DE1233474B

DE1233474B - Magnetic voltage regulator with a direct current pre-magnetized choke

Info

Publication number: DE1233474B
Application number: DE1959S0062193
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Hoffers
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-03-18
Filing date: 1959-03-18
Publication date: 1967-02-02

Description

Magnetischer Spannungsregler mit einer gleichstromvormagnetisierten Drossel Die Erfindung betrifft einen magnetischen Spannungsregler mit einer gleichstrommagnetisierten Drossel. Die Drossel liegt in Serie mit der Primärwicklung eines Transformators, der beispielsweise der Spannungsversorgung eines elektronischen Gerätes dient. Die Induktivität der Drossel wird durch einen Gleichstrom gesteuert, der proportional der Sekundärspannung des genannten Transformators ist. Derartige magnetische Spannungskonstanthalter sind bekannt. In den bekannten Schaltungen muß die Drossel die gesamte von der Höhe der Netzüberspannung abhängige, überschüssige Leistung aufnehmen. Die Drossel muß deshalb bezüglich ihrer Induktivität und Leistungsaufnahme entsprechend groß bemessen werden. Das bedeutet einen besonderen Aufwand an Kernmaterial für die Drossel, der deshalb ins Gewicht fällt, weil gewöhnlich ein Spezialblech mit einer besonderen Magnetisierungskurve- verwendet werden muß.Magnetic voltage regulator with a direct current bias Choke The invention relates to a magnetic voltage regulator with a direct current magnetized Throttle. The choke is in series with the primary winding of a transformer, which is used, for example, to supply power to an electronic device. the The inductance of the choke is controlled by a direct current that is proportional is the secondary voltage of said transformer. Such magnetic voltage stabilizers are known. In the known circuits the choke must be the whole of the height Consume excess power depending on the grid overvoltage. The throttle must therefore dimensioned accordingly large with regard to their inductance and power consumption will. That means a special amount of core material for the throttle, the This is important because usually a special sheet with a special one Magnetization curve- must be used.

Die Erfindung gestattet es, bei einem magnetischen Spannungsregler mit einer gleichstrommagnetisierten Drossel, die in Reihe mit der Primärwicklung eines Netztransformators geschaltet ist, mit erheblich geringeren Abmessungen für die Drossel auszukommen.The invention makes it possible in a magnetic voltage regulator with a DC magnetized choke in series with the primary winding a mains transformer is connected, with considerably smaller dimensions for the throttle get along.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Drossel der Strom in und damit der Spannungsabfall an einem der Drossel parallelgeschalteten ohmschen Widerstand mit einem dem maximalen induktiven Widerstand der Drossel bei geringster Vormagnetisierung ungefähr entsprechenden Widerstandswert regulierbar ist.The invention is characterized in that with the help of the throttle the current in and thus the voltage drop across one of the chokes connected in parallel ohmic resistance with one of the maximum inductive resistance of the choke lowest pre-magnetization approximately corresponding resistance value adjustable is.

Es ist bekannt, der Wechselstromwicklung einer gleichstromvormagnetisierten Drossel einen Kondensator parallel zu schalten. Diese Anordnung wird für sehr verschiedene Zwecke benutzt. So soll bei einer bekannten Schaltung dieser Art durch den Kondensator in der Drossel noch ein Magnetisierungsstrom aufrechterhalten werden, wenn der Laststrom gegen Null geht. Bei einer anderen Schaltung dieser Art bildet der Kondensator mit der Drossel einen Resonanzkreis, der durch Änderung der Vormagnetisierung verstimmt werden kann und durch die dabei eintretende Änderung des Scheinwiderstandes eine zusätzlicheRegelwirkung hervorrufen soll. Damit zusammen hängt die ebenfalls bekanntgewordene Kompensation des induktiven Stromes in der Drossel durch den kapazitiven Strom im parallelgeschalteten Kondensator. Als Zweck dieser Maßnahme wird bei einer bekannten Schaltung die Verbesserung der Regelcharakteristik der Drossel angegeben. Eine andere bekannte Schaltung sieht den der Drossel parallelgeschalteten Kondensator dafür vor, um die Drossel während einer Halbwelle umzumagnetisieren, so daß die nächste Halbwelle in der Drossel wieder eine große Flußänderung hervorruft. Es ergibt sich aus dieser vorbekannten Parallelschaltung eines Kondensators zu einer Drossel keine Anregung für die Erfindung, weil die durch den Kondensator zu lösenden Aufgaben mit Hilfe eines parallelgeschalteten ohmschen Widerstandes nicht zu lösen sind, während umgekehrt auch bei der Erfindung der ohmsche Widerstand nicht durch einen Kondensator ersetzt werden kann.It is known that the alternating current winding of a direct current bias Choke to connect a capacitor in parallel. This arrangement is used for very different Purposes. So in a known circuit of this type through the capacitor A magnetizing current can still be maintained in the choke when the load current is applied goes to zero. In another circuit of this type, the capacitor also forms the choke creates a resonance circuit that detuned by changing the premagnetization can be and through the resulting change in impedance a should produce an additional control effect. This is related to the one that has also become known Compensation of the inductive current in the choke by the capacitive current in the parallel capacitor. The purpose of this measure is known in the case of a Circuit specified the improvement in the control characteristics of the choke. Another known circuit sees the capacitor connected in parallel to the choke for this before to re-magnetize the choke during a half-wave, so that the next Half-wave in the throttle again causes a large change in flow. It surrenders from this previously known parallel connection of a capacitor to a choke none Suggestion for the invention because the tasks to be solved by the capacitor cannot be solved with the help of an ohmic resistor connected in parallel, while conversely also with the invention the ohmic resistance is not by one Capacitor can be replaced.

