DE972395C

DE972395C - High frequency generator with feedback

Info

Publication number: DE972395C
Application number: DES30016A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr Pforte; Eugen Dr Sauter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-08-31
Filing date: 1952-08-31
Publication date: 1959-07-16

Description

AUSGEGEBEN AM 16. JULI 1959ISSUED JULY 16, 1959

S 3OOIO VIII d 12i dS 3OOIO VIII d 12i d

Für die Erzeugung von Hochfrequenzenergie für industrielle Zwecke werden in der Regel Röhrengeneratoren mit Rückkopplung verwendet. Bei diesen Generatoren ist es wesentlich, die Röhrenleistung so zu regeln, daß eine möglichst gute Ausnutzung gegeben ist, daß aber beispielsweise im Falle einer Entlastung der Gitterstrom keinesfalls so hoch ansteigt, daß die Gitterverlustleistung eine Gefährdung für die Röhre darstellen würde. Um diese Gefahr zu vermeiden., ist unter anderem vorgeschlagen worden, mit Hilfe einer vom Gitterstrom durchflossenen Magnetspule auf mechanischem Wege den Eisenkern einer Drosselspule derart zu verschieben, daß die Kopplung zwischen Gitter- und Anodenkreis verändert wird. Dadurch wird bei einer Entlastung des Generators die Rückkopplung geschwächt, so daß eine Überschreitung der höchstzulässigen Strom- und Spannungswerte, insbesondere auch hinsichtlich des Gitterstromes, vermieden wird. aoTube generators are generally used to generate high-frequency energy for industrial purposes used with feedback. With these generators, the tube power is essential to regulate so that the best possible utilization is given, but that for example in In the event of a discharge, the grid current does not rise so high that the grid power loss is a Would pose a hazard to the tube. To avoid this danger, is suggested among other things with the help of a magnetic coil through which the grid current flows on a mechanical Ways to move the iron core of a choke coil so that the coupling between Grid and anode circle is changed. As a result, when the generator is discharged, the Feedback weakened, so that exceeding the maximum permissible current and voltage values, especially with regard to the grid current, is avoided. ao

Diese Regelungsart ist jedoch infolge der mechanisch zu bewegenden Teile zu träge, so daß sie in der Praxis in vielen Fällen unbefriedigend arbeitet.However, this type of control is too sluggish due to the mechanical moving parts, so that it works unsatisfactorily in practice in many cases.

Es ist auch schon ein Hochfrequenzgenerator mit as Selbsterregung und veränderlicher Rückkopplung bekannt, bei dem der Rückkopplungsfaktor über eine vom Gittergleichstrom oder über eine von diesem abgeleiteten Gleichstrom vormagnetisierte Drossel in Regelabhängigkeit vom Gitterstrom ge-It is also already a high frequency generator with as self-excitation and variable feedback known, in which the feedback factor over one of the grid direct current or one of this derived direct current is pre-magnetized as a function of the grid current

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bracht wird. Bei diesem Generator wird eine den Schwingbetrieb beeinflussende Größe lediglich in sich geregelt und nicht eine zur automatischen Gittervorspannung zusätzliche Spannung erzeugt. Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzgenerator mit Rückkopplung, bei dem eine Einrichtung vorgesehen ist, die auf rein elektrischem Wege in Abhängigkeit von Änderungen des Gitterstromes die negative Gittervorspannung in entgegen wirkendem Sinne regelt. Diese Einrichtung ist mit einer regelbaren Induktivität ausgerüstet, deren Eisenkern unter dem Einfluß mehrerer vormagnetisierender, entgegengesetzt wirkender Wicklungen steht, von denen ein Teil von einem Vormagnetisierungsgleichstrom und der andere Teil vom Gitterstrom durchflossen ist. Gemäß der Erfindung weist die Induktivität — vorzugsweise ein Transformator oder mehrere Transformatoren ■— zusätzlich Wechselstromwicklungen auf, mit deren Hilfe aus eineris brought. In this generator, a variable influencing the oscillating operation is only shown in regulated and does not generate an additional voltage to the automatic grid pre-tensioning. The invention relates to a high-frequency generator with feedback, in which a device is provided, which is purely electrical depending on changes in the grid current the negative grid bias regulates in the opposite sense. This facility comes with a adjustable inductance, the iron core of which is under the influence of several pre-magnetizing, opposing windings, some of which are from a direct current bias and the other part is traversed by the grid current. According to the invention, the Inductance - preferably one transformer or several transformers ■ - additional alternating current windings on, with the help of which a

ao konstanten Wechselspannung die zur Regelung verwendete und in funktioneller Abhängigkeit vom Gitterstrom stehende Gleichspannung abgeleitet wird.ao constant alternating voltage that is used for regulation and is functionally dependent on Grid current standing DC voltage is derived.

