DE1065883B - - Google Patents

Description

DEUT^ä

Dii· Jirfinduiig betrifft einen mit einem Transformator kombinierten Magnetverstärker zur Steuerung der einem Verbraucher zugeführten elektrischen Leistung iiiilei' Verwendung von sättigbaren Magnetkernen, wobei (Gleichrichter vorgesehen'sind, die bewirken, daü der gesteuerte Strom die durch den Steuerstrom erzeugte Vormagnetisierung unterstützt.

Magnet verstärker bestehen bekanntlich in ihrer einfachsten Ausführung aus einem sättigbaren Magnetkern, der eine Lastwicklung und eine Steuerwicklung trägt. Die Lastwicklung liegt in Serie mit einer Wecliselspanuungsquelle und einem Verbraucher, und der Steuerwicklung wird ein veränderlicher Gleichstrom zugeführt, der den Magnetkern mehr oder weniger weit in die Sättigung bringt. Je nach dem Grad der Sättigung ändert sich, die Größe des durch die Lastwicklung fließenden Wechselstroms.

Hei dieser einfachsten Art von Magnetverstärker^ kann eine Spannungswandlung dadurch erreicht werden, dai.i der sättigbare Magnetkern zugleich als Ti ausformatorkern verwendet wird. Zu diesem Zweck wird die Lastwicklung in eine mit der Spannungsquelle verbundene Primärwicklung und in eine an den Verbraucher angeschlossene Sekundärwicklung unterteilt.

"Andererseits wurden bereits Vorschläge gemacht, wie der Verstärkungsfaktor von Magnetverstärkern erhöht werden kann. Eine bekannte Maßnahme hierfür ist die Anwendung der sogenannten »inneren Rückkopplung«. Zu diesem Zweck werden Gleichrichter in Serie /.Uf Lastwicklung geschaltet, so daß in dieser ein einseitig gerichteter Strom fließt. Der Laststrom trügt daher zur Sättigung des Magnetkerns bei und unterstützt die Wirkung des Steuerstroms. In diesem Fall kann mit kleinen Steuerleistungen ein wesentlich größerer Laststrom gesteuert werden.

Ks treten jedoch Schwierigkeiten auf, wenn ein solcher Magnetverstärker mit innerer Rückkopplung mit einem Transformator kombiniert werden soll, weil ja die Lastwicklungen von pulsierenden Gleichströmen durchflossen werden. Es sind zwar schon solche kombinierten Transformator-Magnetverstärker mit innerer Rückkopplung bekanntgeworden, doch eignen sich diese mir für bestimmte Anwendungsfälle, weil sie im Gegentaktausgang auf eine geteilte Last arbeiten. Auch erfordern sie besondere Schaltungsanordnungen zur gegenseitigen Entkopplung der Steuer- und Lastkreise.

Das Ziel der Erfindung liegt demgegenüber in der Schaffung eines Transformator-Magnetverstärkers der eingangs angegebenen Art, der sich zur universellen Verwendung in Ein- und Mehrphasennetzen, und für Gleich- und Wechselstromverbraucher eignet und Mit einem Transformator kombinierter
Magnetverstärker

Anmelder: '

General Electric Company,
Schenectady, N.Y. (V.St.A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser,
Patentanwälte, München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 16. Oktober 1956

Fred William Kelley jun., Melrose, Mass. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

ohne zusätzliche Schaltungsanordnung eine gute Em kopplung der Steuer- und Lastkreise ergibt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, da drei magnetisierbare Kerne' vorgesehen sind, da der erste dieser Kerne primäre und sekundäre Trani formatorwicklungen trägt, daß eine der Tran; formatorwicklungen aus 'zwei Hälften besteht, vo denen jede um den ersten der Kerne und je einen de beiden anderen Kerne gewickelt ist, daß Gleichrichte in Serie mit jeder der Transformatorwicklungshälfte liegen, so daß in jeder Wicklungshälfte nur ein Stron.

fluß in einer Richtung möglich ist, daß die Primäi wicklung des Transformators von einer Wechsel stromquelle erregt wird und daß eine Steuerwicklun auf den zweiten und den dritten der magnetisierbare Kerne gewickelt ist und von einer Steuerspannungi quelle erregt wird, um die Sättigungscharakteristi der beiden magnetisierbaren Kerne so zu veränderr daß die elektrische Erregung des an die Sekundäi wicklung des Transformators angeschlossenen Vei brauchers gesteuert wird.

Die gegenseitige Entkopplung der Steuer- und Last kreise wird durch die Verwendung von drei gekoppel ten Magnetkernen erreicht. Dadurch ist es möglicr ohne weiteres mehrere solcher Anordnungen an ei: Mehrphasennetz anzuschließen und auf den gleiche:

Verbraucher arbeiten zu lassen, wobei alle Magnet verstärker durch den gleichen Steüerstrom gesteuer werden. Der Verbraucher kann ein Gleichstrom- ode ein Wechselstromverbraucher sein. Bei Gleichstrom

_; Verbrauchern können die in den Lastkreisen vorhande

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nen Gleichrichter auch in einer Graetzschaltung zusammengefaßt werden.

Beispielsweise Ausführungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin ist

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Einphasen-Transformator-Magnetverstärkers mit einem Wechselstromausgang,

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht einer Kern- und Wicklungsanordnung, welche dem Schaltbild von Fig. 1 entspricht,

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild einer Einrichtung ähnlich Fig. 1 mit einem Gleichstromausgang unter Verwendung eines Zweiphasenstroms,

Fig. 4 eine Schaltung ähnlich Fig. 3 unter Verwendung einer Graetzschaltung,

Fig. 5 eine Anordnung zur Versorgung von Gleichstromverbrauchern mit einer Dreiphasenerregung,

Fig. 6 eine abgeänderte Ausführungsart der Schaltung von Fig. 5 und

Fig. 7 eine perspektivische schaubildliche Ansicht einer Kern- und Wicklungsanordnung eines Dreiphasen-Transformator-Magnetverstärkcrs.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordiuing erhält ihre Erregung von einer Wechselspaniumgsquelle I_j und sie liefert eine gesteuerte YVechsclspan nung zu einem entsprechenden Verbraucher 2, wobei sowohl eine Transformatorwirkung als auch eine Ma^n^verstärk^rwj^rkuxig mit hohem Verstärkungsfaktor erreicht wird. Die Steuerung geschieht in üblicher Weise durch die Veränderung eines Gleich-Stroms in einer Steuerwicklung 3, /..!>. durch handbetätigte oder automatische Verstellung des wirksamen Wertes einer Impedanz 4, die in Serie mit einer Gleichspannungsquelle 5 und der Steuerwicklung 3 liegt. Drei geschlossene Kerne bilden drei geschlossene Flußpfade, und zwar ein gesteuerter Kern 6 und zwei Hilfs- oder Steuerkerne 7 und 8. Die Windungen der zuvor genannten Steuerwicklung 3 umgeben die beiden Steuerkerne 7 und 8, während die Ausgangsoder Sekundärwicklung 9 nur auf dem gesteuerten Kern 6 liegt. Eine Primärwicklung, welche gleichzeitig als eine Art Reaktanzwicklung funktioniert, besteht aus zwei getrennten Hälften IOa und 10 6, wobei die Windungen jeder Hälfte sowohl den gesteuerten Kern 6 als auch einen der beiden Steuerkerne 7 und 8 umgeben. Die Wicklungshälfte IOo ist mit der Wechselstromquelle über einen Trockengleichrichter 11 verbunden, beispielsweise einen Selen- oder Germaniumgleichrichter, und die andere Primärwicklungshälfte 10 b ist mit der gleichen Spannungsquelle über einen in Serie liegenden Trockengleichrichter 12 verbunden, der entgegengesetzt zu dem Gleichrichter 11 gepolt ist.

Bei der vorstehend geschilderten elektrischen und magnetischen Schaltungsanordnung wird jede der Wicklungshälften IOa und 10 & durch eine andere Halbperiode der Wechselspannung der Quellel erregt, was durch die abwechselnde Sperrwirkung der Gleichrichter 11 und 12 bewirkt wird. Wenn eine dieser Wicklungshälften derart periodisch erregt wird, versucht sie den Magnetfluß durch den gesteuerten Magnetkern 6 entgegengesetzt zu der von der anderen Wicklungshälfte hervorgerufenen Richtung zu treiben, so daß in der Ausgangswicklung 9 eine Wechselspannung induziert wird. Jedoch bleibt die von den Wicklungshälften IOa und IOb in Verbindung mit den zugehörigen Kernen dargestellte induktive Reaktanz sehr hoch, falls nicht einer der damit verbundenen Kerne gesättigt ist, so daß nur eine vernachlässig bar kleine Leistung aus der Spannungsquelle entnom-883

men und dem Verbraucher zugeführt wird, solange keine Sättigungen auftreten. In dem gesteuerten lCeriT^r^rTcfieTnefrkeine Sättigungen, da die Wicklungen IOa und 10 b, der Kern 6 und die Spannungsquelle 1 in bekannter Weise so dimensioniert sind, daß dies nicht eintritt. Dagegen werden die Steuerkerne 7 und 8 unter dem Einfluß der pulsierenden Flüsse, die darin von den Wicklungen IOa und 10 & erzeugt und den von der Gleichstromsteuerwicklung 3 erzeugten Gleichflüssen überlagert werden, periodisch in die Sättigung gebracht.

