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Magnetischer Verstärker Die vorliiegende Erfindung hat eine Verbesserung
für magnetische Verstärker in sogenannter Selbstsättigungsschaltung zum Gegenstand,
bei denen also je Phase zwei Arbeitswicklungen bzw. zwei vom Arbeitsstrom durchflossene
Drosselwicklungen benutzt werden, von denen jede Arb-°itswicklung derart in Reibe
mit je einem Ventil liegt, daß die eine Arbeitswicklung nur von den positiven Halbwellen
und die andere Arbeitswicklung nur von den negativen Halbwellen des Wechselstromes
durchflossen wird, welcher die Drosselanordnung speist. Bei solchen Anordnungen
können sich unerwünschte Überspannungen beim Einschalten an den in Reihe mit den
Drosseln liegenden Ventilen ergeben. Während des normalen Betriebes tritt an jedem
der in Reihe mit einer Arbeits-bzw. Drosselwicklung liegenden Ventile nur eine Sperrspannung
auf, die durch den Ohmschen Span nungsabfall gegeben ist in der nicht in Reihe mit
diesem Ventil liegenden Arbeitswicklung, also an der Drosselwicklung für die Führung
des Arbeitsstromes der anderen Richtung. Beim Einschalten der Anordnung können jedoch
je nach dem Magnetisierungszustand, in dem sich die Drossel vor dem Einschalten
zufolge des vorausgegangenen Abschaltvorganges befndet, gegebenenfalls sehr hohe
Spannungen auftreten, die im Grenzfalle dem Scheitelwert der zugeführten Wechselspannung
entsprechen können.
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Ziel der Erfindung ist, in einem magnetischen Verstärker in Selbstsättigungsschal@tung
für Wechsele stromausgang mit zwei derart in Reihe mit je einem Ventil geschalteten
Teildrosseln, daß die Arbeitswicklung der einen Drossel mir von den Halbwellen der
einen Polarität und die Arbeitswicklung der anderen Drossel nur von den Halbwellen
der anderen Polarität des Wechselstromes durchflossen wird, das Auftreten solcher
Überspannungen an den Ventilen des magnetischen Verstärkers. zu vermeiden. Erfindungsgemäß
speist hierfür jede der Drosseln während derjenigen Halbwelle der Wechselspannung,
in welcher sie, die Führung dies Arbeitsstromes übernimmt, mit einer ihrer Wicklungen
oder einem Teil einer solchen als Spannungsquelle über je ein Ventil und gegebenenfalls
einen Strombegrenzungswide.rstand 6erart einen Wicklungsteil der zweiten Drossel,
der eine kleinere Windungszahl als der speisende Wicklungsteil der ersten Drossel
besitzt, im Sinne einer Abmagnetisierung des Eisenkernes dieser zweiten Drossel,
daß an deren Wicklung die entstehende Spannung je Windung etwa gleich der Windungsspannung
an der Wicklung der ersten Drossel ist.
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Der Strombegrenzungswiderstand kann fortfallen, wenn die Windu@ngszahlen
der im Rückmagnetisierungsstromkreis liegendjen Wicklungen und die Durchlaßspannung
des Ventils in diesem Kreis entsprechend gewählt werden. Im Rahmen dieser allgemeinen
gruaidsätzlichen Lösung der Erfindung können verschiedenartige spezielle Lösungen
gewählt werden. So kann die Spannung an der einen Drossel als Spannungsquelle unmittelbar
an deren Arbeitswicklung abgenommen werden.
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Sinngemäß kann diese Spannung der Wicklung an der anderen Drossel
an einem Teil ihrer gesamten Windungszahl, die gemäß der bereits angegebenen Bedingung
kleiner isst als dde Windüngsza 1, an welcher die Spannung. an der anderen Drossel
abgeno@m.-men wird, aufgedrückt werden. Statt dessen kann jedoch auch mindestens
an einer der beiden Drosseln erst eine Sekundärwicklung benutzt werden, an we@lcher
die Spannung entnommen bzw. an welcher die Spannung zugeführt wird. Sinngemäß sind
dabei die WindungszahlenverhäItnisse wieder entsprechend zu wählen. Es kann jedoch
im Rahmen der Erfindung auch eine Anordnung gewählt werden, bei welcher die Spannung
an der einen Drossel mittels einer Sekuildärwicklung abgenommen wird und unmittelbar
einer Teilw@indungszahl der Arbeitswicklung der zweiten Drossel zugeführt wird,
oder auch umgekehrt. Diese jeweiligen Sekundärwicklungen können erfindungsgemäß
entweder Wicklungen sein, welche nur dazu bestimmt sind, die entsprechenden Spannungen
zu liefern bzw. zu übernehmen, die für die Rüekmagnetisierungsanordinung der beiden
Drosseln benutzt wird. Darüber hinaus läßt sich eine solche grundsätzliche Anordnung
erfindungsgemäß auch dahingehend. weiterbil&n, d'aß die Sekundärwicklungen zugleich
u,nmittelba,r als Steuerwicklungen benutzt werden, denen also der Steuerstrom der
Anordnung für die Aussteuerung der Drosselanordnung zugeführt wird. Dieser Steuerstrom
kann dabei sinngemäß entweder ein Steuergleichstrom oder ein Steuerwechselstrom
sein.
