DE1041150B

DE1041150B - Magnetic control arrangement

Info

Publication number: DE1041150B
Application number: DES51381A
Authority: DE
Inventors: Walter Bless; Alain Wavre
Original assignee: Ateliers de Secheron SA
Current assignee: BBC Secheron SA
Priority date: 1955-11-26
Filing date: 1956-11-26
Publication date: 1958-10-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Steuerungsanordnung, bei welcher der Ausgangsstrom oder die Ausgangsspannung nach Wahl ansteigt, konstant bleibt oder absinkt, wenn die Eingangsspannung über einen bestimmten Wert ansteigt. The invention relates to a magnetic control arrangement in which the output current or the output voltage increases, remains constant or decreases if the input voltage rises above a certain value.

Die Erfindung besteht darin, daß zwei Kreise vorgesehen sind, die parallel durch eine Spannung gespeist werden, die der veränderlichen Eingangsspannung proportional ist, und von denen wenigstens einer einen induktiven Widerstand mit gesättigtem Kern und einen dazu in Reihe geschalteten Scheinwiderstand besitzt, während der andere Kreis einen gewöhnlichen induktiven Widerstand und einen dazu in Reihe liegenden Scheinwiderstand (oder einen Kondensator und einen dazu parallel liegenden Scheinwiderstand) aufweist, und daß die durch die Strom- und Spannungscharakteristiken der beiden parallel liegenden Kreise festgelegten Teilströme in den genannten Schieinwiderständen elektrische oder magnetische Größen erzeugen, die sioh im Ausgangskreis zwecks Differenzbildung entgegenwirken.The invention consists in that two circles are provided, which are parallel by a voltage are fed, which is proportional to the variable input voltage, and of which at least one an inductive resistor with a saturated core and an impedance connected in series while the other circuit has an ordinary inductive resistance and one to it series impedance (or a capacitor and an impedance parallel to it) and that the current and voltage characteristics of the two in parallel lying circles defined partial currents in the mentioned differential resistances electrical or magnetic Generate sizes that counteract sioh in the output circle for the purpose of forming the difference.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigtExemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows

Fig. 1 ein erläuterndes Schaltbild,Fig. 1 is an explanatory circuit diagram,

Fig. 2 ein entsprechendes Diagramm,2 shows a corresponding diagram,

Fig. 3 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform,3 is a circuit diagram of a first embodiment,

Fig. 4 ein zugehöriges Strom-Spannungs-Diagramm, 4 shows an associated current-voltage diagram,

Fig. 5, 6, 7 und 8 Schaltbilder von vier weiteren Ausführungsformen,Fig. 5, 6, 7 and 8 circuit diagrams of four further embodiments,

Fig. 9 ein zur Fig. 8 gehöriges Strom-Spannungs-Diagramm, FIG. 9 shows a current-voltage diagram belonging to FIG. 8,

Fig. 10 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform, 10 is a circuit diagram of another embodiment,

Fig. 11 ein Strom-Spannungs-Diagramm der Ausführungsform nach Fig. 10,11 is a current-voltage diagram of the embodiment according to Fig. 10,

Fig. 12 ein Schaltbild einer letzten Ausführungsform. Fig. 12 is a circuit diagram of a final embodiment.

Zum leichteren Verständnis und um Wiederholungen zu vermeiden, werden bei den verschiedenen Ausführungsformen für die entsprechenden Elemente die gleichen Bezeichnungen verwendet.For easier understanding and to avoid repetition, the various embodiments the same designations are used for the corresponding elements.

Es ist bekannt, daß die Spanntings-Strom-Charakteristik eines induktiven Widerstandes mit einem Kern von hoher magnetischer Permeabilität eine Biegung zeigt, die der Sättigungsspannung des Kerns entspricht.It is known that the voltage-current characteristic an inductive resistor with a core of high magnetic permeability Shows bend corresponding to the saturation voltage of the core.

