DE961560C - Schutzschaltung zur Sicherstellung des Arbeitens von Geraeten, die mit Elektronenroehren arbeiten - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 11. APRIL 1957

A 22645 VIIIc/ 21g

ist als Erfinder genannt worden

Bei Geräten, die mit Elektronenröhren arbeiten, muß man damit rechnen, dlaß eine der Röhren aus irgendwelchen Gründen ausfallen kann. Die Verwendung· derartiger Geräte wird daher trotz ihrer großen· Vorteile dann, abgelehnt, wenn von dlem zuverlässigen Arbeiten des Röhreingerätes die Betriebssicherheit einer großen Anlage abhängig wird. Man wird aus diesem Grunde beispielsweise Röhrengeräte nicht zur Regelung großer Gesnieratoren, einsetzen, deren Ausfall zur Gefährdung technischer Anlagen oder zumindest zu großen Produktionsausiallen und damit zu erheblichen wirtschaftlichen Schäden führen kann.

Mit Elektronenröhren arbeitende Geräte haben gegenüber anderen, ähnliche Zwecke erfüllenden Geräten oft sehr erhebliche Vorteile, so daß auf sie nicht verzichtet werden kann. Die Erfindung bezweckt die Ausbildung einer Schutzschaltung für mit Elektronenröhren arbeitende Geräte, die das Arbeiten dieser Geräte auch bei Auftreten von Fehlern in einer der Röhren sicherstellt:, wobei davon, ausgegangen, ist, daß sich die für das· Arbeiten der Geräte in, Betracht kommenden Fehler enitweder in einem Kurzschluß oder in der Unterbrechung einer Röhre auswirken. Um auch in diesen Fällen ein Arbeiten des Gerätes sicher-

zustellen, ist die Schaltung erfuidungsgemäß so getroffen, daß wenigstens zwei Röhren so zu einer Gruppei geschalteiti sind¹, daß einer dar möglichen Fehler, entweder die Unterbrechung oder der Kurzschluß einer Röhre, das Arbeiten der Gruppe nicht behindert und daß zwei solcher Gruppen zu einem Gruppemsatz so zusammengeschalteit sind, daß sich der eine Gruppe zum Ausfall bringende Fehler auf das Arbeiten des Gruppensatzes nicht to auswirken kann.

Zur Durchführung der Erfindung können folgende Schaltungen Anwendung, finden:

1. Direkte Parallelschaltung der Anoden und Kathoden der Elektronenröhren einer Gruppe.

Durch diese wird erreicht, daß eine Unterbrechung in einer der parallel geschalteten Röhren keinen Ausfall der Gruppe bedeutet; die nicht fehlerhaften Röhren, können einen Strom in. den Ausgangskreis liefern. Diese Schaltung ist an, sich bekannt, sie schaltet aber nicht den Einfluß der anderen Art der Röhrenfehler aus, nämlich den Kurzschluß, im Gegenteil ist die Wahrscheinlichkeit des Kurzschlusses durch das Vorhandensein von zwei Röhr ren. verdoppelt. Als einfachste Schaltung kann sie

«5 jedoch mit Vorteil zu dem Zweck verwendet werden, die Auswirkung einer Röhrenunterbrechung auszuschalten.

2. Direkte Reihenschaltung der Elektronenröhren. Eine solche Schaltung beseitigt die Auswirkung eines Röhrenkurzschlusses, sie ist aber mit Rücksicht auf die Potentiallage der Eingangskreise der Röhren kompliziert. Sie läßt jedoch eine große Ausgangsleistung zu und ist deshalb in gewissen Fällen vorzuziehen.

