DE1170010B

DE1170010B - Transductor in self-draining circuit

Info

Publication number: DE1170010B
Application number: DEP23723A
Authority: DE
Inventors: Walter Preussler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-10-20
Filing date: 1959-10-20
Publication date: 1964-05-14

Description

Transduktor in Selbstsättigungsschaltung Die Erfindung betrifft einen Transduktor in Selbstsättigungsschaltung mit Gleichstromausgang, bei dem eine Gleichrichterbrücke, an deren einander gegenüberliegenden Eckpunkten die Speisewechselspannung eingegeben wird und deren andere Eckpunkte mit einer Last verbunden sind, in zwei an einen Eingangspunkt angrenzenden Zweigen je eine Transduktordrosselspule aufweist.Transductor in self-saturation circuit The invention relates to a Transductor in self-saturation circuit with direct current output, in which a rectifier bridge, Enter the alternating supply voltage at their opposite corner points and whose other corner points are connected to a load, in two to one Entrance point adjacent branches each having a transductor inductor.

Es sind bereits Transduktoren (Magnetverstärker) mit Gleichstromausgang bekannt, die eine oder mehrere Steuerwicklungen aufweisen. Derartige Transduktoren haben den Nachteil, daß die durch die Induktivität der Steuerwicklung bedingte Zeitkonstante relativ groß ist.There are already transducers (magnetic amplifiers) with a direct current output known that have one or more control windings. Such transducers have the disadvantage that the time constant caused by the inductance of the control winding is relatively large.

Bei einer anderen Schaltung der genannten Art ist in die Brücke eine regelbare Fremdstromquelle eingebaut, die eine Gegen-EMK liefert und im allgemeinen als Gleichstrommaschine ausgebildet ist. Diese Anordnung ist jedoch infolge der zusätzlichen Stromquelle relativ aufwendig.In another circuit of the type mentioned, there is a in the bridge adjustable external current source built in, which supplies a back EMF and in general is designed as a DC machine. However, this arrangement is due to the additional power source relatively expensive.

Schließlich fällt unter den Gattungsbegriff noch eine bekannte Schaltung, bei der die Last durch einen Ohmschen Widerstand überbrückt ist. Der Nachteil dieser Schaltung ist darin zu erblicken, daß die Steuerung infolge des mechanisch zu betätigenden Widerstandes sehr schwerfällig ist. Hinzu kommt, daß der Widerstand für Leistungstransduktoren sehr schwer herstellbar ist, da der Gesamtwiderstand groß sein muß, um bei voll eingeschaltetem Widerstand keine Abmagnetisierung des Transduktors zu bekommen, und der Widerstand im unteren Bereich hochbelastbar sein muß, um den gesamten Magnetisierungsstrom aufnehmen zu können.Finally, the generic term also includes a well-known circuit, in which the load is bridged by an ohmic resistance. The disadvantage of this Circuit can be seen in the fact that the control as a result of the mechanically operated Resistance is very cumbersome. In addition, the resistor for power transducers is very difficult to manufacture because the total resistance must be large in order to be fully switched on resistance to get no demagnetization of the transductor, and the resistance in the lower range must be capable of withstanding the entire magnetization current to be able to record.

Alle diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt.All of these disadvantages are eliminated by the invention.

Die Erfindung besteht darin, daß in der Brücke in Parallelschaltung zu der Last oder eines Teiles derselben ein elektronisch veränderlicher Widerstand liegt, derart, daß der durch letzteren fließende Strom den jeweils im Ruhetakt befindlichen Drosselkern abniagnetisiert.The invention consists in that in the bridge in parallel an electronically variable resistor to the load or part of it is in such a way that the current flowing through the latter is the one in the idle cycle Throttle core is de-ligated.