Beispielsweise Anordnungen für die Anwendung der Erfindung
veranschaulichen die Fig. 1 und 2 der Zeichnung.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bezeichnet 1 und 2 die beiden
Klemmen; an welchen die Wechselbpannungsquelle anliegt, welche die Anordnung speist.
3 und 4 bezeichnen die Arbeitswicklungen der beiden Drosseln, welche auf je einem
Eisenkern aus einem magnetisierbaren Werkstoff mit z. B.. annähernd rechteckiger
Magnetisierungsschleife angeordnet sind. .In Reihe mit der Arbeitswicklung 3 liegt
das Ventil 5, in Reihe mit der Arbeitswicklung 4 das Ventil 6. 7 bezeichnet den
Verbraucher der Anordnung, der über die Drosselanordnung bzw. den magnetischen Verstärker
gespeist wird. Wie aus der weiteren Darstellung der Zeichnung zu entnehmen ist,
liegt an der Teilwindungszahl ca der Arbeitswicklung 4 der einen Drossel als Verbraucher
die Spannung, welche an. den beiden Teilen a und b der Arbeitswicklung der
anderen Drossel 3 zusammen entsteht, und zwar ersten; über die Verbindungsleitung
8 und zweitens über die Verbindungsleitung 9, in welcher das Ventil 10 und der Strombegrenzungswide
rstand 11 angeordnet sind. Ein sinngemäßer Stromkreis ist vorhanden zwischen den
Enden der Arbeitswicklung 4 der zweiten Teildrossel als Spannungsquelle und dem
Teil. a der Arbeitswicklung 3 der anderen Drossel als Verbraucher. Die entsprechenden
Verbindungsleitungen sind zwischen den beiden Drosseln die Leitung 8 und die Leitung
12, in welcher wieder ein Ventil 13 und ein Strombegrenzungswiderstand
14 angeordnet sind.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die folgende: Wird angenommen,
daß gerade an der Klemme 1 positives Potential der Wechselspannung und an der Klemme
2 negatives Potential herrscht, so fließt infolge dieser Polarität ein Strom von
der W6 chselspannun.gsquelle an den Klemmen. 1 und 2 über die Arbeitswicklung 4
und den Widerstand 7. Unter der weiteren vorläufigen Annähme, daß ein Steuergleichstrom
oder eine weitere Magnetisierung an der Drossel. nicht vorhanden ist, wird die Drossel
4 somit praktisch die volle Wechselspannung aufnehmen, und der durch ihre Wicklung
fließendre Magnetisierungsstrom verursachet am Ventil 6 und am Widerstand 7 nur
einen verhältnismäßig kleinen Spannungsabfall. Diese Spannung an der Drossel 4 speist
nun über die Leitungen 8 und 9 den Wicklungsteil 3a der anderen Drossel, wobei der
entstehende Strom durch den Widerstand 14 begrenzt ist. Die Drossel 3 wird durch
diesen Strom rückmagnetisiert, und zwar in dem Maße, daß an der Drossel 3 an den
Enden der Reihenschaltung der Wicklungsteile a -f-b eine gleich hohe Spannung auftritt
wie die eben genannte, als Speisespannung dienende Spannung an der Drosselwicklung
4. Würde die an der Drossel 3 hervorgerufene Spannung größer werden als die Spannung
an der Drossel 4, so würde über die Verbindungsleitung 8 sowie die Ventile 5 und
6 ein Ausgleichsstrom fließen, der durch seine magnetische Wirkung die an der Drossel
3 entstehende Spannung begrenzt. Während der anderen Halbwelle, wenn an der Klemme
2 positive Polarität und an der Klemme 1 negative Polarität herrscht, übernimmt
alsdann die Drossel 3 praktisch die volle Wechselspannung, und diese Spannung speist
über das Ventil 10 und den Begrenzungswiderstand 11 den Wicklungsteil a der Drossel
4, so daß nunmehr die Drossel 4 rückmagnetisiert wird. Ohne die Anwendung einer
Steuermagnetisierung werden auf diese Weise beide Drosseln vollständig rückmagnetisiert,
d. h. auf den kleinsten Ausgangsverbrauoherström herabbaestewert. Eine Aufwärts.s,teuerung
kann erfolgen durch eine positive S.teuermagnetisierunig, z. B. über eine besondrere
Wicklung ans den Teil:wicklungen 15 und 16, die mit dem Steuergleichstrom gespeist
wird.