Wenn angenommen wird, daß der Augenblickswert der von der Quelle 1 gelieferten Wechselspannung von dem Wert Null in einem solchen Sinn ansteigt, daß ein Stromfluß durch die Primärwicklungshälfte IOa erfolgt und daß in dem Steuerkern 7 ein gewisser Wert des Gleichstromflusses besteht,' welcher nicht ausreicht, um diesen Kern zu sättigen, wird die in der Wicklung IOa entstehende Selbstinduktionsspannung zunächst groß sein und sich jedem Stromfluß von merkbarer Größe durch diese Wicklung widersetzen. Dementsprechend kann dem Verbraucher 2 von der Sekundärwicklung 9 in dieser Zeit kein merklicher Strom zugeführt werden. Schließlich wird während der gleichen llalbperiode der Spannung der Anstieg der Quellenspannung eine erhöhte Klußdichtc beinahe ausschließlich im Steuerkern 7 hervorrufen, so daß dieser Kern infolge des zusätzlichen Gleichflusses, der von der Steuerwicklung 3 hervorgerufen wird, gesättigt wird. Mit dem Eintreten dieser Sättigung ändert sich der Fluß im Kern 7 nicht mehr, so daß die WicklunglOa nicht mehr ^als hohe Impedanz wirkt, welche einen Stromfluß von der Quelle 1 verhindert. Die Impedanz der Wicklung IOa besitzt dann einen verhältnismäßig niedrigen Wert, so daß die ihr aufgedrückte volle Quellenspannung einen großen Stromfluß durch die Wicklungshälfte IOa hervorruft und eine entsprechende hohe Ausgangsleistung ergibt, welche dem Verbraucher 2 zugeführt wird. Dies setzt sich während des Restes der'betrachteten Halbperiode fort. Während der nächsten Halbperiode der Quellenspannung, welche natürlich eine entgegengesetzte Polarität besitzt, führt die Primärwicklungshälfte 10 b Strom, so daß sie in der gleichen Weise eine Leistungszufuhr zu dem Verbraucher bewirkt. Die Einstellung der Größe des durch die Steuerwicklung 3 fließenden Gleichstroms, z. B. durch Verstellen der Steuerstromkreisimpedanz 4, verändert die Zeit während jeder Halbperiode der angelegten Wechselspannung, in welcher die Steuerkerne 7 und 8 »zünden« oder gesättigt sind, so daß eine solche Verstellung bewirkt, daß dem Verbraucher 2 ein größerer oder kleinerer Strom zugeführt wird.

Die wesentliche Eigenschaft der vorstehend geschilderten Wirkungsweise läßt sich am besten dadurch verstehen, daß angenommen wird, daß einer der beiden Steuerkerne 7 und 8 aus der Schaltung von Fig. 1 weggelassen wird. Wenn z. B. der Kern 8 weggelassen wird und im Steuerstromkreis nur die übrigen niedrigen Impedanzen vorhanden sind, dann wirkt die Steuerwicklung 3 als niederohmige oder kurzgeschlossene Wicklung auf dem Kern 7, so daß sie aus der Wechselspannungsquelle eine verhältnismäßig große Leistung nach Art einer Transformator-Sekundärwicklung entnehmen würde, bevor das »Zünden« bzw. die Sättigung im Kern 7 eintritt. Dann würden während dieser Zeit infolge der großen Flüsse, welche den Steuerkern 6 durchfließen, verhältnismäßig starke Verbraucherströme über die Sekundärwicklung 9 gezogen werden. Die Auswirkungen davon

