DE1067068B - ! Magnetic amplifier arrangement - Google Patents
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Description
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15.OKTOBER 1959OCTOBER 15, 1959
30. J U L I 1964
WEICHT AB VONJULY 30, 1964
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Die Erfindung betrifft eine magnetische Verstärkeranordnung mit einem Netzgerät, das einen Spartransformator mit Anzapfung aufweist, derart, daß Spannungen gleicher Größe, aber entgegengesetzter Phase an den beiden Hälften des Spartransformators verfügbar sind, um einem oder mehreren magnetischen Verstärkern mit je einem Rückstellkreis und einem Ausgangskreis, der vom Spartransformator mit Wechselspannung einer bestimmten Phase versorgt wird, wobei der Rückstellkreis eine Rückstellwicklung enthält, die induktiv mit einem sättigbaren Magnetkern gekoppelt ist und in Reihe mit dem nichtlinearen Teil eines ersten nichtlinearen Gliedes liegt, während der Ausgangskreis eine ebenfalls induktiv mit dem Magnetkern gekoppelte Ausgangswicklung enthält, die in Reihe mit einem Gleichrichter und dem nichtlinearen Teil eines zweiten nichtlinearen Gliedes liegt, derart, daß nur während einer Halbwelle der erwähnten Wechselspannung ein Strom durch die Ausgangswicklung fließen kann.The invention relates to a magnetic amplifier arrangement with a power supply, which has an autotransformer with tap, such that voltages Same size but opposite phase available on both halves of the autotransformer are to provide one or more magnetic amplifiers, each with a reset circuit and an output circuit, which is supplied with AC voltage of a certain phase by the autotransformer, whereby the reset circuit contains a reset winding which is inductively coupled to a saturable magnetic core is and is in series with the nonlinear part of a first nonlinear term, during the Output circuit is also inductive with the magnetic core contains coupled output winding that is in series with a rectifier and the non-linear Part of a second non-linear element lies in such a way that only during one half-wave of the mentioned AC voltage allows a current to flow through the output winding.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Speisespannung solcher magnetischer Verstärker in einfacher Weise für alle Zwecke, einschließlich des Rückstellkreises, des Steuerkreises und der nichtlinearen Glieder bereitzustellen. The invention is based on the task of reducing the supply voltage of such magnetic amplifiers in easy to provide for all purposes including the reset circuit, the control circuit and the non-linear elements.
Bisher waren besondere Gleichspannungsquellen erforderlich, um die nichtlinearen Glieder phasenrichtig zu speisen. Die Erfindung ermöglicht es, diese Gleichspannungsquellen entbehrlich zu machen. Die nichtlineareft Glieder spielen eine wesentliche Rolle beim Betrieb der magnetischen Verstärkerstufen und führen echte logische Funktionen aus. Sie sind nicht Gleichrichtern für sogenannte selbstgesättigte Drosseln gleichzustellen, die man nach bekanntem Vorschlag im Ausgangskreis gewöhnlicher magnetischer Verstärker angeordnet hat, denn diese bekannten Gleichrichter dienen nur zur Gleichstromvormagnetisierung der betreffenden Drosseln. Bei dieser bekannten Schaltung besteht der Steuerkreis der magnetischen Verstärker auch nur aus einer Steuerwicklung ohne zusätzliche nichtlineare Glieder.Until now, special DC voltage sources were required to ensure that the non-linear elements were in phase to dine. The invention makes it possible to make these DC voltage sources unnecessary. The nonlinearft Links play an essential role in the operation of the magnetic amplifier stages and lead real logical functions. They are not rectifiers for so-called self-saturated chokes equal to that which, according to a well-known proposal, is found in the output circuit of ordinary magnetic amplifiers has arranged, because these known rectifiers are only used for direct current bias of the relevant Chokes. In this known circuit, the control circuit consists of the magnetic amplifier also only from a control winding without additional non-linear elements.