Der Stromkreis nach Fig. 1 besteht aus einem induktiven Widerstand L und einem Scheinwiderstand Z. Wenn die Wechselspannung U auf den Wert U₀ ansteigt, der der Sättigungsspannung entspricht, verhindert die Induktivität praktisch noch das Fließen des Stromes in dem Kreis. Jenseits dieses Wertes ist der Kern des induktiven Widerstandes gesättigt undThe circuit according to FIG. 1 consists of an inductive resistor L and an impedance Z. When the alternating voltage U rises to the value U ₀ , which corresponds to the saturation voltage, the inductance practically prevents the current from flowing in the circuit. Beyond this value the core of the inductive resistance is saturated and

Magnetische SteuerungsanordnungMagnetic control arrangement

Anmelder:Applicant:

Societe anonyme des Ateliers
de Secheron, Genf (Schweiz)Societe anonyme des Ateliers
de Secheron, Geneva (Switzerland)

Vertreter: Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt,
München 19, Romanplatz 9Representative: Dr. K. Schwarzhans, patent attorney,
Munich 19, Romanplatz 9

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 26. November 1955Claimed priority:
Switzerland from November 26, 1955

Alain Wavre und Walter Bless, Genf (Schweiz),
sind als Erfinder genannt wordenAlain Wavre and Walter Bless, Geneva (Switzerland),
have been named as inventors

der Strom steigt linear mit der Spannung an, wie in Fig. 2 gezeigt.the current increases linearly with the voltage, as shown in FIG.

Nach dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei der Fig. 1 entsprechende Stromkreise vorgesehen, deren induktive Widerstände jedoch verschiedene Sättigungsspannungen besitzen. Die Sättigungsspannung des induktiven Widerstandes L₂ ist hier höher als diejenige des induktiven Widerstandes L₁. Wenn die beiden Stromkreise L₁— Z₁ und L₂ — Z₂ von derselben Wechselstromquelle U gespeist werden und wenn die Spannungen an den Klemmen der Impedanzen Z₁ und Z₂ abgegriffen werden, wie in Fig. 3 gezeigt, wird sich für den die Belastungsimpedanz Z_c durchfließenden Strom die in Fig. 4 gezeigte Charakteristik ergeben. Wenn die Spannung U von U₀₁ bis U₀₂ steigt, erhöht sich der Strom, bis der Kern des induktiven Widerstandes L₂ gesättigt ist. Für eine Spannung U, die höher ist als CZ₀₂, ist der resultierende Strom i_c proportional zur Spannungsdifferenz, die zwischen den Klemmen der Scheinwiderstände Z₁ und Z₂ auftritt. Haben die beiden Stromkreise eine gleiche ansteigende bzw. fallende Charakteristik, so bleibt der durch den Scheinwiderstand fließende Strom i_c konstant. Ändert man die Steigung einer der beiden Charakteristiken, so steigt bzw. fällt der Strom i_c abhängig von der Speisespannung U, wie strichliert bzw. strichpunktiert in Fig. 4 gezeigt. Es läßt sich also je nach Wunsch eine der drei Charakteristiken einstellen.According to the embodiment shown in FIG. 3, two circuits corresponding to FIG. 1 are provided, the inductive resistances of which, however, have different saturation voltages. The saturation voltage of the inductive resistor L ₂ is higher here than that of the inductive resistor L ₁ . If the two circuits L ₁ - Z ₁ and L ₂ - Z ₂ are fed by the same alternating current source U and if the voltages at the terminals of the impedances Z ₁ and Z _{2 are} tapped, as shown in FIG Load impedance Z _c flowing current result in the characteristic shown in FIG. 4. When the voltage U increases from U ₀₁ to U ₀₂ , the current increases until the core of the inductive resistor L _{2 is} saturated. For a voltage U that is higher than CZ ₀₂ , the resulting current i _{c is} proportional to the voltage difference that occurs between the terminals of the apparent resistors Z ₁ and Z ₂ . If the two circuits have the same rising or falling characteristic, the current i _c flowing through the impedance remains constant. If the slope of one of the two characteristics is changed, the current i _c rises or falls as a function of the supply voltage U, as shown in dashed or dash-dotted lines in FIG. One of the three characteristics can be set as desired.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich von dem vorhergehenden dadurch, daß Gleich-The embodiment of Fig. 5 differs from the previous one in that equal

209 658/179209 658/179

richter G, vorzugsweise in Graetzschaltung, vorgesehen sind, wodurch der durch den Scheinwiderstand Z_c fließende Strom i_c gleichgerichtet wird.judge G, are preferably provided in Graetz circuit, thereby passing through the impedance Z _c current flowing i _c is rectified.

