DE1086751B - Als Relais arbeitender magnetischer Verstaerker - Google Patents

Als Relais arbeitender magnetischer Verstaerker

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DE1086751B DEC19076A DEC0019076A DE1086751B DE 1086751 B DE1086751 B DE 1086751B DE C19076 A DEC19076 A DE C19076A DE C0019076 A DEC0019076 A DE C0019076A DE 1086751 B DE1086751 B DE 1086751B
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen als Relais arbeitenden magnetischen Verstärker mit mindestens einem sättigungsfähigen Kern, der seinerseits mindestens eine mit Wechselstrom gespeiste Leistungswicklung und eine mit Gleichstrom gespeiste Steuerwicklung trägt, und einem in Reihe mit der Leistungswicklung liegenden Gleichrichter sowie einem Transistor, der zwischen Emitter und Basis an die Ausgangsklemmen des Magnetverstärkers angeschlossen ist, wobei einer der Pole der Wechselstromquelle zur Speisung des Magnetverstärkers an Erde liegt, nach Patentanmeldung C 15744 VIII a/21 a2. Bei dem durch die Hauptpatentanmeldung geschützten, als Relais arbeitenden Magnetverstärker ermöglicht der an den Ausgang des Magnetverstärkers angeschlossene Transistor die Abgabe eines Ausgangsgleichstromes, der in Abhängigkeit von den Steueramperewindungen zwei ganz bestimmte Werte annehmen kann. In der Schaltanordnung gemäß der Hauptpatentanmeldung ist der Ausgang des Magnetverstärkers mit einem sowohl dem Emitter eines Transistors als auch einem Widerstand gemeinsamen Punkt verbunden. Bei einem bestimmten Wert des Ausgangsstromes wird der Transistor stromdurchlässig, jedoch gewinnt man mit dieser Anordnung keine Stromverstärkung durch den Transistor, weil der Emitterstrom etwas größer ist als der Kollektorstrom.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen als Relais arbeitenden magnetischen Verstärker zu schaffen, der diesen Nachteil nicht aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß der Nutzstromkreis des Transistors eine Belastungsimpedanz enthält, die einerseits an den Kollektor des Transistors und andererseits an eine zweite Quelle für eine konstante Spannung angelegt ist, und daß eine Ausgangsklemme des Magnetverstärkers über den Gleichrichter an einen Punkt gelegt ist, der einerseits mit der Basis des Transistors verbunden und andererseits über einen Widerstand an Erde gelegt ist, während der Emitter des Transistors an einer konstanten Spannungsquelle liegt, derart, daß die Änderung der Stärke des Ausgangsstromes des Magnetverstärkers eine Änderung des Potentials der Basis des Transistors zur Folge hat, wodurch der Transistor entweder stomundurchlässig oder stromdurchlässig wird. Unter diesen Voraussetzungen wird der Transistor stromdurchlässig, wenn das Potential der Ausgangsklemme des Magnetverstärkers negativ genug wird; der Strom in der Basis ist dagegen sehr viel kleiner als der Kollektorstrom, und erhält auf diese Weise eine Stromverstärkung. Es ist im übrigen auch noch möglich, den Strom in der Basis des Transistors durch einen Widerstand, der zwischen die Ausgangsklemme des Magnetversärkers und die Basis Als Relais arbeitender magnetischer
Verstärker
Zusatz zur Patentanmeldung C 15744 VIII a/21a2
(Auslegeschrift 1 074 086)
Anmelder:
Compagnie Industrielle
des Telephones Soc. An.,
Paris
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Leinweber, Patentanwalt,
München 2, Rosental 7
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 2. Juni 1958
Claude Monin, Villennes-sur-Seine, Seine-et-Oise
(Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden
des Transistors geschaltet ist, noch weiter herabzusetzen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines als Relais arbeitenden magnetischen Verstärkers beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 ist die Schaltungsanordnung eines als Relais arbeitenden Magnetverstärkers nach der Erfindung;
Fig. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach Fig. 1, und die
Fig. 3 bis 8 zeigen Kurven, die sich auf den Betrieb der Anordnung nach Fig. 1 beziehen.
Der in Fig. 1 dargestellte, als Relais arbeitende Magnetverstärker besitzt einen sättigungsfähigen Kern S1, auf den mehrere Wicklungen a, b, c und d gewickelt sind. Die in Reihe mit einem Gleichrichter Rd liegende Wicklung α wird aus einer Wechselstromquelle AB gespeist, und der Gleichrichter Rd ist so gestaltet, daß er nur die negativen Halbwellen durchläßt. Durch die Wicklungen b, c und d fließen Gleichströme; die Wicklung & ist eine Steuerwicklung,
009 570/283
die Wicklung c eine Polarisationswicklung und die Wicklung d eine Reaktionswicklung; in jedem Falle soll hier unter Steueramperewindungen grundsätzlich die algebraische Summe der Amperewindungen der Wicklungen b, c und d verstanden werden. Die Wicklung α liegt über den Gleichrichter Rd an einem Punkt D, der einerseits an die Basis ba eines Transistors T und andererseits über einen Widerstand R2 an Erde gelegt ist. Der Emitter e des Transistors T ist direkt mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle U0 verbunden. Ist die Verbindung NQ hergestellt, dann ist der Kollektor Co des Transistors über einen Belastungswiderstand Rc mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle UR verbunden, wobei der absolute Wert von U% erheblich größer ist als U0 (beispielsweise ist Ur = 48 Volt und U0 = 1,5 Volt). An den Punkt F des Kollektors ist der eine Belag eines Kondensators Ca gelegt, dessen anderer Belag an Erde liegt. In den Ausgangskreis des Magnetverstärkers kann man die Reaktionswicklung d legen, indem man die Verbindung NQ unterbricht und Verbindungen MN und PQ herstellt.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 nur in zwei Punkten: Einerseits hat man einen Widerstand R1 zwischen die Ausgangsklemmen des Magnetverstärkers und die Basis des Transistors geschaltet, um den Strom in der Basis zu verringern; weil der entsprechende Strom am Emitter sehr viel stärker ist, wird der Widerstandswert R1 so gewählt, daß man in dem Belastungswiderstand die gewünschte Stromstärke erhält, die bekanntlich etwas kleiner sein wird als diejenige in dem Emitter; andererseits hat man hier zwischen den Punkt F und den Kollektor einen Widerstand Rp eingeschaltet, dessen Bedeutung später noch erklärt werden soll.
Die Fig. 3 zeigt die Kurve G1 des Ausgangsstromes Im des Magnetverstärkers, der durch die Wicklung α und den Gleichrichter Rd fließt, in. Abhängigkeit von den Steueramperewindungen, welche die Wicklungen b und c liefern.
Weil bei dem in Fig. 1 dargestellten Transistor angenommen worden ist, daß er vom Typ p-n-p ist, muß sein Emitter e positiv gegenüber der Basis sein, um stromdurchlässig zu werden. Da der Emitter hier an eine negative Polarität gelegt ist und der Gleichrichter Rd nur die negativen Halbwellen durchläßt, muß folgende Ungleichung bestehen:
—U0 > -R2I0 oder J0 >
U1
worin I0 der kleinste Ausgangsstrom des Magnetverstärkers ist, oberhalb dessen der Transistor stromdurchlässig ist; er hat infolgedessen die Bedeutung eines Schwellwertstromes.
In Fig. 4 ist einerseits die Kurve G1 der Fig. 3 und andererseits die Kurve G2 des Schwellwertstromes I0 dargestellt, der für eine gegebene Schaltungsanordnung offensichtlich konstant ist. Die Kurve G2 schneidet die Kurve G1 in zwei Punkten S1 und S2, die den Steueramperewindungen (NcIc)t bzw. (NcIc)s entsprechen; die Stromstärken Im, die den Transistor stromdurchlässig machen, liegen also über der Kurve G2 für Ic. Diese Werte sind durch die Kurve G3 der Fig. 5 veranschaulicht.
Der Strom in dem Kollektor folgt genau den Ändederungen des Stromes in dem Emitter in dem Maße, wie die Kollektorspannung gegenüber der Basisspannung kleiner wird. Jenseits dieser Grenze stabilisiert sich der Strom genau auf einen Wert, welcher der Gleichheit der Spannungen der Basis und des Kollektors entspricht.
Diese Stromstärke ist also gleich
T Ur — Potential der Basis
Die Kurve G1 der Fig. 6 stellt den Strom /s = I1 in dem Belastungswiderstand Rc dar. Aus dieser Figur ersieht man, daß der Ausgangsstrom für Werte der Amperewindungen Nc Ic, die größer sind als (NCIC)T, plötzlich von dem Wert Null auf den konstanten Wert I1 steigt. Das Potential des Punktes F (s. Fig. 2), welches das Potential eines Belages des Kondensators Ca darstellt, steigt daher plötzlich von dem Wert — U% auf einen Wert, der nahe bei Null liegt; der Kondensator Cd entlädt sich zum größeren Teil durch den Transistor T; der Widerstand Rp ist ein Schutzwiderstand, der die Entladestromstärke des Kondensators begrenzt. Ein analoger Tatbestand würde in dem Augenblick bestehen, in welchem der Ausgangsstrom/s Null wird.
Die Widerstände R1 und R1, sind also nach den obigen Überlegungen keineswegs unentbehrlich für den Betrieb des Magnetverstärkers nach der Erfindung; ihre Einschaltung ist im übrigen unabhängig voneinander; die Fig. 2, in welcher die beiden Widerstände gezeichnet sind, stellt eine abgeänderte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dar, die es ermöglicht, bestimmten besonderen Gegebenheiten gerecht zu werden.
Schickt man den Nutztsrom in die Reaktionswicklung, indem man die Verbindung NQ auflöst und die Verbindungen MN und PQ herstellt, dann ist der Ausgangsstrom für Nc Ic = 0, wie in Fig. 7 dargestellt, durch den Schnittpunkt der Geraden D mit der Kurve G4, d, h. durch den Punkt A0 gegeben. Die Neigung der Geraden D ist durch das Verhältnis der Windungszahlen der Reaktionswicklung D zu der Zahl der Windungen der Steuerwicklungen b und c gegeben. Der charakteristische Betriebspunkt für den Fall, daß NCIC von Null verschieden sein sollte, ist durch den Schnittpunkt der Kurve G4 mit einer Geraden gegeben, die durch eine Parallelverschiebung zur Abszissenachse von der Geraden D abgeleitet ist und den algebraischen Wert Nc Ic besitzt.
Man sieht also deutlich, daß für Nc Ic = (Nc IC)T die Gerade D1 die Kurve G4 in B1 und A1 schneidet, daß für NCIC= (NCIC)R die Gerade D2 die Kurve G4 in B2 und Ab schneidet und daß es für AT0 IC<C(NC IC)R immer nur einen einzigen möglichen Schnittpunkt gibt.
Die Kurve G5 in Fig. 8 ist die eigentliche charakteristische Kurve für den Magnetverstärker nach der Erfindung, die schließlich für NcIc<C(NcIc)n einen Ausgangsstrom Null ergibt, für (NCIC)R<.NCIC <(Are/c)T entweder einen Strom Null oder einen Strom konstanter Stärke I ergibt, je nachdem, ob Nc Ic seinen Wert bei zunehmenden oder abnehmenden Beträgen angenommen hat.
Der Punkt Bv der dem Wert (NCIC)T entspricht, und der Punkt B2, der dem Wert (NCIC)R entspricht, heißen Anstiegspunkt oder Arbeitspunkt bzw. Rückkehrpunkt oder Ruhepunkt.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Als Relais arbeitender magnetischer Verstärker mit mindestens einem sättigungsfähigen Kern, der seinerseits mindestens eine mit Wechselstrom gespeiste Leistungswicklung und eine mit
Gleichstrom gespeiste Steuerwicklung trägt, und einem in Reihe mit der Leistungswicklung liegenden Gleichrichter sowie einem Transistor, der zwischen Emitter und Basis an die Ausgangsklemmen des Magnetverstärkers angeschlossen ist, wobei einer der Pole der Wechselstromquelle zur Speisung des Magnetverstärkers an Erde liegt, nach Patentanmeldung C 15744 VIII a/21 a 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutzstromkreis des Transistors (T) eine Belastungsimpedanz (Rc) enthält, die einerseits an den Kollektor (Co) des Transistors (T) und andererseits an eine zweite Quelle (UR) für eine konstante Spannung angelegt ist, und daß eine Ausgangsklemme des Magnetverstärkers über den Gleichrichter (Rd) an einen Punkt (D) gelegt ist, der einerseits mit der Basis (ba) des Transistors (T) verbunden und andererseits über einen Widerstand (A2) an Erde gelegt ist, während der Emitter (e) des Transistors (T) an einer konstanten Spannungsquelle (U0) liegt, derart, daß die Änderung der Stärke des Ausgangsstromes des Magnetverstärkers eine Änderung des Potentials der Basis (ba) des Transistors (T) zur Folge hat, wodurch der Transistor entweder stromundurchlässig oder stromdurchlässig wird.
2. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungswicklung (a) des Magnetverstärkers einerseits an die Wechselstromquelle (A) und andererseits über einen Gleichrichter (Rd) an die Basis (ba) des Transistors (T), der nur die negativen Halbwellen durchläßt, der Emitter (e) des Transistors an den negativen Pol der Quelle (CZ0) für konstante Spannung und die Belastungsimpedanz (Rc) an den negativen Pol der zweiten Quelle (Ur) für konstante Spannung gelegt ist.
3. Magnetverstärker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gleichrichter (Rd) und die Basis des Transistors (T) ein Widerstand (R1) eingeschaltet ist (Fig. 2).
4. Magnetverstärker nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (Co) des Transistors (T) über einen Filterkondensator (Ca) an Erde gelegt ist.
5. Magnetverstärker nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kollektor (Co) des Transistors (T) und den mit dem Filterkondensator (Ca) verbundenen Punkt (F) ein Schutzwiderstand (Rp) eingeschaltet ist (Fig.2).
6. Magnetverstärker nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutzstromkreis aus einem Lastwiderstand (Rc) besteht, der in Reihe mit dem Schutzwiderstand (Rp) liegt, der seinerseits an den Kollektor (Co) des Transistors (T) angeschlossen ist, und daß ein Belag des Filterkondensators (Ca) an einen Punkt (F) des Kreises angeschlossen ist, der zwischen den beiden Widerständen (Rp, Rc) und dem anderen mit der Erde verbundenen Belag liegt, derart, daß der Lade- oder Entladestrom des Kondensators (Ca), begrenzt durch den Schutzwiderstand (Rp), den Transistor (T) nicht gefährdet.
7. Magnetverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutzstromkreis eine Reaktionswicklung (d) enthält, die sich auf dem magnetischen Kern (^1) des Magnetverstärkers befindet und zwischen den Kollektor (Co) des Transistors (T) und den Belastungswiderstand (Rc) eingeschaltet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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