DE1067479B - Magnetverstaerker-Anordnung mit einem Paar von Magnetverstaerker-Systemen in Gegentaktschaltung - Google Patents
Magnetverstaerker-Anordnung mit einem Paar von Magnetverstaerker-Systemen in GegentaktschaltungInfo
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Description
In Servosystemen für hohe Anforderungen, bei denen Dauerhaftigkeit, Zuverlässigkeit und eine im
wesentlichen wartungsfreie Arbeitsweise verlangt sind, werden für die Mischung von Signalen und zur
Leistungsverstärkung häufig magnetische Verstärker verwendet. In solchen Anordnungen sind im allgemeinen
aufeinander abgeglichene (ausbalancierte) magnetische Verstärker in Gegentaktschaltung erforderlich,
um die Neigung zu Triftabweichungen zu beseitigen oder herabzumindern, wie sie in Einweg-Ausgangskreisen
bei Änderungen der Netzspannung und Frequenz entstehen können. Jedoch sogar bei ausbalancierten
Gegenkontaktverstärkern können sich die Kennlinien der einzelnen Kerne bei Änderungen der
Umgebungstemperatur, der Gleichrichtercharakteristik, der Speisespannung, der Frequenz, der Vormagnetisierungsspeisequelle
usw. verschieben. Da die Änderungen der Kennlinien bei allen Kernen im allgemeinen
etwa die gleichen sind, werden sie nicht zur Folge haben, daß bei einem Eingangssignal Null des
Verstärkers ein unerwünschtes Ausgangssignal entsteht. Sie können jedoch eine Verschiebung der Ruhe-Arbeitspunkte
der einzelnen Verstärker zwischen dem Kippunkt und dem Sättigungsknie verursachen. Wenn
zur Erzielung einer maximalen Linearität des Gegentaktverstärkers ein Betrieb nach KlasseA erwünscht
ist, können derartige Verschiebungen der Ruhe-Arbeitspunkte unannehmbar sein. Eine einfache feste
Vormagnetisierung und die übliche Rückkopplungstechnik überwinden diese Schwierigkeiten nicht, weil
mit diesen der Verstärkungsgrad des Verstärkers wesentlich beeinflußt wird.
In der einschlägigen Literatur wurde bereits darauf hingewiesen, daß es bei DifFerenzschaltungen von
Magnetverstärkern darauf ankommt, eine sogenannte »Nullpunktsicherheit« des Verstärkers zu erzielen.
Der Begriff der Nullpunktsicherheit besagt, daß der Verstärker beim Eingangsstrom Null im wesentlichen
auch den Ausgangsstrom Null liefert. Maßnahmen, die bei einer DifFerenzschaltung von Magnetverstärkern
die Nullpunktsicherheit gewährleisten, sind bekannt. Ein Gegenkontaktverstärker, auf den sich die
Erfindung bezieht, kann jedoch eine ideale Nullpunktsicherheit besitzen und trotzdem unter ungünstigen
Umständen, beispielsweise bei extremen Betriebstemperaturen, eine unerwünschte, nichtlineare Kennlinie
aufweisen; die Kennlinie kann beispielsweise zwar durch Null gehen, aber in der Nähe von Null
einen horizontalen Teil bzw. eine Zone erhöhter Steilheit besitzen. Diese Erscheinungen werden weiter
unten erläutert.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetverstärker-Anordnung mit einem Paar von Magnetverstärker-Systemen
in Gegentaktschaltung. Sie besteht Magnetverstärker -Anordnung
mit einem Paar
von Magnetverstärker-Systemen
in Gegentaktschaltung
mit einem Paar
von Magnetverstärker-Systemen
in Gegentaktschaltung
Anmelder:
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Wemer-von-Siemens-Str. 50
Erlangen, Wemer-von-Siemens-Str. 50
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Juni 1955
David H. Mooney, Glen Burnie, Md.,
und Clarence C Glover, Baltimore, Md. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden
und Clarence C Glover, Baltimore, Md. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden
darin, daß die Kerne der Magnetverstärker Stabilisierungswicklungen aufweisen, die in Abhängigkeit
von der Summe der Ausgangsströme der beiden einzelnen Systeme derart erregt sind, daß sie einer Verschiebung
der Arbeitspunkte der einzelnen Verstärker entgegenwirken. Durch die Erfindung werden die oben
geschilderten Kennlinienverzerrungen, die aus der Abtrift der Arbeitspunkte der einzelnen Verstärker
resultieren, vermieden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe und ihre Lösung werden an Hand der Fig. 1 bis 12 erläutert.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines ausbalancierten magnetischen Verstärkers, in welchem die Grundgedanken
der vorliegenden Erfindung verkörpert sind; Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines ausbalancierten
magnetischen Verstärkerkreises, welcher sich auf die allgemeine Anordnung nach Fig. 1 stützt;
Fig. 3 und 4 sind Abwandlungen der Anordnung nach Fig. 2;
Fig. 5 ist eine Weiterentwicklung der grundsätzlichen Stromkreisanordnung für eine Vollwellen-Wechselstromspeisung
des Lastkreises zum Unterschied von der Halbwellenspeisung des Lastkreises nach den Fig. 2, 3 und 4;
Fig. 6 und 7 zeigen die Abhängigkeit zweier verschiedener Magnetverstärker-Kernmaterialien von der
Umgebungstemperatur;
Fig. 8 bis 11 veranschaulichen die Übertragungskennlinie der ausbalancierten magnetischen Ver-
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Stärkeranordnung unter verschiedenen Arbeitsbedingungen und ohne die günstige Wirkung von stabilisierenden
Anordnungen nach der Erfindung;
Fig. 12 veranschaulicht graphisch die Wirkung der Voiniagnetisierung an einem einzelnen Kern einer
ausbalancierten magnetischen Verstärkergruppe gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung.
Eine wirksame überwachung des Ruhe-Arbeitspunktes eines ausbalancierten magnetischen Verstärkerpaares
für die Stabilisierung der Ubertragungscharakteristik des Verstärkers ist dargestellt in dem
Blockschaltbild der Fig. 1, welche die grundsätzlichen Gedankengänge dieser Erfindung veranschaulicht. In
diesem Stromkreis ist ein Paar von parallel geschalteten Verstärkern A 1 und A2 so verbunden, daß sie
differentiell ein Lastkreismittel speisen, welches Lastkreisabschnitte oder Impedanzen umfaßt, welche durch
Widerstände R 1 und R2 dargestellt sind. Die Ausgangsspannung
oder der Ausgangsstrom dieses Kreises, welcher an den Enden der Lastkreismittel abgenommen
wird, ist daher proportional dem Differential der Spannungsabfälle (iR) an den entsprechenden
Widerständen. Der Strom, welcher in den entsprechenden Schleifen zirkuliert, fließt durch den gemeinsamen
Zweig, welcher zwischen den Widerständen R 1 und R 2 eingeschaltet ist, und die Eingänge der Verstärker
Al und A2, so daß jeder Verstärker gesteuert wird in Abhängigkeit von einem Strom i3, welcher gleich
ist der Summe der Ströme (^1+ z2). Die Stromej1
und Li sind die Ausgangsströme der entsprechenden Verstärker A 1 und A2, welche angeordnet sein können
für einen Gegentaktbetrieb gemäß der üblichen Praxis, um auf diese Weise Ströme von verschiedener
Größe von den entsprechenden Verstärkern zu erzielen. Durch diese Mittel ist eine Umkehr der Ausgangsspannung,
welche an den Lastmitteln erscheint, erreichbar durch Umkehrung der Polarität der Steuerspannung,
welche an die entsprechenden Verstärker angelegt ist.
