DE969505C - Magnetverstaerkereinheit - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 12. JUNI 1958

S 10977 VIII a 121 cß

ist als Erfinder genannt worden

Magnetverstärkereinheit

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetverstärkereinheit mit einer Steuermagnetisierung und mindestens zwei zusätzlichen Magnetisierungen. Derartige Schaltungen hat man zu verschiedenartigen Zwecken bereits ausgeführt. Beispielsweise wurde zur Beeinflussung des Ruhestromes eines Magnetverstärkers einer Kompensationswicklung ein Hilfsgleichstrom zugeführt, der eine der Steuermagnetisierung und einer weiteren vorhandenen, vom Arbeitsstrom abhängigen Magnetisierung entgegenwirkende Hilfsniagnetisierung erzeugt. Ferner ist es für Regelzwecke bekannt, je eine vom Strom bzw. von der Spannung des Arbeitswiderstandes abhängige Magnetisierung dem Magnetverstärker zuzuführen. In diesem Falle dienen die zusätzlichen Magnetisierungen zur Erzielung des gewünschten Regelvorgangs.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mittels der zusätzlichen Magnetisierungen bestimmte Eigenschaften einer Magnetverstärkereinheit zu verbessern und insbesondere Einflüsse von Änderungen der Betriebsverhältnisse, beispielsweise der Netzspannung oder der Temperatur, herabzusetzen. Zu diesem Zweck sind gemäß der Erfindung die zusätzlichen Magnetisierungen io qualitativ unterschiedlicher Weise von Betriebsgrößen des Arbeitskreises der Magnetverstärkereinheit abhängig.

Unter qualitativ unterschiedlich ist hierbei zu verstehen, daß entweder der Verbraucher einen

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temperatur-, spannungs- oder stromabhängigen Widerstand aufweist, oder bei einem als ohmisch anzusprechenden Verbraucher in den zusätzlichen Magnetisierungskreisen Schaltelemente mit einem 5' Temperaturgang oder mit Strom- oder Spannungsabhängigkeit, gegebenenfalls auch unter zusätzlicher Heranziehung von elektromotorischen Kräften enthalten sind. In den letzteren Fällen weist also die Ankopplung der zusätzlichen Magnetisierungen einen Temperatur-, Spannungs- oder Stromgang auf. Ferner soll unter qualitativ verschiedener Abhängigkeit verstanden werden, daß bei einem komplexen Arbeitswiderstand je eine zusätzliche Magnetisierung von der Lastspannung und vom Laststrom abhängig ist. Der qualitative Unterschied rührt dann von dem verschiedenen zeitlichen Verhalten von Spannung und Strom her. Diese Anordnung steht also im Gegensatz zu den bereits genannten Regeleinrichtungen, bei denen die Spannungs- und Stromabhängigkeit der zusätzlichen Magnetisierungen die Regeleinflüsse darstellen und von einem als ohmisch anzusprechenden Verbraucher abgenommen werden. In diesem Falle ist eine Beeinflussung der Eigenschaften, d. h. insbesondere der Kennlinie der Magnetverstärkereinheit, weder vorgesehen noch möglich.

Erfindungsgemäß sollen die zusätzlichen Magnetisierungen von Betriebsgrößen des Arbeitskreises der Magnetverstärkereinheit abhängig sein. Dies bedeutet, daß fremde Einflußgrößen, wie z. B. konstante Hilfsmagnetisierungsströme und ähnliches, nicht verwendet werden, da mit ihnen der gewünschte Erfolg auch gar nicht erzielbar ist. Der Arbeitskreis der Magnatverstärkereinheit ist hierbei streng im galvanischen Sinne aufzufassen, wenn auch die Ankopplung der zusätzlichen Magnetisierungskreisa je nach der Art des Arbeitswiderstandes selbstverständlich nicht nur galvanisch, sondern auch kapazitiv oder induktiv erfolgen könnte. Das Erfindungsmerkmal der Abhängigkeit von Betriebsgrößen des Arbeitskreises schafft einen deutlichen Gegensatz zu bekannten Schaltungen, bei denen zwar qualitativ unterschiedliche zusätzliche Magnetisierungen vorgesehen sind, 4.5 diese jedoch nicht unmittelbar aus dem Arbeitskreis gewonnen werden. Als Beispiel hierfür sei eine Anordnung zur Erzeugung von niedarperiodischmAmplitadenschwankungen in Wechselstromkreisen erwähnt, bei dar durch einen temperaturabhängigen Widerstand Kippschwingungen im Stromkreis der Hauptwicklungen, des Magnetverstärkers verursacht werden. Als Hilfsmittel dient eine konstante, also vom Arbeitskreis unabhängige zusätzliche Magnetisierung.

