gelijkrichters voor telefooncentrales

OCTOBER
1936
295
GELIJKRICHTERS
"€
•
.'
VOOR TELEFOONCENTRALES
' ..
"
,<
I
Samen'vatting.· De voeding van .telefoonnetten vereischt een gelijkstroombron van
zeer .constante' spanning en' kleine inwendige weerstand. Een gelijkrichter wordt beschreven, die in, voldoende mate aan deze eischen beantwoordt, om kleine telefoonnetten te kunnen voeden, zonder medewerking van een batterij,"
Laden van telefoonbatterijen
,
gevallen voordeelig zou zijn, heeft langen tijd een
punt van studie uitgemaakt.
,
In telefooncentrales over de geheele wereld worHet argument vóór de handhaving van batterijen
den: batterijen gebruikt voor de Ievering '~aIl.microis,
dat het bedrijf dan niet gestoord wordt in geval
foon- en relaisstroomen. Aanvankelijk was het ge.van
,een eventueele netstoring. De aanwezigheid
bruikelijk de telefooncentrales uit te 'rusten met
van. een batterij is echter niet steeds noodzakefijk.
dubbele batterijen, welke beurtelings' in bedrijf
In vele particuliere telefooninstallaties acht men
werden gesteld, ~oodat· er gelegenheid was de uit•
een
dergelijke storing van het bedrijf aanvaardbaar,
geschakelde batterij te laden, terwijl de' andere in
aangezien
storingen bij de el~ctriciteitsbedrijven
bedrijf was. In de Iaatste jaren is men er in genog
slechts
zelden, en dan met zeer korten duur,'
slaagd laadinrichtingen te construeeren, die, het
voorkomen. Boven~ien kan een telefooncentrale,
mogelijk maken de batterijen te laden, tijdens het
evenals zulks bij groote gebouwen en magazijnen
bedrijf. Dubbele batterijen zijn daardoor overbodig.
wel
gebeurt, worden aangesloten op twee verschilVoor dit zoogenaamde "bufferbedrijf" in telefoonlende
secties van het electriciteitsnet," zoodat .;;en
centrales is de lampgelijkrichter het aangewezen
storing
in één transformatorhuis bijvoorbeeld nog
apparaat, aangezien deze gelijkrichter geen bewegende deelen heeft, geen onde~houd vereischt, vol- geen stagnatie in, de .stroomlevering medebrengt.
Wanneer een gelijkrichter wordt gebruikt voor
komen geruisohloos werkt en een' gunstig rendement
de
'direct~ voeding Villi een telefoonnet, moet een
heeft, Verder kan de gelijkrichter in de onmiddelgelijkspanning
word'~~, gewaarborgd, die zoo onlijke nabijheid van de batterij worden opgesteld,
'afhankelijk
mogelijk
~s van de belasting, terwijl
hetgeen korte verbindingsleidingeh mogelijk- maakt.
verder een filter noodig is, daar anders de rimpel
Het laden van de batterij kan op twee, wijzen
van
de door de gelijkrichter, geleverde stroom een
geschieden, nl.
hoorbaar brommen in het telefoonnet ZOl~ veroor- ,
a) door middel van een gelijkrichter, die autoni~- zaken.
.«
tisch in werking treedt zoodra de ladingstoeIn het volgende zal een van gel ij k i c ITtstand vim de batterij daalt beneden een zeker b u i zen voorziene, gelijkrichter worden heschreminimum en automatisch wordt uitgeschakeld ,ven, welke zonder batterij werkt en geschikt is voor
indien de batterij weer geheel geladen is,
de voeding van kie i n e telefoonnetten, zooals
r
met behulp van een zoogenaamde "buffergelijkrichter", die voortdurend in bedrijf blijft.
• 'Bij de buffergelijkzichter wo~dt de laadstroom
op een zoodanige waarde ingesteld, dat de gemiddelde ontlaadstroom er door Wordt gecompenseerd. De batterij kan nu veel goédkooper worden,
daar de capaciteit van de batterij slechts voldoende
behoeft te zijn om ilet bedrijf, 'gaande te houden,
indien de netspanning tijdelijk 'mocht wegvallen en
in de spitsuren, waarin een grooter vermogen noodig is, dan door de gelijkrichter kan worden geleverd.
bijv. huistelefóons van magazijnen of fabrieken.
In fig. I is het principeschema weergege~en.