Die Anwendung dieses Grundprinzips in der Steuerung eines ausbalancierten magnetischen Verstärkers
ist dargestellt in Fig. 2. Dieser Kreis umfaßt ein Paar von Magnetverstärkern, welche mit Al und A2
bezeichnet sind und von denen jeder einen Hauptwicklungskreis einschließt, der Hauptwicklungen Ml
bzw. .1/2 umfaßt und Selbstsättigungsgleichrichter SRl bzw. SR2. Jeder \rerstärker schließt ferner einen
Kern ein. Derjenige für den Verstärker Al ist bezeichnet mit 1 und derjenige für den Verstärker A2
ist bezeichnet mit 2. Die entsprechenden Steuerwicklungen Cl und C2 auf den Verstärkern sind auf den
entsprechenden Kernen in entgegengesetztem Sinn gepolt, so daß eine Polarität einer Gleichstromsteuerspannung,
welche von der Quelle 8 geliefert wird, beispielsweise Amperewindungen ergibt in beziig auf die
Wicklung Cl, welche dazu neigen, den Kern des Magnetverstärkers A2 zu entsättigen, und andererseits
Amperewindungen erzeugt in bezug auf die AVicklung C2, welche dazu neigen, den Kern des Verstärkers
A2 zu sättigen. Diese Art der Betätigung ist bekannt als Gegentaktarbeitsweise. Vormagnetisierungswicklungen
B1 bzw. B2 werden angewendet, um den Rtihe-Arbeitspunkt der entsprechenden Verstärker
zu steuern.
Der Stromkreis, wie er hier veranschaulicht ist, wird benutzt für die Steuerung der Geschwindigkeit
und der Richtung des Umlaufs eines zweiphasigen Servomotors, welcher eine geteilte Feldwicklung 5
luid eine übliche Feldwicklung 6 umfaßt. Die Feldwicklung 5 ist im wesentlichen an ihrem elektrischen
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Mittelpunkt angezapft, und die Anzapfungsabschnittc dieser Wicklung sind in Reihe geschaltet mit den entsprechenden
Hauptwicklungskreisen des Magnetverstärkers. DieseHauptwicklungskreise sind angeschlossen
in ähnlich gepolter Parallelschaltungsbeziehung an eine Speisewechselstromquelle, wie angezeigt, wobei
in den geerdeten Schenkel ein Reihenwiderstand R eingeschlossen ist. Die Vormagnetisierungswicklungen
B1 bzw. B2 werden gespeist durch den Spannungsabfall am Widerstand R in einem Reihenschaltungskreis, der eine Drosselspule 3 einschließt. Dies ist der
eigentliche Stabilisierungskreis. Die Vormagnetisierungswicklungen B1 und B 2 sind so angeordnet, daß
ihre Amperewindungen entgegengesetzt gerichtet sind den Amperewindungen der entsprechenden Hauptwicklungen
Ml bzw. M2. Wie aus diesem Stromkreis zu ersehen ist, vereinigen sich die Lastströme der
entsprechenden Laststromzweige, welche durch die angezapften Abschnitte der geteilten Feldwicklung 5
des Zweiphasenmotors dargestellt sind, und fließen durch den Widerstand R. Auf diese Weise ist der
Laststrom im Widerstand R die Summe der Lastströme in den entsprechenden parallelgeschalteten
Hauptwicklungszweigen der Magnetverstärker.
Die wirkungsmäßigen Gesichtspunkte der Schaltanordnung nach Fig. 2 werden verstanden werden bei
einer näheren Erörterung der theoretischen Grundlagen der vorliegenden Erfindung. Wie bereits früher
in dieser Beschreibung bemerkt worden ist, ist das Problem dasjenige der Stabilisierung der Arbeitsweise
von magnetischen Verstärkern. In diesem Zusammenhang veranschaulicht die Fig. 6 die horizontale
Verschiebung der individuellen Halbwellencharakteristik eines einzelnen Kerns, welche sich aus
den vorerwähnten Umständen in verschiedenem Grade ergibt. Alle üblichen 50:50-Nickel-Eisen-Legierungen,
welche für magnetische Verstärkerkerne benutzt werden, weisen die veranschaulichte Abhängigkeit der
Verschiebung der Kennlinie mit der Temperatur auf. Fig. 6 veranschaulicht die tatsächliche durchschnittliche
Charakteristik von 30 Ve · 3Ii ■ Vie (Zoll) ringförmigen
Kernen, welche aus Hipernik hergestellt sind und geprüft wurden in einem Stromkreis nach Fig. 2.
