DE1200870B - Ladeschaltung fuer eine impulsformende Laufzeitkette - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/02

A 36151 VIII a/21 al
29. November 1960
16. September 1965

Die Erfindung betrifft eine Ladeschaltung für eine impulsformende Laufzeitkette mit einer Ladespannungsquelle mit einer Diode, einer Ladeinduktivität und einem am Eingang der Laufzeitkette abzweigenden Entladekreis. Mit einer solchen Schaltung soll 5 ermöglicht werden, die Ladespannung selbsttätig auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen oder einzuregeln, der sich in der Größenordnung von mehreren Kilovolt bewegen kann, wodurch eine konstante Ladespannung erreicht und unerwünschte Uberspannungen vermieden werden.

In einer älteren Anmeldung ist bereits vorgeschlagen worden, bei einer periodisch ladenden und entladenden Laufzeitkette Impulse konstanter Amplitude mit Hilfe einer Hilfsentladevorrichtung zu erzielen, deren Auslösezeitpunkt durch eine zeitselektive Schaltung gesteuert wird, mit welcher sich ein Zeitintervall in Abhängigkeit von der am Eingang der Laufzeitkette tatsächlich vorliegenden Spannung verändern läßt. Bezüglich dieser Vorgänge ist erfindungsgemäß darauf abgezielt, die Hilfsentladung in der Weise günstiger ablaufen zu lassen, daß ihre Wirkung bzw. ihr Auftreten unabhängig von der Rücklauf- bzw. Wiederholungsfrequenz und Änderungen in der Speisespannung erfolgt. Aufgabe der Erfindung ist ferner, eine schneller erfolgende Stabilisierung zu erreichen, mit der selbst plötzliche Änderungen in der Speisespannung keinen nachteiligen Einfluß auf die augenblickliche Impulsspannung ausüben.

Diese erwünschten Wirkungen werden mit einer Schaltung erreicht, welche die Spannung am Eingang der Laufzeitkette durch das Abschneiden von Spannungsspitzen und nicht mehr wie bei dem älteren Vorschlag durch eine langsam einhergehende Entladung bzw. Ableitung verringert, so daß gleichzeitig die zeitselektiven Schaltelemente überflüssig werden. Im einzelnen zeichnet sich die eingangs angegebene Ladungsschaltung erfindungsgemäß dadurch aus, daß der Entladekreis ein Steuerelement enthält, welches von einem Regelkreis ohne zeitselektive Schaltung steuerbar ist, so daß während der normalen Arbeitsperioden durch plötzliche Ableitung der Spannungsspitzen die Diodenausgangsspannung ohne Verzögerung für jeden Puls auf einen vorbestimmten Wert eingeregelt wird, wobei ein steuerbares Schaltelement in an sich bekannter Weise zwischen dem Eingang der Laufzeitkette und einem Puls der Ladespannungsquelle liegt.

Die Ableitung läßt sich so steuern, daß sie in vollem Maße leitend bleibt, wenn einmal eine vorbestimmte Spannung erreicht worden ist, oder daß ihre Leitfähigkeit schrittweise ansteigt oder abnimmt, um Ladeschaltung für eine impulsformende
Laufzeitkette

Anmelder:

Associated Electrical Industries Limited,

London

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Graham John Scoles, Bowdon, Cheshire

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 30. November 1959
(40 635)

so einen schnellen Abfall des Stromes sicherzustellen, während die Scheitel-Ladespannung bei einem gegebenen Wert stabilisiert wird. Eine Vakuumtriode oder vorzugsweise eine Mehrelektrodenröhre, deren Steuerelektrode an einen Verstärker angeschlossen ist, läßt sich in der Weise einbauen, daß eine negative Rückkopplung entsteht.

Die Ableitung durch Nebenschlußschaltung kann über das Spannungserhöhungsgerät entweder direkt oder über eine Anordnung mit doppelter Wicklung geschaltet sein. Wenn eine Wechselstromquelle verwendet wird, können sowohl die Sekundärwicklung eines Speisetransformators wie auch das mit ihr in Reihe geschaltete Spannungserhöhungsgerät durch diese Schaltung nebengeschlossen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

F i g. 1 und 2 zeigen bekannte Schaltungen zur Ladung eines Impulserzeugers mit einer Laufzeitkette aus einer Gleichstrom- bzw. aus einer Wechselstromquelle;

Fig. 3 und 4 zeigen die mit den Schaltungen in Fig. 1 und 2 erzeugten Impulsformen;

