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Einrichtung zur phasendiskriminierenden Steuerung eines Verstärkers
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur phasendiskriminierenden Steuerung eines Verstärkers, an dessen Ausgang ein Servomotor, ein Relais usw. angeschlossen werden können.
Phasendiskriminierende Schaltungen, bei denen Gleichrichter oder Ringmodulatoren Verwendung finden, sind bekannt. Sie haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht gleichzeitig verstärkend wirken.
Schaltungen mit Gleichrichtern haben ausserdem den Nachteil, dass sie zu wenig empfindlich sind. Es sind zwar bereits phasendiskriminierende und zugleich unter Verwendung von Röhren, Transistoren usw. verstärkend wirkende Schaltungen bekannt geworden, die jedoch einen verhältnismässig komplizierten Aufbau aufweisen.
Ferner ist eine Schaltung bekannt, bei welcher ein Magnetverstärker mittels eines Transistors pha- sendiskriminierend gesteuert wird. Bei dieser Schaltung weist der Magnetverstärker zwei Kerne auf, die je mit nur einer Steuerwicklung versehen sind, derart, dass die beiden Kerne gegensinnig ausgesteuert werden. Diese bekannte Einrichtung hat den Nachteil, dass für die Aussteuerung eine verhältnismässig grosse Steuerleistung erforderlich ist.
Anderseits ist es auch bekannt, Zweiphasen-Kurzschlussläufermotoren mit Hilfe von Magnetverstärkern zu steuern. Die bisher bekanntgewordenen Einrichtungen dieser Art sind jedoch ebenfalls verhältnismässig kompliziert und erfordern erst noch grosse Steuerspannungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur phasendiskriminierenden Steuerung, die je nach der Phase einer von einem Steuerwechselspannungsgeber gelieferten Wechselspannung an ihrem Ausgang verstärkte Ströme verschiedener Intensität liefert, bei welcher Einrichtung die erwähnten Nachteile umgangen sind und die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Magnetverstärker mit zwei miteinander verbundenen Steuerwicklungen und ein Transistor vorgesehen sind, wobei der Arbeitsstromkreis des Transistors den Verbindungspunkt der beiden Steuerwicklungen des Magnetverstärkers mit der Mittelanzapfung einer Transformatorsekuridärwicklung verbindet, deren Enden über Gleichrichter mit den beiden, miteinander nicht verbundenen Enden der Steuerwicklung des Magnetverstärkers in Verbindung stehen,
und der Steuerwechselspannungsgeber in den Steuerkreis des Transistors in Reihe mit einer Gleichspannungsquelle geschaltet ist.
Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Einrichtung zur phasendiskriminierenden Steuerung eines Verstärkers gemäss der Erfindung.
An ein Netz 1 ist die Primärwicklung 2 eines Transformators 3 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung 4 mit 5 bzw. 6 bezeichnete Wicklungsenden und eine Mittelanzapfung 7 aufweist. Die beiden Wicklungsenden 5,6 sind Über je einen Gleichrichter 8 bzw. 9 an je ein Ende von zwei Steuerwicklungen 10 bzw. 11 eines Magnetverstärkers 12 angeschlossen, deren andere Enden fiber einen Schaltpunkt 13 miteinander verbunden sind. An die Mittelanzapfung 7 der Sekundärwicklung 4 ist über einen Widerstand 14 der Kollektor 15 eines Transistors 16 angeschlossen, dessen Emitter 17 mit dem Verbindungspunkt 13 der Steuerwicklungen 10, 11 verbunden ist. Statt des Widerstandes 14 kann auch je ein Widerstand in den die Gleichrichter 8 bzw. 9 aufweisenden Stromkreisen vorgesehen sein.
An die Basis 18 des Transistors 16 ist der negative Pol einer Gleichspannungsquelle 19 angeschlossen, dessen positiver Pol mit einem an den Emitter 17 angeschlossenen, eine Steuerwechselspannung liefernden Geber 20 verbunden ist. Parallel zu
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den Steuerwicklungen 10 und 11 ist je ein Kondensator 21 geschaltet. Eine Verschiebewicklung 22 des Magnetverstärkers 12 ist über einen Widerstand 23 ebenfalls an die Gleichspannungsquelle 19 angeschlossen. Der Magnetverstärker 12 weist zwei Kerne auf, mit denen jede der beiden Steuerwicklungen 10, 11 verkettet ist, so dass auf diese als resultierende Steuer-AW die Differenz der Steuer-AW der beiden Steuerwicklungen 10, 11 wirkt.
