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Schaltungsanordnung zur Messung oder Überwachung des Gleichstromanteiles
von Elektrodenbetriebsströmen bei Verwendung von zwei oder mehr hinsichtlich ihrerGleichstromkreise
parallel liegenden Mehrelektroden-Entladungsröhren Bei Anordnungen mit zwei oder
mehr hinsichtlich ihrer Gleichstromkreise parallel liegenden Mehrelektroden-Entladungsröhren
besteht das Bedürfnis, die Gleichstromanteile der Elektrodenbetriebsströme nicht
nur als Summenströme der aus untereinander gleichartigen Elektroden durch ihre Parallelschaltung
im Gleichstromkreis gebildeten Gruppen zu messen, sondern es müssen die von den
einzelnen Elektroden aufgenommenen Ströme gemessen bzw. überwacht werden. Beispielsweise
ist in Anordnungen, bei denen die Röhren für die zu verstärkenden oder zu erzeugenden
Wechselströme in Gegentakt geschaltet sind, die gute Wirkung von der Einstellung
auf übereinstimmende Gleichstromwerte in den Arbeitspunkten der Aussteuerungskennlinien
abhängig. Bei Anordnungen, in denen die Röhren für Gleich-und Wechselstrom parallel
arbeiten; ist es ebenfalls wichtig, die Elektrodenströme der einzelnen Röhren zu
überwachen, da beispielsweise beim Nachlassen einer Röhre die Gefahr besteht, daß
eine oder mehrere andere mehr Strom aufnehmen und überlastet werden. Es ist daher
üblich, in den Gleichstromkreis jeder Elektrode, die im Betrieb Gleichstrom aufnehmen
kann, einen Strommesser einzuschalten. Da die untereinander gleichartigen Elektroden
zu Gruppen zusammengefaßt aus gemeinsamen Stromquellen gespeist bzw. mit Vorspannung
versehen werden sollen, ergibt sich die Notwendigkeit, diese Strommesser auf der
von der
Kathode abgewendeten Seite der Stromquellen, also an Punkten
einzuschalten, die gegenüber der Kathode eine gegebenenfalls recht hohe Gleichspannung
aufweisen. Wenn die Kathoden mit dem Gehäuse bzw. mit Erde verbunden sind, weisen
die Strompfade der Meßgeräte diese hohe Gleichspannung gegenüber Erde auf, was bei
der Ausbildung bzw. denn Einbau der Geräte berücksichtigt werden muß. Aber auch
bei Anordnungen, in denen irgendeine andere Elektrode auf Erdpotential liegt, müssen
notwendigerweise alle zur Messung der Ströme anderer Elektroden vorgesehenen Instrumente
hohe Spannungen gegen Erde haben. Auch zwischen den zu verschiedenen Elektroden
gehörenden Instrumenten sind hohe Spannungen wirksam, nämlich die Unterschiede zwischen
den Betriebsspannungen der einzelnen Elektroden, so daß der Aufbau auch für hohe
Überschlagsspannungen zwischen den Instrumenten ausgebildet sein muß und es beispielsweise
nicht ohne weiteres möglich ist, alle Meßinstrumente dicht beieinander auf einer
gemeinsamen Schalttafel anzubringen.
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Es wäre demnach erwünscht, daß wenigstens alle Strommesser auf dem
gleichen Potential gegen Erde, möglichst aber alle auf Erdpotential lägen. Dabei
kann natürlich von der an sich bestehenden Möglichkeit, alle Strommesser direkt
zwischen die miteinander verbundenen Kathoden und die kathodenseitigen Klemmen von
für die einzelnen Elektroden getrennten Spannungsquellen einzuschalten, wegen des
notwendigen Aufwandes von ebensoviel Spannungsquellen, wie Elektroden vorhanden
sind, kein Gebrauch gemacht werden. Es sollen die nach Spannung und Stromaufnahme
gleichartigen Elektroden aus gemeinsamen Stromquellen gespeist werden, so daß nur
eine der Anzahl der Elektrodengruppen entsprechende Zahl von Stromquellen erforderlich
ist, was wegen der verschiedenen Spannungen und der im allgemeinen um wenigstens
eine Größenordnung verschiedenen Ströme für diceinzelnenElektrodengruppen sowie
bei den verschiedenen Ansprüchen an die Aussiebung der Welligkeit bei gleichgerichteten
Spannungen durchaus keinen wirtschaftlichen Nachteil bedeutet, sondern eine Anpassung
der Stromquellen an die für jede Elektrodengruppe in Betracht kommenden Verhältnisse
ermöglicht.
