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DE1074086B - Als Relais arbeitender magnetischer Verstärker - Google Patents

Als Relais arbeitender magnetischer Verstärker

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Publication number
DE1074086B
DE1074086B DE1957C0015744 DEC0015744A DE1074086B DE 1074086 B DE1074086 B DE 1074086B DE 1957C0015744 DE1957C0015744 DE 1957C0015744 DE C0015744 A DEC0015744 A DE C0015744A DE 1074086 B DE1074086 B DE 1074086B
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DE
Germany
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magnetic amplifier
transistor
current
magnetic
winding
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Pending
Application number
DE1957C0015744
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English (en)
Inventor
Le Chesnay Seineet-Oise und Claude Monin Paris Etienne Alizon (Frankreich)
Original Assignee
Compagnie Industrielle des Telephones, Soc. An.. Paris
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Publication date
Application filed by Compagnie Industrielle des Telephones, Soc. An.. Paris filed Critical Compagnie Industrielle des Telephones, Soc. An.. Paris
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Description

Die Erfindung betrifft einen als Relais arbeitenden magnetischen Verstärker, der besonders in der automatischen Telephonie und in der Fernsteuerung verwendet werden kann.
Als Relais arbeitende magnetische Verstärker sind bereits bekannt, besonders durch die deutsche Patentschrift 1 042 652. Man erhält durch sie einen Ausgangsstrom, der bei einer bestimmten Erregung bestimmte Werte annehmen kann.
Diese magnetischen Verstärker besitzen jedoch eine relativ niedrige Ausgangsimpedanz, die ihre Anwendung auf Kreise mit Ideinen Widerständen beschränkt. Andererseits ist der Ausgangsstrom in Funktion der Erregung nicht genau konstant, wenn der magnetische Verstärker in Arbeitsstellung ist; außerdem machen diese magnetischen Verstärker die Verwendung einer kostspieligen Filterinduktanz, die noch dazu ein bedeutendes Volumen hat, und die Verwendung von mehreren Gleichrichtern notwendig.
Die Erfindung hat einen als Relais arbeitenden magnetischen Verstärker zum Gegenstand, der einen Nutzstrom derselben Größenordnung wie die magnetischen Verstärker nach der genannten deutschen Patentschrift liefern kann, der aber eine erhöhte Ausgangsimpedanz besitzt, die tatsächlich eine wesentliche Verstärkung ergibt und einen viel geschmeidigeren Betrieb gestattet. Ebenfalls gestattet dieser Verstärker, einen Ausgangsstrom im Ladewiderstand zu erhalten, der bei Steueramperewindrmgszahlen, die der Arbeitsstellung des magnetischen Verstärkers entsprechen, genau konstant ist.
Es sind auch Anordnungen ähnlicher Art bekannt. Eine dieser Anordnungen besitzt einen Verstärker mit zwei magnetischen Kernen. Der Ausgangsstrom steigt hierbei bei einer Steuererregung plötzlich an. Jeder Kern enthält eine Arbeitswicklung, eine Vormagnetisierungswicklung und eine Steuerwicklung. Die Intensität des Steuerstromes wird auf den gewünschten Wert geregelt, bleibt aber mit Hilfe einer Brücke proportional den Änderungen der zu überwachenden Größe. Die Aufgabe dieser Anordnung ist es, bei Überlastung einen Stromkreis zu unterbrechen. Der Ausgangsstrom ist hierbei auch kein Gleichstrom, sondern ein gleichgerichteter Strom, der ein klassisches elektromagnetisches Relais steuert.
Bei der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe kann diese bekannte Anordnung nicht verwendet werden, da hier ein exakter und konstanter Ausgangsstrom gefordert wird. Auch erfordert diese Anordnung einen erheblichen Aufwand an Bau- und Schaltelementen und weist ferner nicht die Vorteile eines als Relais arbeitenden magnetischen Verstärkers auf.
Der Verstärker gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Ausgangsklemmen des Als Relais arbeitender magnetischer
Verstärker
Anmelder:
Compagnie Industrielle
des Telephones, Soc. An.,
Paris
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Leinweber, Patentanwalt,
München 2, Rosental 7
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 9. November 1956
Etienne Alizon, Le Chesnay, Seine-et-Oise,
und Claude Monin, Paris (Frankreich),
sind als Erfinder genannt worden
magnetischen Verstärkers zwei Stromzweige geschaltet sind, von denen der eine eine Einrichtung zum Verändern der Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsklemmen und zum Umkehren dieser Potentialdifferenz und der andere Zweig einen an Emitter und Basis angeschalteten Transistor enthält, und daß die Belastungsimpedanz des Nutzkreises in den Kreis des Kollektors des Transistors geschaltet ist.
