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Die Erfindung betrifft einen Magnetverstärker, der sich besonders für Steuer- und Regelzwecke eignet.
Bei Steuer- und Regelgeräten werden häufig Magnetverstärker in Selbstsättigungsschaltung verwendet, mittels deren über Relais Steuermotoren ein-und ausgeschaltet werden. Bei solchen Magnetverstärkern erweist es sich als nachteilig, dass bei langsamer Änderung der Steuergrösse das Schalten der Relaiskontakte schleichend erfolgt, wodurch deren Lebensdauer stark herabgesetzt wird. Werden die Magnetverstärker in ebenfalls bekannter Weise mit überkritisch eingestellter Rückkopplung versehen, so nehmen sie ein kippendes Verhalten mit Schaltdifferenz an, d. ; 1., die Einschaltung der Relais erfolgt bei einem grösseren Wert der Steuergrösse als ihre Ausschaltung.
Die Relaiskontakte werden in diesem Fall geschont, die Schaltdifferenz ergibt jedoch in Verbindung mit der Schaltzeit der Magnetverstärker und der Auslaufzeit des Steuermotors einen neuen Nachteil. Bei den üblicherweise verwendeten Schaltungen mit zwei Magnetverstärkern mit derartiger Rückkopplung, die einen Nullindikator in einem Steuer- oder Regelgerät bilden, und bei einer gegebenen Auslaufzeit des Steuermotors wird die Einstellgenauigkeit bzw. die sogenannte Unempfindlichkeitszone nicht nur durch die Empfindlichkeit der Messeinrichtung, sondern auch durch das instabile Verhalten der gesamten Anordnung begrenzt.
Eine solche Instabilität entsteht dadurch, dass sich der Steuermotor so lange mit voller Geschwindigkeit dreht, bis die Unempfindlichkeits- zone erreicht ist, worauf er infolge der Schaltdifferenz und der Trägheit des zugeordneten Magnetverstärkers verzögert abgeschaltet wird, so dass er während seiner Auslaufzeit die Unempfindlichkeitszone überschreitet, was zur Folge hat, dass der zweite Verstärker eingeschaltet wird und der Steuermotor mit voller Geschwindigkeit wieder zurückdreht. Es ergeben sich also Pendelungen, die nur durch eine genügend grosse Einstellung der Unempfindlichkeitszone vermieden werden können. Es sind zwar schon Einrichtungen bekannt, bei denen die Schaltdifferenz dadurch verkleinert wird, dass z.
B. mittels eines Arbeitskontaktes eines imArbeitsstromkreis eines Magnetverstärkers liegenden Relais ein Magnetisierungsstrom hinzugeschaltet wird, der den Gesamtfluss des Magnetverstärkers schwächt, wodurch bei abnehmendem Steuerstrom das Abfallen des Relais begünstigt wird. Dadurch wird jedoch noch keine befriedigende Lösung erreicht, da, abgesehen von zusätzlichen Korrekturen, die Schaltdifferenz wegen des Auftretens von durch das Zusammenwirken von Relais und Magnetverstärker bedingten Instabilitäten nicht völlig beseitigt werden darf und die Trägheit des Magnetverstärkers sowie der störende Einfluss der Auslaufzeit des Steuermotors unverändert weiterwirken.
Die Erfindung betrifft einen rückgekoppelten Magnetverstärker, bei welchem die Rückkopplung vom zeitlichen Differentialwert der Ausgangsgrösse abhängig ist. Bei diesem Magnetverstärker sind die oben erwähnten Nachteile dadurch umgangen, dass die auf den Eingang des Magnetverstärkers rückgekoppelte Spannung so bemessen ist, dass sie den eingangsseitigen Steuerstrom in positivem Sinne unterstützt, so dass die Ausgangsspannung des Magnetverstärkers zwischen dem Durchlass-und dem Sperrwert des Steuerstromes eine Zone aufweist, deren Grenzen durch die untere und obere Knickstelle der Steuerkennlinie des Magnetverstärkers gegeben sind und in welcher annähernd sinusförmige Schwingungen auftreten, deren Frequenz und Nullinie mit zunehmendem Steuerstrom ansteigen.
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einer Verkleinerung des Steuerstromes Is verstellt.
Ändert sich die Polarität des Steuerstromes Is so tritt der Magnetverstärker 9 in Tätigkeit, und durch die Kontakte 12, 14 des Umschalters wird der zweite Stromweg des Steuermotors 15 eingeschaltet, so dass sich sein Anker in entgegengesetzter Drehrichtung dreht.
Die Werte a,-a des Steuerstromes Is bei dem die Schwingungen der Magnetverstärker einsetzen, sind von der Grösse der durch die Vormagnetisierungswicklungen 17 gelieferten Vormagnetisierung abhängig. Die beschriebene Magnetverstärkeranordnung nach Fig. 1 arbeitet jedoch auch einwandfrei, wenn keine Vormagnetisierung wirksam ist. In diesem Fall ergibt sich als Vorteil ein einfacherer Aufbau des Magnetverstärkers. Die Kennlinien für die beiden Magnetverstärker 8,9 sind für diesen Fall in Fig. 4 dargestellt. Beim Wert 0 des Steuerstromes Is schwingen die Ausgangsspannungen beider Magnetverstärker 8,9 synchron und mit annähernd gleicher Amplitude. Da die beiden Relaiswicklungen 10, 11 gleichzeitig erregt werden, reagiert das Relais 16 nicht.
Zwischen den beiden Werten a,-a des Steuerstromes Is befindet sich auch hier eine Unempfindlichkeitszone. Überschreitet der Steuerstrom Is einen dieser Werte, so hören die Schwingungen der Ausgangsspannung des betreffenden Magnetverstärkers auf, und das Relais 16 wird vom andern Magnetverstärker betätigt, wodurch sich der Anker des Steuermotors 15 wieder in der einen oder andern Richtung dreht.
Die Schaltung gemäss Fig. 1 weist bei kippendem Verhalten zwischen den beiden Erregungszuständen eine Zone von Schwingungen der Ausgangsspannung auf, besitzt aber keine Schaltdifferenz und zeigt nur eine verhältnismässig kleine Trägheit. Bei Steuer- und Regelanlagen wird dadurch eine bedeutend genauere Arbeitsweise erreicht und im allgemeinen der schädliche Einfluss von äusseren Trägheiten, wie z. B. die durch die Auslaufzeit eines Steuermotors bedingte, vermindert.
Grundsätzlich ist die Erfindung nicht an die Existenz einer Rückkopplungswicklung gebunden, da die Rückkopplungsgrösse dem Verstärkereingang auch direkt zugeführt werden kann. Ferner kann auch eine Kombinationswicklung zur Anwendung kommen, die z. B. gleichzeitig als Steuer-, Rückkopplungs- und Vormagnetisierwicklung dient.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rückgekoppelter Magnetverstärker, bei welchem die Rückkopplung vom zeitlichen Differentialwert der Ausgangsgrösse abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Eingang des Magnetverstärkers rückgekoppelte Spannung so bemessen ist, dass sie den eingangsseitigen Steuerstrom (IS) im positiven Sinne unterstützt, so dass die Ausgangsspannung des Magnetverstärkers zwischen dem Durchlassund dem Sperrwert des Steuerstromes (Ig) eine Zone (a, al, b, b1) aufweist, deren Grenzen durch die untere (a) und obere (b1) Knickstelle der Steuerkennlinie (K) des Magnetverstärkers gegeben sind und in welcher annähernd sinusförmige Schwingungen auftreten, deren Frequenz und Nullinie mit zunehmendem Steuerstrom ansteigen.