DE967889C - Magnetischer Verstaerker mit Selbstsaettigung - Google Patents

Description

• Magnetischer Verstärker mit Selbstsättigung Für Steuer- und Regelaufgaben benötigt man oft Elemente mit bestimmten Trägheiten, beispielsweise zur Darstellung von Differentialquotienten oder für elastische Rückführungen. Es ist hierbei meist erwünscht, diese Trägheiten einstellen und zugleich die steuernde Größe verstärken zu können.
• Das Ziel der Erfindung ist es, diese Aufgabe mit geringem Aufwand zu lösen. Es wird hierzu von einem Magnetverstärker Gebrauch gemacht, der aus einer Doppeldrossel mit vorzugsweise hochpermeablen Kernen mit innerer oder äußerer Selbstsättigung besteht. Erfindungsgemäß sind Steuer- und Selbstsättigungsstromkreis des Magnetverstärkers zusätzlich transformatorisch derart miteinander verkettet, daß zu der - durch Änderungen des Selbstsättigungsstromes - in der Steuerwicklung induzierten Spannung eine Zusatzspannung in gleicher oder entgegengesetzter Richtung addiert wird.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und sollen im folgenden beschrieben werden.
• Fig. i zeigt einen Magnetverstärker, bestehend aus den beiden Kernen .4 und 5, den Arbeitswicklungen z und 3, der Steuerwicklung i i und der Selbstsättigungs- oder Rückkopplungswicklung 7. Der Arbeitsstrom wird durch die Anordnung 6 gleichgerichtet und der Reihenschaltung aus dem Verbraucher 8, der Primärwicklung 14 des Transformators 9 und der Selbstsättigungswicklung 7 zugeführt. Die Sekundärwicklung 12 des Transformators 9 ist in Reihe mit der Steuerspannungsquelle io im Steuerstromkreis des Magnetverstärkers angeordnet. Schaltet man die Steuerstromquelle io ein, so erzeugt der Steuerstrom ein magnetisches Gleichfeld in der Doppeldrossel, welches zur Folge hat, daß der Strom durch die Wicklungen 2, 3 ansteigt und damit auch der durch die Wicklung 7 fließende Gleichstrom, wobei der Wicklungssinn der Wicklung 7 vorzugsweise so gewählt ist, daß das damit aufgebaute Gleichfeld die gleiche Richtung wie das Steuerfeld in der Wicklung i i besitzt. Durch diese Maßnahme wird in an sich bekannter Weise das Gleichfeld erhöht, und man unterstützt so im Sinne einer Rückkopplung das Steuerfeld. Mit der Erhöhung des Gleichfeldes ist jedoch auch eine Erhöhung des Gleichflusses verbunden, der beim Ansteigen in allen Wicklungen, also auch in der Wicklung i i, eine dem Steuerstrom entgegenwirkende Spannung induziert, die bei starker Rückkopplung dem Ansteigen des Steuerstromes einen erheblichen Widerstand entgegensetzt und ihn aus diesem Grunde nur sehr träge dem Steuerbefehl folgen läßt. Da mitunter große Trägheiten erwünscht sind, kann man die Wirkung erhöhen, indem man über den Transformator g Spannungen in dem Steuerkreis induziert, die der Änderung des Stromes in der Wicklung 7 und wegen der obenerwähnten Zusammenhänge damit auch der Änderung des Steuerstromes proportional sind. Bei Umkehrung des Wicklungssinnes einer der Transformatorenwicklungen entsteht der entgegengesetzte Effekt. Die Trägheit der gesteuerten Doppeldrossel wird erniedrigt. Wegen der Laufzeit, mit der der gesteuerte Strom dem Steuerstrom nacheilt, gerät die Anordnung bei zu starker Trägheitsminderung durch den Transformator g ins Schwingen.
• In Fig. 2 ist eine Doppeldrossel 15, 1d analog Fig. 1 dargestellt, die bei a, a an das speisende Wechselstromnetz angeschlossen ist. An Stelle des Transformators g in Fig. i tritt ebenfalls eine bei b, b an das Wechselstromnetz angeschlossene Doppeldrossel, um das Trägheitsverhalten der Doppeldrossel 15, 16 möglichst exakt zu kompensieren. Dazu ist es notwendig, daß mit Hilfe der Wicklung 2:2 der gleiche Vormagnetisierungszustand in der Doppeldrossel 29, 30 wie mit Hilfe der Wicklung 21 in der Doppeldrossel 15, 16 erzielt wird. Beim Ansteigen des Steuerstromes der Steuerstromquelle 24 in der Wicklung 25 entsteht durch den durch die Wicklung 21 erzeugten Gleichfluß eine Gegenspannung in der Wicklung 25. Etwa der gleiche Gleichfluß entsteht in der Wicklung 22. Der Wicklungssinn ist jedoch so gewählt, daß jetzt in der Wicklung 26 eine Spannung induziert wird, die die in der Wicklung 25 induzierte Spannung aufhebt. Damit hat man trotz der großen, durch die Rückkopplung bedingten Verstärkung eine Anordnung mit geringer Trägheit gewonnen.
• In Fig.3 ist der Erfindungsgedanke an zwei Doppeldrosseln 34 35 und 39, 4o verwirklicht. Jeweils eine der vier Drosselspulen ist mit einem von vier Gleichrichtern 36, 37, 41, 42 in Reihe geschaltet. Durch diese Gleichrichter wird eine innere Selbstsättigung der zugehörigen Drosselspulen erzielt im Gegensatz zu der bei den vorhergehenden Figuren durch die besonderen Rückkopplungswicklungen 7 bzw. 21 und 22 vorhandenen äußeren Selbstsättigung. Die beiden Doppeldrosseln bilden jeweils eine sogenannte Mittelpunktschaltung und werden von der Sekundärwicklung 33 eines weiter nicht dargestellten Netztransformators gespeist. In den Mittelpunktszweigen, d. h. zwischen den Verbindungspunkten der Gleichrichter 36 und 37 bzw. 41 und-42, einerseits und dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung 33 andererseits, liegen Wicklungen 38 bzw. 43 eines weiteren Transformators, dessen Magnetkern mit 44 bezeichnet ist. Dieser Transformator hat die gleiche Funktion wie der Transformator der Anordnung nach Fig. i.
• Ein besonderer Verbraucher ist in Fig. 3 nicht dargestellt, man kann jedoch die Wicklungen 38 und 43 beispielsweise als zwei Wicklungen eines elektromagnetischen Relais ansehen, bei dem die dieses Relais steuernde Erregung - nach Größe und Richtung - verstärkt dem der Gleichstromsteuerquelle 45 entnommenen Gleichstrom folgt. In der Zeichnung sind die Stromrichtungen so gewählt, daß die durch die Wicklungen 38 und 43 in der Steuerwicklung 46 erzeugten Induktionsspannungen bei Veränderung des Steuerstromes die entgegengesetzte Richtung haben wie die entsprechenden Induktionsspannungen, die durch die Wicklungen 34= 35, 39 und 4o erzeugt werden. Bei Umkehrung des Wicklungssinnes der Wicklungen 38 und 43 wird die Trägheit der Anordnung entsprechend verstärkt, so daß Fig. 3 hinsichtlich des Gewichts eine verhältnismäßig leichte Anordnung sehr großer Trägheit darstellt. Die von der Gleichstromquelle 45 gespeisten, schematisch dargestellten Steuerwicklungen greifen über alle in der Figur dargestellten Wicklungen 38, 43, 40, 34, 39, 35-

