DE1060972B

DE1060972B - Einrichtung zum Regeln einer Wechselspannung oder eines Wechselstromes

Info

Publication number: DE1060972B
Application number: DES36851A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Everding
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-12-18
Filing date: 1953-12-18
Publication date: 1959-07-09

Description

Einrichtung zum Regeln einer Wechselspannung oder eines Wechselstromes Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln, insbesondere zum Konstanthalten, einer Wechselspannung oder eines Wechselstromes mit einem- Stellglied, das dadurch erhalten wird, daß aus jeder Halbwelle des Wechselstromes über einen vom zu steuernden Strom durchflossenen Transformator ein Gleichstromanteil gewonnen wird, der durch Elektronenröhren fließt und am Steuergitter dieser Röhren von der Steuerspannung beeinflußt wird. Erfindungsgemäß wird diese Einrichtung so ausgeführt, daß beide Halbwellen über eine Gleichrichteranordnung in Zweiwegschaltung (z. B. eine Gleichrichterröhre) einer Steuerröhre zugeführt werden. Damit wird gegenüber bekannten Anordnungen, die mit zwei Steuerröhren arbeiten, um beide Halbwellen des Wechselstromes zu beeinflussen, ein wesentlich einfacherer und billigerer Aufbau erreicht.
Die neue Einrichtung ist auch anderen bekannten Anordnungen überlegen, die nur mit einer Steuerröhre arbeiten und für eine annähernd gleichmäßige Steuerung beider Halbwellen einen Sättigungstransformator verwenden. Diese Anordnungen ergeben nämlich besonders bei großer Aussteuerung eine erhebliche Verzerrung der Stromkurve. Außerdem treten bei der von der Röhre gesperrten Halbwelle beträchtliche Überspannungen auf.
Besonders vorteilhaft läßt sich die neue Anordnung mit einer Pentode als Steuerröhre verwirklichen. Dabei kann man gemäß der weiteren Erfindung das Schirmgitter dieser Röhre aus einem besonderen Gleichrichter speisen, der von der Eingangs- oder der-Ausgangsseite der Anordnung betrieben wird. In diesem Fall kann man bereits eine gewisse Grobregelung -für den überwachten Wechselstrom erzielen, wenn man die Schirmgitterspannung durch einen Stabilisator konstant hält. Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung dient zur Regelung einer Wechselspannung. An den Eingangsklemmen 1 und 2 wird die zu regelnde Spannung zugeführt, an den Klemmen 3 und 4 wird die geregelte Spannung abgenommen. Der Strom fließt durch die Primärwicklung 6 des Transformators 5, und der Wechselstromwiderstand dieser Primärwicklung wird durch die an die Sekundärwicklungen21 und 22 über die Zweiweggleichrichterröhre 7 angeschlossene Elektronenröhre 8 beeinflußt. Die beiden Halbwellen werden in der Röhre 7 gleichgerichtet und durchfließen als Gleichstrom die Röhre B. Der Wechselstromwiderstand ergibt mit dem durchfließenden Strom einen Spannungsabfall, dessen Höhe am Steuergitter 9 der Röhre 8 eingestellt werden kann. Bei stark negativem Röhrengitter 9 ist am Trafo 5 der höchste Wechselstromwiderstand vorhanden; er- wird dadurch kleiner gemacht, daß das Gitter 9 durch Regelung -der Spannung an den Klemmen 25; 26 weiter nach positiven Werten hin gesteuert wird.
Das Schirmgitter 10 wird aus dem Gleichrichter 11 gespeist, der von der Eingangs- oder der Ausgangsseite der Anordnung betrieben werden kann. Wenn man die Schirmgitterspannung durch einen Stabilisator 12 konstant hält, ergibt sich bereits eine Grobregelung für den Strom, da der Anodenstrom einer -Pentode von der angelegten Anodenspannung nur wenig abhängig ist. 13 ist ein Begrenzungswiderstand für den zum Schirmgitter 10 fließenden Strom.
Die Schaltung nach Fig. 2 dient zur frequenzunabhängigen Konstanthaltung einer Wechselspannung nach dem Effektivwert. Die Spannung wird an den Eingangsklemmen 1 und 2 zugeführt, an den Ausgangsklemmen 3 und 4 wird die geregelte Spannung abgenommen. Der Strom durchläuft die Primärwicklung 6 des Transformators 5, deren Wechselstromwiderstand durch die sekundärseitig angeschlossene Röhrenanordnung, bestehend aus der Gleichrichterröhre 7 und der Pentode 8, beeinflußt wird. Dieser Wechselstromwiderstand ergibt mit dem durchfließenden Strom einen Spannungsabfall, dessen Höhe am Steuergitter 9 der Röhre 8 eingestellt werden kann. Das geschieht in der Weise, daß die beiden Halbwellen der Sekundärspannung in der Röhre 7 gleichgerichtet werden und als Gleichstrom die Röhre 8 durchfließen. Wird das Gitter 9 stark negativ gegen die Kathode gemacht, so ist am Transformator 5 der höchstmögliche Wechselstromwiderstand vorhanden. Er kann dadurch kleiner gemacht werden, daß das Gitter 9 weiter nach positiven Werten hin gesteuert -wird.
Das Schirmgitter 10 wird mit Gleichspannung aus einem besonderen Gleichrichter 11 gespeist, welcher seinerseits von der Eingangs- oder auch von der Ausgangsseite der Anordnung her betrieben werden kann. Hält man die Schirmgitterspannung beispielsweise durch Stabilisator 12 konstant, so erhält man bereits eine Grobregelung für den Strom, da der Anodenstrom einer Pentode von der angelegten Anodenspannung nur wenig abhängig ist. 13 ist ein Begrenzungswiderstand für den zum Schirmgitter 10 fließenden Strom.
Zur Gewinnung einer geeigneten frequenzunabhängigen und effektivwertproportionalen Steuerspannung für die Röhre 8 wird die Diode 14 benutzt. Diese wird von der geregelten Spannung her über den Transformator 15 geheizt und liefert einen von ihrer Heizspannung steil abhängigen Emissionsstrom. Wenn die Ausgangsspannung und damit die Heizspannung der Diode steigt, so sinkt dadurch der Spannungsabfall zwischen Anode und Kathode der Diode, wenn diese über einen Vorwiderstand 16 von einem Strom durchflossen wird. Dieser Strom kann dem Gleichrichter 11 entnommen werden, und der Stabilisator 12 kann ebenfalls zur Konstanthaltung der Diodenbetriebsspannung herangezogen werden. Legt man den für den Stabilisator erforderlichen Vorwiderstand 17 an dessen negatives Ende und die Diodenkathode an das negative Ende dieses Widerstandes, so kann sich das Steuergitter 9 in der gewünschten Weise negativ gegen die Kathode 18 einstellen. Zugleich gibt der von der Eingangsspannung stark abhängige Spannungsabfall am Widerstand 17 in Verbindung mit der nicht ganz horizontal verlaufenden Kennlinie der Diode der Schaltung eine zusätzliche Vorwärtsregelung, die so bemessen werden kann, daß verbleibende kleine Restfehler vollkommen kompensiert werden können. Die Lage des Widerstandes 16 an dem positiven Pol des Stabilisators ermöglicht die Wahl eines Arbeitspunktes der Diode in einem Teilgebiet, denn durch die positive Vorspannung der Diode kann trotz eines hohen Arbeitswiderstandes 16 der Emissionsstrom verhältnismäßig groß gewählt werden.
Mit dieser Schaltung läßt sich ein Regelverhältnis 1 : 1000 bei in gegebenen Grenzen völliger Frequenz-@- unäbhängigkeit und sehr kleiner Lastabhängigkeit erzielen.