Damit besondere Gleichspannungsquellen zur phasenrichtigen Speisung der nichtlinearen Glieder entfallen können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die die Wechselspannung für den Ausgangskreis liefernde Klemme des Spartransformators mit dem ersten nichtlinearen Glied im Rückstellkreis derart verbunden ist, daß jeweils nur während der zweiten Halbwelle der betreffenden Wechselspannung ein Strom durch dieses nichtlineare Glied fließen kann und damit den Stromfiuß durch den Rückstellkreis gestattetSo that special DC voltage sources for in-phase supply of the non-linear elements are not required can, it is provided according to the invention that the supplying the AC voltage for the output circuit Terminal of the autotransformer connected to the first non-linear element in the reset circuit in this way is that a current is only generated during the second half-cycle of the respective alternating voltage can flow through this non-linear element and thus allows the current to flow through the reset circuit
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen. Hierin ist der Win-Magnetisctie VerstärkeranordnungDetails of the invention emerge from the The following description of two exemplary embodiments on the basis of the drawings. Herein is the win magnetism Amplifier arrangement
Patentiert für:Patented for:
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 14. November 1957 (696 429)·Claimed priority:
V. St. ν. America November 14, 1957 (696 429)
Harley A. Perkins, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt wordenHarley A. Perkins, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
has been named as the inventor
dungssinn der, einzelnen Wicklungen auf den sättigbaren Magnetkernen in bekannter Weise durch einen Punkt bezeichnet. Wenn also der Strom in das mit einem Punkt versehene Ende einer Wicklung eintritt, so sucht er den betreffenden Kern positiv zu sättigen und umgekehrt.sense of the, individual windings on the saturable Magnetic cores designated in a known manner by a point. So when the electricity goes into that with When a point at the end of a winding occurs, it seeks to saturate the relevant core positively and vice versa.
Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen magnetischen Verstärkeranlage, bestehend aus dem magnetischen Verstärker und der Stromversorgungsanordnung, undFig. 1 shows the basic circuit diagram of a magnetic amplifier system according to the invention, consisting from the magnetic amplifier and the power supply arrangement, and
Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild eines ähnlichen magnetischen Verstärkers, der ebenfalls mit der Stromversorgungsanordnung nach Fig. 1 verbunden werden kann.Fig. 2 shows the basic circuit diagram of a similar magnetic amplifier, which is also with the power supply arrangement according to Fig. 1 can be connected.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage enthält einen magnetischen Verstärker 30 und eine Stromversorgungsanlage 100. The system shown in FIG. 1 contains a magnetic amplifier 30 and a power supply system 100.
Der magnetische Verstärker 30 besteht aus einem sättigbaren Magnetkern 31, auf dem sich eine Rückstellwicklung 32 und eine Steuerwicklung 33 befinden. Der Rückstellkreis für diesen Verstärker besteht aus einer Reihenschaltung, die von einer Klemme 36 zu einer Eingangsklemme 10 führt und die Rückstellwicklung 32, einen Gleichrichter 34 und einen Gleichrichter 11 enthält. Ein nichtlineares Glied 20, das aus einem Gleichrichter 21 und einem Widerstand 22 besteht, ist in Reihe zwischen Erde und eine Klemme 37 geschaltet. Der Verbindungspunkt des Gleichrichters 21 und des Widerstandes 22 ist an die Verbin-The magnetic amplifier 30 consists of a saturable magnetic core 31 on which there is a reset winding 32 and a control winding 33 are located. The reset circuit for this amplifier consists of a series circuit which leads from a terminal 36 to an input terminal 10 and the reset winding 32, a rectifier 34 and a rectifier 11 contains. A non-linear element 20 that consists of a rectifier 21 and a resistor 22 is in series between earth and a terminal 37 switched. The connection point of the rectifier 21 and the resistor 22 is connected to the
409 653/358409 653/358
dungssteile der Gleichrichter 11 und 34 angeschlossen. Der Steuerkreis des magnetischen Verstärkers 30 enthält die S teuer wicklung 33 in Reihe mit einem Gleichrichter 35 und führt von der Klemme 37 zu einer Ausgangsklemme 43. Zwischen eine Klemme 44 und Erde ist ein nichtlineares Glied 40 eingeschaltet, das aus einem Widerstand 42 und*einem Gleichrichterextension parts of the rectifier 11 and 34 connected. The control circuit of the magnetic amplifier 30 contains the expensive winding 33 in series with a rectifier 35 and leads from terminal 37 to an output terminal 43. A non-linear element 40 is connected between a terminal 44 and earth, that from a resistor 42 and * a rectifier
41 besteht. Die Verbindungsstelle des Widerstandes41 exists. The junction of the resistance
42 und des Gleichrichters 41 ist mit der Ausgangsklemme 43 verbunden.42 and the rectifier 41 is connected to the output terminal 43.