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Abb. i soll zeigen, welche Schwierigkeiten bei der Einschaltung eines
Strommessers an der Kathode bestehen. Die Röhren i, 2, 3 sind hinsichtlich ihrer
Gleichstromkreise einander parallel geschaltet. Die Wechselstromausgangswiderstände
sind nicht dargestellt; die einander entsprechenden Elektroden, wieAnoden und Steuergitter,
sind miteinander verbunden, die Kathoden zu dem Punkt 5 zusammengeführt. Um den
Strom in der Röhre :2 zu messen, ist in die Verbindungsleitung von ihrer Kathode
zum Punkt 5 der Strommesser q. eingeschaltet. Der Strom aller Anoden wird von der
Stromquelle 6 und die negative Vorspannung der Steuergitter wird von der Spannungsquelle
7 geliefert. Bei 8 ist ein von den Klemmen g, io her mit einer Wechselspannung gespeister
Übertrager dargestellt, der die Gitter mit einer Wechselspannung gegenüber den Kathoden
versieht. Auch diese Wechselspannung kann zur Ursache eines Gleichstromflusses im
Gitterkreis werden. Obwohl für Gittervorspannung und Anodenspannung getrennte Quellen
6 und 7 bzw. 8 vorgesehen sind, gestattet das Instrument 4. an seiner Einschaltstelle
nicht die getrennte Messung von Anodenstrom und Gitter-Strom.
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Um in einer Schaltungsanordnung mit zwei oder mehr hinsichtlich ihrer
Gleichstromkreise wenigstens teilweise einander derartig parallel liegenden Mehrelektroden-Entladungsröhren,
daß von ihren außer den Kathoden vorhandenen Elektroden eine Anzahl in wenigstens
zwei Gruppen für Gleichstrom miteinander verbunden ist, den Gleich-Strom wenigstens
einer Röhrenelektrode ohne die erwähnten Schwierigkeiten mit einem praktisch auf
Kathodenpotential liegenden Instrument messen oder überwachen zu können, sieht die
Erfindung vor, daß zum Anschluß der kathodenseitigen Klemmen wenigstens zweier,
je eine Gruppe vorzugsweise untereinander gleichartiger Elektroden mit Spannung
versehener Schaltmittel bzw. Spannungsquellen wenigstens zwei je mit den Kathoden
der genannten Röhren, gegebenenfalls über Zwischenglieder verbundene Schaltungssternpunkte
gebildet sind, daß ferner das Meßgerät mit seinem Strompfad in die Verbindungsleitung
zwischen dem zur Gruppe derjenigen Elektrode, deren Strom gemessen werden soll,
gehörenden Sternpunkt und derjenigen Kathode eingeschaltet ist, von welcher zu der
genannten Elektrode ein Elektronenstrom übergeht, und daß in wenigstens eine andere
Verbindungsleitung von einer anderen Kathode zu einem anderen Sternpunkt ein unsymmetrisch
leitfähiges Element derartig eingeschaltet ist, daß der in dieser anderen Verbindungsleitung
fließende Kathodenstrom in der Durchlaßrichtung dieses Elementes gerichtet ist,
daß jedoch der zum Strompfad des Meßgerätes unter Einschluß der genannten anderen
Verbindungsleitung gebildete Parallelpfad über den anderen Sternpunkt in der für
den Strom des Meßpfades in Betracht kommenden Flußrichtung einen gegenüber dem Gleichstromwiderstand
des Meßpfades hohen Widerstand aufweist.
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Abb. 2 zeigt das Schaltbild einer einfachen Meßanordnung nach der
Erfindung. Um den Anodenstrom der Röhre 2 aus der Stromquelle 6 ohne den an der
Kathode ihm überlagerten Gitterstrom aus den Quellen 7 und 8 durch das Instrument
q. messen zu können, ist durch Verbindungsleitungen zu den einzelnen Kathoden ein
weiterer Sternpunkt i i gebildet, an den das kathodenseitige Ende der zusammengeführten
Gitterkreise angeschlossen ist. Der Gitterstrom fließt nun über den Sternpunkt i
i zu den Röhrenkathoden. Der Strommesser d. zeigt aber trotzdem auf Grund dieser
Maßnahme allein noch nicht den Anodenstrom der Röhre 2 an. Es wird nämlich von der
kathodenseitigen Klemme des Strommessers 4 über den Sternpunkt i i und über die
von der Kathode der Röhre 3 kommende Leitung
zum Sternpunkt 5 ein
Parallelpfad gebildet; ein entsprechender Parallelpfad entsteht auch über die Kathodenleitung
der Röhre i. Der Anodenstrom von 2 verteilt sich also umgekehrt proportional den
Widerständen auf drei Parallelzweige, und das Instrument 4 zeigt nicht den gewünschten
Meßstrom an. Durch die Einschaltung der unsymmetrisch leitfähigen Elemente 12 und
13 in die Parallelzweige mit dem schon erwähnten Richtungssinn wird der Widerstand
der Parallelzweige in der gegen die Pfeilspitze gerichteten Flußrichtung groß gegen
den Widerstand des Meßzweiges mit dem Instrument 4 in der entsprechenden Richtung,
so daß nun praktisch der ganze Anodenstrom von 2 über das Instrument 4 fließt und
eine richtige Anzeige ohne den überlagerten Gitterstrom möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfüllt, solange der Widerstand des Elementes 12
bzw. 13 in der Durchlaßrichtung klein ist gegenüber dem Widerstand des Meßzweiges.