Nach dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel werden in jedem der Stromkreise L₁— Z₁ und L₂ — Z₂ Gleichrichter G₁ bzw. G₂ vorgesehen, so daß der Belastungsstrom ebenfalls gleichgerichtet ist.According to the embodiment shown in FIG. 6, rectifiers G ₁ and G _{2 are} _{provided in each of the circuits L 1} - Z ₁ and L ₂ - Z ₂ , so that the load current is also rectified.

Um die abzugebende Leistung der Anordnung zu erhöhen, kann die magnetische Wirkung der durch die Scheinwiderstände Z₁ und Z₂ fließenden Ströme ausgenutzt werden; dies erfolgt durch eine in Fig. 7 gezeigte Anordnung. Die Scheinwiderstände Z₁ und Z₂ werden durch die Erregerwicklungen einer magnet tischen Steuervorrichtung T gebildet, z. B. einer Gleichstrommaschine oder eines Magnetkörpers.In order to increase the output of the arrangement, the magnetic effect of the _{currents flowing through the apparent resistors Z 1} and Z ₂ can be used; this is done by an arrangement shown in FIG. The apparent resistances Z ₁ and Z ₂ are formed by the excitation windings of a magnetic control device T , z. B. a DC machine or a magnetic body.

Bei der Anordnung nach Fig. 7 kann man einen Magnetverstärker mit parallel angeordneten Leistungswicklungen verwenden, so daß man ein großes Stabilisierungsgebiet erhält. Das Schaltschema einer solchen Anordnung ist aus Fig. 8 zu ersehen. Die beiden Scheinwiderstände Z₁ und Z₂ werden durch Vormagnetisierungswicklungen eines Magnetverstärkers gebildet, der zwei Leistungswicklungen Z_tl und Z_i2 aufweist, die parallel geschaltet sind und durch die veränderliche Wechselspannung U gespeist werden. Sind die Wicklungen Z₁ und Z₂ stromlos, so ist der den Belastungsscheimviderstand Z_c durchfließende Strom ?"(. praktisch bis zu einem Wert U_t0 (Fig. 9) gleich Null, der der Sättigungsspannung der Kerne der Wicklungen Z_tl und Z_f2 entspricht. Jenseits dieses Wertes steigt die Stromstärke i_c linear mit der Spannung an, wie in Fig. 9 gezeigt. Für einem konstanten Vormagnetisierungsstrom ergeben sich die in Fig. 9 dargestellten horizontalen Geraden. Die Vormagnetisierungskonstante K ergibt sich durch die Differenz (AT₁ — AT₂ = K) der Amperewindungen AT₁ und AT.-, der Vormagnetisierungswicklungen Z₁ und Z₂. Auf diese Weise erhält man ein weites Stabilisierungsgebiet, z. B. zwischen den Punkten A und B. In the arrangement according to FIG. 7, a magnetic amplifier with power windings arranged in parallel can be used, so that a large stabilization area is obtained. The circuit diagram of such an arrangement can be seen from FIG. The two apparent resistances Z ₁ and Z ₂ are formed by bias windings of a magnetic amplifier which has two power windings Z _tl and Z _i2 , which are connected in parallel and are fed by the variable alternating voltage U. If the windings Z ₁ and Z _{2 are} de-energized, the _{current flowing through the load shield resistor} Z _{c is} equal to zero, practically up to a value U t0 (FIG. 9), that of the saturation voltage of the cores of the windings Z _tl and Z _f2 Beyond this value, the current intensity i _{c increases} linearly with the voltage, as shown in Fig. 9. The horizontal straight lines shown in Fig. 9 result for a constant bias current. The bias constant K results from the difference (AT ₁ - AT ₂ = K) of the ampere turns AT ₁ and AT.-, the premagnetization _{windings Z 1} and Z _2. In this way, a wide stabilization area is obtained, e.g. between points A and B.