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Der Grund., weshalb an einer solchen neuen Anordnung keine überspannu@ngen
auftreten, ist in folgen&m zu suchen,: Beim Abschalten der Wechselspannung an
der Anordnung können die beiden Drosseln für die verschiedenen Arbeitsstromhalbwellen
im ungünstigen Fallre in den Zustand der positiven und der negativen Remaneiz verharren,
d. h., der eine Drosselkern würde sich in dem Zustand der positiven magnetischen
Remanenz und der andere Drosselkern in dem Zustand der negativen Remanenz befinden..
Erfolgt die Wiedereinschaltung der Anordnung zu einem Zeitpunkt, in dem die Drossel,
deren Eisenkern sich im Zustand der negativen Remanenz befindet, die positive Halbwelle
dies Wechselstromes zu übernehmen hat, so kann sie die gesamte anliegende Wechselspannung
übernehmen, so daß über die Ventfie 10 bzw. 13 die jeweils andere Drossel an ihrem
Eisenkern von dessen Zustand der positiven magnetischen Remanenz entsprechend rückmagnetisiert
wird. Beide Drosseln übernehmen dann sofort die gleich hohe Wechselspannung, so
daß an den Ventilen 5 bzw. 6 erhöhte Spannungen nicht auftreten können. Erfolgt
die Einschaltung zu dem Zeitpunkt, in welchem die Drossel, die die positive Spannungshalbwelle
zu übernehmen hat, sich an ihrem Eilsenkern im Zustand der positiven magnetischen
Remanenz befindet, so kann dies° Drossel keine oder nur eine kleine Spannung aufnehmen.
Eine Rückmagnetisierung drei anderen Drossel findet dann ebenfalls nicht oder nur
im geringen Maße statt. Andererseits kann aber in diesem Falle an den Ventilen 5
und 6 auch keime erhöhte Spannung auftreten, weil die Spannungen an den beiden Drosseln
einander praktisch gleich sind. In der nun folgenden Halbwelle übernimmt aber diejenige
Drossel die positive Spannungshalbwelle, die sich mit ihrem Kern ,in negativer Remanenz
befindet. Es ergeben sich dieselben Verhältnisse, welche vorher beschrieben wurden,
für den Fall, daß das Einschalten so erfolgt, daß die Drossel, dessen Kern sich
in negativer Remanenz befindet, die positive Halbwelle zu übernehmen hat.
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Während in denn Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der schaltungsmäßige
Aufbau derart gewählt war, daß unmittelbar die volle Wi:n.dungszahl, an der Arbeitswicklung
der einen Drossel als Spannungsquelle benutzt wurde für die Speisung einer kleineren
Teilwindungszah:l an der Arbeitswicklung der anderen Drossel als Verbraucher, zeigt
nunmehr das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 eine Anordnung, in welcher mit Sekundärwicklungen
an den beiden Drosseln gearbeitet wird. Soweit in der Zeichnung gleichartige Teile
vorhanden sind, wie sie bereits in Fig. 1 vorhanden waren, sind für die- entsprechenden
Teile der Einfachheit halber unmittelbar die gleichen Bezugszeichen beibehalten
worden. Es liegt also wieder an den Klemmen 1 und 2 die Wechselspannungsquelle der
Anordnung, von welcher über die Arbeitswicklungen 3 bzw. 4 und die Ventile 5 bzw.
