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Schutzschaltung für Röhren, insbesondere für gittergesteuerte Gasentladungsröhren,
bei der die Anodenspannung für die Röhren mittels eines Relais ein- bzw. ausgeschaltet
wird Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung für Röhren, insbesondere für gittergesteuerte
Gasentladungsröhren, bei der die Anodenspannung für die Röhren mittels, eines Relais
ein- bzw. ausgeschaltet wird, bei der zwei Zeitkonstantenglieder verwendet werden,
die eine gemeinsame Kapazität besitzen und mit einer in den Stromkreis des Relais
eingeschalteten Verstärkerröhre verbunden sind, die- den StromfluB zum Relais erst
dann freigibt, wenn die Spannung an der Kapazität einen gegebenen Wert erreicht
hat.
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Wird eine derartige Anlage eingeschaltet, so muß mit dem Anlegen der
Anodenspannung an die gittergesteuerte Gasentladungsröhre zur Vermeidung von Beschädigungen
der Kathode gewartet werden, bis die Röhren so lange aufgeheizt sind, daB die Temperatur
des Quecksilberdampfes ihren vorgeschriebenen Wert erreicht hat. Dies legt die Verwendung
einer Zeitschaltung nahe.
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Es wurde daher auch bereits vorgeschlagen, ein Relais zu verwenden,
das nach Einschalten der Röhrenschaltung die Anodenspannung für eine feste Zeitdauer
unterbricht, die gleich der Anheizzeit vom kalten bis zum betriebswarmen Zustand
der gittergesteuerten Gasentladungsröhre ist, um ein zu frühes Anlegen der Anodenspannung
unmöglich zu machen.
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Es sind ferner - auch im Zusammenhang mit gittergesteuerten Gasentladungsröhren
- Zeitschaltungen bekannt, bei denen die Zeitperiode,
während der
ein Relais ein- bzw. ausgeschaltet ist, durch ein Zeitkonstantenglied (RC-Glied)
im Gitterkreis einer Verstärkerröhre oder Gasentladungsröhre bestimmt wird. Dabei
wird die Arbeitswicklung des im Ausgangskreis der Verstärkerröhre liegenden Relais
so lange von einem Strom durchflossen, wie die am Kondensator des Zeitkonstantengliedes
liegende Spannung oberhalb der Ansprechspannung der Röhre liegt.
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Die bisher bekanntgewordene Schutzschaltung bzw. die Anwendung der
bekannten Zeitschaltungen bringt aber dann wesentliche Nachteile mit sich, wenn
die Schaltung,nur kurzzeitig, beispielsweise mehrere Sekunden abgeschaltet wird,
da dann der Hg-Dampf der Röhren in seiner Temperatur nur wenig unter die Betriebstemperatur
abgesunken ist und trotzdem, bedingt durch das Zeitrelais, die volle Dauer der Anheizzeit
zwischen dem kalten und dem betriebsfertigen Zustand abgewartet werden mini.
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Es ist nun weiterhin eine Zeitschaltung für Programmregler, insbesondere
für Schweißgeräte, bekannt, bei der beim erstmaligen Einschalten die Zeitperiode,
während der ein- bzw. ausgeschaltet ist, größer ist als bei dem zweiten oder einem
nachfolgenden Einschalten. Aber auch diese Zeitschaltung würde bei ihrer Verwendung
als Röhrenschutzschaltung den wesentlichen Nachteil aufweisen, daß die Einschaltzeit
unabhängig von. der Dauer der vorhergehenden Unterbrechung ist.
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Gerade diesen Nachteil zu- beseitigen und eine Schaltung anzugeben,
die bedeutend wirtschaftlicher arbeitet dadurch, daß die Wartezeit bis zum Wiedereinschalten
von der Dauer der vorhergehenden Unterbrechung abhängig gemacht wird, ist Zweck
der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der Erfindung wird bei Ein- und Ausschalten der Heizspannung
die gemeinsame Kapazität umgeladen, und ihre Auflade- und Entladekurve, insbesondere
hinsichtlich der Zeitkonstanten, ist der Erwärmungs- und Abkühlungskurve der gittergesteuerten
Gasentladungsröhren angeglichen. Dabei sind die Zeitkonstantenglieder mit einer
in den Stromkreis des Relais eingeschalteten Verstärkerröhre verbunden, die den
Stromfluß durch das Relais erst dann freigibt, wenn die Spannung an der Kapazität
einen gegebenen Wert erreicht hat, während das somit gesteuerte Relais den Anodenstromfluß
für die Röhren freigibt.
