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Stromkonstante elektronische Gleichrichteranordnung Die Erfindung
betrifft Gleichrichteranordnungen, welche einen Strom konstanter Intensität liefern.
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Bei der Benutzung von Gleichstrom, insbesondere zur Ladung elektrischer
Akkumulatoren, ist es vielfach zweckmäßig, über eine Energiequelle zu verfügen,
die automatisch, unabhängig von den Veränderungen der Speisespannung und der Charakteristiken
des Nutzkreises, insbesondere dessen Gegen-EMK innerhalb bestimmter Grenzen, einen
beliebig gewählten konstanten Strom liefert.
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Eine Lösung hierfür besteht darin, daß sich automatisch verändernde
Widerstände, z. B. Eisenwasserstoffwiderstände, in den Nutzkreis geschaltet werden.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß überschüssige Energie in Wärinc umgesetzt
wird.
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Bei Verwendung einer Wechselstromquelle wird vielfach eine gittergesteuerte
gasgefüllte Röhre von der Art des «Thyratron» als Gleichrichter benutzt. Jedoch
konnte man bei diesem Verfahren bisher nicht den eingestellten Strom aufrechterhalten,
wenn sich die Charakteristiken des Nutzkreises, z. B. bei Akkumulatorenbatterien,
verändern.
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Bekanntlich ist ein »Thyratron« eine gasgefüllte Gleichrichterröhre,
in der jedem plötzlich eintretenden Wert der Anodenspannung eine kritische Gitterspannung
entspricht, von der ab die Röhre leitet. Ist die an die Röhre angelegte Anodenspannung
mit der Zeit veränderbar (bei Wechselstromspeisung), so kann man daraus eine entsprechende
Kurve der kritischen Gitterspannungen oder »Zündschwellen« ableiten. Jedesmal, wenn
die an das Gitter gelegte Spannung in bezug auf die Zündschwelle positiv wird, wird
die Röhre leitend und bleibt es so lange, bis die Anodenspannung unter ihre Brennspannung
sinkt. Legt man an das Gitter eine Spannung mit periodischem Verlauf, die derselben
Periode wie die Anodenspannung zugeordnet ist, so kann man die Zündung der gasgefüllten
Röhre bei einem bestimmten Zeitpunkt der Periode hervorrufen. Bei jeder Periode
fließt eine bestimmte Elektrizitätsmenge, die um so größer ist, je eher die
Zündung stattgefunden hat. Durch Verschieben oder Abändern der Gitterspannungskennlinie
verschiebt man den Zündzeitpunkt und verändert die Elektrizitätsmenge, die die Röhre
bei jeder Periode durchfließt, d. h. die mittlere Intensität. Es ist bekannt, diesen
Umstand mit Hilfe der Phasenverschiebung auszunutzen, die auf verschiedene Arten
gesteuert sein kann.
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Die Erfindung hat eine stromkonstante Gleichrichteranordnung mit einer
gittergesteuerten Gleichrichterröhre zum Gegenstand, wobei ein Brückenkreis als
Steuerelement verwendet wird. Der Strom wird mit Hilfe der Anordnung konstant gehalten,
wenn sich die Speisespannung oder die Charakteristiken des Nutzkreises ändern.
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Die Einrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Phasenschieberschaltung,
die am Steuergitter der Glei.chrichterröhre liegt und diesem Gitter eine Wechselspannung
liefert, durch eine mit der Phasenschieberschaltung verbundene Brückenschaltung,
die eine Gleichspannung liefert, durch eine handbediente Vorrichtung, die auf die
Brückenschaltung so einwirkt, daß sie den Wert der Laststromes auf den gewünschten
Wert bringt, und durch eine Regelungsschaltung, die auf die Brücke einwirkt, um
die Stärke des Laststromes auf den gewünschten Wert zu halten.
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Gemäß der Erfindung besteht die Brückenschaltung aus zwei Trioden,
deren Anoden durch Widerstände verbunden sind. Die Anode der einen Triode ist an
die Phasenschieberschaltung gelegt und liefert infolge der Gleichgewichtsstörung
in der Brücke eine Gleichspannung, die der durch den Phasenschieber gelieferten
Wechselspannung überlagert ist.
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Es ist bekannt, unterschiedliche Brückenschaltungen verschiedener
Arten zur Durchführung von Regelungen elektrischer Größen zu benutzen. Daher besitzt
eine Brückenschaltung, bei der drei Zweige aus festen Widerständen und der vierte
Zweig aus einer Diode bestehen, deren Heizfaden von einem veränderbaren Strom gespeist
wird, einen Eingang für eine veränderbare Information.
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Die Besonderheit der Brücke der erfindungsgemäßen Gleichrichteranordnung
besteht darin, daß sie zwei Eingänge besitzt, mit denen somit zwei verschiedene
Informationen verglichen werden können,
und darin, daß auf differentielle
Art auf ein Regelorgan eingewirkt wird, das hier das Gitter der Gleichrichterröhre
ist.
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Andere Merkmale der Erfindung erscheinen in der Beschreibung und beziehen
sich auf die Figuren der Zeichnung, die eine nicht beschränkte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Anordnung darstellt.
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Fig. 1 zeigt die charakteristischen Kurven der Arbeitsweise der gasgefüllten
gittergesteuerten Gleichrichterröhre; Fig.2 zeigt das Schaltbild einer elektronischen
Gleichrichteranordnung mit konstanter Intensität gemäß der Erfindung.
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In Fig. 1 sind die Kurve der Anodenspannungen mit 1, die Kurve der
Zündschwellen mit 2 und die Kurve der Gitterspannung mit 3 bezeichnet, wobei hier
eine Gerade in den Begrenzungen der Figur angenommen wird. Der Schnittpunkt P der
Kurven 2 und 3 bezeichnet den Zeitpunkt, in dem die Zündung erfolgt. Bei Verschiebung
der Kurve 3 nach 3' wird P zu P' und der Zündzeitpunkt, also die Dauer des Stromdurchganges
im Hauptkreis und dadurch die mittlere Intensität verändert.
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Gemäß der Erfindung wirkt man auf die Gitterspannungskurve der gasgefüllten
Röhre durch die nachstehend beschriebene Einrichtung ein, und zwar einerseits mit
Handsteuerung, um den mittleren Intensitätswert einzustellen, und andererseits automatisch,
um die Intensität auf dem gewählten Wert zu halten.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Fig. 2 wird eine Wechselstromquelle
S, S2 dargestellt, die den Hauptstrom liefert, der mit Hilfe einer gasgefüllten
Röhre 5 für den Nutzkreis 4 gleichgerichtet ist. Der an die Klemmen S2 und S3 geschaltete
Nutzkreis kann einen Widerstand, eine Selbstinduktion, eine Kapazität und eine Gegen-EMK
oder ein oder mehrere dieser Elemente allein enthalten.
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Eine Phasenschieberschaltung 6 liefert an das Gitter der gasgefüllten
Röhre 5 eine Wechselspannung der erforderlichen Form bis auf eine Konstante. Dieser
Phasenschieber besitzt einen Transformator 61, der durch eine Wechselstromquelle
62 gespeist wird, deren Sekundärwicklung auf einen Widerstand 63 arbeitet, und einen
in Reihe geschalteten Kondensator 64. Hierbei ist der Verbindungspunkt zwischen
diesen beiden letzten Elementen mit dem Gitter der gasgefüllten Röhre 5 verbunden.
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Der Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators 61 liegt an
einer aus zwei Trioden 8 und 9 mit ihren Anodenwiderständen bestehenden Brücke 7,
die infolge ihrer Gleichgewichtsstörung eine passende Gleichspannung liefert, welche
der Ausgangsspannung des Phasenschiebers 6 überlagert, die Gitterkurve 3 zur Ordinate
der Fig. 1 verschiebt und somit den Zündpunkt der gasgefüllten Röhre 5 einstellt.
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Ein vom Gleichstrom aus dem Stromkreis 12 gespeistes Potentiometer
10 steuert die Gitterspannung der Triode B. Seine Handeinstellung legt die Größe
des Hauptstromes fest.
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Eine Regelungsschaltung 11, die aus einen Transformator 13, einer
Gleichrichterdiode 14, den Kondensatoren 15 und ohmschen Widerständen 16 besteht,
gibt an das Gitter der Triode 9 eine Gleichspannung, als Funktion des Mittelwertes
des Eingangswechselstromes, der auf die Brücke so einwirkt, daß sie diesen Strom
konstant hält. Werden Akkumulatorenbatterien geladen, dient die Primärwicklung des
Transformators in gleicher Weise als Drossel zur Begrenzung des Stromes.
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Die für das Arbeiten der Brücke 7 notwendige Speisegleichspannung
wird von einer beliebigen in üblicher Weise gewählten Quelle geliefert. In Fig.
2 besteht die Quelle aus der Schaltungsanordnung 12, die einen Transformator 17,
ein Gleichrichterelement 18 und einen Kondensator 19 enthält.
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Alle Schaltelemente sind so gewählt, daß sie die Einstellung und die
Konstanthaltung des Laststromes unter guten Stabilitätsbedingungen gewährleisten,
wie auch immer die Veränderungen der Speisespannung und der Nutzkreischarakteristiken
innerhalb bestimmter Grenzen sein mögen.
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Ohne den Umfang der Erfindung zu überschreiten, kann man den inneren
Aufbau der Grundanordnung abändern: Phasenschieber, Brücke, Regelungsschaltung,
insbesondere hinsichtlich der Erhöhung der Röhrenzahl oder des Ersatzes durch andere
Typen. Der Phasenschieber kann durch jeden anderen Generator mit geeigneter periodischer
Spannung ersetzt werden.
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Die Schaltung kann auch durch ein Mehrphasennetzwerk gebildet werden.