Wynalazek dotyczy ukladu polaczen do wy¬ twarzania stalego napiecia, nadajacego sie w szczególnosci do zasilania lamp, wytwarzaja¬ cych strumien elektronów. Znany jest uklad polaczen, w którym stale napiecie jest wytwa¬ rzane przez wyprostowanie impulsów napiecio¬ wych, powstajacych w cewce indukcyjnej, do której równolegle przylaczono pojemnosc, przy czym impulsy napiecia sa powodowane impul¬ sami pradu, przeplywajacego przez cewke.Uklad znamienny jest tym, ze czas przeplywu pradu w cewce indukcyjnej jest mniejszy od czasu przerwy.Celem wynalazku jest zmniejszenie oporu we¬ wnetrznego tego ukladu.Nadmiernie duzy opór wewnetrzny ukladu jest niepozadany, albowiem mala zmiana nate¬ zenia pradu obciazajacego powoduje duza zmia¬ ne napiecia. Przy zastosowaniu ukladu do wy¬ twarzania wysokiego napiecia dla lamp elektro¬ nowych np. przy urzadzeniu telewizyjnym, zja¬ wisko to jest szczególnie szkodliwe, albowiem W tym przypadku zmiana natezenia wiazki elek¬ tronów (a wiec i jasnosci) powodowalyby duza zmiane napiecia anodowego lampy, a tym sa¬ mym zmiane jej czulosci odchylania, tak ze powstawaloby tzw. „oddychanie" obrazu.Fig. 1 przedstawia znany uklad polaczen do wytwarzania pradu stalego. Zawiera on lam¬ pe B, najlepiej pentode, sterowana poprzez kon¬ densator sprzegajacy Cg za pomoca generatora napiecia pilowego. Siatka sterujaca lampy B posiada ujemne napiecie wstepne Eg, dolaczone poprzez opór odprowadzajacy Rg. W obwód ano¬ dowy wlaczono cewke indukcyjna L z polozona równolegle do niej pojemnoscia Cp skladajaca sie z pojemnosci wlasnej cewki i pojemnosci wszystkich innych elementów. Uklad jest zasi¬ lany z baterii anodowej Vto. Poza tym zastoso¬ wano diode D, sluzaca do wyprostowywania powstajacych w cewce L impulsów napiecio¬ wych. Wyprostowane napiecie V^ wystepuje na zaciskach kondensatora wygladzajacego C^ do którego równolegle przylaczony jest obwód ob¬ ciazajacy, przedstawiony jako opór R^. Przez odpowiedni dobór napiecia siatki E~ oraz wiel-kosci amplitudy napiecia zebowego £z z gene¬ ratora G prad anodowy ia lampy B przeplywa impulsami (fig. 2). Poniewaz po przerwaniu pra¬ du anodowego powstaja bardzo wysokie do¬ datnie napiecia anodowe, wymagane jest, w celu utrzymania lampy bez pradu, wielkie ujemne napiecie siatki. Osiaga sie to przez taki dobór ujemnego napiecia siatki sterujacej lampy B oraz amplitudy napiecia zebowego, ze w okresie tym siatka posiada dostateczny ujemny ladunek (fig. 2).Fig. 3 przedstawia wykres pradów ia i* id oraz napiecia V w funkcji czasu. Jezeli i^ (fig. 1) jest pradem, przechodzacym przez opór obcia¬ zajacy Rh, to opór wewnetrzny Rx ukladu, okre¬ slony jest wzorem: (i) Moze on byc równiez wyliczony z równania energetycznego: f(fLio-lCPV^^V^ (2) które okresla, ze w kazdej sekundzie, podczas gdy dioda D nie przewodzi pradu, energia l 2 / -;-1 i0, nagromadzona w cewce indukcyjnej, mniej energia/.—CpvJ, nagromadzona w po¬ jemnosci Cp, musi sie równac mocy wyjscio¬ wej ih,. Vh na oporze obciazajacym R^ Przez zrózniczkowanie wzoru (2) przy io = const otrzymuje sie: — fQpVhdVh= i*idVh + Vh dih, to jest ^h *—s fc*+± fcu+— (3) Dla malych obciazen R^ jest bardzo duze, 1 a tym samym f CJp )) ——, tak ze w tym przypadku 1 (4) Napiecie wystepujace na zaciskach cewki L, przy przerwaniu pradu anodowego, nie moze przekroczyc napiecia VD baterii, a wiec dt a nastepnie ie Ho Vh CaT albo io ^ — <*t, . I (gdzie a oznacza ulamek okresu T, podczas któ¬ rego jest wzbudzany impuls pradu). 