Claims

PATE\TA\SYRGCHE: 1. Einrichtung zum Regeln, insbesondere zum Konstanthalten, einer Wechselspannung oder eines Wechselstromes mit einem Stellglied, das dadurch erhalten wird, daß aus jeder Halbwelle des Wechselstromes über einen vom zu steuernden Strom durchflossenen Transformator ein Gleichstromanteil gewonnen wird, der durch Elektronenröhren fließt und am Steuergitter dieser Röhren von der Steuerspannung beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beide Halbwellen über eine Gleichrichteranordnung in Zweiwegschaltung (z. B. eine Gleichrichterröhre) einer Steuerröhre zugeführt werden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerröhre eine Mehrgitterröhre, z. B. eine Pentode, dient.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schirmgitter (10) der Steuerröhre (8) aus einem besonderen, von der Eingangs-oder Ausgangsseite der Anordnung betriebenen Gleichrichter (11) gespeist wird und daß die Schirmgitterspannung zur Grobregelung des überwachten Wechselstromes durch einen Stabilisator (12) konstant gehalten wird (Fig. 2).
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung einer frequenzunabhängigen und effektivwertproportionalen Steuerspannung für die Steuerröhre (8) eine Diode (14) benutzt wird, die von der geregelten Spannung geheizt wird und einen von der Heizspannung steil abhängigen Emissionsstrom liefert (Fig. 2).
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Diode (14) eine mit der Eingangsspannung schwankende Spannung zugeführt wird, die so bemessen ist, daß der infolge der endlichen Regelsteilheit der Anordnung verbleibende Restfehler kompensiert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 661540.