Nach der weiteren Erfindung liegt parallel zu der vom Gitterstrom durchflossenen Wicklung ein Kondensator. Weiterhin können die vom Gitterstrom durchflossenen Spulen untereinander in Reihe angeordnet sein und die Wechselstromspulen in entgegengesetztem Sinne an die Wechselspannung geschaltet sein. Außerdem ist es möglich, in den Kreis der beiden Wechselstromspulen in entgegengesetztem Sinne wirkende Ventile zu schalten. Weiterhin ist es nach der Erfindung möglich, die Induktivität in vier Transformatoren zu zerlegen, die zwei Gruppen bilden und über entgegengerichtet angeordnete Ventile an die Wechselspannung angeschlossen sind.According to the further invention, a capacitor is located parallel to the winding through which the grid current flows. Furthermore, the coils through which the grid current flows can be arranged in series with one another and the alternating current coils are connected to the alternating voltage in the opposite sense be. It is also possible in the circuit of the two alternating current coils in opposite directions Sensing acting valves to switch. Furthermore, it is possible according to the invention, the inductance to be broken down into four transformers, which form two groups and are arranged in opposite directions Valves are connected to the AC voltage.

Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Einrichtung ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt.An embodiment of such a device is shown in Fig. 1 of the drawing.

Mit ι ist die Generatorröhre bezeichnet, deren Schwingkreis, der in üblicher Art ausgeführt ist, nicht gezeichnet ist. 2 stellt den Gitterableitwiderstand dar. 4 stellt einen Transformator dar, der •mit vier Wicklungen 3, 6, 7 und'9 versehen ist.With ι the generator tube is referred to, the resonant circuit, which is designed in the usual way, is not shown. 2 shows the grid leakage resistor. 4 shows a transformer which is provided with four windings 3, 6, 7 and 9.

Die Wicklung 9 wird über einen Gleichrichter 10 und eine Glättungseinrichtung aus einer nicht gezeigten Wechselstromquelle gespeist, so daß durch sie eine Gleichstromvormagnetisierung des magnetischen Kreises des Transformators bewirkt wird.The winding 9 is made of a not shown via a rectifier 10 and a smoothing device AC power source fed, so that through it a direct current bias of the magnetic Circuit of the transformer is effected.

Die Wicklung 7 ist über eine Drosselspule 8 mit erheblich höherem induktivem Widerstand gleichfalls an eine Wechselstromquelle angeschlossen, wodurch· eine der Gleichstromvorerregung zusätzliche Wechselstromerregung des Eisenkreises bewirkt wird. Die Wicklung 3. wird vom Gitterstrom durchflossen und ist so geschaltet, daß ihre magnetomotorische Kraft der der Spule 9 entgegenwirkt. Mit zunehmendem Gitterstrom tritt daher eine Schwächung der. Vormagnetisierung bzw. der Sättigung des Transformatoreisens ein. Der Transformator überträgt also mit einem durch den Sättigungszustand beeinflußten Übersetzungsverhältnis die in der Wicklung 7 auftretende Wechselspannung auf die Wicklung 6, die dann über einen Gleichrichter 5 gleichgerichtet und ein Glättungsglied 12 geglättet in Form einer Gleichspannung auf den Gitterkreis übertragen werden. Da die Permeabilität des Eisenkernes des Transformators in nicht linearer Abhängigkeit von der Feldstärke steht, sind je nach dem Sättigungszustand die Spannungen der beiden Halbwellen verschieden, wie dies aus dem Diagramm Fig. 2 hervorgeht. Das Verhältnis zwischen den der Spule 7 aufgedrückten Wechselstromamplituden und der von dem Gleichrichter 5 abgegebenen Gleichspannung yg ist also in diesem Sinne von dem Sättigungszustand des Transformatorkernes abhängig.The winding 7 is also via a choke coil 8 with a considerably higher inductive resistance connected to an AC power source, thereby adding · one to the DC pre-excitation AC excitation of the iron circuit is effected. The winding 3. is from the grid current flows through it and is connected so that its magnetomotive force counteracts that of the coil 9. With increasing grid current there is a weakening of the. Bias or the Saturation of the transformer iron. So the transformer transmits with one through the The saturation condition influenced the transmission ratio the alternating voltage occurring in the winding 7 on the winding 6, which is then rectified via a rectifier 5 and a smoothing element 12 can be transferred smoothly in the form of a direct voltage to the grid circle. Since the Permeability of the iron core of the transformer as a non-linear function of the field strength the voltages of the two half-waves are different depending on the saturation state, as can be seen from the diagram in FIG. The ratio between that of the coil 7 impressed AC amplitudes and the DC voltage yg output by the rectifier 5 is therefore dependent on the saturation state of the transformer core in this sense.