Die bisher beschriebenen Anordnungen sind frequenzabhängig. Die folgenden Anordnungen sind frequenzunabhängig. Sie besitzen zwei parallele Speisekreise, deren Spannung proportional der veränderlichen Eingangsspannung ist. Der eine Kreis weist einen induktiven Widerstand mit gesättigtem Kern auf, der in Reihe mit einem Scheinwiderstand liegt. Der andere entgegenwirkende Kreis besitzt einen Scheinwiderstand, dessen Kennlinienneigung bei angelegter Spannung mit der Frequenz sich ändert, wobei die Wirkungen der die besagten Scheinwiderstände durchlaufenden Ströme der zwei Kreise einander entgegengerichtet sind.The arrangements described so far are frequency-dependent. The following arrangements are frequency independent. They have two parallel supply circuits, the voltage of which is proportional to the variable Input voltage is. One circuit has an inductive resistance with saturated Core, which is in series with an impedance. The other counteracting circle owns an impedance whose characteristic curve inclination changes with the frequency when voltage is applied, the effects of the currents of the two circuits passing through said impedances on each other are opposed.

Die Anordnung nach Fig. 10 ist analog derjenigen nach Fig·. 3. Sie unterscheidet sich lediglich dadurch, daß der Kern des induktiven Widerstandes L₁ nicht gesättigt ist. Beide Kreise werden durch eine veränderliche Eingangsspannung U gespeist. Der eine Kreis besitzt einen induktiven Widerstand L₂ mit gesättigtem Kern und einen in Reihe liegenden Scheinwiderstand Z₂. Der andere Kreis besteht aus einem gewöhnlichen induktiven Widerstand L₁ und einem in R-eihe liegenden Scheinwiderstand Z₁. Die Wirkungen (in diesem Fall die Spannungen an den Klemmen von Z₁ und Z₂) der durch die Scheinwiderstände Z₁ und Z₂ fließenden Ströme sind enfgegengeriehtet. Z_c ist der Belastangsscheinwiderstand.The arrangement according to FIG. 10 is analogous to that according to FIG. 3. It differs only in that the core of the inductive resistor L _{1 is} not saturated. Both circuits are fed by a variable input voltage U. One circuit has an inductive resistor L ₂ with a saturated core and an impedance Z ₂ in series. The other circuit consists of an ordinary inductive resistor L ₁ and an impedance Z ₁ lying in series. The effects (in this case the voltages at the terminals of Z ₁ and Z ₂ ) of the currents flowing through the apparent resistors Z ₁ and Z ₂ are counteracted. Z _c is the apparent load resistance.

Diese Anordnung" wird durch das Diagramm in Fig. 11 erläutert.This "arrangement" is explained by the diagram in FIG.

Die Gerade Oi₁ stellt die Kennlinie des Stromkreises mit der ungesättigten Selbstinduktion dar. Ist U₂₀ die Sättigungsspannung des gesättigten induktiven Widerstandes L₂ und U _2Oi₂ die Stromkennlinie im zweiten Kreis, so wird der im Belastungsscheinwiderstand fließende Strom für eine Speisespannung über U₂₀ konstant bleiben, wenn die Neigungen der beiden Kennlinien gleich sind. Bei dieser Anordnung bleibt der Strom trotz sich ändernder Frequenz praktisch konstant. Für eine höhere Frequenz steigt die S ättigungsspannung des induktiven Widerstandes L₂ The straight line Oi ₁ represents the characteristic of the circuit with the unsaturated self-induction. If U _{20 is} the saturation voltage of the saturated inductive resistor L ₂ and U _2O i _{2 is} the current characteristic in the second circle, the current flowing in the load impedance is used for a supply voltage via U ₂₀ remain constant if the slopes of the two curves are the same. With this arrangement, the current remains practically constant despite the changing frequency. For a higher frequency, the saturation voltage of the inductive resistor L _{2 increases}

