DE956530C - Einrichtung zum Erzeugen einer hinsichtlich der Spannungshoehe temperaturunabhaengigen Wechselspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung besteht in einer Einrichtung zum Erzeugen einer hinsichtlich der Spannungshöhe temperaturunabhängigen Wechselspannung und ist gekennzeichnet durch einen Kondensator von derartiger temperaturabhängiger Kapazität, vorzugsweise von derart temperaturabhängigem Dielektrikum, daß der Temperaturgang der die Wechselspannung liefernden Quelle ausgeglichen wird. Kondensatoren als Wechselstromwiderstände eignen sich in erster Linie zum Ausgleich des Temperaturspannungsganges "von Wechselspannungsquellen. Es ist jedoch auch möglich, mit einer Einrichtung nach der Erfindung temperaturunabhängige Gleichspannungen zu erzeugen, indem bei einer über eine Ventilanordnung aus einer Wechsel-Spannungsquelle entnommenen Spannung der Temperaturwiderstandsgang der Ventilanordnung in den Ausgleich miteinbezogen wird. Dies kann durch eine entsprechende, zugleich den Temperaturwiderstandsgang berücksichtigende Bemessung des spannungsabhängigen Kondensators erreicht werden. Als temperaturabhängige Kondensatoren sind insbesondere keramische Kondensatoren mit einem Dielektrikum aus Bariumtitanat, Strontium ti tanat oder anderen Titanaten sowie vor allem aus Mischungen dieser Stoffe geeignet.
" Derartige Kondensatoren nebst ihrer Temperaturabhängigkeit sind an sich bekannt. Es ist des

weiteren an sich bekannt, einen Eisenwasserstoffwiderstand in Reihe mit einem temperaturunabhängigen Widerstand an eine Stromquelle anzuschließen, um dadurch den Strom durch den temperaturunabhängigen Widerstand konstantzuhalten. Eine derartige Schaltung könnte an sich auch zur Erzielung einer konstanten Spannung benutzt werden, wenn nämlich der Spannungsabfall an dem temperaturunabhängigen Widerstand ausgenutzt wird. Eine solche Schaltung würde jedoch nicht in der Lage sein, die Temperaturabhängigkeit einer Spannungsquelle auszugleichen, da Spannungsquellen im allgemeinen durch einen hohen Inne-nwiderstand gekennzeichnet sind und Eisenwasserstoffwiderstände zur Konstanthaltung geringer Ströme nicht geeignet sind. Zur Konstanthaltung verhältnismäßig hoher Spannungen, z. B. Schirmgitterspannungen von Pentoden, sind daher Eisenwasserstoffwiderstände nicht geeignet. Diese verlangen vielmehr einen verhältnismäßig großen Betriebsstrom, den hochohmige Spannungsquellen nicht liefern können. Außerdem besteht vor allem in der Regeltechnik die Forderung, daß bestimmte Spannungsgeber, z. B. Tachometerdynamo, nicht belastet werden dürfen, weil anderenfalls beträchtliche Regelfehler entstehen können. Für schnelle Regelungen ist der Eisenwasserstoffwiderstand außerdem wegen seiner Wärmeträgheit nachteilig; ein spannungsabhängiger Kondensator arbeitet dagegen trägheitslos. Diese und weitere Nachteile der Eisenwasserstoffwiderstände, wie beispielsweise hohe Betriebstemperatur, großer Raumbedarf und die Gefahr des Durchbrennens werden durch die erfindungsgemäß verwendeten spannungsabhängigen Kondensatoren vermieden.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind in der Zeichnung einige Schaltungsbeispiele dargestellt. In Fig. ι liegt an den Klemmen ι und 2 eine Wechselspannung, die von einer nicht mitdargestellten Wechselspannungsquelle an sich beliebiger Art stammt. Die Spannungsquelle habe einen bestimmten Temperaturspannungsgang. Es ist gleichgültig, ob sich die Spannung der Wechselspannungsquelle linear oder anders als linear mit der Temperatur ändert. Zum Ausgleich der Abhängigkeit ist ein temperaturabhängiger Kondensator 3 in Reihe mit einem anderen, nicht temperaturabhängigen Widerstand 4, z. B. einem ohmschen Widerstand oder einem Kondensator, parallel zu der nicht mitdargestellten Spannungsquelle, also an die Klemmen 1 und 2, gelegt. Der Strom durch den Parallelkreis bleibt während einer Temperaturänderung konstant. Dies kann durch eine sich nach den vorliegenden Gegebenheiten und Erfordernissen richtende Auswahl und Mischung der für das Dielektrikum des Kondensators 3 verwendeten Stoffe erreicht werden. Die konstantgehaltene Spannung ist an dem nicht temperaturabhängigen Widerstand 4 abgenommen und dem Verbraucher 5 zugeführt.