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Vorzugsweise wird dabei zur Erzielung einer gewissen Sicherheit die
Aufladezeitkonstante der mit der Verstärkerröhre verbundenen Kapazität gleich oder
größer als die Aufheizzeitkonstante und die Entladezeitkonstante gleich oderkürzer
als die Alikühlungszeitkonstante der verwendeten Röhren gemacht.
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Es ist zweckmäßig, durch- die an der Kapazität der beiden Zeitkonstantenglieder
liegende Spannung die Gitterspannung der Verstärkerröhre zu beeinflussen, die in
den Stromkreis des Relais eingeschaltet ist. Dabei erscheint es zweckmäßig, die
Schaltung derart vorzunehmen, daß die Spannung an der Kapazität der Gittervorspannung
entgegengewirkt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. i bis 3 beschrieben,
welche ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung auf Schaltungen mit gittergesteuerten
Gasentla-dungsröhren zeigen.
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Das Relais, welches gegebenenfalls über ein weiteres Hauptrelais letzten
Endes die Anodenspannung für die gittergesteuerten Gasentladungsröhren zu- und abschaltet,
wird durch eine Spule i betätigt, welche im Anodenkreis einer Verstärkerröhre 2
z. B. vom Typ EF 42 liegt. Am Steuergitter dieser Röhre liegt der Kondensator 3
von beispielsweise 32,u F, der einmal über den Widerstand q. aufgeladen und zum
anderen über den Widerstand 5 entladen werden kann. Bei erstmaligem Einschalten
der Heizung der gittergesteuerten Gasentladungsröhren wird gleichzeitig der Schalter
i i mit dem Kontakt 6 verbunden. Der Schalter 8 ist dabei geöffnet. Die Kathode
der Röhre 2 liegt auf positivem Potential gegenüber dem Steuergitter. Der für .
Steuergitterkreis liegende Kondensator 3 wird über den Widerstand q. aufgeladen.
Die Aufladekurve ist in Fig. 2 a dargestellt. Die Aufladekurve des Kondensators
ist insbesondere hinsichtlich der Zeitkonstanten der Aufheizkurve der gittergesteuerten
Gasentladungsröhre angepaßt. Hierdurch wird erreicht, daß bei Ansprechen der Röhre
2 die gittergesteuerte Gasentladungsröhre so weit aufgeheizt ist, daß durch Anlegen
der Anodenspannung keine Beschädigung insbesondere der Kathode eintritt.
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Sobald das Relais angezogen hat, wird der Schalter 8 gegebenenfalls
automatisch geschlossen und damit der Anodenstrom durch die Röhre 2 unterbrochen.
Durch die Spule i des Relais fließt jedoch nach wie vor ein Haltestrom, dessen Größe
durch den Kathodenwiderstand 7 bemessen ist.
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Bei Abschalten der Anodenspannung für die gittergesteuerten Gasentladungsröhren
wird der Schalter i i an den Kontakt 9 gelegt und gleichzeitig Schalter 8 geöffnet.
Die negative Gitterkathodenspannung vergrößert sich dabei durch Entladung der Kapazität
3 über den, Widerstand 5 bzw. die Gitter-Kathoden-Strecke der Röhre 2 entsprechend
der Entladekuive des Kondensators 3, wie dies in Fig. 2 b dargestellt ist. Die Entladekurve
ist dabei wieder insbesondere hinsichtlich der Zeitkonstanten der Abkühlungskurve
der gittergesteuerten Gasentladungsröhre angepaßt. Ist die gittergesteuerte Gasentladungsröhre
längere Zeit abgeschaltet, so entlädt sich der Kondensator 3 praktisch völlig und
es muß bei Wiedereinschalten gewartet werden, bis der Kondensator 3 über den Widerstand
q. völlig aufgeladen ist. Bei kurzzeitigem Abschalten dagegen ist die gittergesteuerte
Gasentladungsröhre noch nicht völlig abgekühlt und auch der Kondensator 3 nur teilweise
entladen, so daß bei Wiedereinschalten nur so lange gewartet werden muß, bis die
restliche Spannung, die zum Ansprechen der Röhre 2 benötigt wird, durch Aufladen
des Kondensators über den Widerstand wieder hergestellt ist.