Schließlich ist es bekannt, bei Gegentaktmagnetverstärkern aus zwei Magnetverstärkereinheiten zusätzliche Magnetisierungen vorzusehen, um die Ansprechempfindlichkeit in der Gegend des Nullpunktes der Summenkennlinie zu erhöhen. Zu diesem Zweck wird neben einer Rückkopplung, die vom Arbeiitsstrom jeder Einheit herrührt, eine für beide Einheiten gemeinsame Rückkopplung vorgesehen, die von der Differenz der 'beiden Arbeitsströme abhängig ist. Die letztere Rückkopplung gestattet eine erhebliche Vergrößerung der Steilheit der Summenkennlinie, da jede Differenz zwischen den beiden Arbeitsströmen sofort verstärkt wird. Es ist jedoch bei dieser Schaltung nicht möglich, beliebige Teile der Kennlinie einer Magnetverstärkereinheit zu beeinflussen. Es sei insbesondere darauf hingewiesen, daß es unter Umständen wünschenswert sein kann, der Kennlinie in der Umgebung des oberen Knickes annähernd die gleiche Steilheit zu geben, wie in den unteren Abschnitten. Eine solche Beeinflussung der Kennlinie ist aber nur durch qualitativ unterschiedliche zusätzliche Magnetisierungen gemäß der Erfindung möglich. Diese unterscheidet sich also· von der genannten Gegenitaktschaltung erstens durch das Merkmal, daß as sich um eine Magnetverstärkereinheit handielt, und zweitens durch die qualitativ unterschiedlichen Zusatzmagnetisierungen. Dies ist auch darin begründet, daß die Aufgabenstellung bei der erwähnten Gegentaktschaltung, nämlich die Erhöhung dar Ansprechempfindlichkeit, von der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe, nämlich der Verbesserung der Eigenschaften einer Magnetverstärkereinheit, insbesondere im Hinblick auf die Beseitigung von Störeinflüssen, grundsätzlich verschieden, ist. Allerdings ist es im Wesen einer Gegentaktschaltung begründet, daß sich gewisse Störeinflüsse, wie z. B. Temperaturschwankungen, gegenseitig kompensieren. Dies muß aber mit mehr als dem doppelten. Aufwand gegenüber einer Magnetverstärkereinheit erkauft werden, da ja für eine Gegentaktschaltung nicht nur zwei Magnetverstärkereinheiten erforderlich sind, sondern durch den gemeinsamen Abschlußwiderstand, auch: beträchtliche zusätzliche Verluste auftreten.

Dank der Erfindung ist es also· mit geringstem Aufwand möglich, die Form dar Kennlinie einer Magneitverstärkareinheit für ein gewünschtes Anwendungsgebiet, z. B. für Regalzwecke, in bestimmten Abschnitten zu beeinflussen. Insbesondere kann man die Steilheit der Kennlinie, ohne die Stabilität des Verstärkers zu beeinträchtigen, größer machen als mit einer einfachen Kopplung. Ferner ist es möglich, den Einfluß von Natzspannungsschwankungen auf die Verstärkerkennlinie herabzusetzen sowie den durch Erwärmung der Gleichrichtereinheiten wegen der Erhöhung der Sperrstromes entstehenden Verlust an. Kennliniensteilheit zu kompensieren oder andere Störeimflüsse auszuschalten. Di© Erfindung bietet außerdem in herstellungstechnischer Hinsicht besondere Vorteile dadurch, daß das Abgleichen der Verstärkerelemente und die Anpassung des Verstärkers an einen vorgegebenen. Verbraucher wesentlich vereinfacht wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens dargestellt.