3. Die Reihenschaltung der Elektronenröhren innerhalb der zugehörigen Röhrengruppen mit einem Widerstand, wobei die Röhrengruppen so über ein. Ventilelement zusammengeschaltet sind, daß immer der kleinste der an den genannten Widerständen auftretendien Spannungsabfälle dem Ausgangskreis des Apparates zugeführt wird. Diese Schaltung· beseitigt die Auswirkung von Röhrenfehlern, die einen großen, Anodenstrom veranlassen. In dieser Schaltung wird jedoch ein großer Teil der Ausgangsleistung verschwendet, weshalb sie auf solche Verwendungsweisen beschränkt ist, wo dies von untergeordneter Bedeutung ist. Viele Regelprobleme fallen jedoch in ihrem Verwendungsbereich.

In der Zeichnung sind in, den. Fig. 1 bis 6 verschiedene Ausführungsformen der Erfindung gezeigt.

Gemäß Fig. 1 sind zwei Elektronenröhren. 11 und: 12 zu einer Gruppe in Reihe geschaltet, so daß ein Fehler, der einem Kurzschluß einer der beiden Röhren entspricht, das Arbeiten der Gruppe nicht behindert. Diese Gruppe ist nun einer zweiten Gruppe mit den Elektronenröhren 13 tund; 14 parallel geschaltet, so daß auch ein, Fehler, der zur Unterbrechung des Stromkreises in einer der Elektronenröhren einer Gruppe führt, das Arbeiten des Gruppensatzes nicht behindert, sondern nur bedingt, daß der Betrieb von der Gruppe aufrecht erhalten wird, die die fehlerhafte Röhre nicht enthält. Diie Figur zeigt, daß jede Elektronenröhre 11 bis 14, die nach der Figur aus Trioden besteht, eine Steuerspannungsquelle 15, 16, 17 bzw. 18 halt. Die Steuerspannumgsquellen sind parallel an die Eingangsklemmen 19 des Gerätes angeschlossen. Die Spannung wird einer Plusschi'ene 20 und einer Minusschiene 21 aufgedrückt, eine Belastung 22 ist in den Ausgangskreis des Apparates eingeschaltet.

In Fig. 2 ist die Abwandlung gezeigt, daß die Elektronenröhren 11 und 13 noch einmal unter sich, parallel geschaltet sind. Jede Gruppe besteht also aus zwei parallel geschalteten Röhren., in der eine Unterbrechung der Röhren sich nicht auswirken kann. Zwei Gruppen sind in Reihe und an den Ausgangskreis des Gerätes angeschlossen..

Die in Fig. 1 und 2 gezeigten. Anordnungen sind dazu, bestimmt, Impulse mit großer Leistung zu geben!. Der Nachteil dieser Schaltungen ist, daß die Gitterspannungen so groß sein müssen, daß sie für zwei reihengeschaltete Röhren ausreichen. Sie eignen, sich indessen für solche Anordnungen, in denen Elektronenröhren nur dazu verwendet werden, um den Strom in Gänze durchzulassen oder zu sperren.

Die Fig. 3 zeigt eine Anordnung, in der zwei go Elektronenröhren 23 und 24 sowohl parallel geschaltete Kathoden als auch. Anoden haben und eine. Gruppe bilden. Steuerspannungen werden den Gittern dieser Röhren über Gitterwiderstände 25 und 26 von den Eingangsklemmen 27 zugeführt. In entsprechender Weise und, an dieselben Eingangsklemmen ist eine andere Gruppe, bestehend, aus den Elektronenröhren 28 und 29 und den Gitterwidierständen 30 und 31, angeschlossen,. Beide Gruppen sind anodenseitig über Widerstände 32 _iOo und. 33 verbunden. Zwei Stromventile 34 und. 35, zweckmäßigerweise Trockenventile, sind so· an; die Widerstände angeschlossen, daß ein zwischen ihnen liegender Punkt 36 jeweils, das. höchste der Anodenpotentiale der beiden Gruppen erhält. Dieser Punkt 36 wird über einen hochohmigen Widerstand: 39 mit einer negativen Spannung der Schiene 38 verbunden, so. daß er in dem Maß negativ wird., wie eines der Stromventile 34 und 35 es zuläßt. Die Ausgangsgröße der Anordnung wird zweckmäßigerweise über den Widerstand 39 an den Klemmen 37 abgenommen. Eine positive Anodenr spannung wird den, Röhren von der Schiene 40 zugeführt.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltung ist das Arbeiten jeder Gruppe auch, bei Unterbrechung einer Röhre gesichert, aber auch das des· gesamten Gruppensatzes bei einem Kurzschluß in. einer der Elektronenröhren. In diesem Fall wird das Anodenpotential für die Gruppe, in der die fehler- iao hafte Röhre liegt, gesenkt, umd, die fehlerfreie Gruppe liefert Spannung an den, Punkt 36 und damit an die Ausgangsklemmen 37 des Apparates.