wobei dieselben Selbstsättigungsgleichrichter für alle Kerne benutzt wurden. Wenn eine feste Vormagnetisierung
benutzt ist, um auf diese Weise im wesentlichen die Hälfte der maximalen Ausgangsleistung für
einen Kern bei 20° C zu erzielen, wie es durch die vertikale, strichpunktierte Linie angedeutet ist, würde
der Kern bei 100° C entsprechend den dargestellten Kennlinien nur ungefähr 13% der vollen Ausgangsleistung liefern, aber bei —55° C würde er ungefähr
72% der maximalen Ausgangsleistung liefern. Fig. 7 ist eine ähnliche Darstellung, welche den angenäherten
Effekt zeigt, welcher eintritt bei Kernen für höhere Verstärkungsgrade oder besseren Gleichrichtern oder
bei beiden. Wie man sieht, ist der Abfall der Sättigungskurve nach Fig. 7 steiler als derjenige, der in
Fig. 6 veranschaulicht ist. Als eine Folge ergibt die Verschiebung der magnetischen Charakteristik des
Kerns über den erwähnten Bereich der Temperaturen eine größere Änderung in dem Ausgangs- oder Laststrom,
selbst wenn die Vormagnetisierung unverändert bleibt. Unter extremen Bedingungen kann die magnetische
Charakteristik für den Fall der festen Vormagnetisierung den gesamten Bereich vom Kippunkt
bis zu im wesentlichen vollständiger Sättigung überstreichen. Auf diese Weise steigern sich die Probleme,
die sich mit der Verschiebung der magnetischen Charakteristik ergeben, mit steigendem Verstärkungs-
grad. Diese Verschiebung kann natürlich direkt bezogen werden auf die Änderung in der Breite der
Hysteresisschleife über denselben Temperaturbereich.
Ähnliche, obwohl weniger ausgeprägte Effekte entstehen für alle anderen Änderungen, welche in den
Eingangsfeststellungen dieser Beschreibung erwähnt worden sind. Änderungen der Gleichrichter werden
im allgemeinen den Steilheitsverlauf der Kennlinie ändern. Für einen festen Lastwiderstand und für
Änderungen innerhalb der Bemessungstoleranzen der Lastwicklung wird eine Änderung in der Speisespannung
eine Verstärkungsgradänderung verursachen und ebenso eine Arbeitspunktverschiebung. Eine Frequenzänderung
wird die Hysteresisschleifen beeinflussen ähnlich wie Temperatur, obwohl dieser Effekt
sehr gering ist für gewöhnliche Frequenzänderungen. Der Einfluß einer Änderung der festen Vormagnetisierung
ist abzulesen entweder aus Fig. 6 oder 7. Der Arbeitspunkt verschiebt sich in direktem Verhältnis
zur Steigung der magnetischen Kennlinie.
In einem abgeglichenen magnetischen Verstärkerkreis, wie er z. B. in Fig. 2 gezeigt ist, werden gewöhnlich
Vorkehrungen getroffen, um einen Zustand zu erzeugen, wie er in der Übertragungscharakteristik
der Fig. 8 dargestellt ist. Hier ist die Ausgangsleistung dargestellt durch das Differential der Lastströme
(I1-I2). Die Übertragungscharakteristik für die entsprechenden Verstärker ist dargestellt durch
die gestrichelten Kurven I1 bzw. — i2. Man bemerkt,
daß durch eine Änderung des Eingangs zwischen Plus und Minus der Ausgang {I1-L2) sich verändert von
einem Maximum in der einen Richtung über Null zu einem Maximum in der entgegengesetzten Richtung.
Über diese ganze Übertragungskurve hinweg ist jedoch die Größe (J1 + is), dargestellt durch die horizonta'.e,
strichpunktierte Linie, eine Konstante. Auf diese AVeise kann ungeachtet des Eingangswertes der erwünschte
Ausgangswert erreicht werden, während die Summe der Ausgangsströme eine Konstante ist.
Wird jetzt vorausgesetzt, daß eine identische Ver-Schiebung in den Charakteristiken von I1 und L2 stattfindet
aus einem der vorher erwähnten Gründe, z. B. einem Ansteigen in der Umgebungstemperatur, so
werden sich dann Übertragungskurven ergeben, wie sie in Fig. 9 gezeigt sind. Aus dieser Darstellung er- +5
sieht man, daß der Ausgangswert (I1- L2) unstetig
wird mit einer toten Zone ungefähr bei Null, wenn die Verschiebung groß genug ist. Die Größe i3, welche
die Summe der Ausgangsströme (I 1-Hi2) darstellt, ist
nicht länger eine Konstante, sondern vermindert sich auf Null über den gesamten Bereich der toten Zone.