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Fig. 5 gibt an, wie die bekannte wechselstrom- der Laufzeitkette PFN verhindert wird. Diese Schalführende Schaltung gemäß Fig. 2 durch Hinzufügen tung erhält eine Schalt- oder Regeleinrichtung, die einer in Reihe geschalteten Induktivität verändert wirksam über die spannungserhöhende Induktivtät L werden kann, um einen Impulszug zu erzeugen, der gekoppelt ist und leitend wird, wenn über der Laufdem durch die bekannte gleichstromführende Schal- 5 zeitkette PFN eine vorbestimmte Ladespannung ertung gemäß F i g. 1 erzeugten ähnlich ist; reicht worden ist. Diese Einrichtung kann ein Thyra-

F i g. 6 gibt schematisch die durch die Schaltung tron oder eine ähnliche Entladungsvorrichtung sein,

in F i g. 5 erzeugte .Spannungsimpulsform an, die der die so lange leitend bleibt, bis die Überschußenergie

in F i g. 3 ähnlich ist; verbraucht worden ist, oder kann auch aus einer Va-

F i g. 7 stellt eine Schaltungsanordnung gemäß der io kuumröhre bestehen, deren Leitfähigkeit so geErfindung zum Anschluß an eine Gleichstromquelle steuert wird, daß ein schneller, vollständiger Stromdar; abfall auftritt und gleichzeitig die an der Laufzeit-

F i g. 8 zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß der kette auftretende Spannung in geeigneter Weise

Erfindung, die an eine Wechselstromquelle ange- begrenzt wird. Wenn die Einrichtung aus einem

schlossen wird; 15 Thyratron besteht, ist es vorteilhaft, mit ihr eine

F i g. 9 zeigt, wie der der Schaltung in 8 zugeführte Impedanz in Reihe zu schalten, um einen unWechselstrom automatisch durch den Strom gesteuert erwünschten Stromanstieg zu verhindern, worauf im werden kann, der durch die Nebenschlußschaltung einzelnen weiter unten eingegangen wird,
fließt, um den Stabilisierungsbereich zu erweitern. Obwohl es vorteilhaft ist, die Nebenschlußschal-Gemäß F i g. 1 wird eine Laufzeitkette PFN aus 20 tung direkt über L anzuschließen, bestehen jedoch einer Gleichstromquelle PS über ein in einer Rieh- dafür Schwierigkeiten, und es wird deshalb auf antung stromführendes Schaltelement, beispielsweise dere Schaltungen zurückgegriffen, die zu denselben die Diode D, gespeist, die in Reihe mit einer Induk- Ergebnissen führen. Im Fall eines gleichstromführentivität L, beispielsweise einer Drossel, liegt. Die den Systems kann die Induktivität wie bei einem Laufzeitkette ist an ihrem Ende mit einem Be- 25 Transformator doppelt gewickelt sein, so daß die lastungswiderstand R abgeschlossen. Ferner ist ein Nebenschlußschaltung über ihre Sekundärwicklung elektronischer Schalter S vorgesehen, der periodisch angeschlossen und dabei von den hohen und schwandie Laufzeitkette PFN entlädt, um in bekannter Weise kenden Spannungen in der Induktivität L isoliert einen Impuls zu erzeugen. In der Schaltung gemäß wird. Solch ein Aufbau wird schematisch in Fig. 7 Fig. 2 nimmt eine Sekundärwicklung W2 eines 30 angegeben, in dem die Sekundärwicklung von L mit Speisetransformators T die Stelle der Gleichstrom- L 2 bezeichnet ist und die Gitterspannung einer quelle und der Drossel gemäß Fig. 1 ein. Röhre V in der Nebenschlußschaltung über einen

Aus F i g. 3 geht hervor, daß die Wellenform der Verstärker A durch eine Spannung gesteuert wird, mit der Gleichstromquelle erzeugten Ladespannung im die aus einem Potentiometer PD abgeleitet wird, die wesentlichen kosinusförmig verläuft und daß deshalb 35 maßgebend für die Spannung an der Laufzeitkette ist. der durch die Induktivität L fließende Strom sinus- Bei einer wechselstromführenden Schaltung ist es förmig verlaufen muß, wie dies durch die unter- möglich, die Stellung des Transformators T und der brochene Kurve CW in F i g. 3 dargestellt ist. Die Induktivität L auszuwechseln; die Nebenschlußschal-Ladungsspannungsimpulsform, die bei einem der tung kann direkt über L angeschlossen oder eine Schaltung gemäß Fig. 2 zugeführten Wechselspan- 40 doppelte Wicklung wie in Fig. 7 benutzt werden, nungsimpuls VS entsteht, wird durch die Kurve VW Da der Transformator T eine Streuinduktivität bein F i g. 4 dargestellt. sitzt, ist es jedoch in der Praxis vorzuziehen, die

Die in Fig. 5 angegebene Schaltung unterscheidet Nebenschlußschaltung sowohl über den Speisetranssich von derjenigen in F i g. 1 in der Weise, daß die formator als auch über die in Reihe liegende Induk-Stromquelle PS' an Stelle der Gleichstromquelle hier 45 tivität anzuschließen. In diesem Fall ist eine Wechseleine Wechselstromquelle ist. In diesem Fall ist die spannung während der Zeit vorhanden, in der die Impulsform der erzeugten Spannung verwickelter und Nebenschlußschaltung in Tätigkeit ist; vorzugsweise wird in jedem Augenblick durch folgenden Ausdruck sollten Einrichtungen vorgesehen werden, um die dargestellt: Wirkung dieser Spannung auf ein Kleinstmaß herab- E \ ω 1 5° zusetzen. Wenn eine Vakuumröhre verwendet wird, sin cot — sin <o₀1\ läßt sich ihre Leitfähigkeit automatisch durch be-

1 — I j ° kannte Gegenkopplungsschaltungen steuern, um die

\ ^ω° ' erwünschte Wirkung herzustellen, aber wenn beiwobei E der Scheitelwert eines angelegten Wechsel- spielsweise ein Thyratron verwendet wird, das, wenn Spannungsimpulszuges ist und co bzw. ω₀ die Kreis- 55 es leitend wird, einen vernachlässigbaren Widerstand frequenz der zugeführten Spannung bzw. die der besitzt, läßt sich dies nicht erreichen, und als Folge Schaltung innewohnenden Kreisfrequenz ist. Dabei der Wirkung der Nebenschluß- oder Begrenzerschalentstehen keinerlei Verluste, und es ergibt sich ein tung kann der Strom tatsächlich beträchtlich anstei-Maximalwert von e, wenn ω₀ so gewählt ist, daß der gen. Obwohl dies nicht wesentlich den Leistungsver-Kurvenverlauf VW" die Wechselspannung in ihren 60 brauch erhöht, steigen jedoch Scheinleistung und Spitzen beschneidet, wie es in Fig. 6 dargestellt wird. Strom an und sollten vermindert werden. Die Ein-Gemäß der Erfindung werden die grundlegenden führung einer in Reihe mit dem Thyratron geschalte-Schaltungen von Fig. 1 und 5 durch Hinzufügen ten Impedanz macht dies möglich; diese Impedanz einer Spannungsstabilisierenden Schaltung verändert, kann ein fester Widerstand sein,
die dann Strom führt, wenn einmal eine vorbe- 65 Dieser Widerstand sollte so gewählt werden, daß stimmte Spannung erreicht wird, und zur Ableitung er bei Beginn des Abschneidens der Spannungsspitvon irgendwelcher verbleibenden Energie innerhalb zen einen Spannungsabfall erzeugt, der etwas geringer der Induktivität dient, wodurch jede weitere Ladung ist als die Spannung des Impulsformgerätes, wodurch

eine ausreichende Stabilisierung der Spannung und eine kleinstmögliche Zeit beim Abklingen des Stroms erreicht wird. Obwohl solch eine Anordnung in vielen Fällen zufriedenstellend arbeitet, läßt sich ein schnellerer Stromabfall erzielen, wenn der Strom einen Kondensator auflädt, der bis zu einer etwas geringeren Spannung aufgeladen werden kann als die Laufzeitkette. Solch ein Kondensator muß mit einem Widerstand oder einer Impedanz zur Entladung des Kondensators parallel geschaltet werden und kann in Verbindung mit einem oben beschriebenen Reihenwiderstand verwendet werden. Demgemäß weist eine bevorzugte Ausführungsart der in der Nebenschlußschaltung verwendeten Impedanz zur Strombegrenzung einen Kondensator mit einem parallelgeschalteten Widerstand auf, wobei diese beiden Bauteile in Reihe mit einem weiteren Widerstand geschaltet werden. Die kennzeichnenden Werte dieser Bauteile sind nicht so wesentlich, aber sie sollten so gewählt werden, daß die Spannung im Nebenschlußkreis diejenige der Laufzeitkette erreicht, doch niemals überschreitet, bis der Strom auf den Wert Null abgesunken ist. Durch diese Einrichtung kann die Größe des Begrenzerstromes auf ein Kleinstmaß herabgesetzt werden, und die Leistung sowie die Scheinleistung läßt sich so klein wie möglich halten.