Soll mit der beschriebenen Einrichtung beispielsweise ein Zweiphasen-Kurzschluss läufermotor gesteu- ert werden, so wird der einen Läufer 24 und eine Erregerwicklung 25 aufweisende Motor mit einer zweiteiligen Motorsteuerwicklung, bestehend aus den Teilwicklungen 26 und 27, welche über einen Verbindungspunkt 28 miteinander verbunden sind, versehen. Die Erregerwicklung 25 ist über einen Widerstand 29 und einen Kondensator 30 an das Netz 1 angeschlossen. Die Motorsteuerwicklung 27 wird von einer Sekun-
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die Motorsteuerwicklung 26 über zwei Arbeitswicklungen 33, 34und zwei Gleichrichter 35, 36 des Magnetverstärkers 12 an die gleiche Sekundärwicklung 31 angeschlossen ist. Der Magnetverstärker 12 arbeitet somit in einer an sich bekannten Selbstsättigungsschaltung mit Wechselstromausgang.
Die Verhältnisse sind nun so gewählt, dass, wenn der Geber 20 keine Eingangswechselspannung an den Steuerstromkreis des Magnetverstärkers 12 liefert, letzterer gerade halb ausgesteuert ist. Die Grundwelle der an der Motorsteuerwicklung 26 auftretenden Wechselspannung erzeugt in letzterer einen Wech- selfluss 0., welcher durch den konstanten Wechselfluss zak in der Motorsteuerwicklung 27 gerade kompensiert wird, so dass der resultierende Fluss zo in der Motorsteuerwicklung praktisch gleich Null ist.
Der in der Erregerwicklung 25 durch die konstante Netzspannung erzeugte Erregerfluss 0g weist gegenüber den Wechselflüssen 0g und k eine Phasenverschiebung von 900 auf, die mit dem Widerstand 29 und dem Kondensator 30 eingestellt wird. Im Ruhezustand wirkt somit auf den Laufer 24 nur das vom Wechselfluss 0g herrührende Wechselfeld, so dass sich der Läufer nicht dreht. Wird jedoch der Magnetverstärker 12 stärker ausgesteuert, so überwiegt der Wechselfluss os den Wechselfluss Ok, und es entsteht ein Drehfeld aus den Flüssen (°)s - k) und sPew welches den Läufer 24 in der einen Drehrichtung antreibt.
Wird der Magnetverstärker 12 hingegen schwächer ausgesteuert, so überwiegt der Wechselfluss Ok. und der Läufer 24 dreht sich in der andern Richtung.
Die Änderung der Aussteuerung des Magnetverstärkers 12 bezüglich der eingestellten halben Aussteuerung erfolgt mit Hilfe des Transistors 16. Letzterer führt einen bestimmten Kollektorgleichstrom, wenn am Geber 20 keine Steuerwechselspannung vorhanden ist. Dieser Kollektorgleichstrom fliesst über den Gleichrichter 8, die Steuerwicklung 10 und den Transistor 16, wenn das Wicklungsende 5 der Sekundärwicklung 4 positiv ist, und über den Gleichrichter 9, die Steuerwicklung 11 und den Transistor 16, wenn das Wicklungsende 6 positiv wird. Die in den beiden Steuerwicklungen 10 und 11 auftretenden Steuergleichströme kompensieren sich in ihrer Wirkung auf die beiden Arbeitswicklungen des Magnetverstärkers 12.
Wie erwähnt, sind die Verhältnisse so gewählt, dass, wenn keine Steuerwechselspannung am Geber 20 vorhanden ist, der Magnetverstärker 12 gerade halb ausgesteuert ist. Die entsprechende Einstellung des Arbeitspunktes des Magnetverstärkers erfolgt durch Einregulierung des über die Verschiebewicklung 22 fliessenden Stromes und diejenige des Arbeitspunktes des Transistors 16 durch zweckmässige Dimensionierung der Gleichspannungsquelle 19 und des Widerstandes 14.