wiiicii ein Verstärkungsverlust und unerwünschte I .eistimgsvernichtung im Steuerstromkreis. Obgleich (Inn'h IioIh· Impedanzen im Steuerstromkreis diese IM-Mimlcmi Nachteile etwas beseitigt werden könnten, würde andererseits dadurch die Anpassung der Selialieh-Iiiente im Steuerstromkreis schwierig, und die erforderlichen hohen Impedanzen besäßen eine unerwünschte Größe und ein unzulässiges Gewicht. Wenn jedoch der andere Steuerkern 8 eingesetzt ist und während der Sättigungszeiten des Kerns 7 infolge der Sporrwirkung der Gleichrichter 12 im wesentlichen passiv bleibt, kann die Steuerwicklung 3 nicht als Kurzschlußwicklung wirken, so daß die zuvor genannten Nachteile nicht auftreten. Dies erklärt sich dadurch, daß der zusätzliche Steuerkern 8 die indukti ve Impedanz der Wicklung 3 während der kritischen Zeiten wirksam auf einem hohen Wert hält. Es ist somit keine zusätzliche Impedanz im Steuerstromkreis erforderlich, und nur die üblichen niederohmigen Steuerstromkreiselemente sind erforderlich. Die Ver-Stärkungseigenschaften und der Wirkungsgrad bleiben hervorragend. Natürlich wechselt die Wirkung des Kerns 7 mit derjenigen des Kerns 8 ab, wenn die Primärwicklung 10 b auf dem letzteren erregt wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil im Betrieb besteht darin, daß die geschlossenen Steuerkerne jeweils periodisch einen Magnetfluß führen, der von den zugehörigen Primärwicklungen entsprechend ihrem gleichgerichteten Erregungsstrom herrührt. Dies beruht auf der Sperrwirkung der Gleichrichter 11 und 12. Es wurde gefunden, daß Kerne, welche von einem Wechselstrom hervorgerufene Flüsse führen, im Gegensatz zu Flüssen, die von pulsierenden Gleichströmen herrühren, eine Neigung zur Entmagnetisierung besitzen, so daß größere magnetomotorische Kräfte zur Steuerung benötigt werden, um die Sättigung hervorzurufen. Dementsprechend ermöglichen die von den gleichgerichteten Erregungsströmen in den Primärwicklungshälften IOa und 10 b hervorgerufenen Flüsse der Steuerkerne 7 und 8, daß weniger Steueramperewindungen benötigt werden, um die Kernsättigung zu steuern, wodurch die Gesamtverstärkung des Systems in vorteilhafter Weise erhöht wird.

In Fig. 2 ist eine praktische Ausführungsform der Kerne und Wicklungen dargestellt, welche in der in Fig. 1 schematisch dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Dabei sind diejenigen Teile, welche denjenigen von Fig. 1 vollständig entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einem Indexstrich versehen. Die mit rechteckigen Ausschnitten versehenen Kerne 6', 7' und 8' sind in üblicher Weise aus geschichteten Blechen hergestellt, und jeder von ihnen ist zweckmäßig aus zwei U-förmigen Hälften gebildet, welche über die fertiggewickelten Wicklungen gepaßt werden können. Die beiden Steuerkerne T und 8' sind jeweils an den Außenseiten der parallelen Schenkel des gesteuerten Kerns 6' angeordnet und können etwas kleiner als der gesteuerte Kern sein. Bei dieser Ausführung ist die Steuerwicklung in zwei gleiche in Serie geschaltete Hälften 3a und 3b geteilt, von denen jede einen der beiden Steuerkerne 6' und 7' umfaßt. Die Betriebseigenschaften werden durch diese Teilung nicht beeinflußt. Die Sekundärwicklung ist ebenfalls in zwei in Serie miteinander liegende Hälften 9a und 9I> auf dem gesteuerten Kern 6' unterteilt.

Iiin Gleichstrom für den Verbraucher kann am Ausgang ohne zusätzliche Gleichrichtung durch die in K ig. 3 oder 4 dargestellten Schaltungsanordnungen erreicht werden. Die in Fig. 3 gezeigte zweiphasige

Anordnung enthält ein Paar Gleichrichter 13 und 14 welche eine zwischen ihre Verbindungsstelle und di Mittelanzapfung 16 zwischen den Sekundärwicklung:; hälften 17 und 18 angekoppelte Last 15 speisen. E ist hierbei zu bemerken, daß diese Sekundärwick lungshälften jeweils den gesteuerten Kern 19 un einen der Steuerkerne 20 und 21 umgeben, währen die von einer Wechselspannungsquelle 23 erregt Primärwicklung 22 nur auf dem gesteuerten Kern 1 liegt. Die Primärwicklung und die Sekundärwicklun sind also gegenüber der Schaltungsanordnung vo Fig. 1 hinsichtlich ihrer Wicklungsanordnung mil einander vertauscht. Die Steuerwicklung 24 liegt au den beiden Steuerkernen 20 und 21, oder sie kan wie im Fall der Anordnung von Fig. 2 die Form vo zwei in Serie liegenden Hälften haben, von denen j ed auf einem der beiden Steuerkerne liegt.