In Fig. ι ist auf den beiden Kernen 1, 1, die vorzugsweise aus magnetisch gut durchlässigem Stoff bestehen und gegebenenfalls durch einen mehrschenkeligen Kern gebildet sein können, die Wicklung 2, 2 angeordnet, die aus einem Wechsel-

stromnetz 3 gespeist ist. In Reihe mit der Wicklung liegt eine Gleichrichteranordnung 4, ζ. Β. eine Graetzschaltung, die einen Verbraucher 5 speist. Der von einem Geber 6 gelieferte Eingangsstrotn durchfließt eine Eingangswicklung 7, die den beidien Kernen gemeinsam ist. Der Eingängsstrom sei beispielsweise ein Gleichstrom, der in den Kernen die magnetischen Flüsse 7' erzeugt. Der gleichgerichtete Drosselspulenstrom durchfließt eine ebenfalls beiden Kernen gemeinsame Wicklung 8 und erzeugt in den Kernen magnetische Gleichflüsse 8'.

Parallel zur Wicklung 8 ist ein SteMwiderstand 9 zur Einstellung des Kopplungsgrades vorgesehen.

Zum Verbraucher 5 parallel ist eine weitere Kopplungswicklung 10 vorgesehen, die den beiden Kernen gemeinsam ist und deren Strom die Kopplungsflüsse io' erzeugt. Zur Einstellung des Kopplungsgrades dieser Wicklung dient ein mit ihr in Reihe liegender Stellwidarstand 9'.

Die Verhältnisse sind so gewählt, daß für die angenommene Richtung des Eingangsstromes die Kopplungsflüsse 8', io' die Wirkung des Eingangsstromes unterstützen.

Als Verbraucher 5 sei ein Heißleiter, z. B. ein elektrischer Ofen, angenommen, bei dem der Widerstand mit dem Strom ansteigt. In der Nähe der Nullstellung, d. h. für einen Eingangsstrom gleich Null, sind die Ströme in den Kopplungswicklungen 8, 10 klein und steigen mit zunehmendem Eingangsstrom an. Mit wachsendem Verbraucherstroni nimmt, wie erwähnt, der Widerstand des Verbrauchers 5 zu, d. h, mit dem Eingangsstrom steigen die Kopplungsflüsse 10' schneller an als die Kopplunigsflüsse 8'. Das bedeutet, daß die Neigung der Charakteristik — Verbraucherstrom über Eingangsstrom — mit zunehmender Aussteuerung steiler wird. Wird der Richtungssinn der Kopplungsflüsse 10' entgegen dem Richtungssinn der Kopplungsflüsse 8' gewählt, so tritt mit zunehmender Aussteuerung eine Verflachung der Charakteristik ein. Umgekehrt liegen die Verhältnisse, wenn der Widerstand des Verbrauchers 5 mit zunehmendem Strom kleiner wird. Mit Hilfe der Meihrfachkopplung unter Verwendung spannungsabhängiger Widerstände kann demnach die Form der Charakteristik dem Verwendungszweck weitgehend angepaßt werden.

Besitzt der Verbraucher nicht diejenige Spannungs- oder Stromabhängigkeit, die zur Erreichung einer gewünschten Charakteristik führt, so können in den Kopplungskreisen zusätzliche spannungs- bzw. stromabhängige Widerstände, z. B. Glühlampen oder Gleichrichter, oder Reihenschaltungen von Widerständen und elektromotorischen Kräften vorgesehen sein, so könnte z. B. der Widerstand 9' eine derartige Anordnung darstellen.

Ist der Verbraucher 5 beispielsweise eine Anzeigevorrichtung, die eine große Anfangsempfindlichkeit neben einem großen Anzeigebereich besitzen soll, oder soll diese vor Überlastungen geschützt werden oder der Anfangsbereich unempfindlich gemacht werden, z. B. ähnlich einer Anordnung mit unterdrücktem Nullpunkt, so kann mit Vorteil von der Erfindung Gebrauch gemacht werden.