In Fig. 10 ist eine Verschiebung des Ruhepunktes in der entgegengesetzten Richtung gezeigt. Diese kann
z. B. stattfinden als ein Ergebnis eines hohen Temperaturabfalls. Für den dargestellten Zustand wird die
Kennlinie der Ausgangsgröße wieder unstetig, und der Strom i3 ist nicht länger konstant. Jedoch steigt
in diesem Fall die Summe der Ausgangsströme, wie durch i3 dargestellt, auf einen maximalen Wert, der
über die ganze tote Zone aufrechterhalten wird.
Wenn die Verschiebung eine solche zwischen den beiden erwähnten Extremen ist, so ergibt sich eine
Übertragungscharakteristik, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist. Tn diesem Fall hat die Übertragungscharakteristik
drei ausgezeichnete Bereiche der Ver- 6g Stärkung, und die Summe der Ausgangsströme ändert
sich wieder über den gesamten Arbeitsbereich.
Jede der Bedingungen, wie sie in den Fig. 9 bis 11 gezeigt sind, ist unerwünscht. Bei einem Abfall des
Laststromes auf Null kann die Steuerung der Vor-
richtung versagen. In Fig. 10 hat jeder der Ausgangsströme I1 und i2 im Ruhe-Arbeitspunkt im wesentlichen
seinen vollen Höchstbetrag. Das ist unerwünscht, wenn die Ausgangsgleichrichter oder
Widerstände unterbemessen worden sind für einen gegebenen Arbeitszyklus. In Verbindung mit Fig. 11
ist die Abweichung von der Linearität besonders unerwünscht, wenn eine lineare Übertragungscharakteristik
für einen sauberen Betrieb des Systems erforderlich ist.
Aus diesen Bedingungen ist zu entnehmen, daß eine Stromkreistechnik, durch welche der Ruhe-Arbeitspunkt eingestellt und dann automatisch aufrechterhalten
wird, höchst erwünscht ist. Die Stellgröße für eine Regelung, durch welche der Ruhe-Arbeitspunkt im wesentlichen konstant gehalten werden kann,
kann abgeleitet werden aus der Summe der Ausgangsströme. Wie aus Fig. 9 zu entnehmen ist, ist der
Ruhewert der Summe von (I 1-H2)1 wenn der Ausgangsstrom
sich in einer Richtung verschiebt, herabgesetzt. Wenn die Verschiebung in der entgegengesetzten
Richtung erfolgt, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, steigt der Ruhewert des Ausgangsstromes an.
Demnach ist der Gesamtstrom ia eine ausgezeichnete Anzeigegröße für irgendeine Verschiebung des
Arbeitspunktes und kann als eine Signalquelle benutzt werden, um einen Rückkopplungssteuerkreis oder
Vormagnetisierungskreis zu betätigen, um auf diese Weise den Arbeitspunkt konstant zu halten. Solch ein
regelnder Stromkreis ist, wie aus Fig. 2 zu ersehen, sehr einfach, da er nur die Anwendung von Gleichstromvormagnetisierungswicklungen
auf den entsprechenden Kernen erfordert, wie z. B. B1 und B2,
gespeist in Abhängigkeit von der Summe der Ausgangsströme (I 1-H2).
Eine graphische Darstellung der Selbstvormagnetisierungswirkung gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung ist in Fig. 12 gezeigt. Die Betriebseigenschaften der Anordnung sollen zunächst an
Hand der strichpunktierten Linie dieser Figur, welche die Selbstvormagnetisierung darstellt, beschrieben
werden. Die Steilheit der Selbstvormagnetisierungscharakteristik ist natürlich bestimmt durch die
Amperewindungen, die durch die Summe der Ausgangsströme (J1 + i2) erzeugt werden. Der Arbeitspunkt der 20°-Kurve ist der Schnittpunkt der Übertragungskurve
mit der Vormagnetisierungslinie am Punkt 11. Bei einer horizontalen Verschiebung der
Übertragungskurve verschieben sich die Arbeitspunkte in den extremen Fällen bis zu den Punkten 12 und 13.
