DE1067479B - Magnetverstaerker-Anordnung mit einem Paar von Magnetverstaerker-Systemen in Gegentaktschaltung - Google Patents

Description

In Servosystemen für hohe Anforderungen, bei denen Dauerhaftigkeit, Zuverlässigkeit und eine im wesentlichen wartungsfreie Arbeitsweise verlangt sind, werden für die Mischung von Signalen und zur Leistungsverstärkung häufig magnetische Verstärker verwendet. In solchen Anordnungen sind im allgemeinen aufeinander abgeglichene (ausbalancierte) magnetische Verstärker in Gegentaktschaltung erforderlich, um die Neigung zu Triftabweichungen zu beseitigen oder herabzumindern, wie sie in Einweg-Ausgangskreisen bei Änderungen der Netzspannung und Frequenz entstehen können. Jedoch sogar bei ausbalancierten Gegenkontaktverstärkern können sich die Kennlinien der einzelnen Kerne bei Änderungen der Umgebungstemperatur, der Gleichrichtercharakteristik, der Speisespannung, der Frequenz, der Vormagnetisierungsspeisequelle usw. verschieben. Da die Änderungen der Kennlinien bei allen Kernen im allgemeinen etwa die gleichen sind, werden sie nicht zur Folge haben, daß bei einem Eingangssignal Null des Verstärkers ein unerwünschtes Ausgangssignal entsteht. Sie können jedoch eine Verschiebung der Ruhe-Arbeitspunkte der einzelnen Verstärker zwischen dem Kippunkt und dem Sättigungsknie verursachen. Wenn zur Erzielung einer maximalen Linearität des Gegentaktverstärkers ein Betrieb nach KlasseA erwünscht ist, können derartige Verschiebungen der Ruhe-Arbeitspunkte unannehmbar sein. Eine einfache feste Vormagnetisierung und die übliche Rückkopplungstechnik überwinden diese Schwierigkeiten nicht, weil mit diesen der Verstärkungsgrad des Verstärkers wesentlich beeinflußt wird.

In der einschlägigen Literatur wurde bereits darauf hingewiesen, daß es bei DifFerenzschaltungen von Magnetverstärkern darauf ankommt, eine sogenannte »Nullpunktsicherheit« des Verstärkers zu erzielen. Der Begriff der Nullpunktsicherheit besagt, daß der Verstärker beim Eingangsstrom Null im wesentlichen auch den Ausgangsstrom Null liefert. Maßnahmen, die bei einer DifFerenzschaltung von Magnetverstärkern die Nullpunktsicherheit gewährleisten, sind bekannt. Ein Gegenkontaktverstärker, auf den sich die Erfindung bezieht, kann jedoch eine ideale Nullpunktsicherheit besitzen und trotzdem unter ungünstigen Umständen, beispielsweise bei extremen Betriebstemperaturen, eine unerwünschte, nichtlineare Kennlinie aufweisen; die Kennlinie kann beispielsweise zwar durch Null gehen, aber in der Nähe von Null einen horizontalen Teil bzw. eine Zone erhöhter Steilheit besitzen. Diese Erscheinungen werden weiter unten erläutert.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetverstärker-Anordnung mit einem Paar von Magnetverstärker-Systemen in Gegentaktschaltung. Sie besteht Magnetverstärker -Anordnung
mit einem Paar
von Magnetverstärker-Systemen
in Gegentaktschaltung

Anmelder:
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Wemer-von-Siemens-Str. 50

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 23. Juni 1955

David H. Mooney, Glen Burnie, Md.,
und Clarence C Glover, Baltimore, Md. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

darin, daß die Kerne der Magnetverstärker Stabilisierungswicklungen aufweisen, die in Abhängigkeit von der Summe der Ausgangsströme der beiden einzelnen Systeme derart erregt sind, daß sie einer Verschiebung der Arbeitspunkte der einzelnen Verstärker entgegenwirken. Durch die Erfindung werden die oben geschilderten Kennlinienverzerrungen, die aus der Abtrift der Arbeitspunkte der einzelnen Verstärker resultieren, vermieden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe und ihre Lösung werden an Hand der Fig. 1 bis 12 erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines ausbalancierten magnetischen Verstärkers, in welchem die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verkörpert sind; Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines ausbalancierten magnetischen Verstärkerkreises, welcher sich auf die allgemeine Anordnung nach Fig. 1 stützt;

