DE1006012B - Magnetverstaerkerendstufe - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Magnetverstärker und ist insbesondere auf einen Magnetverstärker mit einer Mehrzahl von Gleichstromwicklungen zur Einspeisung einer Mehrzahl von Steuergrößen oder -parametern gerichtet.

Wenn elektrische Schaltanlagen für Luftfahrzeugausrüstungen verwendet werden sollen, kommt es vor allem darauf an, daß eine maximale Verläßlichkeit mit kleinsten räumlichen Abmessungen und Gerätegewichten erzielt wird. Der Magnetverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung ist für die Brennstoff-Steuerung einer Gasturbine als kombinierte Misch- und Endstufe vorgesehen und in der Lage, verschiedene Steuergrößen oder -parameter zu kombinieren und eine Leistungsverstärkung des resultierenden Steuersignals zu bewirken, damit das Ausgangssignal einen Ventilmotor betätigen kann. Bei diesem besonderen Anwendungszweck ersetzt der Magnetverstärker eine Schaltungsanordnung mit zwei oder mehr großen Leistungsvakuumröhren mit beachtlichem Leistungsverbrauch und sonstigen erforderlichen Schaltelementen, die sonst für die Mischfunktion erforderlich sind. Es soll jedoch schon an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß der in Verbindung mit der Brennstoffsteuerung einer Gasturbine beschriebene Erfindungsgegenstand auch vom Fachmann für eine große Anzahl von anderen Anwendungszwecken verwendet werden kann. Somit ist der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung allgemein die Schaffung einer Endstufe für eine elektrische Steuerung, die in hohem Maße verläßlich und auch stoßunempfindlich ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer elektrischen Steuerung mit geringem Leistungsverbrauch. Darüber hinaus bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Endstufe für eine elektrische Steuerung, mit der diie Signale, die verschiedenen Steuerparametern entsprechen, kombiniert werden und das resultierende Signal auf einen ausreichenden Signalpegel verstärkt wird, um eine beachtliche Arbeitsleistung, beispielsweise die Betätigung eines Ventils, durchzuführen. Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Endstufe, mit der die vorstehenden Aufgaben bei geringsten räumlichen Abmessungen und einem erträglichen Gerätegewicht gelöst werden können.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.

Die Zeichnung stellt ein schematisches Schaltbild eines Magnetverstärkersystems von einfachem Aufbau dar.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, bilden die zwei parallel geschalteten Vakuumröhren 10 und 12 einen Magnetverstärkerendstufe

Anmelder:

Bendix Aviation Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. September 1954

Warner Clifford Wintrode, South Bend, Ind. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

phasenlagenempfmdlichen Steuerkreis für einen Magnetverstärker 14. Der Magnetverstärker 14 besteht aus zwei' Kernen 16 und 18, auf denen gleichartig gewickelte Wecihselstxomwicklungen 20 bzw. 22 angeordnet sind. Diese Wicklungen sind in Reihe geschaltet und liegen unmittelbar an einer Wechselspannungsquelle und Erde. Diese Spulen werden entsprechend den allgemeinen üblichen Ausrüstungen von Luftfahrzeugen mit einer Wechselspannung von 115 V 400 Hz gespeist. Der Spannungsabfall an den Wicklungen 20 und 22 ist gleich und muß bei allen Betriebszuständen 115 V betragen. Wenn im Magnetverstärker nur in den Wicklungen 20 und 22 ein Strom fließt, sind die Kerne 16 und 18 nur teilweise gesättigt und weisen im wesentlichen die gleiche Flußdichte auf. Des weiteren sind auf die Kerne 16 und 18 Sekundär- oder Ausgangswicklungen 24, 26 aufgesetzt. Die in der Wicklung 24 induzierte Spannung spricht auf Änderungen der Flußdichte im Kern 16 und die in der Wicklung 26 induzierte Spannung auf die Flußdichteänderungen im Kern 18 an. Wenn in beiden Kernen die gleiche Flußdichte herrscht, sind die in den Wicklungen 24 und 26 induzierten Spannungen einander gleich. Es ist jedoch zu beachten, daß die Wicklungen 24 und 26 gegeneinandergeschaltet sind, so daß bei Induzierung gleicher Spannungen

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in beiden Wicklungen diese Spannungen einander aufheben und die Ausgangsspannung Null ist.

Des weiteren sind auf den Kernen 16 und 18 Gleichstromwicklungen 28 und 30 vorgesehen, welche jeweils an die Anodenkreise der Röhren 10 und 12 angeschlossen sind. Den Gittern 32 und 34 dieser Röhren 10 und 11 wird ein Signal zugeführt, welches einer Fehlergröße eines speziellen Steuerparameters, beispielsweise dem Drehzahlfefaler, entspricht. Die die Röhren enthaltende Parallelschaltung ist phasenlagenempfindlich, so daß in den Röhren 10 und 12 nur ein Röhrenstrom fließen kann, wenn die Gitterspannungen mit ihren Anodenspannungen gleichphasig sind. Wenn beispielsweise bei einem bestimmten Betriebszustand mit einer zu großen Drehzahl gearbeitet wird, ist allein das Signal am Gitter 34 mit der Anodenspannung phasengleich, so daß demgemäß nur in der Steuerwicklung 30 ein Stromfluß, auftritt. Bei einem Betrieb mit zu geringer Drehzahl ist nur die Spannung am Gitter 32 phasengleich mit der Anodenspannung, so· daß nur in der S teuer wicklung 28 ein Strom fließt. Bei genau eingestellter Drehzahl haben die Ströme in beiden Röhren 10 und 12 einen sehr kleinen Wert und sind unter allen praktisch vorkommenden Bedingungen einander gleich.

Es soll nun für die oben angegebene Anwendung angenommen werden, daß am Gitter 32 der Röhre 10 ein Signal anliegt, welches einen -Stfomnuß in der Wicklung 28 hervorruft. Durch diesen Strom gelangt der Kern 16 wesentlich dichter an seinen Sättigungszustand, so daß sich der Spannungsabfall an der Wicklung 20 vermindert und eine entsprechende Vergrößerung des Spannungsabfalles an der Wicklung 22 auftritt. Da die Polarität und die Größe der Ausgangsspannung von der Spannungsdifferenz dieser zwei Wicklungen bestimmt wird, hat der Ausgang die gleiche Polarität wie die .Spannung in der Wicklung 26, und es stellt sich eine Größe des Ausgangssignals ein, welche der Differenz der in den Wicklungen 24 und 26 induzierten Spannungen entspricht. Wenn an Stelle der Röhre 10 die Rohre 12 zum Leiten kommt, hat die Ausgangsspannung' die gleiche Polarität wie die Spannung der Wicklung 24.

Um einen zweiten Steuerparameter in die Schaltung einzuführen, sind auf die Kerne 16 und 18 zwei weitere S teuer wicklungen 36 bzw. 39 aufgebracht. Über das Gitter 42 der Röhre 40 kann in die Schaltung ein Signal eingeführt, werden, welches dem Fehlerwert einer zweiten Steuerfunktion, beispielsweise der Temperatursteuerung, entspricht. Diese Röhre 40 ist über eine Leitung 43 an die gleiche Anodenspannungsquelle Ei, angeschlossen- wie die Röhren 10 und und 12 und schickt durch die Wicklungen 36 und 38 nur dann ein Signal, wenn die Signalspannung am Gitter 42 mit der Anodenspannung phasengleich ist. Im Gegensatz zum Drehzahlsignal, das in einer Parallelschaltung in Abhängigkeit von einem Bezugsoder Vergleichswert gesteuert wird, arbeitet die Temperatursteuerung unmittelbar und erzeugt lediglich ein Begrenzungssignal, welches das Drehzahlsignal überflügelt, wenn sich eine übermäßig hohe Temperatur einstellen sollte. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die Wicklungen 36 und 38 so· geschaltet sind, daß die Amperewindungen der S teuer wicklungen 28 und 36 einander entgegengerichtet sind, während die Wicklungen 30 und 38 auf dem Kern 18 gleichsinnig geschaltet sind, so daß sich ihre Amperewindungen addieren. Auf diese Weise bewirkt jeder Stromfluß durch die Wicklungen 36 und 38, daß der Kern 18 zur Sättigung kommt und sidh, die Flußdichte im Kern 16 vermindert, wodurch dann auch der Spannungsabfall an der Wicklung 22 vermindert und an der Wicklung 20 erhöht wird. Die resultierende Ausgangs spannung hat die gleiche Phasenlage wie der Strom in der Ausgangswieklung 24. Die Kondensatoren 44 und 46, die den Wicklungen 28 und 30 parallel geschaltet sind, und der Kondensator 48, der den Wicklungen 36 und 38 parallel geschaltet ist, dienen als Filter und sorgen dafür, daß der Strom in den Wicklungen im wesentlichen während der ganzen Periode fließt, selbst wenn die Röhren nur während eines Teiles der Periode leitend sind. Bei einer Brennstoffsteuerung würde die vorbeschriebene Schaltungsanordnung an einen Ventilmotor so· anzuschalten sein, daß der Brennstoffstrom vermindert wird.

Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß Begrenzungen zusätzlicher Steuerparameter entsprechend den vorstehenden Ausführungen dadurch in der Schaltung vorgenommen werden können, indem man noch weitere Gleichstromsteuerwicklungen hinzufügt, die in gleicher Weise wie die Wicklungen 36 und 38 an eine entsprechende Signalquelle angeschlossen werden. Eine weitere unmittelbare Möglichkeit zur Einführung zusätzlicher Begrenzungsfunktionen besteht noch darin, daß man eine weitere Signalquelle in Art der Röhre 40, die die Wicklungen 36 und 38 versorgt, anschaltet und dann auch diese Signalquelle unmittelbar an die Leitung 43 anschließt. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, lassen sich auch noch weitere Abänderungen vornehmen. Obwohl die Erfindung vorstehend an Hand einer Drehzahl-Temperatur-Steuerung für einen Brennstoffregler beschrieben wurde, läßt sich die erfindungsgemäJße Steuerung auch noch für eine Vielzahl von anderen Anwendungszwecken benutzen, bei denen es darauf ankommt, mit äußerst widerstandsfähigen und unempfindlichen Mitteln Signale, die zwei oder mehr Steuerparametern entsprechen, miteinander zu mischen und zu verstärken.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Magnetverstärkerendstufe für eine Schaltung zur Steuerung einer Variablen, bei der ein erster Parameter auf einem gewünschten Wert und ein zweiter Parameter unterhalb eines Grenzwertes gehalten wird, unter Verwendung von zwei Kernen, von denen jeder eine Wechselstromleistungswicklung, eine Ausgangs wicklung und eine induktiv angekoppelte Steuerwicklung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklungen (28 und 30) parallel an einen phasenlagenempfindlichen Kreis (10,12) so angeschlossen sind, daß eine der Steuerwicklungen (30) bei einem den gewünschten Wert übersteigenden Wert des ersten Parameters und die andere der S teuer wicklungen (28) bei einem den gewünschten Wert des ersten Parameters unterschreitenden Wert erregt wird, wobei ein zweites Paar (36, 38) von Steuerwicklungen, welche induktiv gekoppelt auf den Kernen (16, 18) angeordnet sind, mit einem Steuerkreis (40) verbunden sind, welcher nur dann ein Ausgangssignal liefert, wenn der Wert des zweiten Parameters den Grenzwert übersteigt.

2. Magnetverstärkerendstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Paar (36,38) der S teuer wicklungen so angeschlossen ist, daß die Steuerwicklungen (30, 38) des einen Kernes (18) einander in der Erzeugung des magnetischen Flusses unterstützen und die Steuer-

wicklungen (28, 36) auf dem anderen Kern (16) bezüglich der Erzeugung des magnetischen Flusses gegeneinander arbeiten.

3. Magnetverstärkerendstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der S teuer wicklungen (28, 30; 36, 38) eine Kapazität (44, 46; 48) parallel geschaltet ist.

4. Magnetverstärkerendstufe nach Anspruch 1 bis 3 für eine Drehzahl- und Temperatursteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß eine (28) der Steuerwicklungen bei Unterschreiten der Solldrehzahl und das zweite Paar von Steuerwicklungen (36, 38) nur bei Übersohreiten der Solltemperatur erregt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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