ίο proportional zur Frequenz auf den Wert U₂₀' an. Die Kennlinie U₂₀'i₂ verschiebt sich parallel zu U₂₀I₂. Zugleich erhöht sich der Scheinwiderstand des Kreises mit dem nicht gesättigten induktiven Widerstand derart, daß sich die Stromkennlinie Oi' ergibt, wodurch sich für die Speisespannung JJ₂₀' der gleiche Strom durch den Belastungsscheinwiderstand ergibt wie vorher. Sinkt die Frequenz ab, so ergeben sich die Kennlinien U₂₀"i₂" und Oi₁", wobei der Belastungsstrom auch für die Spannung U₂₀" der gleiche bleibt. ίο proportional to the frequency to the value U ₂₀ ' . The characteristic curve U ₂₀ 'i ₂ shifts parallel to U ₂₀ I ₂ . At the same time, the impedance of the circuit with the unsaturated inductive resistor increases so that the current characteristic curve Oi ' results, which results in the same current through the load _{impedance for the supply voltage JJ 20' as before.} If the frequency drops, the characteristic curves U ₂₀ "i ₂ " and Oi ₁ "result, the load current also remaining the same for the voltage U ₂₀ ".

Die Änderung der Steigung der Kennlinie Oi₁ durch die Frequenz ist auch möglich, wenn man den ungesättigten induktiven Widerstand L₁ durch einen Parallelkondensator zu dem Scheinwiderstand Z₁ ersetzt.
Beiden Fällen ist gemein, daß der Kreis, welcher den induktiven Widerstand L₁ oder den kapazitivenThe frequency can also change the slope of the characteristic curve Oi ₁ if the unsaturated inductive resistor L _{1 is} replaced by a parallel capacitor to the impedance Z ₁ .
Both cases have in common that the circuit, which the inductive resistance L ₁ or the capacitive

Widerstand enthält, ein entgegenwirkender Kreis mit einem Scheinwiderstand Z₁ ist, wobei die Steigung der Kennlinie entsprechend der Frequenz sich ändert.Contains resistance, is a counteracting circle with an impedance Z ₁ , the slope of the characteristic curve changes according to the frequency.

Auch wenn sich die Steigung der einen Stromkennlinie mit der Frequenz ändert, ist der durch den Belastungsscheinwiderstand fließende Strom nicht ganz unabhängig von der Eingangsspanflung mit einer von der normalen abweichenden Frequenz, jedoch ist der bei geringen Frequenzschwankungen auftretende Fehler unerheblich.Even if the slope of one of the current characteristics changes with frequency, that is due to the load impedance flowing current is not completely independent of the input voltage with one of the normal deviating frequency, but is the error that occurs with small frequency fluctuations irrelevant.

Für diese Anordnung kann ein Magnetverstärker mit in Reihe angeordneten Leistungswickluingen verwendet werden um einen breiten Regelbereich und einen höheren Ausgangsstrom durch die in den beiden Vormagnetisierungskreisen fließenden Ströme zu erhalten. A magnetic amplifier with power windings arranged in series can be used for this arrangement are around a wide control range and a higher output current through the in the two To get bias circuits flowing currents.

Fig. 12 zeigt das Schaltschema einer solchen Anordnung. Fig. 12 shows the circuit diagram of such an arrangement.

Z_t und Z/ bilden die Leistungswicklungen des Magnetverstärkers; Z₁ and Z₂ die Vormagnetisierungswicklungen, die durch die Kreise gespeist werden, die den nicht gesättigten induktiven Widerstand L₁ und den gesättigten induktiven Widerstand L₂ enthalten. Der Fluß van Z₁ and Z₂ ist entgegengesetzt. Der Scheinwiderstand der Vormagnetisierungskreise muß mit den Werten der induktives Widerstände L₁ und L₂ abgestimmt werden, was mit Hilfe der ohmschen Widerstände R_x und R₂ geschieht. Diese Widerstände R₁ und Rg könnten auch parallel zu den Vormagnetisierungswicklangen Z₁ und Z₂ gelegt werden. In beiden Fällen wird der in Reihe mit den induktiven Widerständen L₁ bzw. L₂ liegende Scheinwiderstand durch d'ie Vormagweti-siertingswTCkhmgZj bzw. Z₂ und durch den ohmschen Widerstand R₁ bzw. R₂ gebildet. Z _t and Z / form the power windings of the magnetic amplifier; Z ₁ and Z _{2 are} the bias windings fed by the circuits containing the unsaturated inductive resistor L ₁ and the saturated inductive resistor L ₂ . The flow from Z ₁ and Z ₂ is opposite. The impedance of the bias circuits must be _{matched to the values of the inductive resistances L 1} and L ₂ , which is done with the help of the ohmic resistances R _x and R _2. These resistors R ₁ and Rg could also be placed parallel to the bias windings Z ₁ and Z ₂ . In both cases, the impedance in series with the inductive resistors L ₁ and L ₂ is formed by d'ie Vormagweti-siertingswTCkhmgZj or Z ₂ and by the ohmic resistance R ₁ or R ₂ .

