DEA0022645MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 10. Mai 1955 Bekanntgemacht am 27. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Bei Geräten, die mit Elektronenröhren arbeiten, muß man. damit rechnen, daß eine der Röhren aus irgendwelchem Gründen ausfallen kamm. Die Verwendung derartiger Geräte wird daher trotz ihrer großem Vorteile dann abgelehnt, wenn von. dem zuverlässigen Arbeiten des Röhrengerätes die Betriebssicherheit einer großen. Anlage abhängig wird. Man wird aus diesem Grunde beispielsweise Röhrengeiräte nacht zur Regelung großer Genieratorem. einsetzen, deren Ausfall zur Gefährdung technischer Anlagen oder zumindest zu großen Prbduktionsausfallen 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, voo Fehlern in einer der Röhren, sicherstellt, wobei dä,-von ausgegangen ist, daß sich die für das. Arbeiten der Geräte in. Betracht kommenden Fehler enitwedar in einem Kurzschluß oder in, der Unterbrechung einer Röhre auswirken. Um auch in diesen. Fällen, ein Arbeiten des Gerätes sicher

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zustelllein, ist die Schaltung erfmdungsgemäß so« getroffen, 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 behindert und daß zwei solcher Gruppen.' zu einem Gruppensatz so zusammengeschaket sind, daß sich der eine Gruppe zum Ausfall bringende Fehler auf das Arbeiten des Gruppensatzes nicht ίο 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, daJ3 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 Röhren verdoppelt. Als einfachste Schaltung kann, sie 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 Potentiallage¹ der Eingangskreise der Röhren kompliziert¹. 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. Spannungsabfälle¹ 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 ihren Verwendungsbereiioh.

In der Zeichnung sind in dien, 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 und; 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. Die¹ Figur zeigt, daß jede Elektronenröhren bis 14, die nach der Figur aus Trioden, besteht, eine Steuerspannungsquelle 15, 16, 17 bzw. 18 hat. Die Steiuerspannuingsquellen sind parallel an die Eingangsklemmen 19 des Gerätes angeschlossen. Die Spannung wird einer Plusschiene 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 Ausgangskreiis des Gerätes angeschlossen.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigten. Anordnungen sind dazu, bestimmt, Impulse mit großer Leistung zugeben. Der Nachteil dieser Schaltungen ist, daß die Gkterspannungen 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 aine Anordnung, in der zwei Elektronenröhren 23 und 24 sowohl parallel geschal tiete Kathoden als auch, Anoden haben, und eine Gruppe bilden. Steuerspannungen werden den Gittern dieser Röhren über Gittierwiderstände 25 und 26 von den Eingangsklemmen 27 zugeführt. In entsprechender Weise und an, dieselben, Eingangsklemmen ist eine andere Gruppe, beistehend, aus den Elektronenröhren 28 und 29 und den Gitterwiderständen 30 und 31, angeschlossen. Beide Gruppen, sind: anodenseiitig über Widerstände 32 _1Oo und, 33 verbunden. Zwei Stromventile 34. und. 35, zweckmäßigerweise Trockenventile, sind so· an die Widerstände angeschlossen, daß ein, zwischen ihinlan liegender Punkt 36 jeweils, das, höchste der Anodenpotentiale der beiden Gruppen, erhält. Dieser Punkt 36 wird über einen hoehohmigen 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 zweck- n₀ mäßigerweise über den Widerstand, 39 an, den Klemmen 37 abgenommen. Eine positive Anadenspannung wird den, Röhrein 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 bai einem Kurzschluß in. einer der Elektronenröhren. In diesem Fall wird das Anodenpotential für die Gruppe:, in der die fehlerhafte Röhre liegt, gesenkt, und. 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^p der Schaltung in Fig. 3 übereinstimmt, bei der aber die Elektronenröhren in Kathodenfolge-

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schaltung geschaltet sind. Die aus den Röhren 23 und 24 bestehende Gruppe ist auf der Kathodenseite mit einem Widerstand 41 und die andere Gruppe mit einem Widerstand 42 in Reihe geschaltet, die Widerstände sind an, die Schiene 43 angeschlossen. Zwei Strotnventile 44 und 45 sind so' geschaltet, daß das Potential des Zwischen-' punktes 46 von dem Potential desjenigen Widerstandes bestimmt wird, der am stärksten negativ ist. Dieser Punkt ist einerseits über einen Widerstand 47 an, die Plusschiiene 48 und andererseits an die eine Ausgangsklemme 49 des Apparates angei-, schlossen. Die andere Ausgangsklemme 50 ist an den Nulleiter 51 angeschlossen. Steuerspannungen 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 dar Röhren, entsprechen. Zwei solche Gruppen sind, mit Hilfe von Stromveintilen weiter so zusammengeschialtet, daß Fehler, die einer Unterbrechung einer Elektronenröhre in einer der Gruppen gleichkommen, sich nicht auswirken, können. Zwei Trioden 54 und; 55 bilden die eine Gruppe, ihre Anoden sind mit je einem Belastungswiderstand 56 ' und 57 in Reibe geschaltet. Steuerspannungen werden von den Klemmen 58 über Gitterwidierstände 60 bzw. 61 zugeführt. Zwei Stromventile 62 und 63, zweekmäßigerweise Trockenventile, sind soi 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 geischaltet sind, so daß der Punkt 70 das höhere der Anodenpotentiale der Röhren 68 und: 69 erhält.

Um Fehler zu beseitigen, die sich als Unterbrechung einer der Elektronenröhren auswirken, sind, Stromvenitüe 71 und 72 so· zwischen, dem Punkt 64 und 70 eingeschaltet, daß ein. zwischen den Trockenventilen liegender Punkt 73 das nied,-rigere Potential der Punkte 64 und 70 erhält. Der Punkt 73 ist über einen Widerstand 74 an die Plusschiene 65 und, außerdem an die Ausgangsklemme 75 des Apparates angeschlossen.

In Fig. 6 ist eine Anwendung der Erfindung¹ auf einen Widerstandsverstärker mit fünf Verstärkerstufen gezeigt. Der Verstärker ist dabei in zwei Verstärkerketten 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 der¹ anderen, Art, also entweder Unterbrechung oder Kurzschluß, sich nicht auswirken können. Endlich sind die Verstärkerketten so an, den Ausgangskreis des Gerätes angeschlossen, daß die für die Endstufe jeder Verstärkerkette verbleibende Fehlerart nicht zur Auswirkung kommen, kann.

In der ersten. Verstärkerkette isst 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 Minuslei tar 108 verbundenen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 82 und 83, ist das Ausgangspotential der ersten, Verstärkerstufe den Steuergiiittern 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 Trioden: 84 und 85 äußern, sich nicht auswirken können, Die Schaltung stimmt im Prinzip mit der in Fig. 5 gezeigten überein. Mit Hilfe der Strom ventile 86 und 87 wird also das höhere Anodenpotential, der Trioden 84 und, 85 ausgewählt, das über einen, aus Widerständen 88 und. 89 bestehenden Spannungsteiler den Gittern, der folgenden Verstärkerstiufe zügeführt wird, die aus den Triaden 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 90 kommen. Das Anodenpotential für die Trioden. 90 und 91 wird: den Gittern der Trioden 94 und 95 der folgenden Verstärkerstufe über einen mit dem Minusleiter¹.108 verbundenen. Spannungsteiler zugeführt, der aus den Widerständen 92 und 93 bei-Steht. Die- Elektronenröhren dieser Verstärkerstufe sind, so¹ geschaltet, daß sie Fehler nicht zur Auswirkung kommen lassen, die. sich: als Kurzschluß einer der vier Trioden, 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 uind. 104 wählen von, den Kathodenpotentialen der Endstufe das niedrigere, d. h. dasjenige, das von der Verstärkerkette empfangen wird, die nicht¹ mit einem nicht beseitigten Röhrenfehler behaftet ist. In: der ersten, Verstärkerstufe ist das Ausgangspotential der beiden Verstärkerketten zweckmäßigerweise im Verhältnis zu dem Pluspotential der Schiene 105 mittels des Widerstandes 106 und in der 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.

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Diese Schaltung zeigt das Prinzip, dem gemäß der Erfindung gefolgt werden kann, wenn die Verbindungen in den verschiedenen Stufen gegen Röhrenfehler geschützt werden sollen. Es ist daher nicht notwendig, beide Arten von. Röhrenfehlern im jeder einzelnen, Verstärkerstufe zu berücksichtigen, sondern, in jeder Stufe genügt eis, der Art von Röhrenfehlarn zu begegnen, die in der Endstufe in der gleichen Waise sich, bemerkbar macht

ίο wie die Fehlerart, die sich d'ort nicht auswirken kann. Die übrigbleibende Fehlerart wird durch Zusammenschaltung ■ der beiden gleichen Verstärkerketten, ausgeschaltet. Die Eigenschaft der Röhren, bei der Verstärkung in eimer Stufe umgekehrte Polarität zu ergeben,, macht eis notwendig, .daß man in jeder Verstärkerstlife zwischen deir Beseitigung der Auswirkung der einen und der anderen Fehlerart der Röhren wechselt.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schutzschaltung in einem mit Elektronenröhren arbeitenden. Gerät zur Sicherstellung' des Arbeiitens 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 d!er möglichen Fehler, entweder die Unterbrechung oder der Kurzschluß einer Röhre;, das Arbeiten der Gruppe nicht behindert und daß zwei solcher Gruppen zu einem Gruppensatz so zusammengeschaltet sind, daß sich der eine Gruppe zum Ausfall bringende Fehler auf das Arbeiteini des Gruppensatzes nicht auswirken kann.

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

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1, 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 Spaiiv nungsabfall dem Ausgangskreis des 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 jedem dieser Widerstände über Einweggleichrichter jeweils an einen, Widerstand iin der Weise gelegt sind, daß immer der kleinste dieser Spannungsabfälle an die - letztgenannten Widerstände gelegt wird und daß die Spannungsabfälle an den letztgenannten Widerständen, über Einweggleichrichter dem Ausgangsstromkreis des Apparates in der Weise zugeführt werden, daß dieser Stromkreis den größten; d;er letztgenannten SpannungsabfäHe 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 Veirstärkerketten so an, den Ausgangskreis des Apparates geschaltet sind, daß die verbleibende Fehlerart sich in der Endstufe jeder Kette nicht auswirken kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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