Die Fig. 4 zeigt eine Schaltung, die im Prinzip mit der Schaltung in Fig. 3 übereinstimmt, bei der aber dde Elektronenröhren in Kathodenfolge-

schaltung geschaltet sind. Die aus den Röhren 23 und 24 bestehende Gruppe ist auf der Kiathodenseite mit einem Widerstand 41 und die andere Gruppe mit einem Widerstand 42 in Reihe geschaltet, die Widerstände sind an die Schiene 43 angeschlossen. Zwei Stromventile 44 und 45 sind so geschaltet, daß das Potential des Zwdschenpunkteis 46 von, dem Potential desjenigen Widerstandes bestimmt wird, der am stärksten negativ ist. Dieser Punkt ist einerseits über eiinen Widerstand; 47 an. die Plusschiene 48 und andererseits an die ein© Ausgangsklernme 49 des Apparates angeschlossen-. Die andere Ausgangsklemme 50 ist am den Nulleiter 51 angeschlossen. S teuer spannungen werden über die Klemmen 52 aufgedrückt.

In. Fig. 5 ist ein Beispiel einer Schaltung gezeigt, in, der zwei Elektronenröhren eine Gruppe bilden, in der sich Fehler nicht auswirken können, die einem Kurzschluß einer der Röhren, entsprechen. Zwei solche Gruppen sind; mit Hilfe von Stromventilen weiter so zusammengeschialtet, daß Fehler, die einer Unterbrechung einer Elektronenröhre in. einer der Gruppen gleichkommen, sich nicht auswirken, können. Zwei Trioden 54 und¹ 55 bilden die eine Gruppe, ihre Anoden sind, mit je einem Belastungswiderstand 56 und 57 in Reihe geschaltet. Steuerspannungen werden von den Klemmen 58 über Gitterwidierstände 60 bzw. 61 zugeführt. Zwei Stromventile 62 und 63, zweckmäßigerweise Trockenventile, sind so' angeordnet, daß sie einem Punkt 64 das höhere der Ausgangspotentiale der Röhren¹54 und 55 aufdrücken. Ein hochohmiger Widerstand 67 ist zwischen dem Punkt 64 und einer Minusschiene 66 eingeschaltet, um das Potential dieses Punktes festzulegen. Die andere Röhrengruppe enthält zwei Trioden 68 und 69, die wie die Röhren in der ersten Gruppe geschaltet sind, so daß der Punkt 70 das höhere der Anodenpotentiale der Röhren 68 und 69 erhält.

Um Fehler zu beseitigen, die sich s Unterbrechung einer der Elektronenröhrei u-^wi .ten, sind Stromventiile 71 und 72 so zwischen dem Punkt 64 und 70 eingeschaltet, daß ein zwischen den. Trockenventilen liegender Punkt 73 das niedrigere Potential der Punkte 64 und 70 erhält. Der Punkt 73 ist über einen Widerstand 74 an die Plusschiene¹65 und außerdem an die Ausgangsklemme 75 des Apparates angeschlossen.

