DE963890C

DE963890C - Selbsterregter Hochfrequenz-Roehrengenerator

Info

Publication number: DE963890C
Application number: DEL19762A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Koepke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-08-28
Filing date: 1954-08-29
Publication date: 1957-05-16

Description

Bei selbsterregten Röhrengeneratoren, wird die Rückkopplungsspannung üblicherweise mittels eines kapazitiven oder induktiven Spannungsteilers oder unter Verwendung eines besonderen Rückkopplungstransformators von der Schwingkreisspannung abgeleitet und dem Gitter der Oszillatorröhre zugeführt. Hierbei muß die Bedingung erfüllt sein, daß diese dem Gitter zugeführta Wechselspannung sich in Gegenphase zur Anodeniwechselspanmung befindet. Unter dem Einfluß dieser Rückkopplungsspannung stellt sich eine Schwingleistung der Oszillatorröhre ein, deren Größe sich durch die Art der verwendeten Röhre und durch deren eingestellten Arbeitspunkt ergibt;

Soll die von einem derartigen Generator abgegebene Leistung verändert werden, so kann dies entweder durch eine Änderung der Anodengleichspanntnng oder durch eine Änderung der Gittervorspannung der Oszillatorröhre bewirkt werden. Eine Leistungssteuerung des Generators durch ao Verändern der Anodengleichspannung bedingt jedoch einen erheblichen Aufwand; außerdem arbeiten die hierfür bekannten Einrichtungen verhältnismäßig träge. Bei einer Leistunigsisteigeruing durch Verändern der Gittervorspannung ist der Steuerbereich gering, da bei zu starker negativer Vorspannung· die Schwingungen abreißen.

Weiterhin kann bei den bekannten Röhrengeneratoren eine Veränderung der abgegebenen Leistung durch Vergrößern oder Verringern der dem Gitter der Oszillatorröhre zugeführten Wechselspannung bewirkt werden, indem der

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Grad der Rückkopplung verändert wird. Arbeitet ein solcher Generator mit Rücksicht auf ein sicheres Anschwingen mit selbsttätiger Erzeugung der Gittervorspannung an einem im Gitterkreis vorgesehenen Widerstand, so verändern sich bei Wahl eines anderen Rückkopplungsgrades sowohl die Gittervorspannung als auch die Gitterwechselspannung. Während die Veränderung der Gittervorspannung eine Verschiebung des Arbeitspunktes

ίο in einen ungünstigen Bereich mit sich bringen kann, hat die Veränderung der Gitterwechselspannung unter Umständen ein Abreißen der Schwingungen zur Folge.

Es ist nun bekannt, bed selbsterregten Hochfrequenz - Röhrengeneratoren steuerbare Elektronenröhren, insbesondere Trioden, im Rückkopplungskreis zur Umkehr der Phasenlage der am Schwingkreis abgegriffenen rückgekoppelten Teilspannung zu verwenden.

Gemäß der Erfindung wird nun durch Verändern der Größe der Anodengleichspannung der im Rückkopplungszweig vorgesehenen' Elektronenröhre die von dem Röhrengenerator abgegebene Hochfrequenzleistung auf jeden, Wert zwischen

Null und dem Leistungsmaximum beliebig und kontinuierlich, eingestellt. Hierdurch werden die eingangs genannten Nachteile 'vermieden.

Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet, in einfacher Weise die vom Generator abgegebene Hochfrequenzleistung auf jeden Wert zwischen Null und dem Leistungsmaximum beliebig und kontinuierlich einzustellen, indem die Größe' der Anodengleichspannung der im Rückkopplungszweig vorgesehenen Elektronenröhre und damit die

35- Steuerspannung am Gitter der Oszillatorröhre entsprechend verändert wird. Auf diese Weise wird die Ausgangsleistung des Generators nur noch von der Wechselstromleistung der im Rückkopplungszweig vorgesehenen Elektronenröhre bestimmt. Durch WaW einer geeigneten festen negativen Vorspannung für das Gitter der Oszillatorröhre läßt sich dabei ein günstiger Arbeitspunkt für den Betrieb des Generators im B- oder C-Bereich der Anodenstrom-Gittarspannungs-Kennlinie einstellen, so daß die Generatorröhre weder beim Aussetzen der Schwingungen noch bei Kurzschluß der Hochfrequenzspannung gefährdet ist. Da die dem Gitter der Oszillatorröhre zugeführte Steuerleistung auf die Ausgangsleistung der im Rückkopplungszweig vorgesehenen Elektronenröhre begrenzt ist, ist auch beim Arbeiten, im überspannten Betrieb, d. h. mit hochohmigeren Belastungen, als für die größte Leistungsabgabe des Generators erforderlich, eine Überlastung des Gitters der Oszillatorröhre nicht möglich.

Die .Veränderung der Anodengleichspannung der im Rückkopplungszweig vorgesehenen Elektronenröhre kann in beliebiger Weise unter Verwendung der hierfür bekannten Mittel erfolgen.

Wenn die erforderliche Gleichspannung über einen Gleichrichter einem Wechselspannungsnetz entnommen wird, kann beispielsweise auf der Wechselspannung.sseite des Gleichrichters ein in seinem Übersetzungsverhältnis oder hinsichtlich des Kopplungsfaktors veränderbarer Transformator vorgesehen sein oder zur Gleichrichtung ein steuerbarer Gleichrichter dienen.. Es ist aber auch möglich, die Größe der Anodengleichspannung durch einen ohmschen Widerstand zu verändern.

Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung bei fester Gittervorspannung und fester Anodengleichspanniung der Oszillatorröhre die vom Generator abgegebene Hochfrequenzleistung im Rahmen seiner Leistungsgrenze nur von der leicht veränderbaren Größe der Anodengleichspannung der im Rückkopplungszweig vorgesehenen Elektronenröhre abhängig ist, läßt sich die Ausgangsleistung des Generators in einfacher Weise in Abhängigkeit von anderen Einrichtungen, mit denen der Generator zusammenarbeitet, oder in Abhängigkeit von einem Programm steuern. Deshalb ist der erfindungsgemäße Röhrengenerator insbesondere zur Speisung von Einrichtungen zur Erwärmung von Werkstücken im magnetischen oder elektrischen Feld geeignet. So kann bei derartigen Anlagen die Ausgangsleistung des beschriebenen Generators beispielsweise in Abhängigkeit vom Vorschub oder von den Abmessungen des Werkstückes gesteuert werden,.

Es sei bemerkt, daß eine Änderung der Ausgangsleistung des erfindungsgemäßen Generators in gewissen Grenzen auch dadurch möglich ist, daß die dem Gitter der im Rückkopp lungs zweig vorgesehenen Elektronenröhre zugeführte Wechselspannung verändert wird. Bei einer derartigen Steuerung der Ausgangsleistung treten jedoch ' gleichzeitig Veränderungen des Rückkopplungsgrad.es und die damit verbundenen Nachteile auf, insbesondere wird das Anschwingen des Generators erschwert, wenn dieser auf' einen geringen Außenwiderstand arbeitet, wie das beispielsweise bei Verwendung des Generators für Einrichtungen zum induktiven Erwärmen der Fall ist.

Die Zeichnung zeigt ein Schaltungsbeispiel eines Hochfrequenz-Röhrengenerators gemäß der Erfindung, und zwar in Verbindung mit einer Einrichtung zum induktiven Erhitzen eines metallischen Werkstückes. Hierbei ist auf die Darstellung der für das Verständnis des Erfindungsgedankens nicht wesentlichen Schaltelemente verzichtet worden.

Im Anodenkreis der Oszillatorröhre 1 liegt der aus dem Kondensator 2 und der Spule 3 bestehende Schwingkreis 4. An die Spule 3 des Schwingkreises ist die Heizleiterschleife 5, die zur Erwärmung des Werkstückes 6 dient, mittels einer Übertragerspule 7 induktiv angekoppelt. Die Oszillatorröhre 1 erhält aus einer Gleichrichteranordnung 8 über die Drosselspule 9 eine feste negative Gittervorspannung·. Die Rückkoppilungsspannung wird einem dem Schwingkreis 4 parallel geschalteten kapazitiven Spannungsteiler no entnommen und dem Gitter der Triode 11 zugeführt, die sich mit der Oszillatorröhre 1 auf gleichem Kathodenpotential befindet. Zwischen Gitter und Kathode der Triode ^la"> 11 liegt der Gitterableitwiderstand 12. Sie erhält

ihre Anodenspannung aus der Gleichrichteranordnung 13, deren Transformator 14 eine Veränderung der abgegebenen Sekundärspannung gestattet. Im Anodenkreis der Triode 11 liegt die Speisedrosselspule 15. Die an der Anode der Trioden auftretende . Wechselspannung, d. h. die in ihrer Phasenlage umgekehrte Rückkopplungsspannung, wird über den Kondensator 16 dem Gitter der Oszillatorröhre 1 zugeführt.

Die Wirkungsweise der Anordnung sei im folgenden kurz beschrieben. Beim Anstoß des Schwingkreises erhält die Triode 11 über den. Spannungsteiler 10 eine Gitterwechselspannung. Da ihre Gittervorspannung in diesem Augenblick Null ist, ergibt sich eine verhältnismäßig große Anodenwechselspannung, die über den Kondensator 16 dem Gitter der Oszillatorröhre 1 zugeleitet wird und somit die Schwingungen anregt. Hierbei stellt sich ein Gleichgewichtszustand, d. h. eine bestimmte Leistungsabgabe des Generators, ein, die durch die Wechselspannung bestimmt ist, die von der Trioden jeweils abgegeben wird, und die durch Verändern der dieser Röhre zugeführten Anodengleichspanmung, beispielsweise durch Veras ändern der vom Transformator 14 abgegebenen Sekundärspaninung, beliebig und kontinuierlich eingestellt werden kann.

An Stelle des kapazitiven Spannungsteilers 10 kann selbstverständlich auch ein induktiver Spannungsteiler vorgesehen sein. Auch ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Generators nicht auf die Zwecke der induktiven Erwärmung beschränkt. Vielmehr kann er mit gleichem Vorteil auch bei Einrichtungen zur dielektrischen Erwärmung sowie zur Speisung sonstiger Verbraucher Verwendung finden.

Naben dem Vorteil der einfachen und rückwirkungsfreien! Steuerung der Leistungsabgabe bietet der erfindungsgemäße Generator noch die Mögliehkeit, mit wenigen Mitteln eine selbsttätige Konstanthaltung der Schwingkreisspannung herbeizuführen, so daß sowohl Belastungsschwankungen als auch Schwankungen des speisenden Netzes ausgeglichen werden. Es ist hierzu lediglich notwendig, die Größe der Anodengleichspannung, die der im Rückkopplungszweig vorgesehenen Elektronenröhre zugeführt wird, in Abhängigkeit von der Schwingkreisspannung zu bringen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform dieses we

teren Erfindungsgedankenis ist in der Zeichnung dargestellt. Auf der Wechselspannungsseite der Gleichrichteranordnung 13 ist eine gleichs.tromvorniagnetisierte Drosselspule 17 vorgesehen, deren Vormagnetisierungswicklung 18 über einen Gleich,-richter 19 von einer Teilspannung der Schwingkreisspainnung gespeist wird. Zweckmäßig wird zur Gewinnung dieser Teilspannung der bereits vorhandene kapazitive Spannungsteiler 10 verwendet. Bei Absinken der Schwingkreisspannung verringert sich die Vormagnetisierung der Drosselspule 17, so daß die Änodengleiohspannung der Triode 11 ansteigt. Dadurch wird dem Gitter der Oszillatorröhre 1 eine höhere Gitterwechiselspannung zugeführt, so daß das Absinken der Schwingkreisspannung kompensiert wird. Man erhält auf ' diese Weise einen Generator, der für den praktischen Betrieb so· wirkt, als ob sein Innenwiderstand sehr klein wäre. Dies hat zur Folge, daß über geeignete Schaltelemente mehrere Verbraucher gleichzeitig an den Generator angeschlossen werden können, ohne daß sie sich gegenseitig beeinflussen. Bei der Verwendung des Generators für Einrichtungen zum induktiven Erwärmen ist es dabei möglich, entweder an den einzelne!! Arbeitsplätzen vollstäridige Schwingkreise vorzusehen oder diesen jeweils nur einen Übertrager zuzuordnen und im Generator eine gemeinsame Kondensatorbatterie unterzubringen.

An Stelle der gleichstromvormagnetisierten Drossel 17 kann selbstverständlich auch ein anderes hierfür geeignetes Schaltelement, beispielsweise ein gittergesteuertes gasgefülltes. Entladungsgefäß, verwendet werden. Wesentlich ist jedoch, daß der Regelvorgang schnell (Zeitkonstante etwa 0,01 bis 0,1 Sekunde) und stabil erfolgt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Selbsterregter Hochfrequenz-Röhrengene- go rator, insbesondere zur Speisung von Einrichtungen zur Erwärmung von Werkstücken im magnetischen oder elektrischen Feld mit einer im Rückkopplungskreis der Oszillatorröhre liegenden steuerbaren Elektronenröhre zur Umkehr der Phasenlage der am Schwingkreis abgegriffenen rückgekoppelten Teilspannung, dar durch gekennzeichnet, daß durch Verändern der Größe der Anodengleichspannung der im Rückkoppluingszweig Vorgesehenen Elektronenröhre die von dem Röhrengenerator abgegebene Hochfrequenzleistung auf jeden Wert zwischen Null und dem Leistungsmaximum beliebig und kontinuierlich einstellbar ist.

2. Röhrengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzspannung am Schwingkreis der Oszillatorröhre -auch bei Belastungsschwankungan durch selbsttätiges entsprechendes Verändern der Größe der Anodengleichspannung der im Rückkopplungszweig vorgesehenen Elektronenröhre konstant, gehalten ist.

3. Röhrengenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodengleichspannung für die im Rückkopp lungszwedg vorgesehene Elektronenröhre über einen Gleichrichter einem Wechselspanniungsnetz entnommen ist, und daß zum Verändern der Größe der Anodengleichspannung auf der Wechselspannungsseite des Gleichrichters eine gleichstromvormagnetisi-erta Drosselspule vorgesehen ist, deren Vor-/miagnetisierungsstrom von, der Größe der Hochfrequenzsp-annung am Schwingkreis der Oszillatorröhre abhängig ist.

4. Röhrengenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Spannungs-

tellers ein Teil der am Schwingkreis der Oszillatorröhre vorhandenen Hochfrequenzspannung abgeleitet und nach Gleichrichtung der Vormagnetisierungswicklung der Drosselspule zugeführt ist.

5. Röhrengenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsteiler zur Ableitung der der Drosselspule nach Gleichrichtung zugeführten Hochfrequenzspannung der gleiche Spannungsteiler verwendet ist, der zur Abzweigung des Rückkopplungsweges dient.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 442 495, 543 690, 588586; USA.-Patentschrift Nr. 2 579 374.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen