DE1055051B - Magnetischer Kippverstaerker mit Gegentaktverhalten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Kippverstärker mit Gegentaktverhalten. Es ist bekannt, magnetische Kippverstärker mit Gegentaktverhalten unter Verwendung von vier Magnetkernen und vier Gleichrichtern aufzubauen. Mit derartigen Magnetverstärkern sind auch bei Steuereinrichtungen mit Steuerungsumkebr gute Erfolge erzielt worden. Weiterhin ist es bekannt, Hailbwellenverstärker aufzubauen, bei denen gegenüber den vorbeschriebenen Verstärkern nur zwei Gleichrichter benötigt werden. Mit letzterem wird der Aufwand an Schaltelementen herabgesetzt, es kann jedoch nicht vermieden werden, daß diese wie alle bekannten Verstärkerschaltungen sowohl gegen Temperatur-, als auch gegen Frequenz- und Spannungsschwankungen empfindlich sind, daß demnach bei diesen Schaltungen zusätzlich für Wärmekonstanz ebenso wie für Frequenz- und Spannungskonstanz, insbesondere der Speisespannung, Sorge getragen wenden muß. Eine wesentliche Rolle bezüglich der Temperaturabhängigkeit spielen die Gleichrichter, da diese insbesondere bezüglich des Temperaturganges nur in den seltensten Fällen eine so große Gleichartigkeit haben, daß Temperaturschwankungen in die Sperr- und Durchlaßeigenschaften dieser Gleichrichter nicht unterschiedlich eingehen. Die Nachteile der vo-rgenannten Schaltungen machen sich insbesondere dann bemerkbar, wenn mit sehr kleinen Steuerströmen gearbeitet werden muß. Man könnte nun daran denken, diese Magnetverstärker durch andersartige Verstärkerelemente, wie Transistorverstärker oder Röhrenverstärker, zu ersetzen. Es ist aber bekannt, daß die letztgenannten Verstärkertypen meist einen sehr hohen Eingangswiderstand haben und demzufolge für viele Einsatzzwecke nicht oder nur unter bestimmten Bedingungen verwendet werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die guten Eigenschaften der Magnerverstärker, insbesondere bezüglich des niederen Eingangswiderstandes, nutzbar zu machen und gleichzeitig die mit den bekannten Magnetverstärkerschaltungen verbundenen Nachteile hinsichtlich des Spannungs-, Frequenz- und Temperaturganges auszuschließen. Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch zwei über einen einzigen Gleichrichter aus dem Netz eingespeiste, parallel geschaltete und über je einen Belastungs\viderstand gleichsinnig von der Speisespannung beaufschlagte Steuerdrosseln gelöst, deren Steuerwicklungen so geschaltet sind, daß der Steuerstrom in den Kernen der Steuerdrosseln eine gegensinnige Durchflutung erzeugt.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild, während in

Magnetischer Kipp verstärker
mit Gegentaktverhalten

Anmelder:

Siemens-Scrmckertwerke
Aktienge ¹S ellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Herbert Poppinger, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 a und 2 b der Spannungsverlauf an den Belastungswiderständen dargestellt ist.

Die Steuerdrosseln 1 und 2 mit ihren Wicklungen 3 und 4 bzw. 5 und 6 werden über die Belastungswiderstände 7, 8 sowie den Gleichrichter 9 aus einem Wechselstromnetz über die Klemmen 10 gespeist. Die Steuerdrosseln 1 und 2 sind normaler Bauart und lediglich bezüglich ihrer Steuerwicklungen den. gestellten Aufgaben angepaßt. Zusätzlich zu den gezeichneten Wicklungen kann jede Steuerdrossel in an sich bekannter Weise mit einer weiteren gleichstromgespeisten Vormagnetisierungswicklung versehen werden, die zur Einstellung der Magnetverstärker herangezogen werden kann. Durch diese zusätzlichen, nicht gezeichneten Wicklungen können weiterhin die sich bei der Fertigung ergebenden Ungleichheiten in den Wicklungen und den Blechen ausgeglichen werden. Die Belastungswiderstände 7 und 8 sind vorteilhaft als Eingänge nachfolgender Verstärkerstufen ausgebildet. Diese Verstärkerstufen können sowohl als Röhren- oder Transistorverstärker als auch als reine Schaltelemente, wie Fallbügelregler, schnell arbeitende Relais und andere Schalt- oder Steuerelemente, ausgebildet sein. Bei den letztgenannten Elementen ist zu berücksichtigen, daß sie auf Schaltimpulse ansprechen müssen, die unter Umständen nur Bruchteile der Zeit

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Claims (6)

einer Halbperiode betragen. Gegebenenfalls kann der Verstärker gemäß der Erfindung auch mit einer niedrigeren Frequenz als die übliche Netzfrequenz betrieben werden. Auch Magnetverstärker lassen sich als zusätzliche Verstärkerstufen einsetzen, wenn der an den Belastungswiderständen abgegriffene Impuls in einen geeigneten Gleichstrommittelwert umgeformt wird. Bei all diesen nachfolgenden Verstärkerstufen ist jedoch die Forderung zu stellen, daß sie als Kippverstärker ausgebildet sind und auf Zeitdifferenzen in den ankommenden Steuerimpulsen ansprechen. Es darf demnach von diesen Verstärkern nur der zeitlich zuerst ankommende Impuls erfaßt werden, während z. B. durch eine Gegenkopplungsschaltung die Einoder Ausgangskreise für den nacheilenden Impuls gesperrt sind. Die Wirkungsweise des Verstärkers gemäß der Erfindung ist folgende: Solange die Steuerwicklungen 4 und 6 nicht vom Steuerstrom durchflossen werden, werden in jeder zweiten Halbwelle die beiden ao Drosseln 1 und 2 gleichmäßig hochmagnetisiert, d. h., beide Drosseln kommen unter den vorgegebenen Bedingungen gleichzeitig in die Sättigung, es werden sich demzufolge an den Belastungswiderständen 7 und 8 die in den Fig. 2 a und 2b als ausgezogene Kurve eingetragenen Spannungsverläufe ergeben. Wird nun an der Klemme 11 ein gegenüber der Klemme 12 positiver Steuerstrom eingeführt, so wird sich, da dieser Strom den Kern der Drossel 1 gegensinnig zum Speisestrom durchsetzt, eine Verschiebung des Sättigungseinsatzes im Sinne einer zeitlichen Nacheilung ergeben, während der gleiche Steuerstrom die Drossel 2 im Sinne einer Voreilung des Sättigungseinsatzes beaufschlagt. Der sich daraus ergebende Spannungsverlauf an den Belastungswiderständen 7 und 8 ist in den Fig. 2 a und 2 b gestrichelt eingezeichnet. Die sich ergebende zeitliche Verschiebung des Stromeinsatzes in den Belastungswiderständen wird in den nachgeschalteten Schalt- oder Steuerelementen, wie Ijereits beschrieben, dahingehend ausgewertet, daß nur das zuerst ankommende Signal einen Steuerimpuls veranlaßt, während das Schalt- oder Steuerelement für den zweiten ankommenden Impuls zumindest ausgangsseitig gesperrt ist. Es ist ersichtlich, daß bei Umkehrung des Steuerpotentials auch eine Umkehrung der zeitlichen Voreilung der Stromflüsse in den Belastungswiderständen bewirkt wird. Weiterhin ist ersichtlich, daß es vorteilhaft ist, die Belastungswiderstände hochohmig zu machen, um den Spannungsanstieg gut zu erfassen. Die Frage, welches Signal die nachgeschalteten Schalt- oder Steuerelemente dann zu geben haben, wenn der Steuerstrom Null fließt, ist für die vorliegende Schaltung ohne Belang, denn durch die wenn auch geringen Steuerströme ergibt sich eine geringe Verschiebung des beim Abklingen des Stromflusses in den Kernen verbleibenden Restmagnetismus. Dieser Restmagnetismus bewirkt in jedem Fall, daß nur bei eindeutiger Umkehrung des Steuerstromflusses ein anderes Ausgangssignal gegeben wird. Das Signal »Null«, d. h. der Fall, daß beide Drosseln völlig gleichzeitig hochmagnetisiert werden, ist damit ausgeschlossen. Die Schaltung gemäß der Erfindung ist wegen ihres symmetrischen Aufbaues weitgehend unabhängig von Spannungs- und Frequenzschwankungen im Speisenetz, da sich diese gleichmäßig auf beide Drosseln auswirken. Auch Änderungen im Gleichrichter, die sich durch Alterung oder auch durch Temperaturschwankungen ergeben, wirken sich eben- falls nicht auf die Eigenschaft des Verstärkers aus, da mit diesen Änderungen beide Drosseln gleichmäßig beaufschlagt werden. Es ergibt sich demnach eine ausgezeichnete Nullage des nach zwei Richtungen arbeitenden Verstärkers. Ein weiterer Vorteil der Verstärkeranordnung gemäß der Erfindung gegenüber den bekannten Verstärkern ist im Fehlen einer wesentlichen Hysteresis zu sehen. Während bei den bekannten stark rückgekoppelten Verstärkern die Steuerpunkte für den Sättigungsbereich bei der Auf- und Entmagnetisierung verschieden sind, sind die Steuereinsatzpunkte beim vorliegenden Verstärker nahezu gleich, denn bei jeder zweiten Halbwelle erfolgt der Steuereinsatz vom selben Steuerpunkt aus. Bei den nachgeschalteten Schalt- und Steuerstufen kann die Schaltung so vorgenommen werden, daß das ausgangsseitige Signal auch während der stromlosen Halbperiode erhalten bleibt, und zwar so lange, bis die am anderen Eingangskreis ankommenden Stromimpulse zeitlich voreilen. Diese Schaltung hat bei Steuer- und Regeleinrichtungen mit Dauerkommando gewisse Vorteile, sie kann jedoch zwangläufig nicht so empfindlich gemacht werden wie eine Schaltung, bei der in jeder zweiten Halbperiode der Steuerimpuls neu erfaßt und weitergegeben wird. Die Schaltung gemäß der Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil dann einsetzen, wenn niederohmige Eingangskreise bei großer Empfindlichkeit gefordert werden, was z. B. bei Steuereinrichtungen mit Thermoelementen als Signalgeber gegeben ist. Bei diesen Thermoelementen kann die Umpolung des Steuereinganges durch bekannte Schaltungen, wie Kompensationsschaltungen, erfolgen. Hierbei wird man die Abstimmung so vornehmen, daß sich bei Solltemperatur ein Steuerstrom Null ergibt. Aber auch bei anderen Steuer- und Regeleinrichtungen, bei denen Kippverstärker mit zwei Ausgangsrichtungen mit nahezu unendlicher Steilheit verwendet werden müssen, läßt sich der Verstärker gemäß der Erfindung mit Vorteil einsetzen. Patentansprüche:

1. Magnetischer Kippverstärker mit Gegentaktverhalten, gekennzeichnet durch zwei über einen einzigen Gleichrichter aus dem Netz eingespeiste, parallel geschaltete und über je einen Belastungswiderstand gleichsinnig von der Speisespannung beaufschlagte Steuerdrosseln, deren Steuerwicklungen so geschaltet sind, daß der Steuerstrom in den Kernen eine gegensinnige Durchflutung erzeugt.

2. Magnetischer Kippverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Belastungswiderstände die Eingänge von ausgangsseitig gegeneinander verriegelten Schalt- oder Steuerelementen angeordnet sind, die auf Zeitdifferenzen im Stromeinsatz ansprechen.

3. Magnetischer Kippverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- oder Steuerelemente als Kippverstärker ausgebildet sind.

4. Magnetischer Kippverstärker nach Anspruch und 3, gekennzeichnet durch die Verwendung von Transistorverstärkern als Schalt- oder Steuerelemente.

5. Magnetischer Kippverstärker nach Anspruch

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangskreise der Schalt- oder Steuerelemente hochohmig ausgebildet sind.

6. Magnetischer Kippverstärker nach Anspruch 2 bis 5, gekennzeichnet durch Hilfselemente, die das Signal am Ausgang der Schalt- oder Steuer-

elemente auch während der stromlosen Halbperioden so lange halten, bis die am anderen Eingang von der zugehörigen Steuerdrossel ankommendem Stromimpulse voreilend ankommen und damit die Schalt- oder Steuerelemente im Gegensinne beaufschlagen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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