De voornaamste 'onderdeelen vim, de gelijkrichter
zijn de gelijkrichtbuizen en he~ filter, bestaande
uit de smoorspoelen Ll' L2 en de condensatoren
Veivanging
Fig. 1. Schematische schakeling van de telefoon-gelijkrichter. De belangrijkste onderdeelen zijn de gelijkrichtbuizen
en het filter, bestaande uit Cl' C2, Lp L2• Wanneer één
buis. in bedrijf is; kan de andere niet ontsteken, omdat
haar ontsteekspanning hooger is dan de brandspanning van
de andere buis. Zij treedt echter automatisch in werking ,
zoodra de andere buis ophoudt te werken.
b)
van de battérij door een gelij~ichter
'Door de buffergelijkrichter wordt het idee gesuggereerd om de batterij geheel te laten vervallen
en gelijkgerichte wisselstroom met behulp van e~~
filter te vereffenen. De kwestie, of dit in bepaalde
-
'
I""
,"
PHILlPS TECHNISCH TIJDSCHRIFT
296
Cl> ·C2• Van de.verschillende'typen
van gelijkricht.
buizen bezit alleeri de met gas. gevulde gelijkricht.
buis de eigeitschap een van de' belasting onaf'hankelijk spanningsverlies te hebben; een compensatieinrichting is hierbij ov~rb~dig.· In het bijzonder
leenen zich voor het hier' gestelde doel met gas
gcvulde gelijkrichtbuizen met oxyd-kathode.
Dit type puis munt bovendien uit door een lange
."
,'-
'.
:
%
100
'-
.I
0'
toa V-l-
90
'V t--.:.-
80
.I
70 l,6
V
5aV i-=
-
I-..."........
-;
V
0
40
o
2
3
4
5
6
7
8
toA
9
/7:548
Fig. 2~ Rendement van de met gas gevulde gelijkrichtbûizen
type 1788 voor 'spanningen van 50 en 100 Vals functie yan
de stroomsterkte.
levensduur. Fig. 2 toont ·het rendement van de
dubbelfasige 10 amp. gelijkrichtbuis type 1788 als
funètie van de stroomsterkte, wanneer gelijkspanningen van 100 volt (maximum) en 50'volt worden
afgenomen. Bij' 50 volt worden rend~nîenten. hehaald van 76 resp. 7970 bij stroomsterkten van 5
ell 10 ampere. Bij 100 volt bedragen de renrlemen-
.
".
-
ten 86 resp.
89% .
Het filter
\ Een dubbelfasig gelijkgerichte wisselspanning van
50 volt, 50 perioden' bevat o.a, een wisseletroomcomponente van 100 perioden van ongeveer 25 volt
effectief. Deze' moet teruggebracht worden tot een
zoodanige waarde, dat geen bromtoon in de telefoons hoo~baar is 1).
0
'
de uitgangsspanning practisch constant te houden,
onafhankelijk van de belasting.
. De graad van vereffening wordt in eerste henadering bepaald door de waarde van het product
van zelfinductie L van de smoorspoel en capacitie C van den condensator. Binnen zekere grenzen kan men L klein en ',C zeer groot nemen,
of omgekeerd 2). Oin overspreken te voorkomen is
het noodig, de wisselstroomweerstand van de voedingsbron laag te houden. Hiertoe ~orden de zelfinducties zoo klein mogelijk gekozen en de capaciteit Co2 zeer groot. Electrolytische condensatoren
zijn hier het aangewezen middel, aangezien hierbij groote capaciteiten verkregen, kunnen worden
in kleine afmetingen en met gering gewicht. '
De spanning, die de gelijkrichter levert, is over
een .groot gebied van stroomsterkten 'nagenoeg
constant, loopt echter bij zeer geringe belasting op
tot een waarde gelijk aan de topspanning van de
gelijkgerichte wisselspanning, terwijl de normale
bedrijfsspanning Eo . ongeveer de helft van de, top'
spanning bedraagt. Om spanningsschommelingen
ten gevolge 'van deze omstandigheid te vermijden,
heeft men een weerstand r parallel op de condensator Cl geschakeld; deze weerstand welke in fig. 1
is aangegeven, zorgt voor een minimum belasting.
De waarde van r wordt zoodanig gekozen, dat de
spanning van de overigens onbelaste gelijkrichter
de waarde Eo heeft.
./
In sommige telefoonbedrijven kunnen de voedingsleidingen voor microfoons en relais van elkaar
gescheiden gehouden worden. Aangezien aa~ de
vereffening van de gelijkstroom voor de relais niet
zoo hóoge eischen worden gesteld als aan die voor de
microfoonstroom, daarentegen de gelijkspanning op
de microfoonketen niet zoo constant behoeft te zijn
als die op de relais, kan bij de, gelijkrichter met
voordeel een splitsing in het filter worden aangebracht. Fig. 3 toont het principeschema voor een
••
Het filter bestaat in zijn eenvoudigste vorm uit
een smoorapoel, die door de 'gelijkgerichte stroom
wordt doorloop en, en een condensator parallel op
de '.uitgaande klemmen van de gelijkrichter .. Zoo
noodig worden meerdere van deze trappen achter
elkaar geschakeld (zie bijv. fig. I). De filterketen,
die noodig is voor een gelijkrichter, welke dient
voor directe voeding van ,een telefoonnet, moet een
uiterst lage gelijkstroomweerstand hebben teneinde
1)
, JAARGANG I, No. 10
Deze grens ligt voor 100 perioden bij ca. 0,2 volt. Zie
J. G. W. M u 1 der en D, M. D u ink e r, "Over het afvlaksysteem bij het laden van telefoonbatterijen gedurende het bedrijf". Ingenieur 46, E, 27, 1931.
Fig. 3. Schakeling van een telefoon·gelijkrichter met gescheiden klemmen voor de microfoons (M) en de relais (R).
De spanning aan de klemmen R is beter constant, danrentegen minder goed vereffend, dan aan de klemmen M.
2)
Zie: D. M. D u i ~ k e r, Discussion on "Some conaiderations in the design of hot cathode mercury vapour rectifier circuits". Inst. el. Eng. 76, 421, 1935.
OCTOBER
1936
dergelijk
geval. De relais worden
R
klemmen
Het
GELIJKRICHTERS
en de microfoons
laatste
deel
van
het
filter,
L2 en C2 doet hier,
behalve
bovendien
relais
tegen
kunnen
gen
hij
die daardoor
2,
M.
uit
nog dienst als ontdie
door
de
Deze ratelstorin-
gelijkrichter,
naar het schema in fig. 1, worden
C
297
als vereffeningsfilter
opgewekt.
een
TELEFOONCENTRALES
op de
bestaande
ratelstoringen,
worden
moeten
aangesloten
op de klemmen
voor de gelijkstroom,
storingsfilter
VOOR
geconstrueerd
weggewerkt
door
capaciteit
moet
een veel grootere
hebben.
Bedrijfszekerheid
Zooals
te
in de schakelingen
zien
is, gebruikt
die parallel
ning
geschakeld'
exemplaren
schillend,
king
treedt,
de andere
daarmede
dra de andere
verdamping
geen
dus
in
tweede
Voor
dit
polige
rol
mogelijk
het
speelt
geen
ning
aan
ingesteld
dat
een
ingeschakeld
is.
7
Op
deze
wijze
te controleeren
Een
defecte
bedrijf
een
worden
apparaat
één-fase
dan
uitgezet.
uitgaande
20
fO
is een bromtoon
niet waarneembaar.
V
70
60
lJ--
50
2
40
1/
JO
.;
20
j
o 1/
o
buis
kan
ver-
is geschikt voor
en
netspan-
voor een spanvan
op-
0,1 V bij 100 perioden;
10
2
3
4
5
o
7A
6
zonder
50 volt bij een max. stroomsterkte
De rimpel-
klemmen
V
30
is het
wisselstroomnet,
is geconstrueerd
de
60
40
de
worden
voor verschillende
kleiner
50
Na uitschake-
buis ontsteekt
aan
1-
een dubbel-
andere.
Dit toestel
van
bezwaar,
zijnde
van het
is hier
bij deze rimpel
reservebuis
van
aangebracht,
Het in fig. 4 afgebeelde
ningen.
de
uitvoering
aansluiting
kan
en
5 is het rendement
welke
70
het is
te onderbreken.
door een
treedt,
van deze bui-
is in de gelijkrichter
vangen
In fig.
te functioneeren.
voortdurend
onderbreking
7 A.
spanning,
%
20 W voor een 10 A buis;
opzicht
zonder
zoo-
gloei-
onmiddellijk.
Electrische
overnemen
de
elk van de buizen
bedrijf
en deze zal de be-
stroomverbruik
anodeschakelaar
buis
van
Op deze wijze doet
de gloeidraad
ling van de eene in bedrijf
andere
eerst in wer-
ontsteking
950 C. Zij is dus zoo laag, dat
gloeidraad
elke buis
Fig, 4. Foto van een telefoongelijkrichter
voor 50 V/7 A gelijkstroom,
Het apparaat is in principe volgens fig. 3 geschakeld. Het is geschikt voor aansluiting
op een éénfase wis.
seIstroomnet
en kan ingesteld worden voor vijf verschillende
netspanningen
tusschen 190 en 260 V (50 per.).
0
Het
is slechts
ook
de
als reserve,
slechts
kathode
tevens
van
blijft.
buizen degene
het
en onmiddellijk
zen bedraagt
versch
anniug
huis zou ophouden
De temperatuur
ver-
dan de boogspanning,
buis verhinderend.
automatisch
onder ling
geschakelde
ontsteeksp
dus één buis dienst
lasting
is voor versch.il-
mate
doch steeds hooger
de laagste
De ontsteekspan-
buizen
in geringe
1 en 3
gelijkrichtbuizen,
worden.
zoodat van twee parallel
met
twee
van met gas gevulde
lende
In de figuren
men
17347
Fig, 5, 1) Rendement
van de in fig. 4 weergegeven
gelijk.
richter als functie van de stroomsterkte.
2) Geleverde
ge.
lijkspanning
als functie van de stroomsterkte.
Bij toename
van de stroom tot volle belasting
daalt de spanning
geleidelijk met ca. 8%. Ter correctie van kleine spanningsverschil.
len heeft de primaire
zijde van de transformator
drie aftakkingen, Hieraan
beantwoorden
de drie krommen
van de
figuur.
Dergelijke
voeding,
gelijkrichters
voor
directe
zoowel als voor hufferbedrijf,
gefabriceerd
tot vermogens
Bewerkt
van meerdere
door
H. J.
telefoon-
worden
J.
thans
kilowatts.
BOUMAN.