Dies ist natürlich eine große Verbesserung gegenüber der Änderung bei fester Vormagnetisierung, wie sie
in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Wenn jedoch eine genauere Regelung erwünscht ist, so kann eine zusätzliche
Verstärkung der Summe der Lastströme (J1-Hi2) verwendet werden, um die Vormagnetisierungslinie
mehr der Horizontalen anzunähern. Dies kann durch eine wirkliche Verstärkung der Ausgangsströme I1
und i2 erfolgen oder durch eine Methode, wie sie graphisch in Fig. 12 gezeigt ist, welche eine positive
feste Vormagnetisierung ib benutzt, so daß der Amperewindungseffekt
einer Änderung in der Summe der Stromei1 und L2 in seiner Wirkung verstärkt und die
Steigung der Vormagnetisierungskurve verringert wird. Die Vormagnetisierungslinie wird nahezu
horizontal, und die größten Änderungen des Arbeitspunktes werden angezeigt durch die Punkte 14 bzw.
15. Ein wichtiger Gesichtspunkt dieser Art einer Rückkopplungsregelung, soweit sie die Eingangssignale betrifft, ist der, daß der Verstärkungsgrad Ies
Verstärkers nicht in irgendeiner Weise durch die Rückkopplung berührt wird. Dies ergibt sich aus
einer Betrachtung der dargestellten Kurven.
Schaltungsanordnungen, welche die beschriebene Verstärkung des selbststabilisierenden Rückkopplungsstromes
^ + J2 schaffen, um auf diese Weise eine geringere Steilheit zu erreichen, wie sie in Fig. 12 für
die gestrichelte Linie angedeutet sind, die identisch ist mit der Selbstvormagnetisierung plus dem Grundwert,
sind veranschaulicht in den Fig. 3 und 4. In Fig. 3 ist eine zusätzliche Gleichstrom-Vormagnetisierungsquelle
9 eingeschaltet in den Rückkopplungskreis, welcher die Vormagnetisierungswicklungen B1
und B2 einschließt. Diese kann eingeschaltet werden entweder in posiver oder negativer Richtung, je nachdem,
wie es die Bedingungen erfordern. Im übrigen ist Fig. 3 ähnlich der Fig. 2, und Teile in Fig. 3, die
denjenigen in Fig. 2 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen.
In dem Stromkreis der Fig. 4 wird eine wirksame Verstärkung des Rückkopplungssignals erreicht
mittels zusätzlicher Vormagnetisierungswicklungen B11 und B12 auf den entsprechenden Magnetkernen.
Diese sind gespeist mittels einer festen Gleichspannungs-Vormagnetisierungsquelle
9, und die Amperewindungen sind auf die Amperewindungen der Vormagnetiserungswicklungen
B1 und B2 in solch einer Weise bezogen, daß sie die gewünschte Änderung in
der Steilheit der Rückkopplungscharakteristik herbeiführen. Auch in Fig. 4 tragen Teile, die denjenigen
der Fig. 2 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen.
In den Fig. 2, 3 und 4 ist Vorsorge getroffen für eine Halbwellenverstärkung des Speisewechselstromes.
In manchen Fällen kann eine Vollwellenverstärkung erwünscht sein. Eine Anordnung, welche eine Vollwellenverstärkung
des Speisewechselstromes ermöglicht, ist in Fig. 5 vorgesehen, welche zwei Paare von
parallelgeschalteten Doppler-Typ-Magnetverstärkern benutzt. Die Hauptwicklungskreise der entsprechenden
Paare von Verstärkern sind hier in entgegengesetzten Sinnen gepolt, wie es sich ergibt aus dem
Leitungssinn der entsprechenden Selbstsättigungsgleichrichter .ST? 1, SR12, SR2, SR22. Die Verstärker
dieser Gruppe sind mit Al, A12 und A2, A22 bezeichnet. Der Magnetverstärker A1 ist wieder versehen
mit einer Hauptwicklung M1, einer Vormagnetisierungswicklung B1 und einer Steuerwicklung Cl.