Oft wird gefordert, daß eine erzeugte konstante Spannung in Phase mit der Spannung ist, aus der sie gebildet wurde, und daß eine Frequenzunabhängigkeit vorliegt. In solchen Fällen wird man an Stelle des temperaturunabhängigen Wider-Standes 4 einen normalen, d. h. nicht temperaturabhängigen Kondensator, vorsehen. Die gestellten Forderungen lassen sich dann erfüllen, sofern die Impedanz der beiden Kondensatoren klein gegen die des angeschalteten Verbrauchers ist, mit anderen Worten, sofern keine oder nur eine vernachlässigbare geringe Belastung durch einen Außenwiderstand 5 vorliegt.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 ist die Ausgangsspannung U₂ stets kleiner als die Eingangsspannung CZ₁. Mit der Schaltung nach Fig. 2, die mit ihren Einzelheiten und Bezugszeichen der nach Fig. ι bis auf den vorgeschalteten induktiven Spannungsteiler 6 (Spartransformator) gleicht, kann durch passende Einstellung des Abgriffs 7 dagegen erreicht werden, daß die Ausgangsspannung U₂ stets gleich dem Wert der Spannung CZ₁ ist, den diese bei einer Bezugstemperatur T₀ aufweist.

Fig. 3 stellt eine besonders vorteilhafte Schaltung nach der Erfindung dar, bei der ebenfalls erreicht werden kann, daß CZ₂ stets die Größe von CZ₁ bei der Bezugstemperatur T₀ hat. Die zur Kompensation verwendete Reihenschaltung aus Kondensator 3 und Widerstand 4 ist im Gegensatz zur Schaltung nach Fig. 1 nur einem ,Teil des Spannungsteilers 6 parallel geschaltet. Mit dieser Schaltung kann eine mit der Temperatur fallende oder steigende Spannung einer Wechselspannungsquelle ausgeglichen werden, je nach der Lage, die der spannungsabhängige Kondensator 3 und der nichtspannungsabhängige Widerstand 4, der hier beispielsweise ebenfalls ein Kondensator sein kann, einnehmen. Bei unendlichem oder sehr großem Außenwiderstand 5 arbeitet diese Schaltung, wenn für den Widerstand 4 ein Kondensator verwendet wird, ebenfalls unabhängig in bezug auf Frequenz und Phasenlage der Eingangsspannung CZ₁.

Die Fig. 4 und S zeigen zwei Schaltungen nach der Erfindung, mit denen es möglich ist, eine konstante Gleichspannung CZ₂ aus einer Wechselspannung CZ₁ zu erzeugen, die von einem in bezug auf die Spannung temperaturabhängigen Generator G, eines Mittelfrequenztachometerdynamos mit permanenten Feldmagneten, geliefert wird.

In Fig. 4 wird die Wechselspannung CZ₁ einem induktiven Spannungsteiler 6 zugeführt, zu dessen rechtem Teil ein ausgleichender spannungsabhängiger Kondensator 3 in Reihenschaltung mit einem nicht spannungabhängigen Kondensator 4 parallel liegt. An den mit der Klemme 1 verbundenen Anschluß des Spannungsteilers 6 einerseits und an den Verbindungspunkt 8 der Kondensatoren 3 und 4 andererseits ist eine Ventilanordnung 9 angeschlossen, die beispielsweise mit vier Ventilen iao in Einphasenbrückenschaltung ausgeführt ist. Der spannungsabhängige Kondensator 3 ist so dimensioniert, daß er den Temperaturwiderstandsgang der Ventilanordnung 9 mitausgleicht.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Schaltung wie Fig. 2. las An Stelle eines galvanischen Anschlusses der

Kondensatoren 3 und 4 ist hier ein transformatorischer Anschluß an die Spannung U₁ des Wechselstromgenerators vorgesehen. Die konstantzuhaltende Spannung U₁ ist einer Gleichrichteranordnung 9 zugeführt, deren Gleichstromanschlüsse mit denen einer Hilfsventilanordnung 9' in Reihe geschaltet sind. Der Wechselstromeingang der Hilfsventilanordnung 9' wird von einer an dem spannungsabhängigen Kondensator 3 abgegriffenen . Wechselspannung gespeist.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist vor allem geeignet für Regeleinrichtungen hoher Genauigkeit, zum Temperaturausgleich von Meß-, Vergleichs- oder Steuerspannungen in Regelverstärkern, ferner zur Konstanthaltung von Gitterspannungen und Anodenspannungen bei Röhren in komplizierten elektrischen Meßgeräten. Darüber hinaus ist die Einrichtung nach der Erfindung von besonderer Bedeutung, wenn es sich darum handelt,

so mit Hilfe eines Wechselstromtachometerdynamos — insbesondere wenn diese mit permanenten Feldmagneten ausgerüstet ist — eine drehzahl-. verhältige, temperaturunabhängige Gleichspannung zu erzeugen. Die Einrichtung nach der Erfindung ist nicht auf die dargestellten Schaltungsbeispiele beschränkt, beispielsweise nicht auf die einphasige Ausführung, sondern kann auch zum Ausgleich des Temperaturspannungsganges mehrphasiger Stromquellen mit den gleichen Vorteilen verwendet werden.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum Erzeugen einer hinsichtlieh der Spannungshöhe temperaturuna.bb.angigen Wechselspannung, insbesondere für Steuer- und Regeleinrichtungen, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten tempera.turabhängigen Kondensator von derartiger temperaturabhängiger Kapazität, vorzugsweise von derart temperaturabhängigem Dielektrikum, daß der Temperaturgang der die Wechselspannung liefernden Quelle ausgeglichen wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines an sich bekannten Kondensators mit einem keramischen Dielektrikum, insbesondere aus Barium- oder Strontiumtitanat, vorzugsweise aus einem Gemisch von beiden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Kondensator in Reihe mit einem nicht temperaturabhängigen Widerstand, vorzugsweise einem nicht temperaturabhängigen Kondensator, parallel zu der Spannungsquelle geschaltet ist und daß die temperaturunabhängige Spannung entweder an dem Kondensator oder an dem Widerstand abgegriffen wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung aus Kondensator und Widerstand, vorzugsweise aus Kondensator und Kondensator, über einen induktiven Spannungsteiler (Spartransformator) an die Wechselspannungsquelle angeschaltet ist.

5. Einrichtung nach Anspr ch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung nur zu einem Teil des Spannungsteilers parallel geschaltet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere für Wechselspannungen veränderlicher Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht temperaturabhängige Widerstand ebenfalls ein Kondensator ist und daß die Impedanz beider klein ist gegen die des Verbrauchers.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle ein Wechsel- oder Drehstromtachometerdynamo ist, insbesondere mit Dauermagneten zur Felderzeugung.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Wechselspannungsquelle auf eine Ventilanordnung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich der Temperaturwiderstandsgang der Ventilanordnung in den Ausgleich einbezogen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichstromseitig in Reihe geschaltete Ventilbrückenanordnungen vorgesehen sind, von denen die eine wechselstromseitig an die konstant zu haltende Spannungsquelle und die andere wechselstromseitig an eine von dieser abhängigen, jedoch, galvanisch getrennten Spannung angeschlossen ist, daß die Mittel zum Temperaturausgleich in den Wechselstromkreis dieser Spannung eingeschaltet sind und daß zugleich der Temperaturwiderstandsgang beider Ventilanordnungen in den Ausgleich einbezogen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 284 596;
ATM, Folge I 062-21.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609550/334 7.56 (609756 1.57)