Es sind auch transduktorische Steuerschaltungen mit einem ohmschen Stellglied parallel zu einem doppelanodigen Ausgangsgleichrichter, der über die Wechselstromwicklung des Transduktors gespeist wird, bekanntgeworden. Der veränderliche ohmsche Widerstand liegt bei dem Bekannten jedoch nicht parallel zu den Arbeitswicklungen der Drosselspule, sondern in Serie dazu. Dieser bekannte Widerstand soll eine vorteilhafte Wirkung auf die Grenzen des Regelbereiches ausüben und die Regelwirkung der besonderen Gleichstromvormagnetisierungswicklung unterstützen. Daraus ist ersichtlich, daß auch diese bekannte Schaltung hinsichtlich der Aufgabenstellung und Maßnahme nichts mit der Erfindung zu tun hat.There are also transductive control circuits with an ohmic Actuator in parallel with a double-anode output rectifier, which is fed via the AC winding of the transductor is fed, became known. The changeable one The ohmic resistance of the acquaintance is not parallel to the working windings the choke coil, but in series with it. This known resistance is said to be an advantageous one Have an effect on the limits of the control area and the control effect of the special Support DC bias winding. From this it can be seen that even this known circuit has nothing to do with the task and measure has to do with the invention.

Die Arbeitswicklung der Drossel und der Parallelwiderstand können auch in mehrere hintereinandergeschaltete Teilwicklungen mit parallelgeschalteten Teilwiderständen aufgegliedert sein. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Regeldrossel aus zwei Einzelkernen mit insgesamt drei Wicklungen bestehen. Auf den Außenschenkeln zweier ringförmiger Einzelkerne sind zwei vom Wechselstrom durchflossene Wicklungen angeordnet. Diese sind so zusammengeschaltet, daß der Wechselfluß in den beiden nebeneinanderliegenden Innenschenkeln, welche zusammen den Kern der Steuerwicklung bilden, entgegengerichtet ist. In der Steuerwicklung wird auf diese Weise keine Wechselspannung induziert. Der durch die Steuerwicklung fließende Gleichstrom ändert durch die Gleichstromvormagnetisierung den Scheinwiderstand der beiden Außenwicklungen. Der Werkstoff für die Drosselkerne kann eine ausgeprägte Sättigungscharakteristik haben mit einer möglichst hohen Sättigungsinduktion, und es können sogenannte Schnittbandkerne aus einer Speziallegierung verwendet werden.The working winding of the choke and the parallel resistance can also in several series-connected partial windings with parallel-connected Be subdivided into partial resistances. In a preferred embodiment, the Control chokes consist of two individual cores with a total of three windings. On the The outer legs of two ring-shaped individual cores are two alternating current flows through them Windings arranged. These are interconnected in such a way that the alternating flow in the two adjacent inner thighs, which together the Form the core of the control winding, is opposite. In the control winding is in this way no alternating voltage is induced. The one flowing through the control winding Direct current changes the impedance of the due to the direct current bias both outer windings. The material for the throttle cores can be a distinctive Have saturation characteristics with the highest possible saturation induction, and so-called cut tape cores made of a special alloy can be used.

Als Magnetisierungsgleichstrom kann der Anodenstrom einer Elektronenröhre dienen. Die Elektronenröhre wird von einer Gleichspannung gesteuert, welche aus dem Sekundärteil des obenerwähnten Transformators abgeleitet ist.The anode current of an electron tube can be used as the magnetizing direct current to serve. The electron tube is controlled by a direct voltage, which is made of is derived from the secondary part of the above-mentioned transformer.

Die Wirkungsweise des parallelgeschalteten Widerstandes kann wie folgt erklärt werden: Durch die Steuerung der Induktivität der Drossel wird die Stromverteilung in der Parallelkombination Widerstand-Drosselwicklung beeinflußt. Bei überspannungen (große Induktivität der Drossel) wird ein erheblicher Teil der überschüssigen Leistung im Widerstand vernichtet und dadurch der Drossel abgenommen. Bei Unterspannungen (kleine Induktivität) ist der Einfluß des Widerstandes zu vernachlässigen. Der Phasenwinkel des gesamten Regelgliedes wird durch den parallelgeschalteten Widerstand so klein, daß die variable Induktivität der Drossel mit dem konstanten Parallelwiderstand wie eine Drossel konstanter Induktivität mit einem variablen Serienwiderstand wirkt. Die Größe des Parallelwiderstandes beeinflußt den Regelbereich und den Regelfaktor.The operation of the resistor connected in parallel can be as follows be explained: By controlling the inductance of the choke, the current distribution is influenced in the parallel combination of resistance and choke winding. In the event of overvoltages (large inductance of the choke) becomes a significant part of the excess power destroyed in the resistance and thereby the throttle removed. With undervoltage (small inductance) the influence of the resistance is negligible. The phase angle of the entire control element is so small by the parallel connected resistor, that the variable inductance of the choke with the constant parallel resistance like a choke of constant inductance with a variable series resistance. The size of the parallel resistance influences the control range and the control factor.