Bei einem Anstieg des Gitterstromes wird daher die von dem Gleichrichter 5 dem Gitterableitwiderstand 2 aufgedrückte Spannung erhöht, wodurch die negative Gittervorspannung ansteigt, so daß der Gitterstrom zurückgeht. Bei dieser Anordnung besteht eine geringe Rückwirkung von dem Wechselfeld der Spule 7 auf das Gitter. Diese Rückwirkung kann in an sich bekannter Weise s$ durch einen Kondensator 13, der parallel zu der Spule 3 angeordnet ist, wesentlich herabgesetzt werden. Um die Wechselspannung vom Gitter völlig fernzuhalten, kann man gegebenenfalls einen Sperrkreis oder eine Sperrdrossel anordnen.With an increase in the grid current, the voltage impressed by the rectifier 5 on the grid bleeder resistor 2 is increased, as a result of which the negative grid bias voltage increases, so that the grid current decreases. With this arrangement there is little reaction from the alternating field of the coil 7 on the grid. This reaction can $ s are substantially reduced by a capacitor 13 which is arranged parallel to the coil 3 in a conventional manner. In order to keep the alternating voltage away from the grid completely, a blocking circuit or a blocking reactor can be arranged if necessary.

Eine andere Lösung besteht 'darin, daß man ein System aus zwei Transformatoren verwendet, von denen jeder eine vom Gitterstrom durchflossene Spule trägt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Hierbei' wirken die in den Spulen 3 induzierten Spannungen einander entgegen, da die beiden Spulen 7 in entgegengerichtetem Sinne an die Wechselspannung angeschlossen sind. Je nach dem Sättigungszustand sind die in den Spulen fließenden Ströme.bei ein und derselben Halbwelle mit Rücksicht auf die Verschiedenheit der Permeabilität verschieden, so daß sich auf der anderen Seite des Gleichrichters 5 wieder eine Gleichspannung ergibt, die mit zunehmendem Gitterstrom die negative Gittervorspannung erhöht. Die Rest-Wechselspannungen, die auf das Gitter der Generatorröhre übertragen werden, sind hierbei nur sehr klein.Another solution is to use a system of two transformers, from each of which carries a coil through which the grid current flows, as shown in FIG. Here 'the voltages induced in the coils 3 counteract each other, since the two Coils 7 are connected in the opposite sense to the AC voltage. Depending on The saturation state are the currents flowing in the coils with one and the same half-wave with Consideration of the difference in permeability different, so that on the other hand of the rectifier 5 again results in a DC voltage which, with increasing grid current, the negative grid bias increased. The residual alternating voltages on the grid of the generator tube are only very small here.