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Magnetverstärker, bestehend aus einer Doppeldrossel mit vorzugsweise hochpermeablen Kernen mit innerer oder äußerer Selbstsättigung, dadurch gekennzeichnet, daß Steuer- und Selbstsättigungsstromkreis des Magnetverstärkers zusätzlich transformatorisch derart miteinander verkettet sind, daß zu der - durch Änderungen des Selbstsättigungsstromes - in der Steuerwicklung (ii) induzierten Spannung eine Zusatzspannung in gleicher oder entgegengesetzter Richtung addiert wird.
2. 2. Magnetverstärker nach Anspruch i; gekennzeichnet durch einen Transformator, dessen Primärwicklung in Reihe mit dem Selbstsättigungsstromkreis und dessen Sekundärwicklung in Reihe mit dem Steuerstromkreis liegt.
3. 3. Magnetverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungssinn der Transfo.rmatorwicklung so gewählt ist, daß die Ansprechgeschwindigkeit erhöht wird.
4. 4. Magnetverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungssinn der Transformatorwicklung so gewählt ist, daß die Ansprechgeschwindigkeit erniedrigt wird.
5. 5. Magnetverstärker nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator selbst als steuerbare Doppeldrossel ausgebildet ist.
6. 6. Magnetverstärker, gekennzeichnet durch zwei Einheiten nach Anspruch i bis 5, die so miteinander kombiniert sind, daß die Wirkungen des gesteuerten Stromes nach Größe und Richtung dem steuernden Strom folgen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 622 971, 644 135; USA.-Patentschriften Nr. 2 227 992, 2 247 166; französische Patentschrift Nr. 864 929; Wissenschaftl. Veröff. a. d. Siemens-Werken, Bd. 19/194o, S. 226 $. Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsche Patentanmeldung S 6143 VIIIb/2i c (bekanntgemacht am i. 10- 1953).