Die von der Primärwicklung 22 erzeugten Wechsei spannungen reichen nicht aus, um eine Sättigung de gesteuerten Kerns hervorzurufen, und während de ersten Abschnitts jeder Halbperiode der Primäi spannung werden keine nennenswerten Signale in de Sekundärwicklungshälften 17 und 18 erzeugt. Die beruht darauf, daß die Steuerkerne 20 und 21 währen dieser Zeit nicht gesättigt sind, so daß die beide Sekundärwicklungshälften 17 und 18 als sehr groß induktive Impedanzen wirken. Wenn angenomme wird, daß das in der Sekundärwicklungshälfte 17 au: tretende Augenblickssignal sich von Null in ein« solchen Richtung ändert, daß ein Stromfluß dure diese Wicklungshälfte, den Gleichrichter 13 und de Verbraucher 15 hervorgerufen wird, verhindern di vorstehend geschilderten Auswirkungen der indul tiven Impedanz diesen Stromfluß, bis schließlich di Flußdichte im Steuerkern 20 so groß ist, daß desse Sättigung eintritt. Die Sättigung beruht teilweise at den von der Wicklung 17 hervorgerufenen Flüsse und teilweise auf dem von der Steuerwicklung 24 e; zeugten Gleichfluß. Beim Auftreten dieser Sättigun ist die wirksame Induktivität der diesen Kern umfa: senden Wicklungshälfte 17 sehr gering, so daß ui mittelbar starke Ströme zum Verbraucher zu fließe beginnen und so lange weiterfließen, bis die Polarit; umgekehrt wird. Der Gleichrichter 14 sperrt de Strom während dieser besonderen Halbperiode, jedoc ist er während der anderen Halbperiode der Wechse spannung leitend, wenn die zugehörige Sekundä wicklungshälfte 18 in der zuvor beschriebenen Wei; arbeitet. Dem Verbraucher 15 werden also periodiscr gleichgerichtete Stromimpulse zugeführt. Der ve der Quelle 25 gelieferte und durch Einstellung d< veränderlichen niedrigen Impedanz 26 geregel Gleichstrom steuert die Sättigungseigenschaften d< Steuerkerne 20 und 21 und damit die dem Verbraucht 15 zugeführte Leistung. Wie im Fall von Fig. 1 wii eine optimale Verstärkung erzielt, die Leistung Verluste im Steuerstromkreis werden vermieden, ur. die Impedanzen im Steuerstromkreis können ein« niedrigen Wert besitzen.

Bei Magnetverstärkung werden in Verbindung m Gleichstromverbrauchern bevorzugt Graetzschaltunge verwendet, da sie besondere Vorteile aufweisen, ur die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann sei einfach ebenfalls mit einer solchen Graetzschaltur betrieben werden. In Fig. 4 sind vier entsprechenc Graetzgleichrichter 27, 28, 29 und 30 dargestell welche diese bekannte Ausgangsschaltungsanordnur realisieren, während die restlichen Schaltungselemen des Systems hier durch die gleichen Bezugszeiche wie die entsprechenden Elemente der Schaltung ve

Fig. 3 mit zusätzlichem Indexstrich versehen sind. Die Wirkungsweise dieser Schaltung entspricht im übrigen vollständig derjenigen der Schaltungsanordnung von Fig. 3.

Die erfindungsgemäße Lehre kann ohne weiteres auch auf Mehrphasensysteme übertragen werden. In Fig. 5 wird beispielsweise ein gesteuerter Gleichstrom einem Verbraucher 31 auf Grund einer Dreiphasenerregung zugeführt, welche den Eingangsklemmen 32 zugeführt wird, und zwar unter der Steuerung des üblichen Gleichstromsteuerkreises, welcher an die Steuerklemmen 33 angeschlossen ist. Es ist zu erkennen, daß jede der Transformator-Magnetverstärkereinheiten 34, 342 und 343 der in Verbindung mit der Darstellung von Fig. 3 beschriebenen Schaltungsanordnung mit Mittelanzapfung entspricht. Die Einheit einer Phase enthält den gesteuerten Kern 35 und die Steuerkerne 36 und 37, wobei die Primärwicklung 38 auf den gesteuerten Kern 35 angeordnet ist, während die Sekundärwicklungshälften 39 und 40 jeweils den gesteuerten Kern und einen der beiden Steuerkerne 36 und 37 umfassen und die beiden in Serie liegenden Hälften 41 und 42 der Steuerwicklung jeweils auf einem der beiden Steuerkerne 36 und 37 liegen.