Tritt nun am Geber 20 eine Steuerwechselspannung mit gleicher Frequenz wie die des Netzes 1 auf, so addiert sich dieselbe während der positiven Halbwellen zur Spannung der Gleichspannungsquelle 19 und subtrahiert sich davon während der negativen Halbwellen. Der Transistor 16 lässt deshalb in der Halbwelle, während welcher der Gleichrichter 8 leitend ist, einen grösseren und in der Halbwelle, während welcher der Gleichrichter 9 leitend ist, einen kleineren Gleichstrom durchfliessen. Auf den Magnete e''stärker 12 wirkt aber als resultierender Steuerstrom die Differenz dieser beiden Teilströme, so dass der Magnetver- stärker 12 in jeder Halbwelle z. B. stärker ausgesteuert wird.
Dadurch überwiegt der Fluss os in der Motorsteuerwicklung26 den Fluss Ok in der Motorsteuerwicklung27, so dass sich der Läufer 24 in der einen Rich- tung in Bewegung setzt. Ist die am Geber 20 auftretende Steuerwechselspannung mit der Netzspannung in Gegenphase, so lässt der Transistor 16 in der Halbwelle, während welcher der Gleichrichter 8 leitend ist, einen kleineren und in der Halbwelle, während welcher der Gleichrichter 9 leitend ist, einen grösseren Strom durchfliessen. Jetzt überwiegt die Wirkung der Motorsteuerwicklung 27, so dass sich der Läufer 24 in der entgegengesetzten Richtung in Bewegung setzt.
Daraus ist ersichtlich, dass der Transistor 16 einerseits als Verstärker und anderseits als Phasendiskriminator wirkt.
An Stelle des Transistors 16 kann auch eine steuerbare Elektronenröhre verwendet werden. Ferner kann die beschriebene Schaltung auch für die Steuerung eines zweckmässig ausgebildeten Relais dienen,
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welches dann an Stelle des Kurzschlussläufermotors tritt. An Stelle des Magnetverstärkers in Selbstsätti- gungsschaltung und mit Wechselstromausgang kann ein solcher mit Gleichstromausgang vorgesehen sein.
Soll die Ausgangsgleichspannung am Magnetverstärker bei nicht vorhandener Steuerwechselspannung am
Geber 20 Null sein, so können zwei in Gegentakt geschaltete Magnetverstärker vorgesehen werden.
Durch die beschriebene Einrichtung zur phasendiskriminierenden Steuerung eines Magnetverstärkers wird durch die besondere Aussteuerungsart des Magnetverstärkers eine verhältnismässig hohe Verstärkung erzielt, derart, dass bereits sehr kleine Steuerwechselspannungen für die Änderung der Aussteuerung über den ganzen Aussteuerungsbereich genügen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur phasendiskriminiercnden Steuerung eines Verstärkers, die je nach der Phase einer von einem Steuerwechselspannungsgeber gelieferten Wechselspannung an ihrem Ausgang verstärkte Ströme verschiedener Intensität liefert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetverstärker (12) mit zwei Kernen und zwei miteinander verbundenen Steuerwicklungen (10, 11), die je mit beiden Kernen verkettet sind, und ein Transistor (16) vorgesehen sind, wobei der Arbeitsstromkreis (15, 17) des Transistors (16) den Ver- bindungspunkt (13) der beiden Steuerwicklungen (10, 11) des Magnetverstärkers (12) mit der Mitteln- zapfung (7) einer Transformatorsekundärnïcklung (4) verbindet, deren Enden (5, 6) über Gleichrichter (8,9) mit den beiden,
miteinander nicht verbundenen Enden der Steuerwicklungen (10, 11) des Magnet- verstärkers (12) in Verbindung stehen, und der Steuerwechselspannungsgeber (20) in den Steuerkreis (18, 17) des Transistors (16) in Reihe mit einer Gleichspannungsquelle (19) geschaltet ist, das Ganze derart, dass die Aussteuerung der beiden. Kerne des Magnetverstärkers gleichsinnig erfolgt.