Auf diese Weise ist eine sehr schnelle Regelung des Transduktors möglich, wobei hinzukommt, daß die Zeitkonstante der Schaltung relativ klein ist und außerdem das zur Anwendung kommende elektronische Schaltglied, im allgemeinen ein Transistor, den Anforderungen hinsichtlich eines größtmöglichen Widerstandes und der Belastbarkeit ohne weiteres gewachsen ist.In this way a very fast regulation of the transducer is possible, in addition, the time constant of the circuit is relatively small and also the electronic switching element used, generally a transistor, the requirements for the greatest possible resistance and resilience has easily grown.

An Hand der Zeichnung sollen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden. F i g. 1 zeigt die Grundausführung des erfindungsgemäßen Transduktors; F i g. 2 bis 4. zeigen abgewandelte Schaltungsanordnungen, die insbesondere für geringe Steuerleistung und große Lastleistung geeignet sind.Some exemplary embodiments of the invention are intended to be based on the drawing are explained in more detail. F i g. 1 shows the basic version of the invention Transductor; F i g. 2 to 4. show modified circuit arrangements, in particular are suitable for low control power and large load power.

In F i g. 1 besteht der auf seiner Eingangsseite die Klemmen 1 und 2 aufweisende Magnetverstärker aus einer Gleichstrombrückenschaltung mit den Gleichrichtern 5, 6, 7, B. Die Last 9 liegt auf einer Diagonalen der Brücke, zwischen den Schaltpunkteji 10 und 11. Die Transduktorspulen 3 und 4 liegen jeweils in einem Zweig der Brücke. 12 ist ein Transistor, der parallel zur Last 9 zwischen den Punkten 13, 14 liegt, wobei der Strom, der durch ihn fließt, durch die Spannungsdifferenz, die an der Last entsteht, bewirkt wird. Die Widerstände der Transduktorspulen können dabei als vernachlässigbar klein angenommen werden. 15, 16 sind die Anschlüsse für den Transistorsteuerstrom.In Fig. 1, the magnetic amplifier with terminals 1 and 2 on its input side consists of a direct current bridge circuit with rectifiers 5, 6, 7, B. Load 9 lies on a diagonal of the bridge, between switching points 10 and 11. Transductor coils 3 and 4 are located each in a branch of the bridge. 12 is a transistor which lies parallel to the load 9 between the points 13, 14, the current which flows through it being caused by the voltage difference which arises across the load. The resistances of the transducer coils can be assumed to be negligibly small. 15, 16 are the connections for the transistor control current.

Durch den Laststrom werden die Transduktorkerne aufmagnetisiert. über den Transistor fließt durch die nicht vom Laststrom durchflossene Transduktorspule ein Strom in entgegengesetzter Richtung, der der Aufmagnetisierung entgegenwirkt. Durch den Transistor kann diese Abmagnetisierung geregelt werden. Bei voll ausgesteuertem Transistor, was praktisch einem Kurzschluß gleichkommt, entspricht der Effektivwert dieses Stromes ungefähr dem Magnetisierungsstrom einer Drosselspule bei direktem Anschluß an das Netz. Die Drosselspulen werden innerhalb einer Halbwelle heruntermagnetisiert, so daß die Zeitkonstante etwa nur von der Dauer einer Halbwelle ist, d. h. bei Verwendung von normalem Wechselstrom (f = 50 Hz) etwa 1/luo Sekunde beträgt. Bei den bisherigen Transduktoren ohne Transformator mit Mittelanzapfung mußte man mit Zeitkonstanten von 0,1 Sekunde und größer rechnen.The transducer cores are magnetized by the load current. above the transistor flows through the transductor coil through which the load current does not flow a current in the opposite direction, which counteracts the magnetization. This demagnetization can be regulated by the transistor. When fully controlled Transistor, which is practically equivalent to a short circuit, corresponds to the rms value this current is approximately the same as the magnetizing current of a choke coil in the case of direct Connection to the network. The choke coils are magnetized down within a half-wave, so that the time constant is only about the duration of a half-wave, i.e. H. Using of normal Alternating current (f = 50 Hz) is about 1 / luo second. With the previous transducers without a transformer with a center tap one had to calculate with time constants of 0.1 second and larger.

Wird eine hohe Ausgangsspannung gewünscht, so kann die in der F i g. 1 dargestellte Schaltung nicht mehr unmittelbar verwendet werden, da der Transistor oder gegebenenfalls ein anderes Regelglied nur für eine bestimmte Maximalspannung, die nicht überschritten werden darf, ausgelegt ist. Für diesen Fall wird eine Schaltung gemäß der F i g. 2 vorgeschlagen. Diese unterscheidet sich von derjenigen in F i g. 1 dadurch, daß der Transduktor an die Sekundärspule 17 eines Transformators 18 angeschlossen ist und daß an die Primärseite 19 dieses Transformators eine Gleichrichterbrücke mit den Gleichrichtern 20, 21, 22, 23 geschaltet ist. In zwei benachbarten Zweigen liegen die Arbeitsspulen 24, 25. Zwischen die Schaltpunkte 26, 27 ist die Last 28 geschaltet. Die ursprüngliche Last 9 wirkt nun nur noch als Hilfslast. Die Spulen 3 und 4 wirken als Steuerspulen auf die Spulen 24, 25.If a high output voltage is desired, the voltage shown in FIG. 1 can no longer be used directly, since the transistor or possibly another control element is only designed for a certain maximum voltage which must not be exceeded. In this case, a circuit according to FIG. 2 suggested. This differs from that in FIG. 1 in that the transducer is connected to the secondary coil 17 of a transformer 18 and that a rectifier bridge with the rectifiers 20, 21, 22, 23 is connected to the primary side 19 of this transformer. The work coils 24, 25 are located in two adjacent branches. The load 28 is connected between the switching points 26, 27. The original load 9 now only acts as an auxiliary load. The coils 3 and 4 act as control coils on the coils 24, 25.

Unabhängig von der Leistungsabgabe an der Last 28 kann nun der Steuerkreis so dimensioniert werden, daß der Transistor 12 nicht überlastet wird. Der Widerstand der Hilfslast 9 kann verhältnismäßig hoch gewählt werden, damit nur ein kleiner Leistungsverlust entsteht. Das Verhältnis Hilfsspannung zu Netzspannung ergibt sich aus dem Windungszahlverhältnis des Transformators 18.Independently of the power output at the load 28 , the control circuit can now be dimensioned so that the transistor 12 is not overloaded. The resistance of the auxiliary load 9 can be selected to be relatively high, so that only a small loss of power occurs. The ratio of auxiliary voltage to mains voltage results from the number of turns ratio of transformer 18.

Bei dieser Schaltung erhöht sich infolge der zusätzlichen Steuerspulen keineswegs die Zeitkonstante, wie man im Hinblick auf die bekannten Transduktoren mit zusätzlicher Steuerwicklung zunächst vermuten möchte. Sie beträgt praktisch auch nur 1hoo Sekunde, also die Zeit, in der eine Halbwelle schwingt. Der Grund ist darin zu suchen, daß Arbeitskreis und Steuerkreis über einen Transformator mit der gleichen Spannungsquelle verbunden sind.In this circuit it increases as a result of the additional control coils by no means the time constant, as one has with regard to the known transducers initially would like to suspect with additional control winding. It is practically also only 1hoo second, i.e. the time in which a half-wave oscillates. The reason is to be found in the fact that the working group and the control circuit have a transformer connected to the same voltage source.

Die F i g. 3 und 4 stellen Transduktorenschaltungen dar, die ebenfalls dazu dienen, bei kleiner Steuerspannung eine große Leistungsabgabe zu erzielen. Gegenüber der Schaltung der F i g. 2 haben sie den Vorteil, daß der Transformator und die Gleichrichter im Steuerkreis eingespart werden. Von der Last 9 wird durch die Abgriffe 29, 30 eine Teilspannung in einer dem Transistor zuträglichen Höhe abgenommen. Wenn es nicht möglich ist, die Last 9 anzuzapfen, kann natürlich auch ein zusätzlicher Spannungsteiler mit vorzugsweise geringem Verbrauch parallel geschaltet werden. Die mit dem Transistor in Serie liegenden Spulen 31, 32 wirken wieder auf die Arbeitsspulen 33, 34. Da die Steuerspulen 31, 32 auch in diesem Fall unmittelbar mit den Arbeitsspulen 33, 34 verbunden sind, gilt hinsichtlich der Zeitkonstante das gleiche wie bei der Schaltung gemäß der F i g. 2.The F i g. 3 and 4 represent transductor circuits that are also serve to achieve a large power output with a small control voltage. Compared to the circuit of FIG. 2 they have the advantage that the transformer and the rectifiers in the control circuit can be saved. From the load 9 is through the taps 29, 30 a partial voltage at a level beneficial to the transistor removed. If it is not possible to tap the load 9, of course it can an additional voltage divider with preferably low consumption connected in parallel will. The coils 31, 32 in series with the transistor act again the work coils 33, 34. Since the control coils 31, 32 also in this case directly are connected to the work coils 33, 34, applies with regard to the time constant the same as in the circuit according to FIG. 2.

Die Schaltungen nach den F i g. 3 und 4 lassen den Gedanken aufkommen, an Stelle der von der Last entnommenen Spannung eine fremde Steuerspannung zu benutzen. Es zeigt sich jedoch, daß dann die Steuerleistung wesentlich größer sein muß, da die Welligkeit zwischen Steuer- und Arbeitslastspannung nicht mehr übereinstimmt.The circuits according to FIGS. 3 and 4 make you think to use an external control voltage instead of the voltage taken from the load. It turns out, however, that the control power must then be significantly greater because the ripple between control and workload voltage no longer matches.

Bei den bisherigen Transduktoren lagen die Verstärkungsfaktoren etwa bei 103 und die Gütezahlen zwischen 100 und 600. Transduktoren der geschilderten Art hingegen zeigen als Leistungstransduktoren Verstärkungen bis über 106 und Gütezahlen über 1O5.With the previous transducers, the gain factors were about at 103 and the figures of merit between 100 and 600. Transductors of the described Art, on the other hand, as power transducers, show amplifications up to over 106 and figures of merit over 1O5.

Claims

Claims: 1. Transductor in self-saturation circuit with direct current output, in which a rectifier bridge, at whose opposite corner points the AC supply voltage is input and whose other corner points are connected to a load, each has a transductor inductor in two branches adjacent to an input point, characterized in that an electronically variable resistor (12) is located in the bridge in parallel to the load (9) or part of it, such that the current flowing through the latter (12) affects the inductor core (3, 4 or 31, 32 ) demagnetized.

2. Transductor according to claim 1, characterized in that the transducer coils (3, 4) within the rectifier (5, 6, 7, 8) and the connections (13, 14) of the electronically variable Resistance between the transducer coils (3, 4) and the rectifiers (5, 6) of the same branches.

3. Transductor according to claim 1 or 2, characterized in that the same is preferably on the secondary side (17) of a transformer (18) and that preferably on the primary side (19) a rectifier bridge having the output with two work coils (24, 25) in Parallel connection is connected in two adjacent branches in such a way that the magnetization of the cores of the work coils (24, 25) can be influenced by the transducer coils (3, 4).

4. Transductor according to claim 1 or 2, characterized in that the control element (12) via control windings (31, 32) which influence the magnetization of the cores of the work coils (33, 34) , is connected in a potentiometer circuit to the transducer output. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 047 846; U.S. Patent No. 2,733,307; Electronics magazine, August 1953, pp. 136 to 140. Older patents considered: German Patent No. 1,067,478.