In
Fig. 2 sind zwei Beispiele für die Zeitverhältnisse bei längerem und kürzerem Abschalten
aufgezeichnet. Hierbei bezeichnet ti die Zeit für die Aufladung des Kondensators
von der Spannung o bis zurAnsprechspannungul der Elektronenröhren. Ist die gittergesteuerte
Gasentlladurngsröhre während der Zeit t2 abgeschaltet, so entlädt sich der Kondensator
bis auf die kleine Spannung zig. Wird in diesem Zeitpunkt die Heizung wieder eingeschaltet,
so muß die Zeit t3 abgewartet werden, bis sich die gittergesteuerte Gasentladungsröhre
wieder im betriebsfertigen. Zustand befindet. Dabei weicht die Zeit t3 praktisch
nicht von t1 ab. Ist dagegen die gittergesteuerte Gasentladungsröhre nur für die
kurze Zeit t4 abgeschaltet, so ist nach Wiedereinschalten bereits ein gegebenenfalls
automatisches Anlegen der Anodenspannung nach der kurzen Zeitperiode t5 möglich.
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Die Schaltung gemäß Fig. i kann dahingehend abgeändert werden, daß
die Kathode nicht über den Spannungsteiler 10, 7 an ein gewisses positives Potential
gelegt, sondern unter Wegfall des Widerstandes io eine Spannungsquelle in Reihe
mit dem Widerstand 7 in die Kathodenzuleitung gelegt wird.
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Die in Fig. i und 2 beschriebene Schutzschaltung findet vorzugsweise
als Teil einer größeren Relaisschutzschaltung Verwendung, wie sie in Fig. 3 dargestellt
ist. Der Quecksilberschalter i9 dient dazu, die Anodenspannung für die gittergesteuerten
Gasentiadungsröhren einzuschalten. Er wird durch die Feder 12 in seiner Ruhelage
festgehalten, bei der die Anodenspannung für die gittergesteuerten Gasentladungsröhren
abgeschaltet ist. Der Eisenkern 13 kann nun durch die Spannungsspule 14 in eine
solche Lage gebracht werden, daß die Anodenspannung für die gittergesteuerten Gasentladungsröhren
eingeschaltet ist. Durch die Spannungsspule 14 fließt jedoch nur dann ein Strom,
wenn sämtliche Relais 15, 16 und 17 eingeschaltet sind. Die Relais 15 bis 17 werden
gegebenenfalls über Schaltröhren von Steuerimpulsen beeinflußt, die zur Steuerung
der Gesamtschaltung unbedingt erforderlich sind. Beispielsweise für den Fall, daß
die Schaltung der gittergesteuerten. Gasentladungsröhren zur Erzeugung des Erregerstromes
.eines Synchronmotors dient, der von den Vertikalimpulsen eines Fernsehsignals gesteuert
werden soll, ist das Relais 15 nur dann eingeschaltet, wenn die Vertikalimpulse
vorhanden sind. Das Relais 16 kann beispielsweise von der in Fig. i beschriebenen
Anordnung gebildet werden, während das Relais 17 nur bei Vorhandensein irgendeiner
beliebigen anderen Steuerspannung anspricht. Sind also sämtliche im Stromkreis der
Spannungsspule 14 enthaltenen Kontakte durch die Relais kurzgeschlossen, so wird
der Quecksilberschalter i9 in die Arbeitsstellung bewegt.
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Außer der Spannungsspule 14 ist noch eine Stromspule 18 vorhanden,
durch die ständig der von einer oder sämtlichen gittergesteuerten Gasentladungsröhren
gelieferte Strom fließt. Er kann beispielsweise bei Vorhandensein einer gittergesteuerten
Gasentladungsröhre in der Größenordnung von o,6 Amp. liegen, dann, wenn der Strömfluß
in der gittergesteuerten Gasentlädungsröhre nur kurzzeitig auftritt. Fallen nun
die Zündimpulseaus oder fließt, bedingt durch irgendwelche anderen Umstände, durch
die gittergesteuerte Gasentladungsröhre ein Dauerstrom, der in der Größenordnung
von 3- bis io Amp. liegen kann, so spricht die Stromspule 18 sofort auf den Überstrom
an und bringt den Quecksilberschalter wieder in seine Ruhelage. Damit wird sofort
die Anodenspannung für die gittergesteuerten Gasentladungsröhren abgeschaltet.
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Die Relaisanordnung gemäß Fig. 3 hat Bedeutung für alle Geräte, die
gittergesteuerte Gasentladungsröhren verwenden, wie überhaupt ier Gegenstand der
vorliegenden Anmeldung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt
ist, sondern mannigfache Variationen möglich sind, ohne. daß der Rahmen der Erfindung
überschritten wird.