Nach Fig. 12 sind die Leistungswicklungen Z_t, Z/ des Magnetverstärkers· in Reihe geschaltet und werden durch die veränderliche Eingangsspannung U gespeist. Diese Wicklungen könnten natürlich auch parallel geschaltet sein.According to FIG. 12, the power windings Z _t , Z / of the magnetic amplifier are connected in series and are fed by the variable input voltage U. These windings could of course also be connected in parallel.

Bei allen beschriebenen Anordnungen werden die KreiseL₁Z₁ and L₂Z₂ gerneinsam durch die Spannung U gespeist. Es könnte in bestimmten Fällen von Vorteil sein, daß die zwei Kreise durch verschiedene, zu U proportionale Spannung«! gespeist würden,In all the arrangements described, the circuits L ₁ Z ₁ and L ₂ Z _{2 are} fed together by the voltage U. In certain cases it could be of advantage that the two circles have different voltages proportional to U '! would be fed

wobei die Verhältniszahl der an die beiden Kreise angelegten, auf die Spannung U bezogenen Spannungen verschieden sein könnte. Natürlich könnte sie für einen von beiden gleich Eins sein.where the ratio of the voltages applied to the two circles and related to the voltage U could be different. Of course, it could be equal to one for either of them.

Claims

Patent claims:

1. Magnetic control arrangement in which the output current or the output voltage rises, remains constant or falls if the input voltage exceeds one certain value increases, characterized in that two circles are provided, the parallel fed by a voltage that is proportional to the variable input voltage, and at least one of which has a saturated core inductive resistor and one to it series connected impedance, while the other circuit has an ordinary one inductive resistance and an impedance (or a capacitor) in series with it and a parallel impedance), and that the through the Current and voltage characteristics of the two parallel circles specified partial currents generate electrical or magnetic quantities in the mentioned impedances, which are in the Counteract the output circle for the purpose of forming a difference.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the other circuit also has an inductive resistor with a saturated core and in series with an impedance, the saturation voltages being inductive Resistances in the two circles are different from each other.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the second circle has such an impedance that the slope the characteristic changes with the frequency.

4. Arrangement according to claims 1 and 2 or 3, characterized in that the voltages counteract each other at the terminals of the apparent resistors.

5. Arrangement according to claims 1 and 2 or 3, characterized in that the apparent resistances are formed by windings which are arranged in such a way that from the generated in them magnetic fields a differential field is formed.

6. Arrangement according to claims 1 and 2 or 3 and 4, characterized in that on the Output side AC or DC current removed with the help of a rectifier arrangement can be.

7. Arrangement according to claims 1, 2 and 4, characterized in that the apparent resistances are formed by the excitation windings of a magnetic control device.

8. Arrangement according to claims 1, 3 and 5, characterized in that the apparent resistances from the excitation windings of a magnetic Control device and are formed by a balancing resistor.

9. Arrangement according to claims 1, 2 and 5, characterized in that the splitting resistors through the bias windings of a magnetic amplifier with parallel Power windings are formed, the working windings by the variable input voltage be fed.

10. Arrangement according to claims 1, 3, 4 and 9, characterized in that the apparent resistances are formed by the bias windings of a magnetic amplifier and by a trimming resistor, the power windings of the magnetic amplifier are connected in series or in parallel and fed by the variable input voltage will.

For this purpose 2 sheets of drawings