Ein Paar Gleichrichter 43 und 44 vervollständigt die Schaltungsanordnung dieser Transformator-Magnetverstärkereinheit, wobei jeweils ein Gleichrichter in Serie zwischen dem Verbraucher 31 und einer Klemme der Sekundärwicklungshälfte 39 bzw. 40 liegt. Die beiden anderen Einheiten 342 und 343 sind genau gleich aufgebaut, weshalb einander entsprechende Schaltungselemente mit Bezugszeichen versehen sind, welche die gleichen ersten beiden Stellen besitzen. Jede der Einheiten arbeitet in der zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Weise, mit der Ausnahme, daß jede von ihnen getrennt durch eine Wechselspannung mit einer anderen Phase erregt wird, die von den Dreiphasen-Eingangsklemmen 32 geliefert wird.

Der schematisch in Fig. 6 dargestellte Dreiphasen-Transformator-Magnetverstärker liefert gleichfalls einen Gleichstrom an einen entsprechenden Verbraucher 45 auf Grund einer dreiphasigen Erregung an den Klemmen 46 und unter der Steuerung, welche von einem an die Steuerklemmen 47 angeschlossenen üblichen Steuerstromkreis ausgeübt wird. Die dargestellten Verbindungen entsprechen einer Dreiphasen-Voll weg-Graetzgleichrichtung, jedoch entweder mit voller oder mit teilweiser .Steuerung, je nach der Durchführung von bestimmten, im folgenden zu beschreibenden Schaltungsmaßnahmen. Wenn zunächst die Anordnung von nur einer der drei miteinander verbundenen Einheiten, und zwar der Einheit 48, betrachtet wird, ist zu erkennen, daß sie einen gesteuerten Kern 49, ein Paar Steuerkerne 50 und 51 und eine Wechselspannungsprimärwicklung 52 auf dem gesteuerten Kern enthält, während ein Paar gegensinnig gewickelter Sekundärwicklungen 53 und 54 jeweils den gesteuerten Kern und einen der beiden Steuerkerne 50 und 51 umgeben und ein Paar in Serie liegender Steuerwicklungshälften 55 und 56 jeweils auf einem der beiden Steuerkerne liegen. Die Einheiten 482 und 483 sind völlig gleich aufgebaut, wobei entsprechende Schaltungselemente durch Bezugszeichen bezeichnet sind, welche die gleichen zwei ersten Stellen besitzen. Die drei Sätze der Gleichstromsteuerwicklungen liegen in Serie in dem Gleichstromsteuerkreis an den Klemmen 47, und jede der Primärwicklungen 52, 522 und 523 ist jeweils mit einer der drei

Phasen der an den Eingangsklemmen 46 zugeführten Dreiphasenspannung verbunden.

Die Mittelanzapfungen zwischen den gegensinnigen Sekundärwicklungshälften in jeder Einheit sind an Klemmen 57 herausgeführt, wo sie entweder kurzgeschlossen werden können oder wo eine zusätzliche Dreiphasenerregung zugeführt werden kann. Die Enden der in Serie miteinander liegenden Sekundärwicklungshälften sind über entgegengesetzt gepolte Gleichrichter mit dem Verbraucher 45 verbunden, z. B. die Gleichrichter 58 und 59 im Fall der Einheit 48.

