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Schaltungsanordnung zur Erzeugung kurzer, abwechselnd positiver und negativer Impulse mit steiler Vorderflanke aus einer
Rechteckspannung
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oder SchaltdiodenFig. 4 stellt den praktischen Verlauf der Magnetisierungskennlinie für den Magnetkern der Drossel in der Schaltung nach Fig. l dar. Fig. 5 zeigt den praktischen Spannungsverlauf an den Klemmen des Belastungswiderstandes in der Schaltung nach Fig. 1. Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführung der Anordnung gemäss der Erfindung insbesondere dazu geeignet, die Phasenlage der Impulse in Vergleich zur Eingangsspannung zu verändern. Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführung der Anordnung gemäss der Erfindung, insbesondere dazu geeignet, die Phase der Impulse zu steuern.
Fig. 8 stellt den praktischen Verlauf der Magnetisierungskennlinie der Magnetkerne nachFig. 7 dar. Fig. 9 zeigt den Verlauf der Differenz zwischen dem Sättigungsfluss und dem Entmagnetisierungsfluss beim Ändern der Steuerspannung im Stromkreis nach Fig. 8. Fig. l zeigt eine Schaltungsanordnung, an deren Eingangsklemme 1 ein Ende eines Schutzwiderstandes 5 angeschlossen ist. Dieser ist in Reihe mit der Drossel 6 geschaltet, deren Wicklung auf einem Kern angeordnet ist, der aus Material mit rechteckiger Magnetisierungskennlinie besteht, wobei dieses Material eine Legierung aus 50% Fe und 50% Ni ist.
Die Drossel 6 ist parallel zu einer aus dem Belastungswiderstand 8 und einem Kondensator 7 gebildeten Serienkombination geschaltet. An die Eingangsklemmen 1, 2 wird die rechteckförmige Speisespannung angelegt.
Es sei angenommen, dass der Zusammenhang zwischen dem Momentanwert des magnetischen Flusses (P und dem Momentanwert des Stromes i in der Drossel 6 dem Diagramm der Fig. 2 entspricht, d. h. bei einem @-Wert, der kleiner ist als der Sättigungsfluss s. ist der Strom i vernachlässigbar klein, während bei
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Wicklungswiderstand der Drossel 6 sei vernachlässigbar klein.
Die an die Klemmen 1 und 2 angelegte Spannung na ändert ihre Richtung bei 11 (Fig. 3a) von - Ua in-t-U ; der Kondensator 7 fängt an sich über die Widerstände 5 und 8 aufzuladen und die Aufladung kann bei 12 (Fig. 3b) als vollendet betrachtet werden. Angenommen, dass der Strom in der Drossel 6 vernachlässigbar ist, wird die Spannung an den Klemmen des Kondensators 7 und der Drossel 6 gleich der
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Das Entladen des Kondensators erfolgt über die Drossel 6 und den Belastungswiderstand 8 mit einem Stromimpuls, der sofort seinen Spitzenwert 13'erreicht und dann mit exponentiellem Verlauf schnell abnimmt (Fig. 3c).
Die Spannung ua ändert bei 14 ihre Richtung und der Kondensator 7 fängt an, sich mit entgegengesetzter Polarität wieder aufzuladen.
An denEnden des Belastungswiderstandes 8 erscheinen schliesslich (Fig. 5) : im Zeitpunkt 13-13'der HauptimpulsA und im Zeitpunkt 14-14'der Nebenimpuls B. Der Impuls A weist, nachdem man die durch die Zählpfeile in Fig. 1 angedeutete positive Richtung festgelegt hat, gegenüber der ihn erzeugenden ua-Halbwelle entgegengesetzte Polarität auf, während der Impuls B das gleiche Vorzeichen wie der ihm vorangehende Impuls A hat.
Mit den oben vorausgesetzten Vereinfachungen lässt sich der Phasenwinkel oc zwischen dem Null-
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N = Anzahl der Drosselwindungen, wenn die Aufladungsdauer des Kondensators 7 genügend kurz ist, dass sie vernachlässigt werden kann. Tatsächlich wird die Impulserzeugung dadurch kompliziert, dass der Kern der Drossel 6 eine Magnetisierungskennlinie hat, die ähnlich wie diejenige von Fig. 4 ist, d. h., sie weist eine nahezu konstante Amplitude. bis zumSättigungsfluss s auf und ausserdem einen geringen Anstieg-sowie eine Sättigungsinduktivität d &
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Spannungsabfall kleiner als Ua ; der Hauptimpuls erreicht seinen Spitzenwert bei einem gegenüber 13 ver- späteten Zeitpunkt 13' ;
ferner kann die Entladung des Kondensators 7 durch die Wirkung der Induktivität
Ls eine gedämpfte schwingende Entladung werden. In diesem Falle (Fig. 4 und 5) sinkt die Spannung Uc, nachdem sie bei 13'ihren Spitzenwert erreicht hat, auf Null bei 13", wenn der Strom In der Drossel noch denWert il des Stromes imSchutzwiderstand 5 hat ; dann ändert sie ihre Richtung und erreicht einen ma- ximalen positiven Wert bei 13"', wenn der Strom in der Drossel gleich-L ist und der Strom im Wider- stand 8 gleich + (I + I) ist. Vor dem Nebenimpuls B können einige gedämpfte Schwingungen erschei- nen.