In Fig. 8 wird eine Ausführungsart gemäß der Erfindung dargestellt, die bei einem wechselstromführenden System angewendet wird, das ein Thyratron als Begrenzerelement verwendet. Die Grundschaltung ist wie die in F i g. 5 aufgebaut, jedoch mit dem Zusatz, daß eine Begrenzerschaltung mit einem Thyratron TH vorgesehen ist, das mit einem Widerstand R1 und einem Kondensator C in Reihe geschaltet ist, der seinerseits zu einem Widerstand R 2 parallel liegt, wie es schon zuvor beschrieben wurde. Ferner wird ein Spannungsteiler PD verwendet, der jedoch auch auf der anderen Seite der Diode D angeschlossen werden kann, so daß er parallel zu dem Hauptschaltgerät 5 liegt. Der Spannungsteiler PD dient zur Festlegung der Spannung, die der Laufzeitkette zugeführt wird. Wenn diese Spannung einmal einen vorbestimmten Wert erreicht, bewirkt ein zwischen einem geeigneten Abgriffspunkt des Spannungsteilers PD und der Steuerelektrode des Thyratrons liegender Verstärker A, daß das Thyratron leitend wird und jeglichen von der Schaltung durch die Induktivität fließenden Strom über D, PFN und R ableitet. Damit kann die Spannung an der Laufzeitkette nicht mehr ansteigen und ist zwischen den einzelnen Zyklen durch die Wirkung der Begrenzerschaltung vollkommen stabilisiert, die außerdem bewirkt, daß der nebengeschlossene Strom schnell auf Null zurückgeht, so daß dadurch die verbrauchte Energie auf einen Kleinstwert zurückgeht.

Die beschriebene Begrenzerschaltung dient in vorteilhafter Weise zur Stabilisierung der Spannung, mit der die Laufzeitkette gespeist wird, auf einen Wert, der etwas unterhalb des normalen Höchstwertes liegt, wenn keine Begrenzerschaltung vorhanden wäre. Wenn sich der Spannungsbereich, in dem eine Stabilisierung erforderlich ist, beispielsweise um 10 % erweitert, ist es vorteilhaft, die der Schaltung zugeführte Eingangsspannung dementsprechend einzuregeln, um sie dauernd innerhalb dieses Bereiches zu halten. In Fig. 9 wird eine abgeänderte Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt, in der der Nebenschlußstrom dazu verwendet wird, eine Relaiseinrichtung zu betätigen, wobei die Eingangspannung beispielsweise mittels eines motorbetätigten veränderlichen Verhältnistransformators eingeregelt werden kann, der unter dem Warenzeichen VARIAC bekannt ist.

F i g. 9 zeigt im einzelnen eine Schaltung mit einem solchen Relais RY. RC ist eine Spule des Relais, die durch den in der Nebenschlußschaltung abgeleiteten Strom erregt wird, die, wie zuvor erwähnt, in Fig. 9

ίο jedoch nicht dargestellt ist. MC ist ein beweglicher Kontakt, und 5Cl und SC 2 sind zwei Umschaltkontakte des Relais. Das Relais schaltet über die Umschaltkontakte 5Cl, 5C2 die Zuleitung von den Klemmen Tl, T2 entweder auf die Wicklung Fl oder auf die Wicklung F 2 eines umkehrbaren Motors RM. Ein Kondensator C liegt parallel zu den Feldwicklungen Fl, Fl, um eine Spaltphasenmotordrehung zu erzeugen, was allgemein bekannt ist und in diesem Beispiel benutzt wird. Der Motor RM dient zur Einstellung eines beweglichen Teiles MM einer spannungsregelnden Einrichtung VR, beispielsweise eines veränderlichen Verhältnistransformators, der an die Stromzuleitungen T 3, T 4 angeschlossen ist und eine zusätzliche Steuerung darstellt. Der Ausgang aus diesem Spannungsregler wird dem Primärkreis des Speisetransformators T zugeführt.