Fig. 3 und 4 sind Abwandlungen der Anordnung nach Fig. 2;

Fig. 5 ist eine Weiterentwicklung der grundsätzlichen Stromkreisanordnung für eine Vollwellen-Wechselstromspeisung des Lastkreises zum Unterschied von der Halbwellenspeisung des Lastkreises nach den Fig. 2, 3 und 4;

Fig. 6 und 7 zeigen die Abhängigkeit zweier verschiedener Magnetverstärker-Kernmaterialien von der Umgebungstemperatur;

Fig. 8 bis 11 veranschaulichen die Übertragungskennlinie der ausbalancierten magnetischen Ver-

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Stärkeranordnung unter verschiedenen Arbeitsbedingungen und ohne die günstige Wirkung von stabilisierenden Anordnungen nach der Erfindung;

Fig. 12 veranschaulicht graphisch die Wirkung der Voiniagnetisierung an einem einzelnen Kern einer ausbalancierten magnetischen Verstärkergruppe gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung.

Eine wirksame überwachung des Ruhe-Arbeitspunktes eines ausbalancierten magnetischen Verstärkerpaares für die Stabilisierung der Ubertragungscharakteristik des Verstärkers ist dargestellt in dem Blockschaltbild der Fig. 1, welche die grundsätzlichen Gedankengänge dieser Erfindung veranschaulicht. In diesem Stromkreis ist ein Paar von parallel geschalteten Verstärkern A 1 und A2 so verbunden, daß sie differentiell ein Lastkreismittel speisen, welches Lastkreisabschnitte oder Impedanzen umfaßt, welche durch Widerstände R 1 und R2 dargestellt sind. Die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom dieses Kreises, welcher an den Enden der Lastkreismittel abgenommen wird, ist daher proportional dem Differential der Spannungsabfälle (iR) an den entsprechenden Widerständen. Der Strom, welcher in den entsprechenden Schleifen zirkuliert, fließt durch den gemeinsamen Zweig, welcher zwischen den Widerständen R 1 und R 2 eingeschaltet ist, und die Eingänge der Verstärker Al und A2, so daß jeder Verstärker gesteuert wird in Abhängigkeit von einem Strom i₃, welcher gleich ist der Summe der Ströme (^₁+ z₂). Die Stromej₁ und L_i sind die Ausgangsströme der entsprechenden Verstärker A 1 und A2, welche angeordnet sein können für einen Gegentaktbetrieb gemäß der üblichen Praxis, um auf diese Weise Ströme von verschiedener Größe von den entsprechenden Verstärkern zu erzielen. Durch diese Mittel ist eine Umkehr der Ausgangsspannung, welche an den Lastmitteln erscheint, erreichbar durch Umkehrung der Polarität der Steuerspannung, welche an die entsprechenden Verstärker angelegt ist.