Die Stromversorgungsanlage 100 enthält eine Wechselstromquelle, die z. B. aus einem Transformator 50 bestehen kann, einen Spartransformator 60 und ein sättigbares Reaktanzglied 70. Der Transformator 50 besitzt einen Magnetkern 51, eine Primärwicklung 53 und eine mit geerdeter Mittelanzapfung versehene Sekundärwicklung 52. Die Wechselspannung wird an die Primärwicklung 53 angelegt. Die Enden der Sekundärwicklung 52 sind mit den Endklemmen 63 und 68 des Spartransformators 60 verbunden. Dieser Spartransformator besitzt einen Magnetkern 61, auf dem sich eine Wicklung 62 mit Anzapfungen 64, 65, 66 und 67 befindet, die in bestimmten Abständen zwischen den Klemmen 63 und 68 angeordnet sind. Die Klemme 63 ist mit einer Anschlußstelle A, die Klemme 64 über eine Wicklung 72 der Sättigungsdrossel 70 mit einer Anschlußklemme C, die Klemme 65 mit einer Anschlußstelle B, die Klemme 66 mit einer Anschlußklemme E und die Klemme 67 über eine Wicklung 73 der Drossel 70 mit einer. Anschlußstelle D verbunden, während die Klemme 68 mit einer Anschlußstelle F in Verbindung steht.The power supply system 100 includes an AC power source which, for. B. can consist of a transformer 50, an autotransformer 60 and a saturable reactance element 70. The transformer 50 has a magnetic core 51, a primary winding 53 and a secondary winding 52 provided with a grounded center tap. The ends of the secondary winding 52 are connected to the end terminals 63 and 68 of the autotransformer 60. This autotransformer has a magnetic core 61 on which there is a winding 62 with taps 64, 65, 66 and 67 which are arranged at certain distances between the terminals 63 and 68. The terminal 63 is connected to a connection point A, the terminal 64 via a winding 72 of the saturation choke 70 with a connection terminal C, the terminal 65 with a connection point B, the terminal 66 with a connection terminal E and the terminal 67 via a winding 73 of the choke 70 with a. Connection point D connected, while the terminal 68 is connected to a connection point F in connection.
Die sättigbare Drossel 70 besteht aus einem sättigbaren Kern 71 mit Wicklungen 72 und 73. Ein Widerstand 74 ist zwischen die Anschlußstellen C and D eingeschaltet.The saturable choke 70 consists of a saturable core 71 with windings 72 and 73. A resistor 74 is connected between the connection points C and D.
Die Stromversorgungsanordnung 100 arbeitet folgendermaßen. Die der Primärwicklung 53 des Transformators 50 zugeführte Wechselspannung induziert zwei Wechselspannungen in der Sekundärwicklung 52 beiderseits der geerdeten Mktelanzapfung. Diese Wechselspannungen sind bekanntlich gegeneinander um 180° phasenverschoben. Der Einfachheit halber soll die auf derjenigen Seite der Sekundärwicklung 52, welche mit der Klemme 63 verbunden ist, induzierte Spannung mit der Phase Φ und die auf derjenigen Seite, welche mit der Klemme 68 verbunden ist, induzierte Spannung mit der Phase Θ bezeichnet werden.The power supply arrangement 100 operates as follows. The alternating voltage fed to the primary winding 53 of the transformer 50 induces two alternating voltages in the secondary winding 52 on both sides of the grounded Mktelan tap. As is known, these alternating voltages are phase-shifted by 180 ° with respect to one another. For the sake of simplicity, the voltage induced on the side of the secondary winding 52 which is connected to the terminal 63 will be referred to as phase Φ and the voltage induced on the side which is connected to the terminal 68 will be referred to as the phase Θ.