Im Falle der einfachen Schaltung nach Abb. 2 könnte dies durch passende Bemessung
des Gleichrichters 12 bzw. 13 zusammen mit dem Instrumentenwiderstand erreicht werden.
Ist diese Bedingung nicht mehr in Annäherung erfüllt, so genügt beispielsweise der
von der Kathode der Röhre 3 kommende und zum Sternpunkt i i fließende Gitterstrom,
um an dem Element 12 einen Spannungsabfall zu erzeugen, für welchen ein das Meßgerät
enthaltender Parallelpfad besteht. Die Anzeige wird also durch einen solchen Einfluß
gefälscht. In diesem Falle ist entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
daß in den Strompfad des Meßgerätes q. bzw. die diesen enthaltende Verbindungsleitung
ebenfalls ein unsymmetrisch leitfähiges Element eingeschaltet ist, welches in Abb.2
mit 14. bezeichnet ist und dessen Durchlaßrichtung mit der Richtung des in 4 zu
messenden Stromes übereinstimmt. Als unsymmetrisch leitfähige Elemente können neben
Röhrengleichrichtern vorzugsweise sogenannte Sperrschichtzellen bzw. Trockengleichrichter
dienen. Durch die zusätzliche Verwendung des Elementes 14 ist nun der Widerstand
des Meßzweiges in der vorher vom Kathodenstrom beispielsweise der Röhre 3 durchflossenen
Richtung sehr groß gegenüber dem Widerstand der Verbindung über 12, so daß die Anzeige
von 4 tatsächlich nur vom Anodenstrom der Röhre :2 allein beeinflußt ist.
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Abb. 3 zeigt eine Anordnung, in welcher unter Verwendung des Erfindungsgedankens
eine der Anzahl der aus untereinander gleichartigen Elektroden gebildeten Gruppen,
deren Gleichströme gemessen. werden sollen, entsprechende Anzahl von Schaltungssternpunkten
gebildet ist. Um eine gegenseitige Störung der parallel liegenden Meßzweige für
die einzelnen Elektrodenströme zu vermeiden, ist in sinngemäßer Anwendung des vorher
Gesagten in jede Verbindungsleitung eines Schaltungssternpunktes zu einer Kathode
der Strompfad eines Meßgerätes, beispielsweise 15, 16, in Reihe mit einem unsymmetrisch
leitfähigen Element, beispielsweise 21, 22, von in Richtung des Meßstromes liegender
Durchlaßrichtung eingeschaltet. Die Anordnung zeigt zwei in Gegentakt arbeitende
Schirmgitterröhren i und 2 mit den Anschlußklemmen -A und +.A für die Anodenspannungsquelle,
-G, und + G1 für die Steuergittervorspannung und -G2, + G2 für die Schirmgitterspannung.
Mit den Instrumenten 15, 16, 17, 18, i9, 2o, die alle auf Kathodenpotential liegen,
können sämtliche Elektrodenströme gemessen werden, da je ein Schaltungssternpunkt
für die Vorspannungsquelle der Anoden, der Schirmgitter und für den Anschluß des
kathodenseitigen Endes der die Steuerspannung für die Steuergitter liefernden Schalt-
bzw. Kopplungsmittel gebildet ist -und da außerdem in alle von den Sternpunkten
zu den Kathoden führenden Verbindungsleitungen Strompfade von Meßgeräten in Reihe
mit den unsymmetrisch leitfähigen Elementen 21, 22, 23, 24, 25, 26 eingeschaltet
sind. Die Gleichspannungsquelle für die Erzeugung einer geeigneten Steuergittervorspannung
ist dabei ähnlich wie die Quellen für Anoden- und Schirmgitterspannung in die den
Steuergitterkreisen gemeinsame Verbindungsleitung zwischen dem zugehörigen Schaltungssternpunkt
und der kathodenseitigen Zusammenführung der die Steuergitterspannung liefernden
Schalt-bzw. Kopplungsmittel 8, 8' eingeschaltet.
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Wenn in der Anordnung nach Abb. 3 die Kathoden keine Spannung gegenüber
Erde haben, dann können alle Meßinstrumente ohne besondere Sicherheitsmaßnahmen
in der Gehäusefrontplatte angebracht werden und dem Bedienungspersonal zugänglich
sein. Wenn die Kathoden eine Spannung gegen Erde aufweisen, so können doch aber
alle Instrumente in dichter Anordnung zueinander auf einer gemeinsamen Schalttafel
angebracht sein, welche gegen Erde entsprechend zu isolieren ist.
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Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil bei Leistungsstufen von Senderanordnungen
für ultrakurze Wellen anwendbar, weil bei diesen die Meßgeräte für die Überwachung
der Schirmgitterbelastung im allgemeinen nicht unmittelbar an den Schirmgittern
in die Stromkreise dieser Gitter eingeschaltet werden können, da eine unmittelbare
Verbindung der Schirmgitter mit dem Gehäuse-bzw. Erdpotential angestrebt wird.