Beim Ausführungsbeispiel ist die am Verbraucher 5 liegende Spannung zur Erzeugung der zusätzlichen Kopplungsflüsse benutzt. Es kann indessen der Strom oder die Spannung irgendwelcher Strompfade, z. B. die an dem Verbraucher 5 und an der Wicklung 8 liegende Spannung, zur Kopplung benutzt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zwei Magnetverstärkereinheiten I, II vorgesehen, die im wesentlichen analog dem Magnetverstärker nach Fig. ι aufgebaut sind. Sie enthalten je zwei Kerne 31 bzw. 41. Aus dem Netz 3 werden wieder Wicklungen 32 bzw. 42 gespeist, die mit Gleichrichteranordnungen 34 bzw. 44 in Reihe liegen,. Der Eingangsstrom über die Klemmen 36 durchfließt Eingangswicklungen 37 und 47, die die magnetischen Flüsse 37' bzw. 47' erzeugen,. Der gleichgerichtete Drosselspulenstrom durchfließt je eine Wicklung 38 bzw. 48 und erzeugt dort Flüsse 38' bzw. 48'. Parallel zum gemeinsamen Verbraucher sind weitere Kopplungswicklungen 40 bzw. 50 vorgesehen,, deren Strom die Kopplungsflüsse 40' bzw. 50' erzeugt.

Als gemeinsamer Verbraucher ist im Ausführungsbeispiel ein Reihenschlußmotor mit dem Anker 35 und. zwei einander entgegenwirkenden Feldwicklungen 35', 35" vorgesehen, Der Reihenschlußmotor stellt einen komplexen Arbeitswiderstand dar. Gemäß der Erfindung sind in jeder Einheit je zwei zusätzliche Magnetisierungen, und zwar in Abhängigkeit vom Laststrom bzw. von der Lastspannung, vorgesehen, Infolge des komplexen Verhaltens des Abschlußwiderstandes handalt es sich wieder um qualitativ unterschiedliche zusätzliche Magnetisierungen, wobei der qualitative Unterschied im zeitlichen Verhalten zu sehen ist. Die stromabhängigen Magnetisierungen werden hierbei über die Wicklung 38 bzw. 48, die spannungsabhängigen über die Wicklung 40 bzw. 50 zugeführt. Ein gemeinsamer Stellwiderstand 39 dient zur Wahl der gewünschten Größe der zusätzlichen Magnetisierungen. In der dargestellten Schaltung ist es möglich, den AnI aß Vorgang und den Übergang von einer Drehzahl auf die andere mit großer Feinfühligkeit zu beherrschen. Zu beachten ist, daß es sich hierbei um eine zweifache Anwendung der Lehre der Erfindung handelt und die zusätzlichen Magnetisierungen einer Einheit diejenigen, der anderen Einheit nicht beeinflussen.

Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß die Einrichtung gemäß der Erfindung vorteilhaft zur Messung kleiner Ströme und Spannungen, verwendet werden kann,, wobei als Verbraucher ein entsprechendes Meßgerät vorgesehen ist. Es können auch beliebige andere Größen gemessen, werden, wenn diese in entsprechende elektrische Größen umgeformt werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Magnetverstärkeremheit mit einer Steuermagnetisierung und mindestens zwei zusatz-

   lichen Magnetisierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Magnetisierungen in qualitativ unterschiedlicher Weise von Betriebsgrößen des Arbeitskreises der Magnetverstärkereinheit abhängig sind.
2. 2. Magmetverstärkereinheit nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der eine zusätzliche Magnatisierungskreis einen temperaturabhängigen Widerstand enthält.
3. 3. Magnetverstärkereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der eine zusätzliche Magnetisierungskreis einen strom- oder spannungsabhängigen Widerstand enthält.
4. 4· Magnötverstärkereinheit nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß bei komplexem ArbeitS'Wiiderstand die eine zusätzliche Magnetisierung vom Laststrom und eine andere zusätzliche Magnetisierung von der Lastspannung abhängig ist. ao
5. 5. Gegentaktmagnetverstärker aus zwei Magnetverstärkereinheiten nach den Ansprüchen ι bis 4.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 643 586, 702082; »Wissenschaftliche Veröffentlichungen aus den Siemens-Werken«, Heft 3/1940, S. 251.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   .© 809 542/40 6.58