Bei dieser Anordnung steigt die Permeabilität im Eisenkern der Transformatoren 4 in jeder zweiten Halbwelle· an, so daß dem Wechselstrom jeweils ein erhöhter Widerstand entgegenwirkt. Eine Anordnung, bei der dies weitgehend vermieden ist, ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei sind zwischen den Wicklungen7 und dem Gleichrichters n₅ je zwei Gleichrichter 112 und 113 in verschiedenem Sinne eingeschaltet. Diese Gleichrichter haben zur Folge, daß durch die Wicklungen 7 immer nur eine Halbwelle des Wechselstromes, also pulsierender Gleichstrom fließt, wobei die Richtung so gewählt ist, daß die magnetische Induktion in dem Eisenkern der Transformatoren 4 ansteigt. Bei hohen Gitterstromwerten liegt der magnetische Fluß in der Nähe des Sättigungsbereiches; der Wechselstromwiderstand in den Transformatoren 4 ist deshalb sehr gering. Da am Widerstand 2 einWith this arrangement, the permeability in the iron core of the transformers 4 increases in every second half-wave, so that the alternating current is counteracted by an increased resistance. An arrangement in which this is largely avoided is shown in FIG. Here, two rectifiers 112 and 113 are connected in different ways between the windings 7 and the rectifier n _5. As a result of these rectifiers, only one half-wave of the alternating current, i.e. pulsating direct current, flows through the windings 7, the direction being chosen so that the magnetic induction in the iron core of the transformers 4 increases. At high grid current values, the magnetic flux is close to the saturation range; the alternating current resistance in the transformers 4 is therefore very low. There at resistor 2 a

höherer Spannungsabfall eintritt, ergibt sich ein erhöhtes negatives Gitterpotential. Es tritt daher eine selbsttätige Begrenzung des Gitterstromes ein.If a higher voltage drop occurs, the result is an increased negative grid potential. It therefore occurs an automatic limitation of the grid current.

Eine weitere Verbesserung kann durch eine Kombination der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Anordnungen unter Verwendung von vier Transformatoren erreicht werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung sind, die Wechselspannungen, die bis an das Gitter der Generatorröhre gelangen, am kleinsten.A further improvement can be achieved by a Combination of the arrangements shown in FIGS. 3 and 4 using four transformers can be achieved, as shown in FIG. With this arrangement, the Alternating voltages that reach the grid of the generator tube are the smallest.

Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann es unter Umständen vorteilhaft sein, auf den Transformatoren noch eine zusätzliche Wicklung vorzusehen, die an der Gleichstromquelle angeschlossen wird, wodurch der Arbeitspunkt genau auf gewünschte Werte eingestellt werden kann.The application of the inventive concept is not to the illustrated embodiments limited. In particular, it can be advantageous under certain circumstances to switch to the transformers still provide an additional winding, which is connected to the direct current source, whereby the operating point can be set precisely to the desired values.

Die neue Anordnung bringt insbesondere füi ao Röhrengeneratoren hoher Leistung eine wesentliche Verbesserung.The new arrangement brings especially füi ao high performance tube generators a significant improvement.

Claims

PATE N TA N S P R C C H E:PATE N TA N S P R C C H E:

ι. High frequency generator with feedback, in which a device is provided which is based on purely electrical, depending on changes in the grid current, the negative Lattice prestress in counteracting. Senses regulates, with an adjustable inductance, whose Iron core under the influence of several pre-magnetizing, oppositely acting Windings stands, part of which is from a direct bias current and the other Part of the grid current flows through, characterized in that the inductance - preferably A transformer or several transformers - has alternating current windings, with the help of which from a constant AC voltage is the one used for regulation and is functionally dependent on the grid current standing DC voltage as additional voltage to the automatic grid pre-tensioning is derived.

2. Generator according to claim 1, characterized in that that a capacitor is arranged parallel to the winding through which the grid current flows.

3. High-frequency generator according to claim 1 and 2 with two transformers whose dated Coils through which the grid current flows are arranged in series one below the other, characterized in that that the alternating current windings of both transformers work in opposite directions are connected to the AC voltage.

4. Generator according to claim 3, characterized in that in the circle of the two Alternating current coils are connected to valves acting in the opposite direction.

5. High-frequency generator according to claim 1 to 4 with four transformers, characterized in that that two groups of alternating current windings are formed according to claim 3, which are connected via valves in the arrangement according to claim 4.

Considered publications:

Archive for technical measurement (ATM), 2634-6, delivery 97;

RotheKleen: Electron tubes as vibration generators and rectifier, Leipzig 1941;

German patents No. 841305, 854237, 835836, 807 in;

Swiss Patent No. 228 538;

U.S. Patent No. 2420857;

German patent application ρ 10498 VIII d / 21 d ² D (published on September 27, 1951).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings