DE1051330B

DE1051330B - Voltage-time area controlled magnetic amplifier

Info

Publication number: DE1051330B
Application number: DEL29254A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Barth; Dr-Ing Robert Joetten
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1957-12-11
Filing date: 1957-12-11
Publication date: 1959-02-26
Also published as: BE573716A; CH369169A

Description

Spannungszeitflächengesteuerter magnetischer Verstärker Die Erfindung bezieht sich auf einen spannungszeitflächengesteuerten magnetischen Verstärker.Voltage-Time Area Controlled Magnetic Amplifier The invention refers to a voltage-time plane controlled magnetic amplifier.

Derartige magnetische Verstärker, die auch als flußgesteuerte magnetische Verstärker, Rücklauf-Magnetverstärker oder Ramey-Verstärker bezeichnet werden, zeichnen sich durch hohe Verstellgeschwindigkeit aus. Zur Steuerung dieser Verstärker ist es bekannt, veränderliche Gleichspannungen, einstellbare Widerstände, Röhren bzw. Transistoren in den Rückstellkreis zu schalten. Bei diesen Steuerungsarten erfolgt durch den Spannungsabfall in der Gegenspannung bzw. der Impedanz eine Minderung der rückstellenden Spannung, also der Spannungszeitfläche an den Drosseln, und damit eine Änderung der Ausgangsspannung des magnetischen Verstärkers. Die Dimensionierung der Schaltelemente (Röhre, Transistor od. dgl.) ist dabei abhängig von der im Steuerelement auftretenden Verlustleistung.Such magnetic amplifiers, also called flux-controlled magnetic Amplifiers, flyback magnetic amplifiers or Ramey amplifiers are called draw are characterized by high adjustment speed. To control this amplifier is it is known that variable DC voltages, adjustable resistors, tubes or To switch transistors into the reset circuit. With these types of control takes place a reduction due to the voltage drop in the counter voltage or the impedance the restoring voltage, i.e. the voltage-time area at the chokes, and thus a change in the output voltage of the magnetic amplifier. The dimensioning the switching elements (tube, transistor or the like) is dependent on the one in the control element occurring power loss.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, um die mit einem gegebenen Schaltelemente (z. B. Röhre oder Transistor) steuerbare Leistung im Verhältnis von zulässiger Schaltleistung (Maximalspannung - Maximalstrom) zu zulässiger Verlustleistung des Schaltelementes zu vergrößern. Dieses Verhältnis ist bei Transistoren größer als 10. Bei einem spannungszeitflächengesteuerten magnetischen Verstärker wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Rückstellkreis über Schaltglieder Ausschnitte der ihn speisenden Spannung erhält. An die Stelle von Gegenspannung bzw. Impedanz tritt also ein Schaltelement, dessen Schließ- und Öffnungszeitpunkte bestimmen, wie groß die rückstellende Spannungszeitfläche ist. Die Dimensionierung des Schaltelementes (z. B. Kontakt, Röhre oder Transistor) ist dabei nur abhängig von den Maximalwerten von Strom und Spannung im Rückstellkreis.The invention now shows a way to do this with a given switching element (e.g. tube or transistor) controllable power in relation to the permissible switching power (Maximum voltage - maximum current) to the permissible power loss of the switching element to enlarge. In the case of transistors, this ratio is greater than 10. In the case of a voltage-time area-controlled magnetic amplifier this is achieved according to the invention in that the reset circuit receives sections of the voltage supplying it via switching elements. In place of counter-voltage or impedance thus occurs a switching element whose closing and Opening times determine how large the restoring stress-time area is. The dimensioning of the switching element (e.g. contact, tube or transistor) is only dependent on the maximum values of current and voltage in the reset circuit.

Die Fig. 1 und 2 zeigen das Prinzip der Erfindung. 1 bezeichnet eine Wechselspannungsquelle, 4 den Belastungswiderstand, 2 den Leistungsgleichrichter und 5 eine Sättigungsdrosselspule mit hoher Remanenz. Wenn der Schalter 6 immer offen ist, bleibt die Sättigungsdrosselspule immer gesättigt, und es fließt der maximale Belastungsstrom, der sich aus Spannung, Widerstand und Restinduktivität in der Sättigung ergibt. Der Gleichrichter 2 verhindert eine Abmagnetisierung, und am Widerstand 4 liegt die ganze positive Halbwelle. In der negativen Halbwelle erfolgt eine Abmagnetisierung über den Gleichrichter 3 nur, wenn der Schalter 6 geschlossen wird. Dieser Vorgang wird Rückstellung genannt.Figs. 1 and 2 show the principle of the invention. 1 denotes a AC voltage source, 4 the load resistor, 2 the power rectifier and 5, a saturable reactor with high remanence. If the switch 6 always is open, the saturable reactor will always remain saturated and the maximum load current, which is made up of voltage, resistance and residual inductance results in saturation. The rectifier 2 prevents demagnetization, and the entire positive half-wave is applied to resistor 4. Takes place in the negative half-wave demagnetization via the rectifier 3 only when the switch 6 is closed will. This process is called resetting.

Fig. 2 zeigt den Verlauf der Spannung U und des Stromes J als Funktion der Zeit t. Am Widerstand 4 liegt zunächst die gesamte positive Spannungshalbwelle, so daß ein Strom fließt von t1 bis t2. Darauf sperrt der Gleichrichter 2. Wenn der Schalter 6 nun von t3 bis t4 geschlossen ist, fließt über den Gleichrichter 3 Strom im umgekehrten Sinne durch die Sättigungsdrosselspule, und deren Magnetisierung wird um die schraffierte Spannungszeitfläche rückgestellt. In der darauffolgenden positiven Halbwelle kann dann von t5 bis t. nur ein kleiner Leerlaufstrom fließen, bis die Sättigungsdrosselspule wiederum gesättigt ist. Von t6 bis tr wird der Strom nur noch vom Widerstand 4 begrenzt. Die schraffierte Fläche in dieser positiven Halbwelle ist gleich der in der negativen Halbwelle, so daß die Gleichspannung am Belastungswiderstand 4 von Null bis zum Maximum durch Veränderung der Schließdauer des Schalters 6 stetig verstellt werden kann. Wenn der Schalter 6 dauernd geschlossen ist, fließt nur derkleineLeerlauf-Wechselstrom.Fig. 2 shows the course of the voltage U and the current J as a function the time t. The entire positive voltage half-wave is initially applied to resistor 4, so that a current flows from t1 to t2. The rectifier then blocks 2. If the Switch 6 is now closed from t3 to t4, current flows through the rectifier 3 in the opposite sense through the saturation inductor and its magnetization is reset by the hatched stress-time area. In the next positive half-wave can then from t5 to t. only a small no-load current flows, until the saturation reactor is saturated again. From t6 to tr the current will be only limited by resistor 4. The hatched area in this positive Half-wave is equal to that in the negative half-wave, so that the DC voltage is on Load resistance 4 from zero to the maximum by changing the closing time the switch 6 can be adjusted continuously. When the switch 6 is permanently closed only the small no-load alternating current flows.

Entsprechende Schaltungen sind auch für höhere Pulszahl und mit getrennten Steuerwicklungen möglich.Corresponding circuits are also available for higher numbers of pulses and with separate ones Control windings possible.

Fig. 3 zeigt eine einphasige Einwegschaltung ohne getrennte Steuerwicklung mit Transistor als Schalter als einfachstes praktisches Beispiel. Die Einspeisung erfolgt über den Transformator 11. Den Lastkreis bilden Sättigungsdrosselspule 12, Belastungswiderstand 13 und Leistungsgleichrichter 14. An Stelle der Hintereinanderschaltung von Schalter 6 und Ventil 3 in Fig. 1 tritt der Transistor 15 (Haupt-Transistor). Dieser wird gesteuert vom Transistor 16 (Vor-Transistor). Die Transistoren sind über den Spannungsteiler aus den Widerständen 17 und 18 so stark rückgekoppelt, daß sie zusammen Kippverhalten besitzen. Eine kleine Änderung der Spannung zwischen den Punkten 19 und 20 bewirkt ein plötzliches Öffnen oder Schließen des Transistors 15 ohne Zwischenzustände. Im gezeigten Beispiel erhält der Punkt 20 eine Spannung, die sich zusammensetzt aus einer durch Zwischenschaltung des Gleichrichters 26 erzeugten Halbwellenspannung zwischen den Punkten 19 und 21 (wellige Zusatzspannung am Widerstand 23) und der eigentlichen Steuerspannung, die zwischen die Punkte 20 und 22 geschaltet wird und die im Steuerbereich des Transistors der Zusatzspannung entgegengerichtet ist. In erster Näherung wird der Transistor 15 geschlossen sein, solange das Potential des Punktes 20 positiv gegen Null ist, solange also die Zusatzspannung zwichen den Punkten 19 und 21 momentan größer ist als die Steuerspannung zwischen 20 und 22. Der Transistor 16 erhält seinen Arbeitsstrom aus der Spannungsquelle 25 über den Widerstand 24.Fig. 3 shows a single-phase one-way circuit without a separate control winding with transistor as switch as the simplest practical example. The feed takes place via the transformer 11. The load circuit is formed by the saturation inductor 12, Load resistor 13 and power rectifier 14. Instead of series connection from switch 6 and valve 3 in Fig. 1, the transistor 15 (main transistor) occurs. This is controlled by transistor 16 (pre-transistor). The transistors are so strongly fed back via the voltage divider from the resistors 17 and 18, that they have tipping behavior together. A small change in tension between the points 19 and 20 causes a sudden opening or closing of the transistor 15 without intermediate states. In the example shown, point 20 receives a voltage, the is composed of a generated by the interposition of the rectifier 26 Half-wave voltage between points 19 and 21 (ripple additional voltage at the resistor 23) and the actual control voltage, which is connected between points 20 and 22 and that in the control area of the transistor of the additional voltage is directed in the opposite direction is. In a first approximation, the transistor 15 will be closed as long as the potential of the point 20 is positive towards zero, so as long as the additional voltage between the Points 19 and 21 is currently greater than the control voltage between 20 and 22. The transistor 16 receives its working current from the voltage source 25 via the Resistance 24.

Fig. 4 zeigt, wie sich durch im Beispiel stufenweise vorgenommene Veränderung der Steuerspannung zwischen 20 und 22 die Schaltdauer einstellen läßt. Wie oben gezeigt, wird damit die Spannung am Widerstand 13 gesteuert. In Fig. 4 a sind über der Zeit t als Abszisse die Zusatzspannung Ula, U21 zwischen den Punkten 19 und 21 und die stufenweise veränderte Steuerspannung Uta, U22 zwischen den Punkten 20 und 22 aufgetragen. Fig.4b zeigt die dadurch entstehende Schaltwirkung des Transistors. Verläuft die Kurve auf der Abszisse, so ist der Transistor geöffnet und damit der Rückstellkreis unterbrochen; verläuft die Kurve oberhalb der Abszisse, so ist der Transistor als geschlossen zu betrachten, und der Rückstellkreis kann einen Strom führen. Bei mehrphasiger Schaltung muß die Pulszahl der welligen Zusatzspannung entsprechend höher sein. Man kommt jedoch mit nur einem Schaltglied aus.Fig. 4 shows how in the example carried out step by step Changing the control voltage between 20 and 22 allows the switching duration to be set. As shown above, this controls the voltage across resistor 13. In Fig. 4 a are the additional voltage Ula, U21 between the points as the abscissa over the time t 19 and 21 and the gradually changed control voltage Uta, U22 between the points 20 and 22 applied. 4b shows the resulting switching effect of the transistor. If the curve runs on the abscissa, the transistor is open and thus the Reset circuit interrupted; If the curve runs above the abscissa, it is Consider transistor closed, and the reset circuit can carry a current to lead. In the case of multi-phase switching, the number of pulses of the ripple additional voltage must be correspondingly higher. However, you can get by with just one switching element.

An Stelle von Transistoren können, wie schon bemerkt, auch andere Schaltglieder verwendet werden. Besonders bei großen Ausgangsleistungen ist es vorteilhaft, eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre als Schaltglied zu verwenden, dessen Zündpunkt zwischen t2 und ts veränderbar sein muß. In diesem Falle muß eine mehrphasige Schaltung aus zweiphasigen Einheiten zusammengesetzt werden, weil die gittergesteuerte Gasentladungsröhre bei positiver Anodenspannung nur gezündet, nicht aber gelöscht werden kann. Zum Zweck der Rückkopplung kann man die Größe der welligen Zusatzspannung vom Leistungskreis des magnetischen Verstärkers beeinflussen lassen. Der magnetische Verstärker kann auch dadurch gesteuert werden, daß man, anstatt die Steuerspannung U2., U22 zu verändern, die Phasenlage der welligen Zusatzspannung verstellt.As already noted, other transistors can be used instead of transistors Switching elements are used. Especially with high output power it is advantageous to to use a grid-controlled gas discharge tube as a switching element, its ignition point must be changeable between t2 and ts. In this case a multi-phase circuit must be used can be composed of two-phase units because the grid-controlled gas discharge tube if the anode voltage is positive, it can only be ignited, but not extinguished. To the The purpose of the feedback can be the size of the ripple additional voltage from the power circuit of the magnetic amplifier. The magnetic amplifier can can also be controlled by, instead of changing the control voltage U2., U22, the phase position of the wavy additional voltage is adjusted.

Auf Grund der Erfindung erhält man einen hochverstärkenden schnellen Leistungsverstärker mit linearer Kennlinie, der sich gut in Regelkreisen verwenden läßt. Sein dynamischer Gütefaktor kommt dem eines gittergesteuerten Stromrichters im Gleichrichterbetrieb gleich.Due to the invention, a high gain fast one is obtained Power amplifier with a linear characteristic that can be used well in control loops leaves. Its dynamic quality factor is that of a grid-controlled converter same in rectifier operation.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Voltage-time area controlled magnetic amplifier, characterized in that the reset circuit receives sections of the voltage supplying it via switching elements.

2. Voltage time plane controlled magnetic Amplifier according to Claim 1, characterized in that the switching element is electron tubes or transistors are used in flip-flop.

3. Voltage-timed magnetic Amplifier according to Claim 1, characterized in that the switching element is a grid-controlled Gas discharge tube is used.

4. Voltage-time plane controlled magnetic amplifier according to claims 1 and 2, characterized in that the switching element depends on the difference a ripple additional voltage and the controlling DC voltage is controlled.

5. Voltage-time area controlled magnetic amplifier according to claims 1 to 4, characterized in that the size of the ripple additional voltage from the power circuit of the magnetic amplifier is influenced.

6. Voltage time plane controlled magnetic Amplifier according to Claims 1 to 4, characterized in that the phase position of the wavy additional tension is adjustable or changeable.