Die Anwendung dieses Grundprinzips in der Steuerung eines ausbalancierten magnetischen Verstärkers ist dargestellt in Fig. 2. Dieser Kreis umfaßt ein Paar von Magnetverstärkern, welche mit Al und A2 bezeichnet sind und von denen jeder einen Hauptwicklungskreis einschließt, der Hauptwicklungen Ml bzw. .1/2 umfaßt und Selbstsättigungsgleichrichter SRl bzw. SR2. Jeder \^rerstärker schließt ferner einen Kern ein. Derjenige für den Verstärker Al ist bezeichnet mit 1 und derjenige für den Verstärker A2 ist bezeichnet mit 2. Die entsprechenden Steuerwicklungen Cl und C2 auf den Verstärkern sind auf den entsprechenden Kernen in entgegengesetztem Sinn gepolt, so daß eine Polarität einer Gleichstromsteuerspannung, welche von der Quelle 8 geliefert wird, beispielsweise Amperewindungen ergibt in beziig auf die Wicklung Cl, welche dazu neigen, den Kern des Magnetverstärkers A2 zu entsättigen, und andererseits Amperewindungen erzeugt in bezug auf die AVicklung C2, welche dazu neigen, den Kern des Verstärkers A2 zu sättigen. Diese Art der Betätigung ist bekannt als Gegentaktarbeitsweise. Vormagnetisierungswicklungen B1 bzw. B2 werden angewendet, um den Rtihe-Arbeitspunkt der entsprechenden Verstärker zu steuern.

Der Stromkreis, wie er hier veranschaulicht ist, wird benutzt für die Steuerung der Geschwindigkeit und der Richtung des Umlaufs eines zweiphasigen Servomotors, welcher eine geteilte Feldwicklung 5 luid eine übliche Feldwicklung 6 umfaßt. Die Feldwicklung 5 ist im wesentlichen an ihrem elektrischen 479

Mittelpunkt angezapft, und die Anzapfungsabschnittc dieser Wicklung sind in Reihe geschaltet mit den entsprechenden Hauptwicklungskreisen des Magnetverstärkers. DieseHauptwicklungskreise sind angeschlossen in ähnlich gepolter Parallelschaltungsbeziehung an eine Speisewechselstromquelle, wie angezeigt, wobei in den geerdeten Schenkel ein Reihenwiderstand R eingeschlossen ist. Die Vormagnetisierungswicklungen B1 bzw. B2 werden gespeist durch den Spannungsabfall am Widerstand R in einem Reihenschaltungskreis, der eine Drosselspule 3 einschließt. Dies ist der eigentliche Stabilisierungskreis. Die Vormagnetisierungswicklungen B1 und B 2 sind so angeordnet, daß ihre Amperewindungen entgegengesetzt gerichtet sind den Amperewindungen der entsprechenden Hauptwicklungen Ml bzw. M2. Wie aus diesem Stromkreis zu ersehen ist, vereinigen sich die Lastströme der entsprechenden Laststromzweige, welche durch die angezapften Abschnitte der geteilten Feldwicklung 5 des Zweiphasenmotors dargestellt sind, und fließen durch den Widerstand R. Auf diese Weise ist der Laststrom im Widerstand R die Summe der Lastströme in den entsprechenden parallelgeschalteten Hauptwicklungszweigen der Magnetverstärker.