Die Einrichtung wird durch eine Impedanz gebildet, deren eines Ende an einen Pol einer konstanten Stromquelle geschaltet ist, während der von der kontanten Stromquelle gelieferte Strom dieselbe Richtung hat wie der von dem magnetischen Verstärker gelieferte.
Andere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung erscheinen in der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, die als Beispiele dienen und eine Ausführungsform eines magnetischen Verstärkers gemäß der Erfindung geben.
Fig. 1 ist das Schaltbild des magnetischen Verstärkers; Fig. 2 bis 7 sind Kurven, die sich auf die Wirkungsweise der Einrichtung entsprechend Fig. 1 beziehen.
Der in Fig, I dargestellte magnetische Verstärker enthält unter anderen Elementen einen Transduktor mit einem sättigbaren magnetischen Kreis 5, der eine in Reihe mit einem Gleichrichter Rd geschaltete Wicklung 1, die von einer Quelle E mit Wechselstrom gespeist wird, eine Steuerwicklung 2, die das Signal in konstantem Gleichstrom von veränderbarer oder konstanter Dauer erhält, eine Rückkopplungswicklung 3 "und eine Vormagnetisierungswicklung 4 trägt, Die algebraische Summe
909 727/360
3 4
der Amperewindungen der Wicklungen 2, 3 und 4 kann S1 und S2 zu verstehen sind. All das geschieht so, als ob
ganz allgemein als Steueramperewindungen bezeichnet der magnetische Verstärker durch den Transistor für alle
werden. Werte Ia seiner abgegebenen Leistung, die niedriger als
Gleichfalls enthält der magnetische Verstärker zwischen die Schwellintensität J0 sind, gesperrt würde.
den Punkten A und B einen in Reihe mit einer konstanten 5 Punkt S1 entspricht der Zahl der Steuerampere-Stromquelle mit der elektromotorischen Kraft U0 ge- windungen (Nc J0) T der Inbetriebnahme der Einrichtung, schalteten Widerstand r, der mit der negativen Polarität Man sieht, daß, wenn der Strom Ia am Ausgang des dieser Quelle verbunden ist. Am Punkt A liegt ebenfalls magnetischen Verstärkers ein eine Schwellvormagnetider Emitter eines Transistors vom Typ p-n-p, dessen sierung gebender Strom J0 ist, der Transistor durchBasis δ am Punkt B liegt. Zwischen dem Kollektor c und io lässig wird und der Strom in dem Kollektor dann fühlbar der Basis δ des Transistors ist ein Filterkondensator Ca der Modulation des Stromes im Emitter folgt,
als Nebenschluß angeordnet. Der Kondensator Ca, der zwischen der Basis und dem
Der Kollektor c des Transistors ist mit einem Last- Kollektor des Transistors angeordnet ist, bildet für den
widerstand R verbunden, dessen anderes Ende an das Wechselstrom eine Impedanz, die viel kleiner ist als der
negative Potential einer EMK-Quelle U1 gelegt ist. 15 Lastwiderstand R. Der Kondensator Ca spielt die Rolle
U1 ist größer als U0. Die positiven Klemmen der Quellen eines Filterkondensators für den Ausgangsstrom.
ZJ0 und U1 liegen an dem gemeinsamen Punkt B, der mit Der mittlere Ausgangsstrom durch denLastwiderstandi?
der an Masse gelegten Klemme der Quelle E verbunden ist. ist im wesentlichen
Zwischen dem Kollektor c des Transistors und dem U1
Lastwiderstand R kann nach Gutdünken mit HiMe der 20 s r, ·
Klemmen NQ und MP die Rückkopplungswicklung 3
geschaltet werden, je nachdem, ob entweder die Klemmen Dieser Ausgangsstrom geht von einem Nullwert zu
MN und PQ verbunden sind und NQ offen ist oder ob dem Wert
die Klemmen NQ verbunden und MiV und PQ offen sind. U1
Die Einführung der Wicklung 3 in Reihe mit dem 25 π
Lastwiderstand bildet nur eine Ausführungsart der
Erfindung. Zunächst ist für die Fig. 2 bis 5 Voraussetzung, für einen gewissen Wert (N0 Ic) τ der Steuerampere-
daß die Rückkopplungsrichtung 3 abgeschaltet ist, d. h. windungen über. Die Kurve des Stromes wird also
daß der Punkt N mit dem Punkt Q verbunden und die zur Kurve 7 (s. Fig. 5).
Verbindungen MN und PQ nicht hergestellt sind. 30 Wenn jetzt (bezugnehmend auf Fig. 1) die Verbin-
Fig. 2 stellt die Kurve des Ausgangsstromes Ia als düngen MN und PQ hergesteEt werden und die vorige
Funktion der Steueramperewindungen Nc J0 des ma- Verbindung NQ unterbrochen wird, wird auf diese Weise
gnetischen Verstärkers dar, wobei der Strom Ia derjenige der Nutzstrom in die Rüclckopplungswicklung 3 des ma-
ist, der die Wicklung 1 und den Gleichrichter Rd bei gnetischen Verstärkers eingeführt. In diesem Fall ist der
verschiedenen Werten der durch die Wicklungen 2 und 4 35 Ausgangsstrom Is für Ne I0 = 0, wie in Fig. 6 angegeben,
belieferten Steueramperewindungen durchfließt. durch Schnitt der Kurve 7 mit der Rückkopplungs-
Der in Fig. 1 dargestellte Transistor sei vom Typ p-n-p; geraden!) im Punkt A0. Die Neigung der Geraden D
damit er unter diesen Bedingungen durchlässig ist, muß wird durch das Verhältnis der Windungszahl der Rück-
der Emitter e hinsichtlich der Basis δ positiv sein. kopplungswicklung 3 zur Windungszahl der Steuer-
Der Strom J0 ergibt sich aus der Spannung am Punkte, 40 wicklungen 2 und 4 bestimmt. Der charakteristische
der der Quelle E nach Gleichrichtung durch den Gleich- Arbeitspunkt ist, wenn Nc I0 von Null verschieden ist,
richter Rd geliefert wird. Der Wert der EMK CJ0 muß, durch den Schnitt der Kurve 7 mit einer Geraden, die
damit der Transistor durchlässig ist, kleiner als der aus der Geraden D durch Parallelverschiebung zur
Spannungsabfall r I0 sein, d. h. daß U0 < r J0 ist. Abszissenachse hergeleitet wird und algebraisch gleich
Ist dagegen das Potential des Emitters U0 > r J0 in 45 NB Ic ist.
bezug auf die Basis negativ, so ist der Transistor nicht Man sieht also, daß für Nc I0 = (N0 Ic)t die Gerade D1
durchlässig. die Kurve 7 in B1 und A1 schneidet, daß für Nc Ic
Im Grenzfall ist selbstverständlich U0 =rlo, und die = (NbIc)r die Ger ade D2 die Kurve 7 in B2 und A 2 schneidet
Potentiale sind dort gleich. und daß für Nc Ic < (Nc IC)R es nur einen möglichen
Der Spannungsabfall r I0 kann also als Schwellwert 50 Schnittpunkt, z. B. S3, gibt.
betrachtet werden; ist der Widerstand/bei einem Strom Wenn sich die Gerade D zwischen den Geraden D1
I > J0 im Widerstand r konstant, so ist das Potential und J)2 befindet, gibt es drei mögliche Schnittpunkte,
des Punktes A im Vergleich zum Punkt B positiv, und doch entspricht der Mittelpunkt einem unstabilen Gleich-
der Transistor ist durchlässig; ist dagegen J < J0, so ist gewichtszustand des Systems.
das Potential des Punktes A negativ in bezug zum 55 Die sich aus Fig. 7 ergebende Kurve ist die charak-
Punkt B, und der Transistor ist nicht durchlässig. teristische eigentliche Kurve für den magnetischen Ver-
Der Strom I = I0 ist also der Schwellstrom, ent- stärker gemäß der Erfindung, die schließlich
sprechend dem Spannungsabfall r J0. für die Steueramperewindungen Nc I0 < [Ne Ic)r einen
In Fig. 3 ist einerseits die Kurve Ia der Fig. 2 und an- Ausgangsstrom Null liefert,
dererseits die Kurve J0 des Schwellstromes dargestellt. 60 für (NCIC)R <NC J0 < (N010) τ entweder einen Strom
Bei einer bestimmten Schaltung ist der Wert J0 offen- Null oder einen konstanten Strom mit der Inten-
sichtlich konstant; die diesen Wert darstellende Gerade sität J, je nachdem, ob NCIC seinen Wert durch
Ia = Ic läuft parallel zur Abszissenachse und schneidet anwachsende oder sich verringernde Werte erreicht
die Kurve Ia in zwei Punkten S1 und S2, die den Steuer- hat.
amperewindungen (Nc I0) τ bzw. (NcIc)s entsprechen. 65 Der dem Wert (NcIc)t entsprechende Punkt B1 und
Die Kurve des Stromes Ie am Eingang des Emitters e der dem Wert (NB Ic)r entsprechende Punkt B2 werden als Funktion der Amperewindungen Nc Ie wird bei Fig. 4 Anstiegs- oder Arbeitspunkt bzw. Abfall- oder Ruhein 6 dargestellt. punkt genannt.
Wie ersichtlich, ist der Strom Ie Null für alle Steuer- Andererseits besteht die Möglichkeit, eine Quelle einer
amperewindungszahlen, die zwischen den beiden Punkten 70 konstanten EMK U2 zwischen der Basis δ des Transistors
-und dem gemeinsamen Punkt B anzuordnen, wobei die Basis b mit der negativen Klemme der Quelle und Punkt B mit der positiven Klemme verbunden ist. Diese Quelle hat eine EMK mit niedrigerem absolutem Wert als U0. Unter diesen Bedingungen würde der Schwellstrom durch die Gleichung
U0-U2
bestimmt werden.
An Stelle eines Transistors p-n-p kann man auch einen Transistor n-p-n unter der Bedingung verwenden, daß die Polaritäten der Stromquellen U0 und U1 und die Richtung des Gleichrichters Rd umgekehrt werden. Die konstanten Stromquellen können nicht getrennt werden, wie es in Fig. 1 gezeigt wird, aber sie können durch eine einzige Batterie mit mehrfachen Anzapfungen gebildet werden.
Der neue magnetische Verstärker gemäß der Erfindung bietet den Vorteil, weniger umfangreich und kostspielig zu sein als die älteren Einrichtungen, da er keine Induktanz mehr erfordert.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Als Relais arbeitender magnetischer Verstärker mit mindestens einem sättigbaren magnetischen Kern, auf den mindestens eine wechselstromgespeiste Arbeitswicklung und eine gleichstromgespeiste Steuerwicklung aufgebracht sind, und mit einem in Serie zur Arbeitswicklung liegenden Gleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Ausgangsklemmen (A, B) des magnetischen Verstärkers zwei Stromkreise geschaltet sind, von denen der eine eine Einrichtung (r, U0) zum Verändern der Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsklemmen (A, B) und zum Umkehren dieser Potentialdifferenz und der andere Zweig einen an Emitter und Basis angeschalteten Transistor (T) enthält, und daß die Belastungsimpedanz (R) des Nutzkreises in den Kreis des Kollektors(C) des Transistors (T) geschaltet ist.
2. Magnetischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an seinen Ausgangsklemmen (A, B) parallel zum Eingang des Transistors (T) ein Stromzweig liegt, der eine Impedanz (r) und eine konstante Stromquelle (CZ0) enthält.
3. Magnetischer Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Stromquelle (CT0) einen Strom von derselben Richtung wie die des vom magnetischen Verstärker gelieferten liefert.
4. Magnetischer Verstärker nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (Ca) zwischen Basis und Kollektor des Transistors geschaltet ist.
5. Magnetischer Verstärker nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromquelle in Serie zur Belastungsimpedanz (R) des magnetischen Verstärkers geschaltet ist und die freien gleichnamigen Klemmen beider konstanten Stromquellen (CZ0 und ZJ1) untereinander verbunden sind.
6. Magnetischer Verstärker nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorkreis des Transistors (T) über eine auf den magnetischen Kern aufgebrachte Rückkopplungswicklung (3) verläuft.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 594022, 2 709 798.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 909 727/360 1.60
DE1957C0015744 1957-12-21 1957-11-06 Als Relais arbeitender magnetischer Verstärker Pending DE1074086B (de)

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FR754401A FR72667E (fr) 1957-12-21 1957-12-21 Relais magnétostatique
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FR766874A FR73666E (fr) 1958-06-02 1958-06-02 Relais magnétostatique

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