DE955167C - Gleichrichteranordnung mit Mitteln zur Spannungskonstanthaltung - Google Patents

Description

• Gleichrichteranordnung mit Mitteln zur Spannungskonstanthaltung Die Erfindung bezieht sich auf :eine Gleichrichteranordnung mit Mitteln zur Spannungskonstanthaltung.
• Es sind aus dem Wechselstromnetz gespeiste stabilisierte Gleichspanmungsquellen bekanntgeworden, dexen Spannungskonstanz und Speisespannungsunabhängigkeit ausreicht, die für viele Meßaufgaben verwendeten Anodenakkumulatoren zu ersetzen. in Fig. i der Zeichnung .ist eine A-usfähr-ungsform einer derartigen GIeichspannungsquelle .schematisch dargestellt. Der Transformator i wird über die Anschlüsse a und 3 an eine Wechselspannung gelegt. Auf der Sekundärseite des Tränsformators sind die Wicklungen für die Anodenspannungen und Heizspannungen der. Gleichrichterröhren 4 und 5 angeordnet, so daß an der Mittelanzapfung 6 der Heizwicklung der Gleichrichterröhre 5 und der MittelanzaPfung 7 der Anodenwicklung der Gleichrichterröhre 4. über einen Kondensator 8 eine Gleichspannung -entsteht. Eine Siebkette, bestehend aus der Drossel 9 und dein Kondensator j o, dient zur Verringerung der überlagerten Wechselspannungskomponente. Durch Anwendung einer zweistufigen Glimmröhrenkaskadenschaltung, bestehend aus den Mehrfach-Glimmröhrenstrecken i i bis 14 in Verbindung mit den Stromregelröhren 15 und 16 (Eisenwassemstoffwiderständen), wird an den Ausgangsklemmen 17 und 18 eine Gleichspannung mit für viele Zwecke ausreichender Konstanz und Unabhängigkeit vön Speisespannungs- und Laständerungen erzeugt. Parallel zu den Klemmen 17 und 18 kann ein Widerstand 19 über einen Schaltkontakt 2o angeordnet werden, der bei Anschaltung eines Verbrauchers abgeschaltet wird.
• Um eine möglichst große Stromentnahme zu erhalten, wird man den durch die Glimmröhrenstrecke 13-14 fließenden Querstrom auf den Maximalwert einstellen. Bei Belastung der Gleichspannungsquelle ist dann die höchste Stromentnahme durch den zur sicheren Zündung der Glimimstrecke 13-14 benötigten Minimalquerstrom und den. Wert des durch den bei Belastung abgeschalteten Widerstand r9 fließenden Strom bestimmt. Derartige Einrichtungen erzeugen eine konstante Spannung von etwa 400 V bei einer Stromentnahme von etwa 2o bis 9o niA. Nachteilig ist, daß die Stromentnahme nicht unter den durch den Widerstand t9 bestimmten Stromwert sinken darf, da sonst leicht eine Be-Schädigung der Glimmröhren. 13, 14 durch Überlastung auftreten kann. Außerdem hat sich gezeigt, daß in vielen Fällen die Konstanz der Ausgangsgleichspannung nicht ausreichend ist.
• Zur Erhöhung der Konstanz der Ausgangsspannung hat man auch .schon die Speisung des Gleichrichters durch einen gesättigten Transformator, der primärseitig mit einem ungesättigten Transformator in Reihe geschaltet ist, durchgeführt.
• Bei diesen sogenannten magnetischen Spannungskonstanthaltern sind in Reihe mit der Sekundärwicklung des gesättigten Transformators vom ungesättigtenTransformator abgegriffene Teilspannungen geschaltet.
• Eine Erhöhung der Konstanz der Ausgangsspannung läßt sich auch mit einer bekannten Schaltungsanordnung unter Verwendung einer oder mehrerer Glimmentladungsstrecken, zu welchen eine gittergesteuerte Entladungsstrecke parallel geschaltet ist, erreichen, bei der die Entladungsstrecke an ihrem Gitter durch eine vom Betriebszustand der Glimmentladungsstrecke abhängige Regelspannung gesteuert wird.
• Mit der vorliegenden Erfindung wird nun ein Weg gezeigt, der, ausgehend von den beschriebenen bekannten Einrichtungen, eine noch bessere Konstanthaltung der Awsgangsspannung ermöglicht. Die erfinderischen Merkmale dieser Gleichrichteran:ordnung nit Mitteln zur Spannungskonstanthaltung, bei der die Gleichrichter über einen aus primärseitig in Reihe geschalteten und sekundärseitig gegeneinandergeschalteten gesättigten und ungesättigten Transformatoren bestehenden magnetischen Spannungsglenchlialter gespeist werden und ausgangsseitig auf den Verbraucher über Stromregelwiderstände als Längsglieder und mit gittergesteuerten Röhren i11 Wechselwirkung stehenden Glirnrnröhrernstrecken als Querglieder wirken, bestehen darin, daß die bei Änderung des Belastungsstromes und/oder der Eingangsspannung auftretende Querstromändertuig der parallel zum Gleichspannungsausgang angeordneten Glimmröhrenstrecke an einem mit dieser in Reihe -geschalteten ohmschen Widerstand eine Spannungsänderung erzeugt, die das Gitter einer vorzugsweise als Triode geschalteten Elektronenröhre beaufschlagt, so daß deren Anodenspannungsänderung das negativ vorgespannte Steuergitter einer der Glimmröhrenstrecke parallel geschalteten, vorzugsweise als Leistungspentode ausgebildeten Elektronenröhre derart beeinflußt, da.ß der Querstrom der Glimmröhrenstrecke innerhalb des durch den differentiellen Minimalwiderstand bestimmten Arbeitsbereiches gehalten wird.
• Einem weiteren Erfindungsgedanken entsprechend, wird die Anodenspannung der durch den Steuerwiderstand direkt beeinflußten Elektronenröhre (Triode) als Teilspannung der parallel zum Gleich:spanmungsausgang angeordneten Glimmstrecke entnommen. Die Schirmgitterspannung der parallel zum Gleichspannungsausgang angeordneten Elektronenröhre wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung von einem dieser Glimmstrecke gegenüber -einen ,geringeren Stabilisathnsgrad aufweisenden. Potentialpunkt abgenommen. Nach der Erfindung wird die Schirmgitterspannung von der ersten Kaskadenglünmstrecke abgenommen. Um einen veränderlichen Stabillsationsgrad zu erhalten, wird vorgeschlagen, zwischen den beiden Stufen der Gliznmröhrenkaskadenschaltung einen Spannungsteiler vorzusehen, der mit seinen beiden Anschlußpunkten auf gleichem Potential liegt, so daß über den einstellbaren Schleifer die Schirmgitterspannung für die Leistungspentode abnehmbar ist.
• Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht darin, daß die Glimmröhrenstrecken der Kaskadenschaltung aus :einer Reihenschaltung von mehreren mit zwei Elektroden ausgebildeten Stabilisatoren bestehen. Zweckmäßig ist die zur Kompensation der Anodenspannung der ersten Verstärkerstufe benötigte Hilfsgleichspannung mittels eines wechselspannungsseitig geregelten separaten Gleichrichters erzeugt und nachmals durch eine Glimmstreckenkaskadenschaltung .stabilisiert.
• An Hand der Fig. 2 wird -ein schematisches Ausführungsbeispiel nach der Erfindung näher erläutert. Die Speisespannung für die Schaltung wird über die Klemmen 21, 22 einem aus den Transformatoren 23 und 24 bestehenden magnetischen Spannungsgleichhalter zugeführt. Die an dem ungesättigten Transformator 24 entstehenden Sekundärspannungen 25 bis 31 werden mit sämtlichen Sekundärspannungen 25' bis 31' des Sättigungstransformators 23 gegeneinandergeschaltet. Von den Klemmen 32, 33 werden die Heizspannungen für die Gleichrichter- und VErstärkerröhren abgenommen. Die Heizung der Röhre 34 wird über -einen Transformator 35 gespeist, dessen Primärwicklung gleichfalls an die Klemmen 32, 33 angeschlossen ist. Die Siebkette ist mit 36 bezeichnet. Es schließt sich an die aus dem Eisenwasserstoffwiderstand 37, den einzelnen Stabilisatoren 38, 39, dem Eisenwasserstoffwiderstand 40 und den Stabilisatoren 41, 42 bestehende Kaskadenschaltung. Die Anzahl der in Reihe geschalteten Stabilisatoren ist bei beiden Stufen durch die verlangte Ausgangsgleichspannung bestimmt. Der Einfachheit halber sind in Fig.2 nur je zwei Stabilisatoren angedeutet. Es wurde festgestellt, daß die Verwendung von Mehrstreckenstabilisatoren bei der verlangten Konsfanz nicht zweckmäßig ist, da die Spannungs- und Stromwerte dieser Stabilisatoren bei unterschiedlichen Arbeitsbedingungen unzulässig hohe Streuungen aufweisen. Außerdem ist die Einbrenndauer sehr erheblich.
• Glimmstrecken mit zwei Elektroden haben nun einen bestimmten günstigen, vom Querstrom abhängigen Arbeitsbereich, wie Fig. 3 zeigt. Die Zeichnung stellt ein U-J-Diagramm dar, iri welchem eine Arbeitskennlinie eingezeichnet ist. Die Ordinate stellt die Spannung und die Abszisse den Querstrom. von Null bis Maximalwert dar. Das Kreuz auf der Ordinate kennzeichnet den Sollspannungswert. Die weiteren aufgetragenen Punkte sind Abweichungen von diesem Wert von i bis 3 % bei Änderung des Querstromes. Wie ersichtlich, gibt es einen Strombereich, bei dem die Spannungsänderung und damit der differentielle Innenwiderstand am geringsten sind. Nach der Erfindung, werden nun Mittel vorgesehen, die selbsttätig und trägheitslos dafür sorgen, daß dieser Arbeitsbereich auch bei Speisespannungs- und Lastschwankungen immer eingehalten wird, so daß außer .der Unabhängigkeit von Speisespannungsschwankungen eine Stromentnahme von Null bis zum Maximalwert bei konstanter Ausgangsspannung erreicht wird. Zur Regelung wird der Querstrom der Glimmstrecke 4i-42 nach Fig.2 herangezogen. In Reihe mit dieser Glimmstrecke ist ein Widerstand 43 geschaltet. Der Widerstand 44 wird einmal vom Laststrom und zweitens vom Anodenstrom der Leistungsröhre 45 durchflossen, wobei die Summe dieser Ströme immer konstant isst. Der Widerstand 44 dient also zur Einstellung einreT festen Vorspannung für .die Elektronenröhre 46. Die Anode der Röhre 46 ist über einen Widerstand 47 an .eine Teilspannung der Glitmmstrecke 4i-42 geschaltet. Die Leistungsröhre 45 ist Parallel zu den Ausgangsklemmen 48 und 49 angeordnet. Das Steuergitter dieser Röhre 45 ist über eine Glimmstrecke 50 mit der Anode der Röhre 46 verbunden. Durch die Einschaltung dieser Gleichspannung ergibt sich die benötigte Gittervorspannung für die Röhre 45. Die Erzeugung dieser Gleichspannung geschieht durch den separaten Gleichrichterteil 5 i, von dein sich eine Beschreibung erübrigt, da die Wirkungsweise aus der Zeichnung ersirhtlich ist.
• Die Elektronenröhrenanordnung arbeitet nun in folgender Weise: Treten Speisespannungs- und/oder Laständerungen auf, so wird an dwn Widerstand 43 durch die Quergtromänderung der Glimmstrecke 4i-42 eine Spannungsänderung auftreten, wodurch sich der Anodenstrom der Röhre 46 ändert und damit auch das Potential an der Anode. dieser Röhre. Die Potentialänderung beeinflußt das Steuergitter der nachgeschalteten Leistungsröhre 45, so daß sich auch deren Strom ändert, der im wesentlichen proportional den Eingangs- bzw. Lastschwankungen ist. Durch diese Änderung wird der Querstrom. der Glimmstrecke 4i-42 beeinflußt. Die Elektronenröhrenanordnung ist .so getroffen, daß bei den verlangten Speisespannungs- und Laststromänderungen der Querstrom der Glimmstrecke 4i-42 die Grenzen des festgelegten Arbeitsbereiches nicht überschreitet. Zur weiteren Vergrößerung der Stabh, sation ist das Schirmgitter der Röhre 45 an ein: Potentiömeter 52 gelegt, das zwischen zwei gleichen Potentialpunkten der Glimmstrecken 38-39 und 4t-42 angeordnet ist. Mittels des Schleifers wird die Sparmung auf den günstigsten Stabilisationsgrad eingestellt.
• Abschließend sei bemerkt, daß der steuernde Widerstand 43 auch in geeigneter Weise so angeordnet werden kann, daß er nur von dem sich ändernden Belastungsstrom durchflossen wird.

Claims (7)

1. PATENTANSPROCHE: i. Gleichrichterarnordnung mit Mitteln zur Spannungskonstanthaltung, bei der die Gleichrichter über einen aus primärseitig in Reihe geschalteten und sekundärseitig gegeneinandergeschalteten, gesättigten und ungesättigten Transformatoren bestehenden magnetischen Spannungsgleichhalter gespeist werden und ausgangsseitig auf den. Verbraucher über Strom;-Tegelwide-rstände als Längsglieder und mit gittergesteuerten Röhren.' in Wechselwirkung stehen-,den Glimmröhrenstrecken als. Querglieder wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Änderung ,des Belastungsstromes und/oder der Eingangsspamnung auftretende Querstromänderung der parallel zum Gleichspannungsausgang angeordneten Glimmröhrenstreeke (4i-42) an einem mit .dieser in. Reihe geschalteten ohmschen Widerstand (43) eine Spannungsänderung erzeugt, die das Gitter .einer vorzugsweise als Triode geschalteten Elektronenröhre (46) beaufschlagt, so daß deren Anoden.spannungsänderung das negativ vorgespannte Steuergitter einer der Glimmröhrenstreeke parallel geschalteten, vorzugsweise als Leistunigspentode ausgebildeten Elektronenröhre (45) derart beeinflußt, daß der Querstrom der Glimmröhrenstrecke (4i-42) innerhalb des durch den differentiellen Minimalwiderstand bestimmten Arbeitsbereiches gehalten wind.
2. 2. Gleichrichteranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Anodenspannung der durch den Steuerwiderstand beeinflußten Elektronenröhre (46) eine Teilspannung der parallel zum Gleichspannungsausgang geschalteten. Glimmröhrenstrecke (4i-42) dient.
3. 3. Glei:chrichteranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmgitterspannung der parallel zum Gleichspannungsausgang geschalteten, vorzugsweise als Leistungspentode ausgebildeten Elektronenröhre (45) von einem einen geringeren Stabilisationsgrad aufweisenden Potentialpunkt abgenommen wird.
4. 4. Gleichrichteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmgitterspannung von der ersten Kaskadenglimmröhrenstrecke (38-39) abgenommen wird.
5. 5. Glei.chrichteranordnung nach Anspruc'_i 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einem mit beiden Anschlußpunkten auf gleichem Potential liegenden Potentiometer (52), das zwischen zwei Stufen. der Glimmröhrenkaskadenschaltung (38-39 und 4i-42) angeordnet ist, über den Schleifer des Potentiometers die Schirmgitterspannung für die Röhre (45) mit veränderlichem Stabilisationsgrad abgenommen wird.
6. 6. Gleichrichteranordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (38-39) "und die denn Gleichspannungs: aasgang parallel geschaltete Glimmröhrenstrecke (41-42) aus einer Reihenschaltung von mehreren mit zwei Elektroden ausgebildeten Stabilisatoren besteht.
7. 7. Gleichrichteranordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizspannungen der zur Gleichspannungserzeugung dienenden Gleichrichterröhren und der Verstärkerrö.hren geregelt werden. B. Glelchrichteranordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kompensation der Anodenspannung der ersten Verstärkerstufe (46) benötigte Hilfsgleichspannung (5o) einem besonderen, wechselspannungsseitig gemegelten Glenchrlchterteil (51) entnommen wird, wobei die erzeugte Gleichspannung durch Glimmröhrenstrecken in Kaskadenschaltung stabilisiert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 719 226, 830 816.