Die wirkungsmäßigen Gesichtspunkte der Schaltanordnung nach Fig. 2 werden verstanden werden bei einer näheren Erörterung der theoretischen Grundlagen der vorliegenden Erfindung. Wie bereits früher in dieser Beschreibung bemerkt worden ist, ist das Problem dasjenige der Stabilisierung der Arbeitsweise von magnetischen Verstärkern. In diesem Zusammenhang veranschaulicht die Fig. 6 die horizontale Verschiebung der individuellen Halbwellencharakteristik eines einzelnen Kerns, welche sich aus den vorerwähnten Umständen in verschiedenem Grade ergibt. Alle üblichen 50:50-Nickel-Eisen-Legierungen, welche für magnetische Verstärkerkerne benutzt werden, weisen die veranschaulichte Abhängigkeit der Verschiebung der Kennlinie mit der Temperatur auf. Fig. 6 veranschaulicht die tatsächliche durchschnittliche Charakteristik von 30 Ve · ³Ii ■ Vie (Zoll) ringförmigen Kernen, welche aus Hipernik hergestellt sind und geprüft wurden in einem Stromkreis nach Fig. 2. wobei dieselben Selbstsättigungsgleichrichter für alle Kerne benutzt wurden. Wenn eine feste Vormagnetisierung benutzt ist, um auf diese Weise im wesentlichen die Hälfte der maximalen Ausgangsleistung für einen Kern bei 20° C zu erzielen, wie es durch die vertikale, strichpunktierte Linie angedeutet ist, würde der Kern bei 100° C entsprechend den dargestellten Kennlinien nur ungefähr 13% der vollen Ausgangsleistung liefern, aber bei —55° C würde er ungefähr 72% der maximalen Ausgangsleistung liefern. Fig. 7 ist eine ähnliche Darstellung, welche den angenäherten Effekt zeigt, welcher eintritt bei Kernen für höhere Verstärkungsgrade oder besseren Gleichrichtern oder bei beiden. Wie man sieht, ist der Abfall der Sättigungskurve nach Fig. 7 steiler als derjenige, der in Fig. 6 veranschaulicht ist. Als eine Folge ergibt die Verschiebung der magnetischen Charakteristik des Kerns über den erwähnten Bereich der Temperaturen eine größere Änderung in dem Ausgangs- oder Laststrom, selbst wenn die Vormagnetisierung unverändert bleibt. Unter extremen Bedingungen kann die magnetische Charakteristik für den Fall der festen Vormagnetisierung den gesamten Bereich vom Kippunkt bis zu im wesentlichen vollständiger Sättigung überstreichen. Auf diese Weise steigern sich die Probleme, die sich mit der Verschiebung der magnetischen Charakteristik ergeben, mit steigendem Verstärkungs-

grad. Diese Verschiebung kann natürlich direkt bezogen werden auf die Änderung in der Breite der Hysteresisschleife über denselben Temperaturbereich.

Ähnliche, obwohl weniger ausgeprägte Effekte entstehen für alle anderen Änderungen, welche in den Eingangsfeststellungen dieser Beschreibung erwähnt worden sind. Änderungen der Gleichrichter werden im allgemeinen den Steilheitsverlauf der Kennlinie ändern. Für einen festen Lastwiderstand und für Änderungen innerhalb der Bemessungstoleranzen der Lastwicklung wird eine Änderung in der Speisespannung eine Verstärkungsgradänderung verursachen und ebenso eine Arbeitspunktverschiebung. Eine Frequenzänderung wird die Hysteresisschleifen beeinflussen ähnlich wie Temperatur, obwohl dieser Effekt sehr gering ist für gewöhnliche Frequenzänderungen. Der Einfluß einer Änderung der festen Vormagnetisierung ist abzulesen entweder aus Fig. 6 oder 7. Der Arbeitspunkt verschiebt sich in direktem Verhältnis zur Steigung der magnetischen Kennlinie.

In einem abgeglichenen magnetischen Verstärkerkreis, wie er z. B. in Fig. 2 gezeigt ist, werden gewöhnlich Vorkehrungen getroffen, um einen Zustand zu erzeugen, wie er in der Übertragungscharakteristik der Fig. 8 dargestellt ist. Hier ist die Ausgangsleistung dargestellt durch das Differential der Lastströme (I₁-I₂). Die Übertragungscharakteristik für die entsprechenden Verstärker ist dargestellt durch die gestrichelten Kurven I₁ bzw. — i₂. Man bemerkt, daß durch eine Änderung des Eingangs zwischen Plus und Minus der Ausgang {I₁-L₂) sich verändert von einem Maximum in der einen Richtung über Null zu einem Maximum in der entgegengesetzten Richtung. Über diese ganze Übertragungskurve hinweg ist jedoch die Größe (J₁ + i_s), dargestellt durch die horizonta'.e, strichpunktierte Linie, eine Konstante. Auf diese AVeise kann ungeachtet des Eingangswertes der erwünschte Ausgangswert erreicht werden, während die Summe der Ausgangsströme eine Konstante ist.

