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Schaltung zur selbsttätigen Begrenzung des Heizstromes von Kathodenröhren
mittels Variatoren. Bei der Heizung von Kathodenröhren zur Schwingungserzeugung
für die Zwecke der drahtlosen Telegraphie ist die Konstanthaltung der Heizstromstärke
von besonderer Bedeutung. Um bei Gleichstromheizung unter Verwendung von Akkumulatoren
den Strom konstant zu halten, sind bereits Variatoren, d. h. Eisenwiderstände in
Wasserstoff zur Regelung des Betriebsstroms, verwendet worden.
Eine
Gefahr der Überlastung der Variatoren besteht nicht, da ja die vom Ladungszustand
der Akkumulatoren abhängige Spannungsverschiedenheit begrenzt ist. Sobald jedoch
ein Generator für Gleichstrom oder Wechselstrom verwendet wird, müssen andere Verhältnisse
berücksichtigt werden. In diesem Falle ist die Betriebsspannung nicht begrenzt,
da sie von der Tourenzahl und der Erregung des Generators abhängig ist.
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Würde man in solchem Fall die bekannte Schaltweise mit Variatoren
anwenden, bei der der Betriebsstrom in deren Regelungsgebiet liegt, so würde keine
Sicherheit gegen Überlastung und Schädigung, sowohl der Variatoren als auch der
Heizfäden, vorhanden sein. Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, durch besondere
Relais oder Kontaktvoltmeter betätigte Maximalstrom- oder Spannungsschalter anzuwenden,
die beim Überschreiten bestimmter Grenzstrom- oder Spannungswerte ansprechen und
eine Ausschaltung erwirken sollen. Solche Einrichtungen sind jedoch betriebsunsicher,
wenn sie auf geringe Strom-oder Spannungserhöhungen gegenüber den normalen Betriebsverhältnissen
eingestellt sind, da sie dann z. B. leicht bei Erschütterungen vor Erreichung des
Maximalwertes in Wirkung treten,. wenn sie nicht auf unzulässig große Strom- bzw.
Spannungsgrenzwerte eingestellt sind. Gemäß vorliegender Erfindung wird die erstrebte
automatische Begrenzung des Heizstromes durch Maximalspannungsrelais in Zusammenschaltung
mit Variatoren bei ausreichender Betriebssicherheit erzielt.
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Bekanntlich besitzen die Variatoren (Eisenwiderstände im Wasserstoffgas)
die in Abb. x dargestellte Charakteristik. Man sieht, daß die Stromstärke bei wachsender
Spannung zunächst ziemlich steil ansteigt, um dann von einer bestimmten Spannung
es an von einer gekrümmten Linie zu einer horizontalen bei Spannung e1 überzugehen:
Zwischen den Werten e1 und e2 bleibt dann die Stromstärke il annähernd konstant,
um bei Spannungen, die größer als e2 sind, wieder zu steigen.
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Die Anordnung ist gemäß der Erfindung so getroffen, daß der normale
Betriebsstrom einem Variatorenstrom entspricht, der kleiner als der innerhalb des
Regelungsgebietes liegende ist. Steigt nun der Betriebsstrom und somit auch der
Variatorenstrom, letzterer womöglich über das Regelungsgebiet hinaus, so erhöht
sich deren Klemmenspannung weit mehr als proportial. Läßt man diese mehr als proportionale
Spannungserhöhung auf die Wicklung eines Spannungsrelais wirken, so erfölgt dessen
Ansprechen schon. bei sehr geringer .Steigerung des Betriebsstromes, obgleich 1
die Einstellung auf eine prozentuell so große Spannungserhöhung erfolgen konnte,
daß Betriebssicherheit erreicht ist.
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Als ein Vorteil der Anordnung ist es anzusehen, daß zur Spannungserhöhung
an den Variatoren bei geringer Steigerung des Betriebsstromes eine gewisse Zeit
erforderlich ist, und daß daher z. B. das Schaltrelais nicht in Wirkung tritt, wenn
beim Einregulieren des Heizstromes während kurzer Zeit der Normalwert überschritten
wird.
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Beim Ansprechen des Spannungsrelais wird in irgendwie bekannter Art
durch einen automatischen Schalter der Heizstrom und evtl. auch der für die Hochfrequenzerzeugung
benutzte abgeschaltet. Letzteres kann besonders wichtig bei Betrieb des Röhrenkreises
mit Wechselstrom sein, weil nämlich sonst bei geringer oder gar aussetzender Heizung
Überspannungen am Transformator des Hochfrequenzspeisekreises entstehen könnten.
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In Abb. 2 ist eine Anordnung dargestellt, in der G ein Generator ist,
der über den Regulierwiderstand R zwei in Serie liegende Glühfäden 5 und 6 speist.
In den Kreis ist ein Variator 13 eingeschaltet. Es möge angenommen werden, daß der
Betriebsstrom 4,5 Amp. beträgt, während als maximaler Grenzwert 4,7 Amp, gelten
soll. Man wählt in diesem Falle als Variator eine Type, bei der i2 den Wert 4,5
und il den Wert 4,7 Amp. besitzt. Solange also die Spannung des Gencrators g zwischen
den Werten es und e2 schwankt, bleibt der Strom in den Heizdrähten 5-6 unterhalb
des zulässigen Grenzwertes von 4,7 Amrp. Durch wachsende Erregung oder durch Tourenerhöhung
des Generators G ist es jedoch möglich, daß die Spannung der Maschine den Wert e2
überschreitet. In diesem Falle würde dann der Variator 13 nicht mehr zur
Regelung ausreichen.
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Zu diesem Zweck ist gemäß Abb. 3 parallel zu dem Variator und den
Heizdrähten ein Kontaktrelais z. B. ein Kontaktvoltmeter 16 eingeschaltet. Dasselbe
ist so eingestellt, daß es bei dem Spannungswerte e2 anspricht und infolgedessen
den Heizstromkreis des Generators G unterbricht.
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Abb. 4 stellt eine beispielsweise Schaltung dar, wie sie bei Anlagen
der drahtlosen Telegraphie Verwendung;finden kann, bei denen sowohl die Heizung
der Kathodenstrahlröhren als auch die Schwingungserzeugung durch Wechselstrom erfolgt.
Die Anlage besteht aus dem Gleichrichter x und den beiden Kathodenstrahlröhren 2
und 3. Die Heizfäden 4, 5 und 6 werden durch die Transformatoren 7, 8 und 9 von
der Wechselstrommaschine =o gespeist. .In dem Primärkreis der Transformatoren 78
und 9 ist ein
Variator 13 eingeschaltet. Derselbe ist ent-. sprechend
den oben entwickelten Gesichtspunkten gewählt. Anstatt der direkten Einschaltung
des Variators in den Primärkreis kann man hierfür auch die Primärwicklung eines
Stromtransformators in den Kreis legen, und sekundär den Variator anschließen. Hierdurch
erhält man durch geeignete Übersetzung im Transformator den Vorteil, daß man Variätoren
von niedriger Begrenzungsstärke also mit kleinerer Zeitkonstante, benutzen kann.
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Parallel zu den in Serie liegenden Primärwicklungen der Transformatoren
7, 8 und g ist ein Kontaktrelais 14 vorgesehen, dessen Ansprechen erst bei prozentual
großen Spannungsänderungen des Betriebsstromes d. h. bei der Spannung e2 erfolgt.
Dieses Kontaktrelais rq. überwacht einen Kontakt 15, durch den der Heizstromkreis
unterbrochen werden kann. Als Energiequelle für den an dem Gleichrichter i angeschlossenen
Transformator i2 dient eine Wechselstrommaschine ig, deren Stromkreis durch einen
Schalter 17 unterbrochen werden kann. Im Stromkreis liegt ferner eine Sendetaste
18. Zweckmäßig wird der Schalter 17 mit dem Schalter 15 zwangläufig verbunden, so
daß also beim Unterbrechen des Heizstromkreises auch der Schalter 17 unterbrochen
wird. Diese Schaltung hat den Vorteil, daß Überspannungen am Transformator i2 verhindert
werden.
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Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die Anordnung
des Variators und des Kontaktrelais an der gezeichneten Stelle. So wäre es z. B.
auch denkbar, sekundär für jeden Sekundärheizstromkreis einen besonderen Variator
und ein besonderes Kontaktrelais zu verwenden.
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Die Abb. 5 zeigt eine diesen Möglichkeiten Rechnung tragende Schaltung.
Sie besitzt im wesentlichen die gleichen Teile wie die Schaltung nach Abb. q. und
weist dieser gegenüber den Unterschied auf, daß der Variator der Abb. q. aus dem
Heizstromkreis 11, 7, 8, g, 15 herausgenommen und an die Spule 2o angeschlossen
ist. Die Spule 2o stellt die Sekundärspule eines Stromtransformators mit Übersetzung
dar, dessen Primärwicklung ig in Serie zum Heizstromkreis liegt. Die Wirkung des
Variators 21 ist dabei die gleiche wie in der Schaltung nach Abb. ¢, da der Transformator
ig, 2o ein Stromtransformator ist.
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Bei unzulässiger Stromerhöhung wird das Spannungsrelais mit Sicherheit
zur Auslösung. gebracht. Dies geschieht aber auch ohne weiteres, wenn etwa einer
der Heizfäden durchbrennt, weil auch hierbei eine heftige Spannungserhöhung am Spannungsrelais
14 eintritt, obgleich sogar der Heizstrom sinkt.