DE935856C

DE935856C - Milliamperesekundenrelais

Info

Publication number: DE935856C
Application number: DEN2368D
Authority: DE
Inventors: Antonius Wilhelmus Vingerhoets
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1942-03-04
Filing date: 1943-03-02
Publication date: 1955-12-01
Also published as: NL59159C; US2545247A; FR891909A; GB612345A

Description

Milliamperesekundenrelais Auf gewissen Gebieten der Elektrotechnik, z. B. in der Röntgentechnik und in der Schweißtechnik, verwendet man Vorrichtungen zum Abmessen ,eines bestimmten Integralwertes von dem Produkt aus Strom und Zeit. Jeweils nach dem Erreichen dieses in Amperesekunden oder - wenn diese Einheit zu groß ist - in Milliamperesekunden ausgedrückten Werten muß der Strom ausgeschaltet werden. Diese Ausschaltung kann selbsttätig erfolgen.
Als Maß wird meist ein Kondensator verwendet. Die Spannung am Kondensator ist proportional seinen Ladungen, also dem abzumessenden Integralprodukt. Auf einem diese Spannung anzeigenden Meßgerät ist der Wert dieses Produktes ablesbar, und der Kondensator kann auch als Spannungsquelle zur Einwirkung auf ein Relais gebracht werden, das bei einer bestimmten Spannung anspricht und einen Schalter in Bewegung setzt, mittels dessen der Strom im Hauptkreis ausgeschaltet wird.
Es versteht sich von selbst, daß die Kapazität des Meßkondensators so groß sein muß, daß die zu der jeweils abzumessenden Ladung gehörige Spannung nur einen vernachlässigbaren Teil der Arbeitsspannung beträgt, weil sonst die von der Hauptstromquelle abgegebene Leistung während des Ladens des Kondensators stark zurückgehen würde. Bei zu kleiner Kapazität würde der Meßkondensator bald eine zu große Gegen-EMK entwickeln.
Es ist bereits eine Schaltung zum Messen des Milliamperesekundenproduktes bekannt, bei welcher der Meßkondensator parallel zu einem in den Röntgenröhrenstromkreis geschalteten Ballastwiderstand angeordnet ist. In diesem Falle ist die durch die Kondensatorschaltung entwickelte Gegenspannung am Widerstand an eine geeignete Grenze gebunden. Der Kondensator braucht somit in diesem Falle nicht einen so großen Wert zu haben, aber ein Nachteil dieser bekannten Schaltung liegt darin, daß die Spannung am Kondensator keineswegs proportional der Anzahl Milhamperesekunden des Stromes im Haupt= kreis ist.
Bei einer anderen bekannten Schaltungsanordnung ist mit dem Meßkondensator ein Widerstand in Reihe geschaltet, und die Reihenschaltung des Widerstandes und des Kondensators ist durch den Ballastwiderstand überbrückt. Die Widerstände und die Kapazität sind so bemessen, daß während der Einschaltdauer der Röntgenröhre die Kapazität sich nur auf einen Bruchteil derjenigen Spannung auflädt, die während des höchsten Stromflüsses an den Klemmen des im Strombeis der Röntgenröhre liegenden Widerstandes auftritt. Dadurch wird erreicht, daß der Ladungszustand des- Meßkondensators wenig Einfluß auf die Verteilung des Stromes über die beiden Zweige ausübt.
Um zu bewirken, daß trotz der Gegenspannung, die der Kondensator bei fortschreitender Ladung im Ladestromkreis ausübt; sich der Ladestrom nur proportional dem Hauptstrom ändert, ist erfindungsgemäß in Reihe mit dem Kondensator eine auf der Kathodenseite mit einem Widerstand in Reihe liegende Elektronenröhre mit Regelelektrode geschaltet, und es wird derSpannungsabfall an einemim Hauptkreis liegenden Widerstand, der klein im Verhältnis zum gesamten Widerstand des Hauptkreises ist, als positive Komponente der Gitterspannung verwendet. Ist der im Gitterstromkreis liegende Teil des Ballastwiderstandes veränderlich, so ist infolgedessen die abzumessende Menge Milliamperesekunden einstellbar.
Die Anwendung des Widerstandes in Reihe mit der Elektronenröhre begünstigt die Genauigkeit, mit der der Ladestrom im Verhältnis zum Hauptstrom steigt und fällt, also der Anodenstrom dieser Röhre, der auch der Ladestrom des Meßkondensators ist, proportional der Gitterspannung ist, die ihrerseits proportional dem Strom im Ballastwiderstand ist. Ist das Ende des Widerstandes mit dem negativen Ende des Ballastwiderstandes und das Gitter der Elektronenröhre mit einem anderen Punkt des Ballastwiderstandes verbunden, so liefert der Ballastwiderstand eine positive und der andere Widerstand eine negative Komponente der Gitterspannung. Wie an sich bekannt, ist durch eine dem Anodenstrom proportionale negative Gitterspannung Proportionalität des Anodenstroms und der positiven Gitterspannung erzielbar. Das Verhältnis der Ströme in dem Ballastwiderstand und dem Kondensatorzweig ist dann im wesentlichen durch das Verhältnis der Widerstände gegeben und verändert sich nicht infolge der Kennlinie der Elektronenröhre oder des Ladungszustandes des Meßkonderisators.
In allen Fällen, in denen der Kondensator von einem Teil des Hauptstromes geladen wird, ist die Meßspannung niedriger als der Spannungsabfall im Ballastwiderstand. Es kann mit Rücksicht auf das verwendete Relais (als welches eine Entladungsröhre dienen kann) oder die Empfindlichkeit des Meßgerätes erwünscht sein, mit einer höheren Meßspannung zu arbeiten. Dies ist möglich, wenn der Ladestrom durch eine Elektronenröhre geregelt wird, denn in diesem Falle kann dieser Strom von einer besonderen Stromquelle geliefert werden. Der Strom kann in diesem Falle dadurch noch weniger abhängig von dem Ladungszustande des Kondensators gemacht werden, daß eine Röhre mit Schirmgitter verwendet und dem Schirmgitter eine konstante positive Spannung gegeben wird.
Zur Erläuterung sind einige Schaltskizzen als Beispiele von in Röntgengeräten verwendeten erfindungsgemäßen Vorrichtungen beigefügt.
Fig. z zeigt eine bekannte Vorrichtung, bei der sich der Hauptstrom einfach über zwei Widerstände verteilt. Fig. z ist das Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Regelröhre, und Fig. 3 ist das Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher der Ladestrom von einer besonderen Stromquelle geliefert wird.
In allen Figuren bezeichnet z eine Röntgenröhre und z eine mit ihr in Reihe geschaltete Dreipolröhre, die zum Regeln des Stroms und zum Ein- und Ausschalten desselben verwendet werden kann. Mit der Röntgenröhre ist ein Ballastwiderstand 3 in Reihe geschaltet. In Fig. z ist in bekannter Weise ein Meßkondensator q. mit einem Widerstand 5 in Reihe geschaltet, der groß im Verhältnis zum Ballastwiderstand 3 ist. Die aus Meßkondensator und Widerstand bestehende Reihenschaltung ist vom Ballastwiderstand überbrückt. Der Strom im Widerstand 5 ändert sich daher annähernd im gleichen Verhältnis wie der im Widerstand 3, und die Spannung am Kondensator q. ist somit proportional der Anzahl Milliamperesekunden des die Röntgenröhre durchfließenden Stroms.
Im erfindungsgemäßen Schema der Fig. z ist eine Dreipolröhre 6 als Reihenwiderstand für den Kondensator wirksam. Der Einfluß der Gegenspannung des Kondensators auf den Ladestrom hat sich infolgedessen verringert, denn die Intensität des Ladestroms ist hier nicht ausschließlich durch die Differenz der Spannungen am Ballastwiderstand und am Kondensator bedingt, sondern zunächst durch die Gitterspannung der Dreipolröhre 6. Diese ändert sich mit dem Strom im Widerstand 3, da die Kathode der Dreipolröhre mit dem negativen Ende des Widerstandes 3 und das Gitter mit einer Anzapfung 7 desselben verbunden ist.
Eine höhere Kondensatorspannung ist, wie sich aus Fig. 3 ersehen läßt, dadurch erzielbar, daß eine besondere Stromquelle, die aus einem zwischen den Punkten 8 und g anzuschließenden Transformator mit Gleichrichter bestehen kann, zur Speisung des Meßkondensators q. verwendet wird. Die Spannung am Ballastwiderstand 3 ist in diesem Falle nur noch zur Regelung des Ladestroms wirksam. Eine besondere Ladestromquelle hat auch den Vorteil, daß der Spannungsabfall im Ballastwiderstand durchaus unabhängig von der Kondensatorspannung gemacht werden kann und in diesem Falle dem Strom im Hauptkreis genau proportional ist.
Man kann die Anzapfung am Widerstand 3 veränderlich machen, was die Möglichkeit gibt, die Anzahl MiUiamperesekunden, bei der das mit dem Kondensator zu verbindende Relais anspricht, beliebig zu wählen.
Um den Einfluß der Kondensatorspannung auf den Ladestrom noch besser zu beseitigen, ist in Fig. 3 die Dreipolröhre durch eine Schirmgitterröhre io ersetzt. Das Schirmgitter erhält eine konstante, dem Spannungsteiler ii entnommene positive Spannung. Veränderungen, die in dieser Spannung infolge der Speisung mit Wechselstrom entstehen, werden von einem Kondensator 12 absorbiert. Eine Spannungsquelle 1g soll bewirken, daß die Röhre io im geeigneten Punkt ihrer Kennlinie arbeitet.
Bei den Schaltskizzen der Fig. 2 und 3 ist dadurch dafür Sorge getragen worden, daß die Form der Kennlinie der Röhren 6 und io die Proportionalität des Ladestroms und des Stromes im Widerstand 3 nicht beeinträchtigt, daß der Widerstand 13 bzw. 14 zwischen der Kathode der Regelröhre und dem negativen Ende des Widerstandes 3 eingeschaltet wird. Infolge des Spannungsabfalles in diesem Widerstande entsteht eine Gegenkopplung auf das Gitter der Röhre, und der Einfluß der Krümmung der Kennlinie der Röhre wird beseitigt, so daß der Ladestrom innerhalb weiter Grenzen proportional dem Hauptstrom bleibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Abmessen eines bestimmten Integralwertes von dem Produkt aus Strom und Zeit in einem Hauptkreis mittels eines Meßkondensators, der durch einen vom elektrischen Strom im Hauptkreis abhängigen Strom aufgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Kondensator eine auf der Kathodenseite mit einem Widerstand in Reihe liegende Elektronenröhre mit Regelelektrode geschaltet ist und im Gitterkreis der Elektronenröhre eine Spannung wirkt, die bezweckt, das Gitter in bezug auf die Kathode auf ein positives Potential zu bringen und von einem im Hauptkreis liegenden Widerstand, der klein im Verhältnis zum gesamten Widerstand des Hauptkreises ist, abgenommen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkondensator von einer besonderen Stromquelle geladen wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenröhre ein Schirmgitter hat, das an eine konstante positive Spannung gelegt ist. Angezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 483 024; ,Fortschritte auf dem Gebiet der Röntgenstrahlen«, Bd. 6o, 1939, S. 103.