Wird jetzt vorausgesetzt, daß eine identische Ver-Schiebung in den Charakteristiken von I₁ und L₂ stattfindet aus einem der vorher erwähnten Gründe, z. B. einem Ansteigen in der Umgebungstemperatur, so werden sich dann Übertragungskurven ergeben, wie sie in Fig. 9 gezeigt sind. Aus dieser Darstellung er- +5 sieht man, daß der Ausgangswert (I₁- L₂) unstetig wird mit einer toten Zone ungefähr bei Null, wenn die Verschiebung groß genug ist. Die Größe i₃, welche die Summe der Ausgangsströme (I ₁-Hi₂) darstellt, ist nicht länger eine Konstante, sondern vermindert sich auf Null über den gesamten Bereich der toten Zone.

In Fig. 10 ist eine Verschiebung des Ruhepunktes in der entgegengesetzten Richtung gezeigt. Diese kann z. B. stattfinden als ein Ergebnis eines hohen Temperaturabfalls. Für den dargestellten Zustand wird die Kennlinie der Ausgangsgröße wieder unstetig, und der Strom i₃ ist nicht länger konstant. Jedoch steigt in diesem Fall die Summe der Ausgangsströme, wie durch i₃ dargestellt, auf einen maximalen Wert, der über die ganze tote Zone aufrechterhalten wird.

Wenn die Verschiebung eine solche zwischen den beiden erwähnten Extremen ist, so ergibt sich eine Übertragungscharakteristik, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist. Tn diesem Fall hat die Übertragungscharakteristik drei ausgezeichnete Bereiche der Ver- 6g Stärkung, und die Summe der Ausgangsströme ändert sich wieder über den gesamten Arbeitsbereich.

Jede der Bedingungen, wie sie in den Fig. 9 bis 11 gezeigt sind, ist unerwünscht. Bei einem Abfall des Laststromes auf Null kann die Steuerung der Vor-

richtung versagen. In Fig. 10 hat jeder der Ausgangsströme I₁ und i₂ im Ruhe-Arbeitspunkt im wesentlichen seinen vollen Höchstbetrag. Das ist unerwünscht, wenn die Ausgangsgleichrichter oder Widerstände unterbemessen worden sind für einen gegebenen Arbeitszyklus. In Verbindung mit Fig. 11 ist die Abweichung von der Linearität besonders unerwünscht, wenn eine lineare Übertragungscharakteristik für einen sauberen Betrieb des Systems erforderlich ist.

Aus diesen Bedingungen ist zu entnehmen, daß eine Stromkreistechnik, durch welche der Ruhe-Arbeitspunkt eingestellt und dann automatisch aufrechterhalten wird, höchst erwünscht ist. Die Stellgröße für eine Regelung, durch welche der Ruhe-Arbeitspunkt im wesentlichen konstant gehalten werden kann, kann abgeleitet werden aus der Summe der Ausgangsströme. Wie aus Fig. 9 zu entnehmen ist, ist der Ruhewert der Summe von (I ₁-H₂)₁ wenn der Ausgangsstrom sich in einer Richtung verschiebt, herabgesetzt. Wenn die Verschiebung in der entgegengesetzten Richtung erfolgt, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, steigt der Ruhewert des Ausgangsstromes an.

Demnach ist der Gesamtstrom i_a eine ausgezeichnete Anzeigegröße für irgendeine Verschiebung des Arbeitspunktes und kann als eine Signalquelle benutzt werden, um einen Rückkopplungssteuerkreis oder Vormagnetisierungskreis zu betätigen, um auf diese Weise den Arbeitspunkt konstant zu halten. Solch ein regelnder Stromkreis ist, wie aus Fig. 2 zu ersehen, sehr einfach, da er nur die Anwendung von Gleichstromvormagnetisierungswicklungen auf den entsprechenden Kernen erfordert, wie z. B. B1 und B2, gespeist in Abhängigkeit von der Summe der Ausgangsströme (I ₁-H₂).

