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Die Erfindung betrifft einen umkehrbaren Magnetverstärker mit parallelgeschalteten
Ausgangswindungen und mit einem symmetrisch nichtlinearen Widerstand in Gestalt
eines phasenempfindlichen Gleichrichters für die Gleichrichtung der Ausgangsspannung
mit doppelter Grundfrequenz, die in den Ausgangswindungen induziert wird.
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Es sind umkehrbare Magnetverstärker mit einem symmetrischen nichtlinearen
Widerstand bekanntgeworden, der in Form eines phasenempfindlichen Gleichrichters
ausgebildet ist und der für die Gleichrichtung der in den Ausgangswicklungen des
Magnetverstärkers induzierten Spannung doppelter Grundfrequenz dient. Als nichtlinearer
Widerstand wird ein Karborundumwiderstand (Thyrit), zwei in entgegengesetzten Richtungen
durchlässige parallelgeschaltete Dioden oder eine Gleichrichlerbrücke verwendet,
die im Diagonalzweig entweder eine Gleichspannungsquelle oder ein RC-Glied oder
auch eine Zenerdiode enthält.
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Für eine wirksame Gleichrichtung der geradzahligen Harmonischen, die
in den Ausgangswicklungen induziert werden, wird in den Stromkreis des Gleichrichters
eine erste Harmonische angelegt, die beispielweise durch die Überbrückung einer
der Speisewicklungen durch einen aktiven Widerstand erhalten wird. Hiermit wird
erreicht, daß in den Gleichrichterstromkreis die erste Harmonische gelangt. Für
die Begrenzung der mit der doppelten Grundfrequenz auftretenden Spannung wird ein
hoher aktiver oder induktiver Widerstand in Reihe mit den Eingangswicklungen eingeschaltet.
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Ein wesentlicher Nachteil der Magnetverstärker oben beschriebener
Art liegt nun darin, daß sie eine Fehlerspannung am Ausgang erzeugen, sobald in
der Speisespannung geradzahlige Harmonische auftreten. Eine jede Änderung der Größe
oder der Amplitude bzw. Phase dieser Harmonischen hat eine entsprechende Nullpunktabweichung
des Verstärkers zur Folge.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen umkehrbaren Magnetverstärker
anzugeben, bei dem eine Nullpunktabweichung völlig vermieden oder wenigstens gegenüber
den bekannten Einrichtungen dieser Art wesentlich herabgesetzt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einem Magnetverstärker der
eingangs erwähnten Art diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zusätzliche Kompensationswindungen
vorgesehen sind, die auf den Magnetkernen des Magnetverstärkers angeordnet und die
analog wie die Eingangswindungen geschaltet sind, und daß in Reihe mit den Kompensationswindungen
an der Spannungsquelle ein zusätzlicher symmetrischer nichtlinearer Widerstand geschaltet
ist, der einen phasenempfindlichen Gleichrichter für die geradzahligen Harmonischen
der Netzspannung darstellt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der
zusätzliche nichtlineare symmetrische Widerstand in Reihe über einen regelbaren
Widerstand angeschlossen ist, der die erforderliche Einstellung des Pegels des Kompensationssignals
zur Aufhebung des Einflusses der geradzahligen Harmonischen der Speisespannung sicherstellt,
und daß parallel zu den Kompensationswindungen und dem regelbaren Widerstand ein
Kondensator geschaltet ist, der den Einfluß der geradzahligen Harmonischen beseitigt,
die in den Kompensationswindungen induziert werden.
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Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen umkehrbaren
Magnetverstärkers.