Der Gleichstromwicklung kann auch eine Serienschaltung aus Widerstand und Kapazität parallelgeschaltet sein. Diese dient der Dämpfung von Spannungsspitzen. Der Regelvorgang wird durch sie nicht beeinflußt.The DC winding can also be a series circuit of resistance and capacitance must be connected in parallel. This serves to dampen voltage peaks. The control process is not influenced by them.

Die Erfindung wird durch die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels verdeutlicht. In der Figur ist mit 1 ein Transformator bezeichnet, dessen Primärwicklung über zwei Arbeitswicklungen 2 einer Regeldrossel an das Netz angeschlossen ist. Den Wicklungen der Regeldrossel sind zwei ohmsche Widerstände 3 parallel geschaltet. Außerdem trägt die Regeldrossel eine Gleichstromwicklung 4, die so angeordnet ist, daß in ihr durch die Wechselstromwicklungen keine Wechselspannung induziert wird. Die Gleichstromwicklung 4 wird vom Anodenstrom einer Elektronenröhre 5 gespeist. Die Röhre 5 wird von einer Gleichspannung aus gesteuert. Diese Gleichspannung ist aus einer der Sekundärseite des Transformators 1 entstammenden Spannung abgeleitet. Im Ausführungsbeispiel besteht die Steuerspannung aus der Differenzspannung zwischen einer durch eine Glimmröhre 6 stabilisierten und einer einem Gleichrichter 7 entnommenen unstabilisierten Spannung. Wenn die Netzspannung auf der Primärseite des Transformators 1 ansteigt, so wird die negative Spannung am Ausgang des Gleichrichters 7 ebenfalls größer. Um diesen Betrag wird auch die Gitterspannung der Röhre 5 negativer. Durch die vom Anodenstrom dieser Röhre gespeiste Gleichstromwicklung 4 der Drossel fließt damit ein geringerer Strom. Dadurch erhöht sich der Scheinwiderstand der Drossel, und die Spannung am Netztransformator geht zurück.The invention is illustrated by the schematic representation of an exemplary embodiment. In the figure, 1 denotes a transformer, the primary winding of which is connected to the network via two working windings 2 of a regulating choke. Two ohmic resistors 3 are connected in parallel to the windings of the regulating throttle. In addition, the regulating throttle carries a direct current winding 4 which is arranged in such a way that no alternating voltage is induced in it by the alternating current windings. The direct current winding 4 is fed by the anode current of an electron tube 5. The tube 5 is controlled by a direct voltage. This direct voltage is derived from a voltage originating on the secondary side of the transformer 1. In the exemplary embodiment, the control voltage consists of the difference voltage between a voltage stabilized by a glow tube 6 and an unstabilized voltage taken from a rectifier 7. When the line voltage on the primary side of the transformer 1 increases, the negative voltage at the output of the rectifier 7 also increases. The grid voltage of the tube 5 also becomes more negative by this amount. A lower current thus flows through the direct current winding 4 of the choke, which is fed by the anode current of this tube. This increases the impedance of the choke and reduces the voltage on the mains transformer.

Claims

Claims: 1. Magnetic voltage regulator with a direct current magnetized choke connected in series with the primary winding of a mains transformer, characterized in that with the help of the choke (2, 4) the current in and thus the voltage drop across an ohmic resistor (3) connected in parallel with the choke a resistance value which corresponds approximately to the maximum inductive resistance of the choke with the lowest bias magnetization can be regulated.

2. Magnetic Voltage regulator according to Claim 1, characterized in that the working winding the choke and the parallel resistor in several parallel combinations connected in series is subdivided by partial windings and partial resistances.

3. Magnetic voltage regulator according to claim 1 or 2, characterized in that the choke has a special magnetizing winding (4).

4. Magnetic voltage regulator according to claim 1 or the following, characterized in that the magnetizing direct current is derived from the secondary side of a transformer (1) , the primary voltage of which is stabilized by the choke.

5. Magnetic voltage regulator according to claim 4, characterized in that the anode current of an amplifier tube (5) is used as the magnetizing current, which is controlled by a rectified secondary voltage of the transformer. Considered publications: German Patent Nos. 642 239, 734 582, 902 405; German patent application S 25146 VIII b / 21 c, (published May 7, 1953); Patent Specification No. 9252 of the Office for Invention and Patents in the Soviet Occupation Zone of Germany; British Patent Nos. 479 596, 693 663; U.S. Patent Nos. 2,036,708, 2,040,492, 2,068,188; ASEA Journal (1939), p. 72; Proc. IEE, 97 (1950), II, p. 635.