Setzt man konstante Belastung voraus, so kann auf einfache Weise die Ausgangsleistung der Regeleinrichtung auch dadurch erhöht werden, daß der Endröhre oder den Endröhren ein Widerstand parallel gelegt wird, über welchen die Grundlast geführt wird. Dieser parallele Widerstand ist abhängig vom eingestellten Sollwert und von der Nutzlast. Er muß also bei einer Änderung einer oder beider Größenneu angepaßt werden. Vorteilhaft ist es, daher, diese Maßnahme nur bei fester Last und unveränderlichem Sollwert anzuwenden.
• Ebenso wie die Röhre I der Vorstufe kann auch die Röhre II eine Vakuumröhre sein. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Regelgenauigkeit ist es vorteilhaft, Röhren mit steiler Charakteristik zu verwenden. Die Endröhre II kann aber auch ein gittergesteuertes gasgefülltes Entladungsgefäß sein, in welchem Falle die Betriebsspannung UB, als Wechselspannung zur Verfügung stehen muß. In der praktischen Ausführung wird man jedoch zur Verringerung der Welligkeit der Ausgangsgleichspannung eine zwei (Gegentakt) oder sogar mehrphasige Anordnung der Endröhren wählen.
• Die Einrichtung nach der Erfindung läßt sich auch zur Konstanthaltung von Wechselspannungen verwenden. Hierbei braucht nur die Endstufe so ausgebildet zu werden, daß beide Halbwellen getrennt behandelt werden. Der prinzipielle Aufbau der Schaltung bleibt der gleiche.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Einrichtung zur Spannungskonstanthaltung, insbesondere von Gleichspannungen, mit einem Röhrenregler, dessen Vorstufe einen durch den Meßwert beeinflußten veränderlichen Widerstand einer Brückenschaltung enthält, deren eine -Diagonalspannung die Endstufe steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Endstufe über eine konstante Gegenspannung unmittelbar als Steuergröße auf die Vorstufe rückgeführt ist. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied der Vorstufe unmittelbar mit der Kathode der Endstufenröhre verbunden ist. 3. Einrichtung nach Anspruch x und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstufenröhre eine Hochvakuumröhre, vorzugsweise eine Pentode ist, deren Steuergitter, gegebenenfalls über einen Schutzwiderstand, unmittelbar mit der Kathode der Endstufenröhre verbunden ist. q.. Einrichtung nach Anspruch = oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweistufigen Röhrenregler, bei dem der eine Diagonalpunkt der Vorstufenbrücke unmittelbar, gegebenenfalls über einen Schutzwiderstand, an dem Gitter der Endstufenröhre liegt, während der andere Diagonalpunkt über einen Kompensationswiderstand, die Gegenspannungsquelle und den Meßwert an der Kathode der Endstufenröhre liegt. 5. Einrichtung nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert über ein vorzugsweise kontinuierlich veränderbares Potentiometer von der Ausgangsspannung der Endstufe abgenommen wird. 6. Einrichtung nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenbetriebsspannung der Endstufe über der zulässigen Anodenspannung der Endröhre liegt und daß Mittel vorgesehen sind, welche beim Einschalten und während des Betriebes eine Überschreitung der zulässigen Anodenspannung vermeiden. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellbereich des Sollwertpotentiometers derart begrenzt ist, daß die zulässige Anodenspannung nicht überschritten werden kann. B. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Endröhre eine Zeitschalteinrichtung vorgeschaltet ist, welche die Anodenbetriebsspannung erst nach erfolgter Aufheizung der Röhre zuschaltet. g. Einrichtung nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endröhre eine gittergesteuerte Gasentladungsstrecke ist. io. Einrichtung nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Endröhren parallel geschaltet sind. ii. Einrichtung nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gittergesteuerte Gasentladungsstrecken in Gegentakt oder Mehrphasenschaltung angeordnet sind. 12. Einrichtung nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Ausgangsleistung der Endstufe ein die Grundbelastung übernehmender Widerstand parallel geschaltet ist.