Eine graphische Darstellung der Selbstvormagnetisierungswirkung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 12 gezeigt. Die Betriebseigenschaften der Anordnung sollen zunächst an Hand der strichpunktierten Linie dieser Figur, welche die Selbstvormagnetisierung darstellt, beschrieben werden. Die Steilheit der Selbstvormagnetisierungscharakteristik ist natürlich bestimmt durch die Amperewindungen, die durch die Summe der Ausgangsströme (J₁ + i₂) erzeugt werden. Der Arbeitspunkt der 20°-Kurve ist der Schnittpunkt der Übertragungskurve mit der Vormagnetisierungslinie am Punkt 11. Bei einer horizontalen Verschiebung der Übertragungskurve verschieben sich die Arbeitspunkte in den extremen Fällen bis zu den Punkten 12 und 13. Dies ist natürlich eine große Verbesserung gegenüber der Änderung bei fester Vormagnetisierung, wie sie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Wenn jedoch eine genauere Regelung erwünscht ist, so kann eine zusätzliche Verstärkung der Summe der Lastströme (J₁-Hi₂) verwendet werden, um die Vormagnetisierungslinie mehr der Horizontalen anzunähern. Dies kann durch eine wirkliche Verstärkung der Ausgangsströme I₁ und i₂ erfolgen oder durch eine Methode, wie sie graphisch in Fig. 12 gezeigt ist, welche eine positive feste Vormagnetisierung i_b benutzt, so daß der Amperewindungseffekt einer Änderung in der Summe der Stromei₁ und L₂ in seiner Wirkung verstärkt und die Steigung der Vormagnetisierungskurve verringert wird. Die Vormagnetisierungslinie wird nahezu horizontal, und die größten Änderungen des Arbeitspunktes werden angezeigt durch die Punkte 14 bzw. 15. Ein wichtiger Gesichtspunkt dieser Art einer Rückkopplungsregelung, soweit sie die Eingangssignale betrifft, ist der, daß der Verstärkungsgrad Ies

Verstärkers nicht in irgendeiner Weise durch die Rückkopplung berührt wird. Dies ergibt sich aus einer Betrachtung der dargestellten Kurven.

Schaltungsanordnungen, welche die beschriebene Verstärkung des selbststabilisierenden Rückkopplungsstromes ^ + J₂ schaffen, um auf diese Weise eine geringere Steilheit zu erreichen, wie sie in Fig. 12 für die gestrichelte Linie angedeutet sind, die identisch ist mit der Selbstvormagnetisierung plus dem Grundwert, sind veranschaulicht in den Fig. 3 und 4. In Fig. 3 ist eine zusätzliche Gleichstrom-Vormagnetisierungsquelle 9 eingeschaltet in den Rückkopplungskreis, welcher die Vormagnetisierungswicklungen B1 und B2 einschließt. Diese kann eingeschaltet werden entweder in posiver oder negativer Richtung, je nachdem, wie es die Bedingungen erfordern. Im übrigen ist Fig. 3 ähnlich der Fig. 2, und Teile in Fig. 3, die denjenigen in Fig. 2 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen.

In dem Stromkreis der Fig. 4 wird eine wirksame Verstärkung des Rückkopplungssignals erreicht mittels zusätzlicher Vormagnetisierungswicklungen B11 und B12 auf den entsprechenden Magnetkernen. Diese sind gespeist mittels einer festen Gleichspannungs-Vormagnetisierungsquelle 9, und die Amperewindungen sind auf die Amperewindungen der Vormagnetiserungswicklungen B1 und B2 in solch einer Weise bezogen, daß sie die gewünschte Änderung in der Steilheit der Rückkopplungscharakteristik herbeiführen. Auch in Fig. 4 tragen Teile, die denjenigen der Fig. 2 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen.

In den Fig. 2, 3 und 4 ist Vorsorge getroffen für eine Halbwellenverstärkung des Speisewechselstromes. In manchen Fällen kann eine Vollwellenverstärkung erwünscht sein. Eine Anordnung, welche eine Vollwellenverstärkung des Speisewechselstromes ermöglicht, ist in Fig. 5 vorgesehen, welche zwei Paare von parallelgeschalteten Doppler-Typ-Magnetverstärkern benutzt. Die Hauptwicklungskreise der entsprechenden Paare von Verstärkern sind hier in entgegengesetzten Sinnen gepolt, wie es sich ergibt aus dem Leitungssinn der entsprechenden Selbstsättigungsgleichrichter .ST? 1, SR12, SR2, SR22. Die Verstärker dieser Gruppe sind mit Al, A12 und A2, A22 bezeichnet. Der Magnetverstärker A1 ist wieder versehen mit einer Hauptwicklung M1, einer Vormagnetisierungswicklung B1 und einer Steuerwicklung Cl. Sein parallelgeschalteter Verstärker -412 ist entsprechend versehen mit einer Hauptwicklung M12, einer Steuerwicklung C12 und einer Vormagnetisierungswicklung B12. Der Magnetverstärker A 2 ist ebenso wie in Fig. 2 versehen mit einer Hauptwicklung M2, einer Steuerwicklung C 2 und einer Vormagnetisierungswicklung B2, und sein parallelgeschalteter Verstärker A22 ist versehen mit einer Hauptwicklung M22, einer Steuerwicklung C22 und einer Vormagnetisierungswicklung B22. Die geteilte Feldwicklung 5 des Zweiphasenservomotors ist wieder mit einer Mittelanzapfung versehen, und die Mittelanzapfung ist verbunden mit einer Seite der Wechselstromspeisequelle. Ein Ende der Wicklung 5 ist mit einem gemeinsamen Punkt bei 15 in den parallelen Hauptwicklungsstromkreisen M1 und M12 der Verstärker. Il und .112 verbunden, und das andere Ende der Wicklung 5 ist angeschlossen an einen entsprechenden Punkt 16 in den parallelen Hauptwick-IungskreLien der Magnetverstärker A 2 und ^ί22. Die verbleibenden gemeinsamen Anschlußklemmen in diesen parallelen Stromkreisen sind verbunden mit der anderen Seite des Wechselstromspeisekreises über den

Widerstand 7?. In Anbetracht des Wechselstromflusses zufolge des Flusses der vollen Periode des Wechselstromes in diesem System ist der Ausgang des Widerstandes R in diesem Beispiel gleichgerichtet mittels eines Vollwellen-Gleichrichters Fi? und an eine Reihenschaltung aller Vormagnetisierungswicklungen B1, B12, B2 und 522 angelegt, so daß auf diese Weise diese Wicklungen an den Kernen in ihrer Wirkung polarisiert werden, wie es in Fig. 2 ίο der Fall war. Wieder ist die Drossel 3 in dem Vormagnetisierungswicklungskreis benutzt. Bei dieser Anwendung ist die mit 8 bezeichnete Quelle einer Gleichstromsteuerspannung an einen Reihenstromkreis mit den Steuerwicklungen Cl_j C12, C 2 und C 22 angeschlossen. Hier ist wieder die Anordnung eine solche, daß eine Gegentaktarbeitsweise jedes Paares der leitenden Verstärker in jeder Halbwelle des Wechselstromes erreicht wird. Auf Grund der Polung der Selbstsättigungsgleichrichter ist zu erkennen, daß für eine gegebene Halbperiode des Wechselstromes die Verstärker Al und A2 z.B. gleichzeitig leitend werden in entsprechenden Graden, die bestimmt sind durch die Größe der Steueramperewindungen in jedem Verstärker. Inder nächsten Halbwelle des Wechselstromes werden die Verstärker A12 und ^422 leitend in demselben Sinne wie die Verstärker A1 und A 2 in der vorausgehenden Periode. Auf diese Weise ist die differentielle Erregung der Feldwicklung 5 des Zweiphasenmotors in jeder Halbwelle des Wechselstromes dieselbe.

