DE1111712B

DE1111712B - Voltage divider with an output voltage that can be changed in phase position

Info

Publication number: DE1111712B
Application number: DES37905A
Authority: DE
Inventors: Eberhardt Braunersreuther
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-03-01
Filing date: 1954-03-01
Publication date: 1961-07-27

Description

Spannungsteiler mit einer in der Phasenlage veränderbaren Ausgangsspannung Zur Erzeugung einer veränderbaren Ausgangsspannung verwendet man oft Spannungsteiler mit ohmsehen Widerständen, die auf mechanische Weise in ihrem Widerstand veränderbar sind. Es ist auch ein mit Wechselspannung betriebener Spannungsteiler in Brückenschaltung bekannt, bei der magnetfeldabhängige Widerstände verwendet sind. Diese bekannte Brückenschaltung dient zur Messung von Magnetfeldern.Voltage divider with an output voltage that can be changed in phase position Voltage dividers are often used to generate a variable output voltage with ohmic resistors, the resistance of which can be changed mechanically are. It is also an AC voltage divider in a bridge circuit known, are used in the magnetic field-dependent resistors. This well-known Bridge circuit is used to measure magnetic fields.

Weiter sind Spannungsteiler bekannt, die eine in der Phasenlage veränderbare Ausgangsspannung erzeugen. Sie besitzen einen nicht steuerbaren ohmsehen Widerstand und einen in Reihe geschalteten steuerbaren Blindwiderstand. Die Ausgangsspannung veränderbarer Phasenlage wird hierbei lediglich durch Steuerung des Blindwiderstandes, beispielsweise einer vormagnetisierten Drosselspule, erzeugt. Derartige Spannungsteiler werden beispielsweise zur Erzeugung des veränderlichen Hilfszeitpunktes eines steuerbaren Gas- oder Dampfentladungsgefäßes verwendet.Voltage dividers are also known which have a variable phase position Generate output voltage. They have a non-controllable ohmic resistance and a series-connected controllable reactance. The output voltage changeable phase position is only possible by controlling the reactance, for example a pre-magnetized choke coil. Such voltage dividers are used, for example, to generate the variable auxiliary point in time of a controllable one Gas or vapor discharge vessel used.

Die Erfindung bringt eine vorteilhafte Verbesserung an einem Spannungsteiler mit einer in der Phasenlage veränderbaren Ausgangsspannung, bei dem eine Wechselspannung der Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes und eines steuerbaren Blindwiderstandes zugeführt ist. Gemäß der Erfindung ist der ohmsche Widerstand als magnetfeldabhängiger Halbleiterwiderstand ausgebildet und zusätzlich zum Blindwiderstand steuerbar. Durch die gleichzeitige Anwendung eines magnetfeldabhängigen Widerstandes und eines steuerbaren Blindwiderstandes ergibt sich eine wesentliche Vergrößerung des Phasendrehbereiches. Ferner ergeben sich außer größeren Phasendrehungen neuartige Steuerungsmöglichkeiten, indem beispielsweise verschiedene Einflußgrößen gleichzeitig oder zeitlich nacheinander auf die steuerbaren Elemente des Spannungsteilers einwirken können.The invention brings an advantageous improvement to a voltage divider with an output voltage that can be changed in terms of its phase position, with an alternating voltage the series connection of an ohmic resistor and a controllable reactance is fed. According to the invention, the ohmic resistance is dependent on the magnetic field Semiconductor resistance formed and controllable in addition to the reactance. By the simultaneous use of a magnetic field-dependent resistor and a controllable one Reactive resistance results in a significant increase in the phase rotation range. In addition to larger phase rotations, there are also new types of control options, by, for example, different influencing variables simultaneously or one after the other can act on the controllable elements of the voltage divider.

Als Blindwiderstände können sowohl Kondensatoren als auch Induktivitäten verwendet werden; auch Kombinationen aus beiden können vorteilhaft sein. Besonders vorteilhaft als steuerbare Blindwiderstände sind durch Vormagnetisierung steuerbare Drosselspulenanordnungen, die auch als Magnetverstärker bezeichnet werden.Both capacitors and inductors can be used as reactances be used; combinations of both can also be advantageous. Particularly Controllable reactances are advantageous as controllable reactances by means of premagnetization Choke coil arrangements, which are also referred to as magnetic amplifiers.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung Bezug genommen, die einige mögliche Ausführungsbeispiele des neuen Spannungsteilers schematisch darstellt.For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the drawing taken the some possible embodiments of the new voltage divider schematically represents.

In Fig. 1 bilden ein magnetfeldabhängiger Widerstand 1 und eine als Magnetverstärker2 bezeichnete steuerbare Drosselspulenanordnung den Gesamtwiderstandsteil eines Spannungsteilers, der an den Klemmen R, S an ein Wechselstromnetz anschließbar ist. Die Eingangswechselspannung ist mit UE bezeichnet, die einstellbare Ausgangsspannung mit UA, für den Fall, daß sie an dem magnetfeldabhängigen Widerstandskörper 1 entnommen wird, und mit UA 2, für den Fall, daß sie an dem Magnetverstärker 2 entnommen wird. Die einstellbare Ausgangsspannung kann somit je nach Belieben an den Klemmen 3, 4 oder 4, 5 entnommen werden. Die beispielsweise dauermagnetische Magnetfeldanordnung des Widerstandskörpers 1 ist nur symbolisch durch zwei magnetische Polschuhe und die Buchstaben N und S angedeutet. Je nach der Lage der Polschuhe relativ zu dem Widerstandskörper 1 liegt ein entsprechender Widerstandswert desselben vor. Zusätzlich ist der Ausgangswiderstand des Magnetverstärkers 2 veränderbar. Die Veränderung erfolgt beispielsweise durch eine Vormagnetisierungswicklung 6, in der ein Gleichstrom fließt. Zur Einstellung dieses Gleichstromes und damit des Ausgangswiderstandes des Magnetverstärkers 2 dient ein einstellbarer Widerstand 7. Von einer Ventilanordnung 8 in Brückenschaltung, die an die Klemmen R, S angeschlossen ist, wird der Vormagnetisierungsstrom entnommen. Der Magnetverstärker ist beispielsweise in Selbstsättigungsschaltung ausgeführt mit je einer Arbeitswicklung 9, 10 und Ventilen 11, 12 für die verschiedenen Halbwellen des Wechselstromes. Zur Erzielung besonderer Abhängigkeiten zwischen der Eingangsspannung UE und den Ausgangsspannungen kann an die Ventilanordnung 8 anstatt an der Eingangsspannung UE auch eine der Ausgangsspannungen angeschlossen werden. Auch eine unmittelbare Steuerung des Magnetverstärkers 2 mit Wechselstrom, also unter Fortfall der Ventilanordnung 8 ist in an sich bekannter Weise möglich.In Fig. 1, a magnetic field-dependent resistor 1 and a controllable choke coil arrangement, referred to as magnetic amplifier 2, form the total resistance part of a voltage divider, which can be connected to an alternating current network at terminals R, S. The AC input voltage is designated with UE, the adjustable output voltage with UA, in the event that it is taken from the magnetic field-dependent resistance body 1 , and with UA 2, in the event that it is taken from the magnetic amplifier 2. The adjustable output voltage can thus according to taste at the terminals 3, 4 or 4, 5 are removed. The permanent magnetic magnetic field arrangement of the resistance body 1 , for example, is only indicated symbolically by two magnetic pole shoes and the letters N and S. Depending on the position of the pole shoes relative to the resistance body 1, there is a corresponding resistance value of the same. In addition, the output resistance of the magnetic amplifier 2 can be changed. The change takes place, for example, through a bias winding 6 in which a direct current flows. An adjustable resistor 7 is used to set this direct current and thus the output resistance of the magnetic amplifier 2. The bias current is taken from a valve arrangement 8 in a bridge circuit, which is connected to the terminals R, S. The magnetic amplifier is designed, for example, in a self-saturation circuit, each with a working winding 9, 10 and valves 11, 12 for the various half-waves of the alternating current. In order to achieve particular dependencies between the input voltage UE and the output voltages, one of the output voltages can also be connected to the valve arrangement 8 instead of to the input voltage UE. Direct control of the magnetic amplifier 2 with alternating current, that is to say without the valve arrangement 8, is also possible in a manner known per se.

In Fig. 2 ist ein Spannungsteiler dargestellt, dessen Widerstandskörper dem nach Fig. 1 entspricht, dessen Einstellung jedoch in anderer Weise vorgenommen wird. Während der magnetfeldabhängige Widerstand 1 in Fig. 1. durch das Feld eines Dauermagneten gesteuert wird, ist der magnetfeldabhängige Widerstandskörper 1 in Fig. 2 dem Steuerfeld einer elektromagnetischen Magnetfeldanordnung ausgesetzt. Diese ist ebenfalls nur schematisch durch die Steuerwicklung 13 angedeutet. Außerdem dient zur Steuerung des Magnetverstärkers der gleiche Steuerstrom, der auch das Steuerfeld des magnetfeldabhängigen Widerstandskörpers 1 erzeugt. Die Steuerwicklung 6 des Magnetverstärkers, und die des Widerstandskörpers 1 sind daher in Reihe geschaltet und über die Klemmen 14, 15 an eine Steuerstromquelle mit der Spannung U.,t angeschlossen. Die übrigen Teile der Fig. 2 mit ihren Bezugszeichen entsprechen denen nach Fig. 1. In Fig. 2, a voltage divider is shown, the resistance body of which corresponds to that of FIG. 1 , but the setting is made in a different way. While the magnetic field-dependent resistor 1 in FIG. 1 is controlled by the field of a permanent magnet, the magnetic field-dependent resistor body 1 in FIG. 2 is exposed to the control field of an electromagnetic magnetic field arrangement. This is also only indicated schematically by the control winding 13. In addition, the same control current that also generates the control field of the magnetic field-dependent resistor body 1 is used to control the magnetic amplifier. The control winding 6 of the magnetic amplifier and that of the resistor body 1 are therefore connected in series and connected via the terminals 14, 15 to a control current source with the voltage U., t. The other parts of FIG. 2 with their reference numerals correspond to those of FIG. 1.

Die Schaltung nach Fig. 2 ermöglicht eine besonders große Änderung der Ausgangsspannung des Spannungsteilers, da sich die Widerstände des Widerstandskörpers 1 und des Magnetverstärkers 2 in Ab- hängigkeit vom SteuerstromJt gegensinnig ändern.The circuit of Fig. 2 permits a particularly large change in the output voltage of the voltage divider, since the resistors of the resistor body 1 and the magnetic amplifier 2 in the absence opposite directions from the change dependence SteuerstromJt.

In Fig. 3 ist das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dahin abgewandelt, daß für den magnetfeldabhängigen Widerstandskörper 1 und den Magnetverstärker 2 insgesamt nur eine Steuerwicklung 613 vorgesehen ist. Dadurch wird eine besondere Magnetfeldanordnung für den Widerstandskörper 1 gespart. Der mage Widerstandskörper 1 kann direkt gnetfeldabhängig in den Kern des Magnetverstärkers eingebaut sein. Der Steuerstrom Jt kann sowohl ein Gleich- als auch ein Wechselstrom sein.In FIG. 3 , the embodiment according to FIG. 2 is modified in such a way that only one control winding 613 is provided for the magnetic field-dependent resistance body 1 and the magnetic amplifier 2. This saves a special magnetic field arrangement for the resistance body 1. The mage resistance body 1 can be built directly into the core of the magnetic amplifier, depending on the gnetfeld. The control current Jt can be both a direct and an alternating current.

Als niagnetfeldabhängige Widerstandskörper des Spannungsteilers nach der Erfindung eignen sich in erster Linie Halbleiterstoffe von der Form Alj,Bv mit einer Trägerbeweglichkeit von mehr als 6000 vorzugsweise von mehr als 10000 Besonders geeignet sind jedoch Stoffe mit sogenannter magnetischer Sperrschicht infolge ihrer großen Widerstandsänderung.Semiconductor materials of the form Alj, Bv with a carrier mobility of more than 6000 are primarily suitable as niagnetfield-dependent resistance bodies of the voltage divider according to the invention preferably more than 10,000 , however, substances with so-called magnetic barrier layer due to its large change in resistance.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der steuerbare Widerstandskörper 21 aus einem Stoff mit magnetischer Sperrschicht besteht. Er ist in Reihe mit einem als Blindwiderstand dienenden Kondensator 16 geschaltet, der gegebenenfalls auch veränderbar sein kann. Die Steuerwicklung führt einen Wechselstrom von gleicher Frequenz wie die speisende Wechselspannung U_r. Ihre Phasenlage ist derart gewählt, daß der Widerstandskörper 1 stets im richtigen Moment umgesteuert wird. Diese Steuerungsabhängigkeit kann, wie dargestellt, in besonders einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die Steuerwicklung 13 in Reihe mit einem Kondensator 17 und einem einstellbaren Widerstand 7 an die Klemmen 3, 4 angeschlossen wird. Der Kondensator ist so bemessen, daß sich das steuernde Magnetfeld der Steuerwicklung 13 synchron und orthochron mit dem Strom durch den Widerstandskörper 21 ändert. Je nach der Größe des einstellbaren Widerstandes 7 ergeben sich entsprechende Ausgangsspannungen UA 1 und UA,.Fig. 4 shows an embodiment in which the controllable resistance body 21 consists of a material with a magnetic barrier layer. It is connected in series with a capacitor 16 which serves as a reactance and which can optionally also be changed. The control winding carries an alternating current of the same frequency as the supplying alternating voltage U_r. Their phase position is chosen so that the resistance body 1 is always reversed at the right moment. As shown, this control dependency can be achieved in a particularly simple manner in that the control winding 13 is connected in series with a capacitor 17 and an adjustable resistor 7 to the terminals 3, 4. The capacitor is dimensioned so that the controlling magnetic field of the control winding 13 changes synchronously and orthochronously with the current through the resistor body 21. Depending on the size of the adjustable resistor 7 , corresponding output voltages UA 1 and UA, result.

Der Spannungsteiler nach der Erfindung kann für an sich beliebige Zwecke verwendet werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet stellen steuerbare Gas-oder Dampfentladungsgefäße dar, bei denen die ,steiler nach der Erfindung nach Art der be-Spannung C kannten Phasenschieberbrücke zum Erzeugen von Wechselspannungen veränderlicher Phasenlage eingesetzt werden können. Als Steuerspannung eines Entladungsgefäßes kann entweder die Spannung U., 1 oder die Spannung UA (vgl. die Fig. 1 bis 4) verwendet werden.The voltage divider according to the invention can be used for any purpose per se. A preferred field of application is represented by controllable gas or vapor discharge vessels in which the phase shifter bridges, known steeper according to the invention in the manner of the voltage C, can be used to generate alternating voltages of variable phase position. Either the voltage U., 1 or the voltage UA (cf. FIGS. 1 to 4) can be used as the control voltage of a discharge vessel.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Voltage divider with an output voltage that can be changed in phase position, in which an alternating voltage is fed to the series connection of an ohmic resistor and a controllable reactance, characterized in that the ohmic resistance is designed as a magnetic field-dependent semiconductor resistor and is controllable in addition to the reactance.

2. Voltage divider according to spoke 1, characterized in that the controllable resistance parts are subject to different control variables. 3. Voltage divider according to claim 1 or 2, characterized in that the reactance is gnetisierung controllable choke line by Vormag coil arrangement (magnetic amplifier). 4. Voltage divider according to claim 3, characterized in that the control current of the magnetic amplifier is in setting connection with the control field current of the magnetic field-dependent resistor. 5. Voltage divider according to claim 3, characterized in that the control current of the magnetic amplifier is at the same time the control field current of the magnetic field-dependent resistor. 6. Voltage divider according to one of claims 3 to 5, characterized in that the magnetic field-dependent resistor is exposed to the magnetic flux of the magnetic amplifier core. 7. Voltage divider according to claim 1 or 2, characterized in that the reactance is a capacitor. 8. Voltage divider according to one of the preceding claims, characterized in that a semiconductor with a carrier mobility of more than 6000 as a magnetic field-dependent resistance body preferably more than 10,000 or a niagnetic barrier fabric is used. 9. Use of the voltage divider according to one of the preceding claims as a phase shifter bridge for controllable gas or vapor discharge vessels. References considered: U.S. Patent No. 2,599,550.