Bei Kurzschluß der Klemme 57 entspricht der Betrieb demjenigen einer dreiphasigen Vollweg-Graetzschaltungsanordnung, da eine geordnete Folge der Zeiten besteht, in welchen die verschiedenen Steuerkerne gesättigt sind und in denen die Flüsse in den Steuerkernen zurückgesetzt werden, wobei diese Folge durch die Phasendrehung der an den Klemmen 46 zugeführten Dreipliaseiispaiuiung erfolgt. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß der Kern 50 in die Sättigung geht, wird vor diesem Zeitpunkt entweder der Kern 512 oder der Kern 513 gesättigt worden sein, wobei es von der Phasendrehung der an den Klemmen 46 angeschlossenen Dreiphaseiispannuiig abhängt, welcher von diesen Kernen gesättigt war. Wenn also angenommen wird, daß bei der Sättigung des Kerns 50 der Kern 512 gesättigt ist, liegen die Wicklungen 53 und 542 entweder über die kurzgeschlossenen Klemmen 57 oder über eine an die Klemmen 57 angeschlossene Dreiphasenquelle in Serie miteinander. Die induzierten Augenblicksspannungen in den Wicklungen 53 und 542 und die Augenblicksspannung der Mehrphasenspannung, welche über die Klemmen 57 den Wicklungen 53 und 542 zugeführt wird, falls eine Dreiphasenspannungsquelle an Stelle eines Kurzschlusses an den Klemmen 57 angeschlossen ist, addieren sich alle, und zwar sind sie so gerichtet, daß ein Stromfluß durch den Gleichrichter 58, den Verbraucher 45, den Gleichrichter 592, die Wicklung 542, entweder den Kurzschluß an den Klemmen 57 oder einen Zweig der an den Klemmen 57 angeschlossenen Dreiphasenspannungsquelle und durch die Wicklung 53 stattfindet. Dann geht der Kern 513 in die Sättigung, und es tritt in der zuvor beschriebenen Stromschleife, welche den Strom dem Verbraucher zuführt, ein Strompfad über den Gleichrichter 593, die Wicklung 543 und einen anderen Zweig der gegebenenfalls an die Klemmen 57 angeschlossenen Mehrphasenspannungsquelle an die Stelle des Strompfades, welcher den Gleichrichter 592, die Wicklung 542 und den zuvor ausgenutzten Zweig zwischen der Wicklung 53 und der Wicklung 542 an den Klemmen 57 enthielt. Der Wechsel der Strompfade, welche den Strom dem Verbraucher zuführen, erfolgt gleichzeitig mit dem Zeitpunkt, zu welchem einer der Flüsse in den Steuerkernen bis zum Sättigungswert anwächst. Jeder der sechs Steuerkerne 50, 51, 502, 512, 503 und 513 wird normalerweise in jeder Periode der Frequenz der Dreiphasenspannung einmal gesättigt, so daß der Wechsel der Strompfade, welche den Strom dem Verbraucher zuführen, aus sechs verschiedenen Vorgängen der zuvor beschriebenen Art besteht, und diese Folge wird in jeder Periode der zugeführten Spannung wiederholt. Die Steuerung des Verbraucherstroms geschieht durch die Gleichstromsteuersignale, welche über die Klemmen 57 zugeführt werden und die Sättigungszeiten in den Steuerkernen steuern.

Bei manchen Anwendungen ist es nicht erforderlich, daß die Steuerwirkung des Steuerstromkreises

Claims (8)

voll ausgenutzt wird, so daß eine Einsparung an Größe und Gewicht der Ausrüstung dadurch erreicht werden kann, daß ein Teil der Dreiphasenerregung an den Klemmen 57 zugeführt wird. Diese Signale besitzen die richtige Phasenlage, so daß sie zusiitzlieh zu den von den Ti^nsforuiator-Mngnetverstiirkereinheiten in der zuvor beschriebenen Weise gesteuerten Spannungen gleichgerichtet und dem Verbraucher zugeführt werden. Ein bevorzugter Aufbau der Kern- und Wickhiiigsanordnungen für eine dreiphasige MagnelverstiirkerrPransfonnatoianordnuug ist in Kig. 7 schaubildlich dargestellt. Die Verbindungen der Wicklungen und die .Ausehliisse an andere Sehaltinigselemente sind zwar nielli dargestellt, es ist jedoch offensichtlich, daß diese entsprechend den zuvor erläuterten Lehren durchgeführt werden können. Der gesteuerte Kern 60 ist bei dieser .Aiiordmiug ein einslückiges Element, welches die Kunklioii von drei gel rennten, geschlossenen gesietierteu Isernen übernimmt. Dieser Kern ist spiralig gewickelt, wobei die spiralig gewickelten inneren ,Absidniiiie 61 und 62 aneinander stoßen, so daß sie einen Miiielsclieukel 60ct von bestimmter Dicke bilden, während ein äußerer Abschnitt 63 diese inneren Alischniiie so umgibt, daß die Dicke der beiden äußeren Sehenkel 60/; und 60c im wesentlichen auf die Dicke des Millelschenkels 60a erhöht wird. Xaeli ■ Ii-Iit Wickeln wird der einstückige Kern 60 vorzugsweise in zwei E-förmige Hälften zerschnitten, welche nach dem Anbringen der zugehörigen elekirischen Wicklungen wieder zusammengefügt werden können. I b ei elektrische Primärwicklungen 64, 65 und 66 iinigebeii die Kernschenkel 60b, 60a bzw. 60c im wesentlichen über ihre gesamte Länge. Zwei Sekundärwieklungshälften umgeben ihrerseits jede der I'riniärwicklungen, wobei jede Sekundärwicklung gleichzeitig einen der geschlossenen Steuerkerne umfaßt, die von verhältnismäßig geringer Größe sind. So um fassen beispielsweise die Sekundärwicklungen 67 und 68 die Primärwicklung 64 und den Schenkel 60/' des gesteuerten Kerns, und gleichzeitig gehen die Windungen dieser Sekundärwicklungen durch die Ausschnitte der geschlossenen Steuerkerne 69 bzw. 70. Diese beiden Steuerkerne werden am einfachsten jeweils an beiden Seiten des Schenkels 60 5 des gesteuerten Kerns angeordnet. Ferner tragen die Steuerkerne 69 bzw. 70 auch die Steuerwicklungen 71 und 72. In gleicher Weise umgeben die Sekundärwicklungen 73 und 74 den Kernschenkel 60 a, und sie sind durch getrennte Steuerkerne geführt, von denen nur einer, nämlich der Kern 75, in der Zeichnung zusammen mit der zugehörigen Steuerwicklung 76 zu erkennen ist. Zwei weitere Sekundärwicklungen 77 und 78 erscheinen auf dem Kernschenkel 60 c, und sie sind in entsprechender Weise durch getrennte Steuerkerne geführt, wobei nur der Steuerkern 79 und die zugehörige Steuerwicklung 80 in der Darstellung von Fig. 7 zu erkennen ist. Patentansprüche: 60

1. Mit einem Transformator kombinierter Magnetverstärker zur Steuerung der einem Verbraucher zugeführten elektrischen Leistung unter Verwendung von sättigbaren Magnetkernen, wobei Gleichrichter vorgesehen sind, die bewirken, daß der gesteuerte Strom die durch den Steuer-

strom erzeugte Vormagnetisierung unterstützt dadurch gekennzeichnet, daß drei magnetisierbar* Kerne vorgesehen sind, daß der erste dieser Kenn primäre und sekundäre Transformatorwicklungei trägt, daß eine der Transformatorwickluugcn au.¹ zwei Hälften besteht, von denen jede um der ersten der Kerne und je einen der beiden anderer Kerne gewickelt ist, daß Gleichrichter in Serie mit jeder der Transf ormatorwicklungshälftei liegen, so daß in jeder Wicklungshälfte nur eir Stromfluß in einer Richtung möglich ist, daß du Primärwicklung des Transformators von einei Wechselstromquelle erregt wird und daß ein« Steuerwicklung auf den zweiten und den dritter der magnetisierbaren Kerne gewickelt ist und vor einer Steuerspannungsquelle erregt wird, um du Sättigungscharakteristik der beiden magnetisier baren Kerne so zu verändern, daß die elektrisch« Erregung des an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossenen Verbrauchers gesteuer wird.

2. Transformator-Magnetverstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder dei drei magnetisierbaren Kerne einen in sich ge schlossenen magnetischen Flußpfad bildet.

3. Transformator-Magnetverstärker gemäß An Spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß di< in zwei Hälften geteilte Transformatorwicklunj die Primärwicklung ist und daß die Sekundär wicklung des Transformators dem damit ver bundenen Verbraucher einen gleichförmige: Wechselstrom zuführt.

4. Transformator-Magnetverstärker gemäß An Spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dü in zwei Hälften geteilte Transformatorwicklun^ die Sekundärwicklung ist und daß die Sekundär wicklungshälften dem damit verbundenen Verbraucher einen gleichgerichteten Strom zuführen

5. Transformator-Magnetverstärker gemäß An spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleich richtet^- in Graetzschaltung angeordnet sind.

6. Transformator-Magnetverstärker gemäß einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Wechselspannungsquelle dreiphasig is und daß jeder Phase drei magnetisierbar Kerni mit den zugehörigen Transformator- und Steuer wicklungen zugeordnet sind.

7. Transformator-Magnetverstärker gemäß einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuerwicklung so erregt wird daß die Flußdichte in dem zweiten und dritten de magnetisierbaren Kerne unterhalb des Sättigungs wertes der beiden Kerne gleichzeitig veränder wird.

8. Transformator-Magnetverstärker gemäß einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gleichrichter so angeschlossei sind, daß der Stromfluß in den beiden Wicklungs hälften des Transformators in entgegengesetzte! Richtungen erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»The Proceedings of the Institution of Electrica Engineers«, August 1952, Vol. 99, Part. II, No. 7C S.298;

»Transactions of AIEE«, 1952, S. 233.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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