6 der Verbraucher 7 gespeist wird. 17 bezeichnet eine Sekundärwicklung, welche der
Arbeitstvicklung 3 der einen Drossel zugeordnet ist, 18 eine Sekundärwicklung, welche
der Arbeitswicklung 4 der zweiten Drossel zugeordnet ist. Dile Sekundärwicklung
17 ist mit ihren Teilen. a und b überein Ventil 19 und einen Strombegrenzungsividerstand
20 an die Teilwindungszahl d der Sekundärwicklung 18 angeschlossen. Sinngemäß sind
die Wicklungsteile a -[- b der Sekundärwicklung
18 über das
Ventil 21 und den Strombegrenzungswiderst;and 22 an die Teilwicklung a der Sekundärwicklung
17 angeschlossen. Bei einer solchen Anordnung ergibt sich sinngemäß die gleiche
Wirkung, wie sie an Hand der Fig. 1 für die andere Ausführung erläutert worden ist,
nur mit der Wesensverschiedenheit, daß die Wicklungen, welche für die Rückmagnetisierung
der Kerne benutzt worden sind, in diesem Falle nicht galvanisch mit den Arbeitswicklungen
verbunden sind, sondern einen gegen die Arbeitswicklungen elektrisch isolierten
Kreis bilden.. Wie aus der Darstellung zu entnehmen ist, sind für dieses Sekundärw-icklungssystem
außerdem zwei Anschlußklemmen 23 und 24 vorgesehen. Über diese Klemmen kann unmittelbar
an das Sekundärwicklungssystem eine Steuerspannung angelegt werden, so d'aß auf
diese Weise die beiden Wicklungen 17 und 18 auch als Steuerwicklungen der Anordnung
benutzt werden können. Diese können je nach der beabsichtigten Steuerung entweder
mit einem entsprechenden Gleichstrom oder einem Wechselstrom gespeist werden, der
entweder seiner Größe bzw. gegebenenfalls zusätzlich seiner Phasenlage nach einstellbar
sein kann. In der Anordnung ist ferner gezeigt, d'aß zwischen den beiden Arbeitswicklungen
3 bzw. 4 und den mit ihnen in Reihe geschalteten Ventilen, d. h. also zwischen den
Punkten 25 und 26 der Schaltung, noch eine Verbindungsleitung 27 mit einem Widerstand
28 vorgesehen ist. Diese zusätzliche Anordnung kann sich als vorteilhaft erweisen
in ihrer Anwendung, wenn, wie bereits an Hand dieses Ausführungsbei-spie.ls erläutert
wurde, diie Sekundärwicklungen 17 und 18 gleichzeitig als gespeiste Steuerwicklungen
für die Anordnung benutzt werden. In diesem Falle ergibt sich nämlich an der Anordnung
ein Rückkopplungseffekt, der dadurch bedingt ist, daß Rückmagneäsüerungsstrom und
Steuerstrom gemeinsame Kreise besitzen. Beispielsweise verläuft ein solcher gemeinsamer
Kreis von der Sfieuerspannungsquelle bzw. der Klemme 24 über das Ventil 21, den
Widerstand 22 und die Wicklung b von 17 zurück zur Klemme 23. Der Widerstand 22
und das Ventil 21 werden aber gleichzeitig von dem Rückmagneti:sierungsstrom durchflossen,
der von der Wicklung 18 als Spannungsquelle geliefert wird. An der Wicklung
17 entsteht am Punkt 29 zwischen den Teilen a und b eine Aufteilung des über den
Widerstand 22 fließenden Stromes auf die Wicklungsteile b und ra. Es wird mit zunehmender
Steuerspannung an den Klemmen 23, 24 nicht nur der Vormagnetisierungs.s:trom über
den Wicklungsteil b größer, sondern außerdem der Rückmagnetisierun@gsstrom über
den Wicklungsteil a klieiner. Dadurch entsteht ein Rückkopplungseffekt, der bei
entsprechender Bemessung der Wicklungsteile a und b an 17 bzw. 18 zu einer
Kippkennl'inie führt. Die Größe der Rückkopplung kann nun einstellbar gemacht werden
durch die zusätzliche Anwendung des Widerstandes 28, der aus diesem Grunde zweckmäßig
einstellbar gewählt ist. Über diesen Widerstand kann nämlich, z. B. wenn die Klemme
1 positive und die Klemme 2 negative Polarität besitzt und somit die Drosselwicklung
14 für den Arbeitsstrom wirksam ist, ein Rückmagnetisierungsstrom von der Klemme
1 über die Wicklung 3, den Widerstand 28 und das Ventil 6 fließen, auf welchen aber
der Steuerstrom, der über die Wicklungen 17 und' 18 geschickt wird, keinen unmittelbaren
Ei:nfluß ausüben kann. Wie zu übersehen ist, wird bei: einer Verkleinerung des Widerstandes
28 der Strom, der über ihn und die Wicklung 3 bzw. 4 fließen kann, entsprechend
größer, während bei einer Vergrößerung des Widerstandes dieser Rückmagnetisierungsstrom
entsprechend kleiner wird-