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Der in der Zeichnung dargestellte Magnetverstärker enthält zwei gleich
ausgeführte Magnetkerne 1 und 2 aus hochpermeablem Material. Auf diesen Kernen sind
Speisewindungen 3 und 4, Eingangswindungen 5 und 6, Ausgangswindungen 7 und 8 und
Kompensationswindungen 9 und 10 angeordnet. Die Windungsanfänge sind in der Zeichnung
mit einem Punkt gekennzeichnet. Die Speisewindung 3 ist mit einem Widerstand 11
überbrückt. Durch diesen Widerstand wird erreicht, daß im Ausgangsstromkreis des
Magnetverstärkers hauptsächlich eine Spannung mit Grundfrequenz auftritt. Wenn der
Magnetverstärker von einer Wechselstromquelle gespeist wird, kann zur Begrenzung
des durch die Speisewindungen 3 und 4 fließenden Stroms ein Begrenzungswiderstand
12 in Reihe mit den Speisewindungen 3 und 4 geschaltet werden. Zur Begrenzung
der Größe der geradzahligen Harmonischen im Eingangsstromkreis ist ein hoher aktiver
bzw. induktiver Widerstand 13 vorgesehen, der in Reihe mit den Eingangswindungen
5 und 6 geschaltet ist. Dies kann ebenfalls mit Hilfe eines Filters erreicht werden.
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Eine Belastung 14 liegt über einen nichtlinearen Widerstand
15 mit einer symmetrischen nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinie an den
Klemmen der in Reihe geschalteten Ausgangswindungen 7 und B. Ein parallel
zur Belastung 14 geschalteter Kondensator 16 sorgt für eine Glättung des durch die
Belastung 14 fließenden gleichgerichteten Stroms. Zur Erzeugung eines von der Amplitude
und der Phase der geradzahligen Harmonischen der Speisespannung abhängigen Kompensationssignals
liegt an den Klemmen der Speisespannungsquelle eine Reihenschaltung aus einem zusätzlichen
nichtlinearen Widerstand 17 mit symmetrischer StromrSpannungs-Kennlinie, einem linearen
regelbaren Widerstand 18 und den Kompensationswindungen 9 und 10. Der Kompensationsstrom
ist mit Hilfe des linearen regelbaren Widerstandes 18 einstellbar. Ein den regelbaren
Widerstand 18 und die Kompensationswindungen 9 und 10 überbrückender Kondensator
19 vermeidet eine Gleichrichtung der durch den spannungsabhängigen symmetrischen
Widerstand 17 in den Kompensationswindungen 9 und 10 induzierten geradzahligen
Harmonischen und glättet zugleich den gleichgerichteten Kompensationsstrom.
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Der parallel zur Speisewindung 3 geschaltete Widerstand 11 dient dazu,
daß in den Ausgangswindungen 7 und 8 eine Spannung mit Grundfrequenz induziert wird.
Bei Abwesenheit von geradzahligen Harmonischen im Versorgungsnetz und in der Eingangsspannung
wird die Ausgangsspannung nicht gleichgerichtet.
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Wird jedoch eine Spannung an den Eingang des Verstärkers gelegt, so
werden in den Ausgangswindungen 7 und 8 neben der ersten Grundwelle auch die geradzahligen
Harmonischen induziert, die mit Hilfe des nichtlinearen symmetrischen Widerstandes
15 gleichgerichtet werden.
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Der gleichgerichtete Ausgangsstrom fließt durch
die
Belastung 14. Treten im Versorgungsnetz geradzahlige Harmonische auf, so werden
sie auch zum Teil in den Ausgangswindungen 7 und 8 transformiert und hier gleichgerichtet,
wodurch am Ausgang des Verstärkers ein Fehlersignal entsteht.
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Die geradzahligen Harmonischen des Versorgungsnetzes werden durch
den zusätzlichen nichtlinearen symmetrischen Widerstand 17 gleichgerichtet. Dadurch
entsteht in den Kompensationswindungen 9 und 10 eine Spannung, die den Einfluß der
aus dem Versorgungsnetz unmittelbar in den Ausgangswindungen 7 und
8 umgespannten geradzahligen Harmonischen kompensiert.
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Auf diese Weise wird eine beträchtliche Herabsetzung des Einflusses
von geradzahligen Harmonischen des Versorgungsnetzes und somit auch von Änderungen
dieser Harmonischen auf die Nullpunktstabilität des Magnetverstärkers erreicht,
wodurch die Empfindlichkeit des Magnetverstärkers erhöht und sein Einsatz zur Verstärkung
schwächerer Signale ermöglicht wird.