Der Spitzenwert bei 13"'des in Fig. 5 mit C gekennzeichneten Impulses neigt dazu, dem absoluten
Spitzenwert des Hauptimpulses um so näher zu sein je kleiner die Schwingungsdämpfung des aus dem
Kondensator 7, der Induktivität Ls und dem Widerstand 8 gebildeten Schwingkreises ist, er kann aber nicht einen Wert überschreiten, der einen Strom von il + L im Widerstand 8 entspricht. Der Strom in der
Drossel kann in der Tat den Wert -Io nicht überschreiten ohne eine Entmagnetisierung bis auf die Sätti- tung-$g. Im allgemeinen wird gefordert, dass der Impuls C eine kleinere Amplitude hat als der Impuls A, so dass diese Eigenschaft sehr nützlich ist.
In der Fig. 6 ist eine Abänderung der Schaltung nach Fig. l dargestellt, bei welcher der Schutzwiderstand 5 an einen durch den veränderbaren Widerstand 9 und den Widerstand 10 gebildeten Spannungsteiler geschaltet ist.
Die Wicklung der Drossel 6 ist mit einigen Anpassungsanzapfungen 20 versehen.
Mit der in Fig. 6 dargestellten Einrichtung ist es möglich, eine stufenlose Veränderung des Phasenwinkels mittels des regelbaren Widerstandes 9 durchzuführen; diese stufenlose Veränderung wird aber in der Amplitude dadurch begrenzt, dass sich beim Ändern der Spannung ub an den Klemmen der Drossel 6 auch die Aufladespannung des Kondensators 7 ändert und daher auch der Spitzenwert des erzeugten A-Impulses.
Durch die Anpassungsanzapfungen 20 ist es möglich, den Phasenwinkel stufenweise zu verändern.
Durch zweckmässige Kombination beider Regelungen ist es praktisch möglich, die Phase zwischen 0, 1 und 11 zu verändern.
Die Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführung der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung und enthält zwei Drosseln 6'und 6", die parallel zueinander liegen, sowie zwei Dioden 6'" und 6IV mit entgegengesetzter Polung, die je mit einer Drossel 6'bzw. 6"in Reihe geschaltet sind. In der Anordnung nach Fig. 7 sind ferner zwei miteinander in Reihe geschaltete Steuerwicklungen angeordnet, deren Kerne aus magnetischem Material mit rechteckiger Magnetisierungskennlinie bestehen ; dies bildet im ganzen einen magnetischen, selbstsättigenden Wechselstromverstärker. Es könnte natürlich auch nur eine einzige Steuerwicklung vorgesehen sein.
DieseSchaltungsanordnung ermöglicht eine stufenlose Veränderung des Phasenwinkels durch ein elektrisches Signal.
Es ist festzustellen, dass der magnetische Fluss in den beiden Kernen abwechselnd zwischen dem Sättigungswert s (Fig. 8) und einem Entmagnetisierungswert zo schwankt und dass der letztere zwischen -#5 und +#5 durch das Magnetfeld, welches durch den in der Steuerwicklung fliessenden Gleichstrom entsteht, verändert werden kann.
Der zwischen der Richtungsänderung der Speisespannung und dem Erreichen des Sättigungsflusses 9 ? s in einem der zwei Kerne erhaltene Winkel ist annäherungsweise durch
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gegeben und kann sich daher von Null bei % = bis auf einen maximalen Wert ändern, der (DO ='s entspricht. Die Wirkung des Steuermagnetfeldes ist so bemessen, dass, wenn man den Steuerstrom i4 von einem negativen Wert auf Null und dann auf einen positiven Wert verändert, der Entmagnetisierungsfluss
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in den Kernen ein Magnetfeld erzeugt mit der gleichen Richtung wie dasjenige, welches durch die Drosselwicklungen erzeugt wird, die von dem von den Dioden 6"', 6'"durchgelassenen Strom durchflossen werden.
Beim Ändern des Steuerstromes steigt daher die Differenz 4s-eo (Fig. 9) langsam an bis 2 und sinkt dann rasch bis auf s'o"0.
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