Die Wirkungsweise eines Systems mit einer zusätzlichen Regelung der Speisespannung gemäß der Erfindung geht wie folgt vor sich:

Wenn der Spannungsteiler PD, der die Nebenschlußwirkung steuert, auf den Größtwert eines gegebenen Bereiches eingestellt ist und sich die Einstellung der zusätzlichen Regelung auf Null befindet, fließt kein Strom durch die Nebenschlußschaltung, und das Relais RY bewirkt eine Drehung des Motors RM, wobei die Speisespannung ständig zunimmt. Wenn der Strom in der Nebenschlußschaltung einen vorbestimmten Wert erreicht, öffnet das Relais den Kontakt und beendet den Anstieg der Eingangsspannung. Wenn umgekehrt der Wert am Spannungsteiler herabgesetzt wird, steigt der Strom innerhalb der Nebenschlußschaltung an und bewirkt, daß das Relais R Y eine Steuerung ausführt, die die Eingangsspannung herabsetzt.

Obwohl eine Ausführungsart der Erfindung zur Anwendung bei einer Wechselstromquelle beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß die gleichen Vorkehrungen und ähnliche Schaltungen verwendet werden können, um eine gleichartige Eingangssteuerwirkung zu erhalten, wenn eine Gleichstromquelle benutzt wird. Anstatt eines motorgesteuerten veränderlichen Transformators, wie er zur Regelung einer Eingangswechselspannung beschrieben worden ist, läßt sich jedes an sich bekannte System anwenden, um den Eingang einer Gleichstromquelle in die Ladeschaltung zu steuern oder um den Ausgang des gittergesteuerten Leistungsverstärkers zu verändern. Auf diese Weise schafft die Erfindung eine Vorrichtung, durch die eine Wechselstrom- oder Gleichstromquelle die Stabilisierung der Spannung sicherstellt, die einer Schaltung dadurch zugeführt wird, indem die Überschußenergie abgeleitet wird, wenn die erforderliche Spannung erreicht worden ist, und ermöglicht es außerdem, aus dem Strom, der durch den Nebenschlußkreis fließt, eine Wirkung abzuleiten, die die Stabilisierungsschaltung genau innerhalb eines vorbestimmten Arbeitsbereiches aufrechterhält.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Ladeschaltung für eine impulsformende Laufzeitkette mit einer Ladespannungsquelle, einer Diode, einer Ladeinduktivität und einem am Eingang der Laufzeitkette abzweigenden Entladekreis, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis ein Steuerelement (Gitter von V) enthält, welches von einem Regelkreis (PD) ohne zeitselektive Schaltung steuerbar ist, so daß während der normalen Arbeitsperioden durch plötzliche Ableitung der Spannungsspitzen die Diodenausgangsspannung (D) ohne Verzögerung für jeden Puls auf einen vorbestimmten Wert eingeregelt wird, wobei ein steuerbares Schaltelement (S) in an sich bekannter Weise zwischen dem Eingang der Laufzeitkette (PFN) und einem Pol der Ladespannungsquelle (PS, T) liegt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis ein stromsteuerndes Gerät, beispielsweise einen elektronischen Schalter, enthält, der in Abhängigkeit von der Diodenspannung betätigt wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter ein Steuergitter aufweist und innerhalb eines vorbestimmten Bereiches der Gitterspannung voll leitfähig ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem elektronisehen Schalter ein Widerstand in Reihe geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis parallel zur Sekundärwicklung eines Transformators liegt, dessen Primärwicklung mit einer Stromquelle in Reihe liegt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis eine Elektronenröhre mit einem Gitter aufweist, das von einem Verstärker über den beweglichen Kontakt eines Potentiometers gespeist wird, wobei das Potentiometer an der Diodenspannung liegt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis parallel zu einer Reihenschaltung liegt, die aus der Sekundärwicklung eines Speisetransformators und des Spannungsverstärkungsgerätes besteht.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladekreis einen elektronischen Schalter, einen Widerstand und einen Kondensator enthält und daß ein Widerstand parallel zu dem Kondensator liegt.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Relais in Abhängigkeit von dem durch den Entladekreis fließenden Strom erregt wird.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein veränderlicher Verhältnistranformator an die Stromquelle angeschlossen und ein umkehrbarer Elektromotor vorgesehen ist, wobei die Drehung des Motors das Verhältnis des Transformators steuert und Umschaltrelais die Stromzufuhr zu dem Motor steuern, die in Abhängigkeit von dem durch den Entladekreis fließenden Strom erregt werden.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1100 082.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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