Sein parallelgeschalteter Verstärker -412 ist entsprechend versehen mit einer Hauptwicklung M12,
einer Steuerwicklung C12 und einer Vormagnetisierungswicklung B12. Der Magnetverstärker A 2 ist
ebenso wie in Fig. 2 versehen mit einer Hauptwicklung M2, einer Steuerwicklung C 2 und einer Vormagnetisierungswicklung
B2, und sein parallelgeschalteter Verstärker A22 ist versehen mit einer
Hauptwicklung M22, einer Steuerwicklung C22 und einer Vormagnetisierungswicklung B22. Die geteilte
Feldwicklung 5 des Zweiphasenservomotors ist wieder mit einer Mittelanzapfung versehen, und die Mittelanzapfung
ist verbunden mit einer Seite der Wechselstromspeisequelle. Ein Ende der Wicklung 5 ist mit
einem gemeinsamen Punkt bei 15 in den parallelen Hauptwicklungsstromkreisen M1 und M12 der Verstärker.
Il und .112 verbunden, und das andere Ende der Wicklung 5 ist angeschlossen an einen entsprechenden
Punkt 16 in den parallelen Hauptwick-IungskreLien der Magnetverstärker A 2 und ^ί22. Die
verbleibenden gemeinsamen Anschlußklemmen in diesen parallelen Stromkreisen sind verbunden mit der
anderen Seite des Wechselstromspeisekreises über den
Widerstand 7?. In Anbetracht des Wechselstromflusses zufolge des Flusses der vollen Periode des Wechselstromes
in diesem System ist der Ausgang des Widerstandes R in diesem Beispiel gleichgerichtet
mittels eines Vollwellen-Gleichrichters Fi? und an eine Reihenschaltung aller Vormagnetisierungswicklungen
B1, B12, B2 und 522 angelegt, so daß auf diese Weise diese Wicklungen an den Kernen in
ihrer Wirkung polarisiert werden, wie es in Fig. 2 ίο der Fall war. Wieder ist die Drossel 3 in dem Vormagnetisierungswicklungskreis
benutzt. Bei dieser Anwendung ist die mit 8 bezeichnete Quelle einer Gleichstromsteuerspannung an einen Reihenstromkreis
mit den Steuerwicklungen Clj C12, C 2 und C 22 angeschlossen. Hier ist wieder die Anordnung
eine solche, daß eine Gegentaktarbeitsweise jedes Paares der leitenden Verstärker in jeder Halbwelle
des Wechselstromes erreicht wird. Auf Grund der Polung der Selbstsättigungsgleichrichter ist zu erkennen,
daß für eine gegebene Halbperiode des Wechselstromes die Verstärker Al und A2 z.B.
gleichzeitig leitend werden in entsprechenden Graden, die bestimmt sind durch die Größe der Steueramperewindungen
in jedem Verstärker. Inder nächsten Halbwelle des Wechselstromes werden die Verstärker A12
und ^422 leitend in demselben Sinne wie die Verstärker A1 und A 2 in der vorausgehenden Periode.
Auf diese Weise ist die differentielle Erregung der Feldwicklung 5 des Zweiphasenmotors in jeder Halbwelle
des Wechselstromes dieselbe.
Um Änderungen im Betrieb Rechnung zu tragen, können in die Schaltung die üblichen Verfeinerungen
des Vormagnetisierungsabgleichs eingeschlossen werden, ebenso wie bei Benutzung der üblichen festen
Vormagnetisierung. Eine Filterung des Selbstvormagnetisierungsstromes mittels der Drossel 3 ist
gewöhnlich nicht erforderlich für Vollwellen-Gegentaktschaltungen, jedoch ist sie gewöhnlich notwendig
für Halbwellenschaltungen.
Es ist zu bemerken, daß die vorstehend geschilderte Art der Selbstvormagnetisierung ein weiterer Schritt in der Verbesserung des Gesamtbetriebes von Magnetverstärkern ist. Diese Art der Selbstvormagnetisierung soll nicht verwechselt werden mit einer negativen Rückkopplung für die Signalverstärkungseigenschaften des Verstärkers. Die erfindungsgemäße Art der Selbstvormagnetisierung kann Verschiebungen des Arbeitspunktes, wenn nicht aufeinander abgeglichene Kerne vorhanden sind, nicht wesentlich reduzieren. Sie erhält jedoch den Arbeitspunkt eines abgeglichenen Magnet Verstärkers über weite Änderungsbereiche der Temperatur, der Speisespannung und der Frequenz konstant. Dadurch wird eine hohe Ausnutzung des Kernmaterials möglich, da der gesamte lineare Arbeitsbereich des Verstärkers innerhalb der Extreme der Betriebsbedingungen verfügbar ist.
Es ist zu bemerken, daß die vorstehend geschilderte Art der Selbstvormagnetisierung ein weiterer Schritt in der Verbesserung des Gesamtbetriebes von Magnetverstärkern ist. Diese Art der Selbstvormagnetisierung soll nicht verwechselt werden mit einer negativen Rückkopplung für die Signalverstärkungseigenschaften des Verstärkers. Die erfindungsgemäße Art der Selbstvormagnetisierung kann Verschiebungen des Arbeitspunktes, wenn nicht aufeinander abgeglichene Kerne vorhanden sind, nicht wesentlich reduzieren. Sie erhält jedoch den Arbeitspunkt eines abgeglichenen Magnet Verstärkers über weite Änderungsbereiche der Temperatur, der Speisespannung und der Frequenz konstant. Dadurch wird eine hohe Ausnutzung des Kernmaterials möglich, da der gesamte lineare Arbeitsbereich des Verstärkers innerhalb der Extreme der Betriebsbedingungen verfügbar ist.
Aus dem Vorhergehenden ist zu entnehmen, daß die Erfindung Anordnungen schafft, durch welche der
Betrieb von Magnetverstärkern unter veränderlichen Arbeitsbedingungen verbessert wird, und zwar insbesondere
unter den Bedingungen, welche Änderungen in der magnetischen Kerncharakteristik hervorrufen.
Dies ist ein wichtiger Gesichtspunkt für den Magnetverstärkerbetrieb, da ohne eine solche Kompensation
die Anwendung dieser Verstärker bei vielen Typen von Regel- bzw. Steuersystemen unmöglich wäre. Die
einfachen und wirksamen Mittel, durch welche diese Stabilisierung des Arbeitspunktes erreicht wird, vergrößern
den Anwendungsbereich von Vorrichtungen dieser allgemeinen Art wesentlich.
Claims (4)
1. Magnetverstärker-Anordnung mit einem Paar von Magnetverstärker-Systemen in Gegentaktschaltung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne der Magnetverstärker Stabilisierungswicklungen
aufweisen, die in Abhängigkeit von der Summe der Ausgangsströme der beiden Einzelsysteme
derart erregt sind, daß sie einer 479
Verschiebung der Arbeitspunkte der einzelnen Verstärker entgegenwirken.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Stabilisierungswicklungen der Summe der beiden Ausgangsströme
proportional ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Stabilisierungswicklungen
außer einem der Summe der beiden Ausgangsströme proportionalen Anteil einen konstanten Anteil enthält.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Magnetverstärkersystem
aus einem Paar von Magnetverstärkern in Dopplerschaltung besteht.
In Betracht gezogene Druckschriften:
»Wissenschaftliche Veröffentlichungen aus den Siemens-Werken«, Bd. XIX (1940), S. 226 bis 269, insbesondere S. 236/237 und S. 253.
»Wissenschaftliche Veröffentlichungen aus den Siemens-Werken«, Bd. XIX (1940), S. 226 bis 269, insbesondere S. 236/237 und S. 253.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US344449XA | 1955-06-23 | 1955-06-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1067479B true DE1067479B (de) | 1959-10-22 |
Family
ID=21876458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEW19259A Pending DE1067479B (de) | 1955-06-23 | 1956-06-18 | Magnetverstaerker-Anordnung mit einem Paar von Magnetverstaerker-Systemen in Gegentaktschaltung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH344449A (de) |
DE (1) | DE1067479B (de) |
-
1956
- 1956-06-18 DE DEW19259A patent/DE1067479B/de active Pending
- 1956-06-21 CH CH344449D patent/CH344449A/de unknown
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
None * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH344449A (de) | 1960-02-15 |
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