Um Änderungen im Betrieb Rechnung zu tragen, können in die Schaltung die üblichen Verfeinerungen des Vormagnetisierungsabgleichs eingeschlossen werden, ebenso wie bei Benutzung der üblichen festen Vormagnetisierung. Eine Filterung des Selbstvormagnetisierungsstromes mittels der Drossel 3 ist gewöhnlich nicht erforderlich für Vollwellen-Gegentaktschaltungen, jedoch ist sie gewöhnlich notwendig für Halbwellenschaltungen.
Es ist zu bemerken, daß die vorstehend geschilderte Art der Selbstvormagnetisierung ein weiterer Schritt in der Verbesserung des Gesamtbetriebes von Magnetverstärkern ist. Diese Art der Selbstvormagnetisierung soll nicht verwechselt werden mit einer negativen Rückkopplung für die Signalverstärkungseigenschaften des Verstärkers. Die erfindungsgemäße Art der Selbstvormagnetisierung kann Verschiebungen des Arbeitspunktes, wenn nicht aufeinander abgeglichene Kerne vorhanden sind, nicht wesentlich reduzieren. Sie erhält jedoch den Arbeitspunkt eines abgeglichenen Magnet Verstärkers über weite Änderungsbereiche der Temperatur, der Speisespannung und der Frequenz konstant. Dadurch wird eine hohe Ausnutzung des Kernmaterials möglich, da der gesamte lineare Arbeitsbereich des Verstärkers innerhalb der Extreme der Betriebsbedingungen verfügbar ist.

Aus dem Vorhergehenden ist zu entnehmen, daß die Erfindung Anordnungen schafft, durch welche der Betrieb von Magnetverstärkern unter veränderlichen Arbeitsbedingungen verbessert wird, und zwar insbesondere unter den Bedingungen, welche Änderungen in der magnetischen Kerncharakteristik hervorrufen. Dies ist ein wichtiger Gesichtspunkt für den Magnetverstärkerbetrieb, da ohne eine solche Kompensation die Anwendung dieser Verstärker bei vielen Typen von Regel- bzw. Steuersystemen unmöglich wäre. Die einfachen und wirksamen Mittel, durch welche diese Stabilisierung des Arbeitspunktes erreicht wird, vergrößern den Anwendungsbereich von Vorrichtungen dieser allgemeinen Art wesentlich.

Claims (4)

1 Obwohl mehrere Verkörperungen der Erfindung in den Zeichnungen veranschaulicht worden sind, ist ersichtlich, daß die Erfindung in vielerlei Hinsicht, sowohl was Einzelteile als auch die Anordnung der Einzelteile anbetrifft, auch erheblichen Abänderungen unterworfen werden kann. Demzufolge wird zum Ausdruck gebracht, daß die vorausgehende Beschreibung und das in den Zeichnungen Gezeigte lediglich als erläuternd ausgelegt und nicht in einem beschränkenden Sinne gewertet werden sollen. Patentansprüche:

1. Magnetverstärker-Anordnung mit einem Paar von Magnetverstärker-Systemen in Gegentaktschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne der Magnetverstärker Stabilisierungswicklungen aufweisen, die in Abhängigkeit von der Summe der Ausgangsströme der beiden Einzelsysteme derart erregt sind, daß sie einer 479

Verschiebung der Arbeitspunkte der einzelnen Verstärker entgegenwirken.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Stabilisierungswicklungen der Summe der beiden Ausgangsströme proportional ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Stabilisierungswicklungen außer einem der Summe der beiden Ausgangsströme proportionalen Anteil einen konstanten Anteil enthält.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Magnetverstärkersystem aus einem Paar von Magnetverstärkern in Dopplerschaltung besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Wissenschaftliche Veröffentlichungen aus den Siemens-Werken«, Bd. XIX (1940), S. 226 bis 269, insbesondere S. 236/237 und S. 253.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen