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Mehrstufiger magnetischer Verstärker Die nachstehend, beschriebene
Erfindung hat einen mehrs.ttifigen magnetischen Verstärker in Selbstsättigungsschaltung
zum Gegenstand.
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Es ist bekannt, magnetische Verstärker in Selbstsätti:gungsscha.ltung
entweder durch eine zusätzliche Gleichstromvormagnetnsierung oder durch periodische,
mit der Speisespannung synchrone Spannungsstöße: zu steuern. Man spricht im ersten.
Fall von »Durchflutungssteuerung«, im zweiten Fall von. »Flußsteuerung«. Auch eine
Kombination beider Steuerungsarten ist möglich.
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Zur Kopplung zweier Verstärkerstu.fen können sogenannte Kopplungsventile
benutzt werden. Die Funktion eines solchen Kopplungsventils sei an. Hand der in
Fig. 1 wiedergegebenen Ein:wegschaltung, bestehend aus einem magnetischem Vor- und
Hauptverstärker, erläutert. In dieser Figur ist mit 5 der magnetische Hauptverstärker
bezeichnet, dessen Arbeitswicklung 7 und Steuerwicklung 8 den gleichen. magnetischen
Fluß umfassen. 4 isst das 13 der Belastungswiderstand und 9 ein. über die Klemmen
14 an der speisenden. Wechselspannung liegender Transformator, der mit seiner Sel#:undärwioklung
11 die zur Steuerung des magnetischen Hauptverstärkers 5 dienende: Wechselspannung
liefert. Das Spannungs-1Jbersetzungsverhäfnis dieses Transformators wird zwe:ckmäßigerwe:ise
entsprechend dem üb:ersetzungsverhältni.s zwischen Steuerwicklung und Arheitswicklung
des magnetischen Hauptverstärkers gewählt.
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In dem Steuerstromkreis .des, magnetischen Hauptverstärkers liegt
außerdem das Kopplungsventil 1, über das ein von einer nicht näher beschriebenen
Stromquelle gelieferter konstanter Strom J, geiführt wird, der entgegengesetzt etwas
größer als der über die Steuerwicklung 8 und das Ventil 2 fließende maximale Magnetisierungsstrom
des magnetischen. Hauptverstärkers ist. Dadurch tritt zunächst nur ein unwesentlicher
Spannungsabfall am Kopplungsventil 1 in Flußriehtung auf.
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Parallel zu .dem aus Ventil 2 und Steuerwicklung 8 des Hauptverstärkers
gebildetem Pfad liegt die Arbeitswicklung 6 eines magnetischen Vorverstärkers mit
einem Sättigungsventil 3. Die Steuerung dieses Voir@verstärlce@rs, die nicht näher
ausgeführt ist, kann entweder mittels Du rchflutungssteu erung oder in gleicher
Weise wie, die des Hauptverstärkers durchgeführt werden. Solange nun die Arbeitswicklung
6 des Vorverstärkers gesperrt ist, liegt während der Steuerhalbfwelle die gesamte
Spannungszeitfläche an der Steuerwicklung 8 des Hauptverstärkers. Dabei kann der
Magnetisierungsstrom über das Kopplungsventil 1 fließen, da der entgegengesetzt
fließende Strom J1 größer ist und das Ventil öffnet. Wird nun ,der Vorverstärker
mittels seiner Steuerung ganz oder teilweise geöffnet, so liegt von dem Moment,
bei dem die Sättigung des Kernes der Arbeitswicklung 6 des Vorverstärkers eintritt,
die Spannung der Tran:sformatarwicklungen 11 und 12 an dem Kopplungsventil 1; der
durch die Arbeitswicklung 6 des Vorverstärkers und sein Ventil 3 gebildete Pfad
stellt dann praktisch einen Kurzschluß dar. Der Strom 7i fließt dann über die Sekundärwicklungen
. 11 und 12 des Transf'ormatoes 9, über .die Arbelitswicklung 6 des Vomvers.tärkers
und das ihr zugehörige Ventil 3. Die Aufgabe der von der Wicklung- 12 gelieferten
Zusatzspannung ist es dabei, d-ie geringen Spannungsabfälle an 6 und 3 zu -decken,
damit der Strompfad 8 und 2 sicher gesperrt wird. Man kann also mit dem Vorverstärker
den Zeitpunkt festlegen, bis zu dem die von 11 gelieferte Spannung an der Steuerwicklung
8 des Hauptverstärkers wirksam ist und damit eine Steuerung mittels veränderlicher
Span.n:ungszeitfläche vornehmen.
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Diese bekannte Schaltung erfordert eine besondere Stromquelle, der
der über dass Kopplungsventil 1 fließende konstante Strom f1 entnommen werden kann.
Diese besondere Stromquelle kann bei einem mehrstufigen magnetischem, Verstärker
in. Selbsts:ättigungsschaltung, bei dem der ein Ventil enthaltende Arbeitskreis
der vorhergehenden Verstärkerstufe und der durch diesen über Kopplungselemente bee,influßte,
ein Ventil gleicher Durch:laßrichtung enthaltende! Steuerkreis der nachgeschalteten
Verstärkerstufe über verschiedene Anzapfungen der Sekundärwicklung eines Speisetransformators
gespeist werden, nach der Erfindung dadurch eiingespart werden, daß beide Kreise
auf einer Seite verbunden über einen gegebenenfalls einste@llbaren Widerstand an,
die Sekundärwicklung des Speisetransformators geführt sind, die derart bemessen
ist, daß der zusätzliche Spannungsabfall des
Magnetisierun@gsstromes
an dem Widerstand gedeckt ist.
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Erfolgt die Kopplung des Arbeitskreises der einen Verstärl,rerstufe
mit dem Steuerkreis der ihr -nachgeschalteten Verstärlz.ers@tufe über ein Kopplungsventil,
so, kann man in Weiterbildung des Erfindjungsgedankens die zusätzlich von der Sekundärwicklung
des Speisetransformators aufgebrachte Spannung über einen besonderen Anschlußpunkt
abgreifen und ihr den zum Betrieb des Kopplungsventils erforderlichen Strom entnehmen,
der durch den einstelilbaren Widerstand so. verändert werden kann, daß er etwas
größer ist als. der über den Steuerkreis, fließende Strom. Man kann einen mehrstufigen
magnetischen Verstärker der angegebenen Art aber auch derart auslegen, daß bei Verwvendun@g
von unvollständigen Brückenschaltungen ein Kopplungsventil nicht erforderlich isst,
wenn der Widerstand zwischen, zwei Verbindungspunkten von Arbeits- und Steuerkreisen
liegt und über eine Mittelanzapfung an die Sekundärseite des Speisetransformators
geführt ist. Statt einen Widerstand mit Mittelanzapfung zu. verwenden, kann man
aber auch parallel zu .ihm eine ReihenschaItung von Ventilen gleicher Durchlaßrichtung
schalten und zwischen diese den Anschlußpunkt der Sekundärseite des Spei@setransforinators
legen. Diese Ventile werden bei Verwendung von Brückenschaltungen entbehrlich, wenn
der Widerstand derart mit den ventilseitigen Verbindungen der Arbeits- und Steuerkreise
verbunden ist, d'aß er stets in gleicher Richtung vom Strom durchflossen wird,.
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Fig. 2 zeigt ein. Ausführungsbeispiel mach der Erfindung. Zu den mit
den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehenen Schaltelementen tritt noch eine
weitere Wicklung 15 des Trunsformators.9, die mit dem Kopplungsventil 1 über einen
einstellbaren Widerstand 16 zur Einstelifung der Größe des über das Kopplungsventil
fließenden Stromes verbunden ist. Je nach Größe der Spannungen an den Wicklungen
15 und 11, 12 ändert sich der durch den, Widerstand 16 fließende Strom etwas mit
dem Aussteuerungsgrad des Vorverstärkers. Wichtig ist nur, daß dieser Strom etwas
größer ist als der über die Steuerwicklung 8 des magnetischen Hauptverstärkers fließende
Magnertisierungsstrom.Man kann die Schaltung auch so dimensionieren; daß über das
Kopplungsventil praktisch kein Strom fließt und dementsprechend die Schaltung ohne
Kopplungsventil betreiben. Ein Ausführungsbeispiel eines nach diesem Erfindüngsgedarnken.
aufgebauten Steuerkrenes eines magnetischen Verstärkers in unvollständiger Brückenschaltung
zeigt Fig.3. Zur Vereinfachung ist dabei der Arbeitsstromkreis des magnetischen
Hauptverstärkers nicht mit dargestellt. Zu den Schaltelementen der Fig. 1 und 2
hinzugekommene gleichartige Schaltelemente in einem korrespondizrenden Brückenzweig
sind dabei mit gestrichenen Bezugszeichen versehen. Die mit 17 und 18 bezeichneten
Ventile die nen lediglich als elektrische Weichen für den über den Widerstand 16
und die Transformatorwicklungen 11 und 12 und 15 fließenden Strom. Bei einer Aufteilung
des Widerstandes 16 in zwei gleiche Widerstände können auch diese Ventile noch fortgelassen
werden, wie Fig. 4 zeigt.
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Die erfindungsgemäße Einschaltung einer zusätzlichen Wechselspannung
mittels der Transformatorwicklung 15 bewirkt dabei die Deckung des von dem Magnetisierungsstrom
hervorgerufenen Spannungsabfalles am Widerstand 16, da sie im Widerstand,
16
einen Strom von der Größenordnung des Magnetisierungsstromes hervorrwft.
Die an den Steuerwicklungen 8 bzw. 8' liegende Spannung wird, wie bisher, durch
die Transformatorwicklung 11 aufgebracht. Die Sperrung des Magnetisierungsstromkreises
8 und 2 bzw. 8' und 2' erfolgt auch hier mittels des Vorverstärkers mit seinen Stromzweigen
6 und 3 bzw. 6'
und 3' dadurch, daß dieser im Gebiet der Sättigung
einen Kurzschluß darstellt. Die erst zu diesem Zeitpunkt eintretende Spannungserhöhung
am Widerstand 16 dient notwendigerweise zur Sperrung des Magnetisierungsstromes
in den Steuerwicklungen 8 und 8' des magnetischen Hauptverstärkers.
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Fig. 5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel den Steuerkreis einer
Drehstrombrückenschaltung. Die einzelnen sekundären Teilwicklungen des Speisetransformators
19, die bei den oben beschriebenen Beispielen getrennt betrachtet wurden, sind hier
zu drei Wicklungen mit entsprechenden Anzapfungen zusammengefaßt worden. Sie speisen
zum einen die Arbeitswicklungen 20 des Vorverstärkers und die Steuerwicklungen 21
dies Hauptverstärkers, denen in entsprechen-der Weise die, Ventile der Reihen 22
und 23 zugeordnet sind. Gleichzeitig bringen sie die zur Deckung des am Widerstand
16 auftretenden Spannungsabfalles des Magnetisierumgsstromes erforderliche
Spannung auf.
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In ähnlicher Weise können nach den, Erfindungsgedanken mehrere Verstärkerstufen
zu einer Kaskade zusammengeschaltet werden.