1 ccVb Poniewaz T= —- wiec t^~— / Li0 1 ! • Poniewaz —C V*=—Lit , wiec wreszcie p o /^ 2 CpVo2 tak, ze ftj ^. (5) (6) avb'o Wzór ten jest wazny dla prostowania jedno¬ kierunkowego.Mozna latwo udowodnic, ze przy ukladzie pro¬ stowniczym kaskadowym, polegajacym zreszta na tej samej zasadzie, wystepuje opór wewne¬ trzny o wielkosci %A wartosci, okreslonej przez równanie (6), lub tez vr$7SLy.Z równania (6) wynika, ze opór wewnetrzny ukladu, którego zadaniem jest wytworzenie pew¬ nego napiecia V<, mozna zmniejszyc jedynie przez zwiekszenie a, VD oraz io. Napiecie bate¬ rii V| jest jednak w praktyce ograniczone do wielkosci ponizej 250 — 300 V. Natomiast jest rzecza korzystna aby wartosci a oraz io w zwia¬ zku z najekonomiczniejszym zwymiarowaniem ukladu byly jak najmniejsze.Wynalazek ma pomiedzy innymi na celu umo¬ zliwic najkorzystniejsze zwymiarowanie ukladu dzieki temu, ze opór wewnetrzny zostaje zmniej¬ szony przez regulacje napiecia, polegajaca na tym, ze prad io zostaje zmieniany w zaleznosci od napiecia wyjsciowego Vh.Rózniczkujac wzór (2) wedlug Vh przyjmujac io jako zmienna, okaze sie, ze istotnie tym spo¬ sobem mozna osiagnac polepszenie warunków pracy ukladu. tu* di0 . dL z czego wynika, ze: _1_ di, —5- = /C_- f —? . —2- + — a poniewaz — din t-*(4) d('o) Vh ^h 1 d(vj[) dK) wiec \^ fCD-fL -~ 2 —Równanie to dla malych obciazen (Rh mozna napisac w postaci: a^ — te fLd(® Z powyzszego wynika, ze gdy wyraz osiagnie duza ujemna wartosc, opór wewnetrzny ukladu moze stac sie dowolnie maly.Oznacza to, ze wykres Uf, jako funkcja Vn* musi posiadac w punkcie pracy, okreslonym przez najmniejszy prad ion oraz napiecie wyj¬ sciowe Vhn, silne ujemne nachylenie (fig. 4).Uklady wedlug wynalazku maja wiec te zna¬ mienna ceche, ze wielkosc pradu v jest zalezna od napiecia wyjsciowego V^ w ten sposób, ze io wzrasta, gdy Vh maleje.Poniewaz prad w cewce indukcyjnej jest wy¬ twarzany i przerywany lampa elektronowa, mozna wiec te zaleznosc osiagnac w ten sposób, ze napiecie regulujace Vr, zalezne od Vh dopro¬ wadza sie z powrotem, z odpowiednim znakiem, jako napiecie wstepne do jednej z siatek poprze¬ dnio wspomnianej lampy.Napiecie regulujace Vr mozna uzyskac za po¬ moca oddzielnego prostownika, zasilanego na¬ pieciem z uzwojenia* oddzielnie sprzezonego z -cewka.Uklad taki przedstawia na rysunku fig. 5.Rózni sie on od ukladu poprzedniego (fig. 1) tym, ze zródlo wstepnego napiecia Eg jest zasta¬ pione napieciem regulacyjnym Vr, wytworzonym przez prostownik regulujacy D2. Anode prostow¬ nika regulujacego D2 przylaczono do uzwojenia W, sprzezonego z cewka L. Stala czasu obwodu regulacyjnego R? CT jest tak mala, ze konden¬ sator Cr laduje sie do wartosci szczytowej na¬ piecia, wytwarzanego w uzwojeniu W. Wartosc szczytowa tego napiecia pozostaje w pelnym sta¬ lym stosunku do wartosci szczytowej napiecia V, zaleznym od przekladni pomiedzy cewka L i uzwojeniem W. Napiecie V jak przedstawia fig. 3 jest równe Vh, tak ze Vr jest istotnie za¬ lezne od napiecia wyjsciowego Vh.Dzialanie tego ukladu mozna jeszcze po¬ lepszyc przez to, ze katode prostownika regula¬ cyjnego D2 laczy sie nie z ziemia (masa), lecz z stalym dodatnim napieciem (np. + V^). Tego rodzaju „napiecie opózniajace" powoduje bar¬ dziej stromy przebieg charakterystyki regulacji.Zaleznie od kierunku nawiniecia uzwojenia W, napiecie regulacyjne Vr zalezne jest od ampli¬ tudy pierwszego, po przerwaniu pradu v, dodat- — 3 oo) niego lub ujemnego szczytu napiecia, wystepuja¬ cego na cewce indukcyjnej.Fig. 3 przedstawia idealny przypadek, przy którym opór wewnetrzny prostownika Di moze byc pominiety. Wówczas dodatni szczyt napiecia V = Vh, przy czym amplituda pierwszego ujem¬ nego szczytu, chociaz nieco mniejsza od Vh, ze wzgledu na tlumienie obwodu drgajacego LQp, jest proporcjonalna do Vh- W zasadzie wiec moz¬ na przyjac dowolny kierunek uzwojenia W.W rzeczywistosci jednak napiecie V moze wskutek oporu wewnetrznego prostownika Di podczas okresu prostowania t$< t nie przekroczyc wartosc Vh (fig. 0). Poniewaz przy dodatnim kierunku nawiniecia uzwoje¬ nia W, napiecie regulujace jest proporcjonalne do wartosci szczytowej Vm (fig. 6), jasna jest rzecza, ze w tym przypadku regulacja jest mniej skuteczna.Dlatego tez, wedlug innej cechy znamiennej wynalazku stosuje sie najlepiej przy prostowa¬ niu jednokierunkowym ujemny kierunek uzwo¬ jenia. Wówczas napiecie regulujace jest uwarun¬ kowane amplituda pierwszego ujemnego impulsu napiecia na cewce L, który, jak to mozna latwo przekonac sie na podstawie dzialania ukladu, jest zawsze proporcjonalny do Vfc.Przy zastosowaniu ukladu prostowniczego kas¬ kadowego, sluzacego do pomnazania napiecia (fig. 7), jedna czesc ukladu przewodzi podczas pierwszego dodatniego szczytu, a inna czesc ukladu podczas pierwszego ujemnego szczytu napiecia oscylujacego V, powstajacego na cewce indukcyjnej L po przerwaniu pradu. Przebieg napiecia V w tym przypadku przedstawia fig. 8.W ukladzie tym, przy odpowiedniej wielkosci kondensatorów C oraz znikomo malym oporze wewnetrznym prostowników D, napiecie wyj¬ sciowe Vh wynosi wielokrotnosc Vhi+Vh2, tzn. ze jest proporcjonalne do róznicy napiec po¬ miedzy pierwszym dodatnim a pierwszym ujem¬ nym szczytem, powstajacych na zaciskach cewki indukcyjnej po przerwaniu pradu ia.Zgodnie z wynalazkiem, przy zastosowaniu wyzej opisanych ukladów, napiecie regulacyjne uzyskuje sie przez odprowadzenie róznicy napiec pomiedzy pierwszym dodatnim a pierwszym ujemnym szczytem napiecia. Mozna to osiagnac np. przez przylaczenie napiecia wyjsciowego szeregowo do dwu prostowników pomocniczych, z których jeden wytwarza napiecie równe lub proporcjonalne do pierwszego dodatniego szczy¬ tu, a drugi wytwarza napiecie równe lub pro¬ porcjonalne do pierwszego ujemnego szczytu.Poniewaz przy prostowaniu kaskadowym na¬ stepuje prostowanie tlumionych drgan zarówno przy pierwszym dodatnim, jak i pierwszym ujemnym szczycie napiecia powstaje zatem, je¬ zeli tylko opór wewnetrzny lamp prostowniczych nie jest dostatecznie maly, przedstawione na fig. 8 niekorzystne dzialanie obu szczytów. Po¬ woduje to, ze przy polaczeniu kaskadowym od¬ prowadzanie napiecia regulacyjnego z pierwszego ujemnego szczytu nie przedstawia szczególnych korzysci.Poniewaz amplituda drugiego dodatniego szczytu napiecia jest propocjonalna do Vh», a Vh2 i Vhi sa wzgledem siebie w ujemnym sto¬ sunku, zatem amplituda drugiego dodatniego szczytu napiecia jest równiez proporcjonalna do Vhi, a wiec i do Vh, albowiem Vh jest propor¬ cjonalne do Vhi + Viu (fig. 8).Zgodnie z wynalazkiem, niekorzystne dzialanie obu szczytów (fig. 8), mozna usunac w ten spo¬ sób, ze napiecie regulacyjne odprowadza sie z drugiego dodatniego szczytu napiecia, po¬ wstajacego na cewce indukcyjnej L.Mozna to osiagnac za pomoca ukladu polaczen, przedstawionego na fig. 9. Uklad ten, przezna¬ czony pieciem, powstajacym na cewce indukcyjnej L.Kierunek nawiniecia uzwojenia W jest obrany w ten sposób, ze prostownik regulujacy D2, wy¬ twarzajacy napiecie regulacyjne Vr, przewodzi w zasadzie przy dodatnim szczycie napiecia V, powstajacego na cewce indukcyjnej L. Poniewaz jednak katoda prostownika D2 jest polaczona z oporem R<, polaczonym szeregowo z kondensa¬ torem Ch, nalezy uwazac, aby dioda D2 podczas pierwszego dodatniego szczytu nie przewodzila, albowiem wtedy plynie przez diode D'\ prad, ladujacy kondensator Ch i powodujacy przez opór Ro impuls napiecia, regulujacy prostownik regulacyjny D2. Czas trwania tego impulsu mozna w danym przypadku jeszcze nieco przedluzyc przez to, ze przylacza sie równolegle do oporu R0 maly kondensator C<. Dioda D2 przewodzi wiec tylko przy drugim dodatnim szczycie napiecia, tak ze napiecie regulujace Vr, wytworzone w po¬ mocniczym obwodzie prostowniczym, jest równe albo proporcjonalne do amplitudy tego szczytu, a tym samym, jak juz wyprowadzono, do Vh.Inny sposób wytwarzania napiecia reguluja¬ cego, bedacego jeszcze bardziej proporcjonalne do Vh, polega na tym, ze wytwarza sie napiecie regulacyjne, które jest proporcjonalne do wszystkich powierzchni ponad lub ponizej linii zerowej wykresu V jako funkcji t. Powierzchnia ta, jezeli tylko drgania wlasne obwodu LCp nie sa zanadto tlumione, jest praktycznie wziawszy proporcjonalna do amplitudy poczatkowej Vh z jaka tlumione drgania wlasne rozpoczynaja sie w chwili t = U, albowiem powierzchnie 0\ (fig. 6) lub powierzchnie Oi i 02 (fig. 8) tworza tylko mala czesc calkowitej powierzchni nastep¬ nych szczytów napiecia.Uklad polaczen, urzeczywistniajacy powyzsza zasade, przedstawia na rysunku fig. 10. Opór R\ jest obrany stosunkowo wysoki, a opór Rf nie jest bezposrednio zwarty pojemnoscia, tak ze prad prostownika regulujacego D2 wytwarza na Rr pulsujace napiecie, które, zaleznie od do¬ boru kierunku nawiniecia uzwojenia W, odpo¬ wiada czesci napiecia V, lezacej powyzej albo ponizej linii zerowej. Na kondensatorze Ci po¬ wstaje wiec poprzez opór Ri napiecie regulujace, proporcjonalne do calki z wspomnianego pulsu¬ jacego napiecia, a tym samym do sumy rozpa¬ trywanych powierzchni. Jezeli obrac dodatni kierunek nawiniecia uzwojenia W, wówczas na¬ piecie regulujace jest proporcjonalne do po¬ wierzchni powyzej linii zerowej, a gdy kierunek nawiniecia uzwojenia W jest ujemny do po¬ wierzchni, lezacych ponizej linii zerowej.Fig. 11 przedstawia uklad polaczen, w którym dwa pracujace w przeciwnych fazach prostow¬ niki D'2 i D"2, zasilane przez uzwojenia W± i Wt o dodatnim albo ujemnym kierunku nawiniecia, wytwarzaja poprzez kondensator Ci napiecie regulujace Vr, które jest proporcjonalne do wszystkich powierzchni wykresu V, jako funk¬ cji t, zawartych pomiedzy linia zerowa.Wedlug wynalazku napiecie Vh mozna rów¬ niez ustabilizowac w ten sposób, ze amplituda napiecia pilowego, doprowadzonego z genera¬ tora G (fig. 1) do lampy B, jest regulowana za pomoca napiecia regulujacego Vr, uzyskanego przy zastosowaniu wyzej opisanych ukladów.Mozna to osiagnac tylko w tym przypadku, gdy generator G, wytwarzajacy drgania o ksztalcie pilowym, pracuje na triodzie gazowanej (fig. 12).Wówczas napiecie regulujace Vr, doprowadzone na siatke sterujaca gazowanej triody, zmienia jej punkt pracy. Napiecie pilowe wytwarza sie w tym przypadku na kondensatorze C, który laduje sie okresowo poprzez opór R, a wylado¬ wuje poprzez gazowana triode. Amplituda na¬ piecia pilowego jest zalezna od chwili, w której nastepuje wyladowanie w gazowanej triodzie, a ta jest zalezna od wartosci napiecia reguluja¬ cego Vr.Inne rozwiazanie polega na tym, ze czestotli¬ wosc generatora G jest zmieniana w zaleznosci od pradu wyjsciowego % lub napiecia wyjscio- — 4 —wego Vh. Z równania (2) wynika, ze w ten spo¬ sób mozna równiez osiagnac stabilizacje napie¬ cia Vtx. Równanie wykazuje, ze gdy czestotliwosc przerywania / zmienia sie proporcjonalnie do pradu ifa napiecie Vh pozostaje bez zmiany.Warunkiem tego jest, aby przy zmianie czesto¬ tliwosci przerywania /, dostarczany przez lam¬ pe B maksymalny prad nie ulegal zmianie.Bedzie to wtedy mialo miejsce, gdy dzieki odpo¬ wiedniemu zwymiarowaniu ukladu, przeciw- napiecie, wytworzone w cewce indukcyjnej w okresie narastania t\ < t < t2, pozostanie tak niskie, ze pentoda B bedzie pracowala stale w czesci poziomej wiazki charakterystyk ia = F(Va).Pomysl ten mozna urzeczywistnic w ten spo¬ sób, ze w przypadku, gdy generator drgan pilo¬ wych jest wykonany podobnie, jak przedstawio¬ no na fig. 12, siatka sterujaca triody gazowa¬ nej T otrzyma stale napiecie, a prad te, ladujacy przez opór R kondensator C, bedzie proporcjo¬ nalny do ifc na przyklad przez wprowadzenie obwodu a — b (fig. 12) do obwodu obciazajace¬ go Rh z fig. 1.Poniewaz czestotliwosc generatora drgan zebo¬ wych jest wprost proporcjonalna do pradu ie, zatem czestotliwosc przerywania / jest w tym przypadku proporcjonalna do i^.Stosujac sposób regulowania napiecia Vh zmia¬ na czestotliwosci generatora, nalezy uwazac aby na przyklad przez zastosowanie oporu R&, rów¬ noleglego do aparatu uzytkujacego (fig. 13), prad ih przekraczal pewna najmniejsza wartosc, albowiem gdy czestotliwosc przerywania / stanie sie zbyt mala kondensator Ch nie moze dosta¬ tecznie sprawnie wygladzac, tj. pomiedzy dwo¬ ma przerwami zanadto sie rozladowuje. Wada opisanego ukladu jest to, ze przy duzych zmia¬ nach pradu obciazajacego ih czestotliwosc prze¬ rywania f nalezy regulowac w bardzo szerokim zakresie. Mozna jednak temu w ten sposób za¬ radzic, ze w obwód wyjsciowy wlacza sie ele¬ ment, zalezny od czestotliwosci przerywania.Dzieki temu prad wyjsciowy ih lub napiecie wyjsciowe Vh staje sie bardziej zalezne od czestotliwosci przerywania niz wynika z równa¬ nia (2).Jako element, zalezny od czestotliwosci, naj¬ lepiej zastosowac obwód rezonansowy, sklada¬ jacy sie z pojemnosci i indukcji (np. obwód za¬ porowy), przy czym moze on byc wlaczony w obwód lampy B lub obwód prostowniczy. Na¬ piecie powstajace w takim obwodzie, wzbudzane z czestotliwoscia przerywania /, wplywa na wielkosc pradu i©, wytwarzanego przez lampe B w cewce indukcyjnej L, przed przerwaniem albo decyduje o chwili przewodzenia prostowników lub tez wplywa na oba zjawiska jednoczesnie.W ten sposób przy zmianie czestotliwosci prze¬ rywania / oraz gdy wspomniany obwód rezo¬ nansowy posiada waska charakterystyke czesto¬ tliwosci moga wystepowac wielkie zmiany wartosci pradu ih i napiecia Vh.W celu utrzymania w jak najmniejszych gra¬ nicach niezbednych do samoczynnej regulacji zmian czestotliwosci przerywania, mozna obrac wlasna czestotliwosc obwodu rezonansowego najlepiej kilkakrotnie wieksza niz czestotliwosc przerywania. PL