Die Spannungen mit den Phasen Φ und Θ, die an den Klemmen 63 und 68 des Spartransformators 60 abgenommen werden können, haben einen größeren Wert als die Spannungen an den anderen Anzapfungen desselben. Sie werden für den Steuerkreis und die nichtlinearen Glieder des Verstärkers 30 verwendet. Andererseits sind bekanntlich die Spannungen an den Anzapfungen 64 und 67 größer als diejenigen an den Anzapfungen 65 und 66 des Spartransformators 60. Die beiden letzteren Spannungen werden den Rückstellkreisen des magnetischen Verstärkers 30 und anderer ebenso aufgebauter magnetischer Verstärker zugeführt. The voltages with phases Φ and Θ, which can be picked up at the terminals 63 and 68 of the autotransformer 60, have a greater value than the voltages at the other taps of the same. They are used for the control circuit and the non-linear elements of amplifier 30. On the other hand, as is known, the voltages at the taps 64 and 67 are greater than those at the taps 65 and 66 of the autotransformer 60. The latter two voltages are fed to the reset circuits of the magnetic amplifier 30 and other similarly constructed magnetic amplifiers.
Offenbar haben die Spannungen an den Anschlußstellen A, B und C die Phase Φ, während die Spannungen an den Anschlußstellen D, E und F die Phase Θ aufweisen.Apparently the voltages at connection points A, B and C have phase Φ, while the voltages at connection points D, E and F have phase Θ .
Bei einer ersten Betriebsweise des magnetischen Verstärkers 30 ist die Klemme 36 mit der Anschlußstelle B, die Klemme 37 mit der Anschlußstelle F und die Klemme 44 mit der Anschlußstelle A verbunden.In a first mode of operation of the magnetic amplifier 30, the terminal 36 is connected to the connection point B, the terminal 37 is connected to the connection point F and the terminal 44 is connected to the connection point A.
Bei einer ersten Halbperiode der an die Primärwicklung 53 angelegten Wechselspannung ist die Spannung an der Stelle A negativ und sucht den Magnetkern 31 positiv zu sättigen. Auch die Spannung an der Stelle B ist in dieser Halbperiode negativ, aber der Stromfluß durch die Rückstellwicklung 32 ist durch den Gleichrichter 34 gesperrt.During a first half cycle of the alternating voltage applied to primary winding 53, the voltage at point A is negative and seeks to saturate magnetic core 31 positively. The voltage at point B is also negative in this half cycle, but the flow of current through the reset winding 32 is blocked by the rectifier 34.
In der zweiten Halbperipde der Netzwechselspannung ist die Spannung an der Klemme 37 negativ, aber der Stromfluß durch die Steuerwicklung 33 wird durch den Gleichrichter 35 gesperrt. Jedoch ist in dieser Halbperiode die Spannung an der Klemme 36 positiv, so daß ein Strom in der Rückstellwicklung 32 fließen kann, der den Magnetkern 31 negativ zu sättigen sucht.In the second half-period of the AC mains voltage, the voltage at terminal 37 is negative, but the flow of current through the control winding 33 is blocked by the rectifier 35. However, in this one Half cycle, the voltage at terminal 36 is positive, so that a current in the reset winding 32 can flow, which seeks to saturate the magnetic core 31 negatively.
Die Amplitude der hier erwähnten Spannungen ist ausreichend, um den Magnetkern 31 bei Anlegung an die Steuer- bzw. Rückstellwicklung positiv oder negativ zu sättigen. Die erwähnten nichtlinearen Glieder 20 und 40 sind in bekannter Weise so ausgelegt, daß sie den Fluß eines bestimmten Magnetisierungsstromes in den Wicklungen 32 und 33 ohne merklichen Spannungsabfall gestatten, jedoch den magnetischen Verstärker gegen übermäßige Ströme schützen.The amplitude of the voltages mentioned here is sufficient to apply to the magnetic core 31 to saturate the control or reset winding positively or negatively. The mentioned non-linear terms 20 and 40 are designed in a known manner so that they the flow of a certain magnetizing current in the windings 32 and 33 without noticeable Allow voltage drop, but protect the magnetic amplifier against excessive currents.
In der ersten obenerwähnten Halbperiode ist die Spannung an der Klemme 44 negativ, und der Strom kann durch den Gleichrichter 41 des nichtlinearen Gliedes 40 in Durchlaßrichtung fließen, wobei die Amplitude dieses Stromes durch den Widerstand 42 begrenzt ist. Deshalb kann der an die Klemme 37 gelangende Magnetisierungsstrom in dieser ersten Halbperiode durch die Steuerwicklung 33, den Gleichrichter 35 und den Gleichrichter 41 in Sperrichtung fließen. In der zweiten Halbperiode ist die Spannung an der Klemme 37 negativ, und der Strom fließt von Erde durch den Gleichrichter 21 des nichtlinearen Gliedes 20, wobei seine Größe durch den Widerstand 22 begrenzt ist. Deshalb kann der Strom von der Klemme 36 durch die Steuerwicklung 32, den Gleichrichter 34 und den Gleichrichter 21 in Sperrichtung fließen.In the first half-cycle mentioned above, the voltage at terminal 44 is negative and the current can flow through the rectifier 41 of the non-linear element 40 in the forward direction, the amplitude this current is limited by the resistor 42. Therefore, the terminal 37 can reach Magnetizing current in this first half cycle through the control winding 33, the rectifier 35 and the rectifier 41 flow in the reverse direction. In the second half period the voltage is on the terminal 37 negative, and the current flows from earth through the rectifier 21 of the non-linear element 20, its size being limited by the resistor 22. This is why the current can flow from the terminal 36 through the control winding 32, the rectifier 34 and the rectifier 21 flow in the reverse direction.
Der magnetische Verstärker 30 wechselt dauernd zwischen positiver und negativer Sättigung, ohne daß eine Ausgangsspannung an der Klemme 43 auftritt, bis ein Eingangssignal mit der richtigen Phase und einer bestimmten Größe an die Eingangsklemme 10 angelegt wird. Das der Eingangsklemme 10 zugeführte Signal sperrt den Stromfluß durch den Gleichrichter 34 und bestimmt damit das Ausmaß der in der Rückstellhalbperiode erfolgenden Rückstellung. Da in der nachfolgenden Halbperiode der Magnetkern 31 nicht negativ gesättigt ist, fließt ein' Ausgangsstrom von der Steuerwicklung 33 über den Gleichrichter 35 zur Klemme 43.The magnetic amplifier 30 changes continuously between positive and negative saturation without an output voltage occurs at terminal 43 until an input signal with the correct phase and a certain size is applied to the input terminal 10. The one fed to input terminal 10 Signal blocks the flow of current through rectifier 34 and thus determines the extent of the reset half-cycle subsequent provision. Since in the subsequent half cycle of the magnetic core 31 is not is negatively saturated, an 'output current flows from the control winding 33 via the rectifier 35 to Terminal 43.
Die Größe dieses Ausgangsstromes hängt grundsätzlich von der Größe des der Eingangsklemme 10 zugeführten Signals ab.The size of this output current basically depends on the size of the input terminal 10 supplied signal.
Wenn ein Ausgangsstrom mit entgegengesetzter Phase vom magnetischen Verstärker 30 gewünscht wird, so werden die Klemmen 36, 37 und 44 mit entsprechenden Klemmen der Stromversorgungsanordnung 100 verbunden, welche die gleiche Spannungsgröße, aber entgegengesetzte Phase haben. In dieser Situation wird auch eine entgegengesetzte Phase des Eingangssignals erforderlich.When an opposite phase output current from magnetic amplifier 30 is desired terminals 36, 37 and 44 are connected to corresponding terminals of the power supply arrangement 100 connected, which have the same voltage magnitude but opposite phase. In this Situation will also require an opposite phase of the input signal.
Bei gewissen Anwendungen ist es erwünscht, daß mehrere magnetische Verstärker der in Fig. 1 dargestellten Art in Kaskade geschaltet werden. Wenn Kerne mit vollkommen rechteckiger Hysteresisschleife und Gleichrichter ohne Sperrstrom in magnetischen Verstärkeranlagen mit Spannungsrückstellung ver-In certain applications it is desirable to have multiple magnetic amplifiers of the type shown in FIG Type can be cascaded. If cores with a perfectly rectangular hysteresis loop and rectifier without reverse current in magnetic amplifier systems with voltage reset
Claims (7)
BBC-Sonderdrucke vom Mai 1957 und März 1955 (Ind. 4047/S und 4042/S);Considered publications:
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