In Fig. 6 ist eine Anwendung der Erfindung auf einen Widerstandsverstärker mit fünf Verstärkerstufen gezeigt. Der Verstärker ist dabei in zwei Verstiärkerketten aufgeteilt, und innerhalb jeder Verstärkerkette sind aus mehreren Elektronenröhren bestehende Röhrengruppen, nach den für die Erfindung geltenden Prinzipien angeordnet. Innerhalb jeder Verstärkerkette sind die Elektronenröhren in jeder zweiten Stufe soi miteinander verbunden, daß Fehler der einen Art, entweder Kurzschluß oder Unterbrechung einer Röhre, und, in den übrigen Stufen so, daß Fehler der anderen Art, also entweder Unterbrechung oder Kurzschluß, sich nicht auswirken können. Endlich sind die Verstärkerketten, so an. den Ausgangskreiis. des Gerätes angeschlossen, daß die für die Endstufe jeder Verstärkerkette verbleibende Fehlerart nicht zur Auswirkung kommen kann.

In der ersten Verstärkeirfkette ist die erste Verstärkerstufe, die aus den Trioden 80 und 81 besteht, so geschaltet, daß Fehler, die sich in der Unterbrechung einer dieser Elektronenröhren! äußern,, sich nicht auswirken können. Über einen mit dem Minusleiter 108 verbundenen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 82 und 83, ist das- Ausgangspotential der ersten Verstärkerstufe den Steuergiittern der zweiten Verstärkerstufe zugeführt, die aus den Trioden 84 und 85 besteht. Diese Stufe ist so geschaltet!, daß Fehler, die sich als Kurzschluß einer der Triaden 84 und 85 äußern, sich nicht auswirken können. Die Schaltung stimmt im Prinzip mit der in Fig. 5 gezeigten überein. Mit Hilfe der Stromventile 86 und 87 wird also das höhere Anodenpotential der Trioden 84 und, 85 ausgewählt, das über einen, aus Wider-· ständen 88 und 89 bestehenden. Spannungsteiler den Gittern der folgenden Verstärkerstufe zügeführt wird, die aus den Trioden 90 und. 91 besteht. Diese Verstärkerstufe ist in der gleichen Weise wie die erste geschaltet und läßt also Fehler in den Trioden 90 und 91, die sich als Unterbrechung einer dieser Röhren äußern, nicht zur Auswirkung go kommen. Das Anodenpotential für die Trioden 90 und 91 wird den Gittern dar Trioden· 94 und 95 der folgenden Vers.tarkers.fufe über einen mit dem Minusleiter 108 verbundenen Spannungsteiler zugeführt, der aus. den Widerständen 92 und 93. besteht. Die Elektronenröhren dieser Verstärkerstufe sind so geschaltet, daß sie Fehler nicht zur Auswirkung kommen lassen* die sich als Kurzschluß einer der vier Tr>k>den 90, 91, 94 und 95 äußern. Dies wird dadurch· erreicht, daß ihre Anoden-Potentiale über Stromventile 96 und 97 den Gittern der Endstufe zugeführt werden, die aus- den Trioden 98 und 99 besteht. Um das Gitterpotential der Trioden 98 und 99 festzulegen, so daß es nicht größer ist als das· Anodenpotential einer der Trioden 94 und 95, ist ein hochohmiger Widerstand 100 zwischen den Gittern und' der Minusschiene 108 eingeschalitet.

Die andere Verstärkerkette ist in derselben Weise aufgebaut und hat Trioden 101 und 102 als Endröhren. In beiden Verstärkerketten sind die Endstufen in Kathodenfolgeschaltung angeordnet, die Stromventile 103 und 104 wählen von den Kathodenpotentialen der Endstufe das niedrigere, d. h. dasjenige, das. von der Versiiärkarkett© empfangen wird;, die nicht mit einem nicht beseitigten Röhrenfehler behaftet ist. In der ersten Verstärkerstufe ist das Ausgangspotential der beiden Verstärkerketten zweckmäßigarweise im Verhältnis zu dem Pluspotential der Schiene 105 mittels des Widerstandes 106 und! in dfer anderen Verstärkerkette mittels des Widerstandes· 107 gewählt. Die Steuerspannung wird zwischen einem Nulleiter 109 und einer Eingangsschiene 110 zugeführt. Die Ausgangsgröße wird zwischen dem Nulleiter 109 und einer Ausgangsklemme 111 abgenommen.

Diese Schaltung zeigt das Prinzip, dem gemäß der Erfindung gefolgt werden· kann, wenn die Verbindungen in den verschiedenem Stufen gegen Röhrenfehler geschützt werden sollen. Es ist daher nicht notwendig, beidie Arten von Röhwemfehlern in jeder einzelnen. Verstärkerstufe zu berücksichtigen', sondern, in jeder Stufe genügt es, dar Art von Röhraifehlera zu begegnen, die in der Endstufe in der gleichen Weise sich bemerkbar macht

ίο wie die Fehlerart, die sich dort nicht auswirken kann. Die übrigbleibende Fehlerart wird durch Zusammenschaltung der beiden gleichen Verstärkerketten ausgeschaltet. Die Eigenschaft der Röhrecu, bei der Verstärkung in einer Stufe umgekehrte Polarität zu ergeben^ macht es notwendig, daß man in jeder Verstärkerstufe zwischen der Beseitigung der Auswirkung der einen und der anderen Fehlerart der Röhren wechselt.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schutzschaltung in einem mit Elektronenröhren· arbeitendein Gerät zur Sicherstellung des Arbeitens des. Gerätes auch bei Auftreten von Fehlern, die einer Unterbrechung oder einem Kurzschluß des Röhrenkreises entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Röhren so zu einer Gruppe geschaltet sind, daß einer, der möglichen Fehler, entweder die Unterbrechung oder der. Kurzschluß einer Röhre, das Arbeiten der Gruppe nicht behindiert und daß zwei solcher Gruppen zu einem Gruppensatz so zusammengeschaltet sindi daß sich der eine Gruppe zum Ausfall bringende Fehler auf das Arbeitern des- Gruppensatzes nicht auswirken kann.

2. Schutzschaltung nach/ Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren jeder Gruppe parallel geschaltet sind.

3. Schutzschaltung mach Anspruch. i> dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren, in jeder Gruppe parallel geschaltet und daß die Gruppen selbst in Reihe geschaltet sind.

4. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren jeder Gruppe parallel geschaltet sind, daß jede Gruppe mit einem Widerstand in Reihe geschaltet ist und daß die Gruppen über Einweggleichrichter so geschaltet sind, daß immer der kleinste an den genannten Widerständen auftretende Spantnungsabfall dem Ausgangskreis dies Apparates aufgedrückt wird.

5. Schutzschaltung-nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren in, jeder Gruppe mit besonderen Widerständen! in Reihe geschaltet sind, daß die Spannungsabfälle an je- dem dieser Widerstände über Einweggleichrichter jeweils an einen Widerstand im der Weise gelegt sind, daß immer der kleinste dieser Spannungsabfälle an die letztgenannten Widerstände gelegt wird und daß die Spanr nungsaibfälla an den letztgenannten Widerständen, über Einweggleichriichter dem Ausgangsstromkreis des Apparates in der Weise zugeführt werden, daß dieser Stromkreis den größteni der letztgenannten Spannungsabfälle erhält.

6. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Gerätes für Verstärkung in verschiedenen Stufen wenigstens zwei Verstärkerketten mit einer Röhrengruppe in jeder Stufe vorhanden sind und daß die Röhren in den Stufen jeder Kette abwechselnd so geschaltet sind, daß in den einen Stufen Fehler der einen Art und in den anderen Stufen Fehler der anderen Art sich nicht auswirken können und daß die Endstufen der zwei Verstärkerketten so an den Ausgangskreis des Apparates geschalteit sind', daß die verbleibende Fehlerart sich, in der Endstufe jeder Kette nicht auswirken kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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