DE1516012C3

DE1516012C3 -

Info

Publication number: DE1516012C3
Application number: DE19511516012
Authority: DE
Inventors: Josef 8000 Muenchen Doemer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-01-28
Filing date: 1951-01-28
Publication date: 1974-05-16
Also published as: DE1516012B2; DE1516012A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsschaltung für Magnetkernverzerrer.The invention relates to a monitoring circuit for magnetic core distortion.

Magnetkernverzerrer, insbesondere Ringkernverzerrer, werden wegen ihres einfachen Aufbaues bei gleichzeitiger wirtschaftlicher Erzeugung einer großen Anzahl von Harmonischen in der Frequenzaufbereitung von TF-Systemen häufig eingesetzt. Die einzelnen Harmonischen werden einer dem Verzerrer nachgeschalteten Impulsleitung, an der alle Filter parallel angeschaltet sind, entnommen. Den Filtern nachgeschaltet sind selektive Regelverstärker, die Last- bzw. Eingangsspannungsschwankungen in vorgegebenen Grenzen ausregeln. Die Ausgangspegel der Regelverstärker werden meistens mit einer Vielfachalarmierungsschaltung gemeinsam überwacht. Da nur größere Änderungen der Eingangsspannungspegel über die Regelverstärker alarmiert und Symmetriebedingungen des Verzerrerausgangsstromes durch diese Alarmierung nicht erfaßt werden, ist es erforderlich, daß die Funktionsweise des Ringkernverzerrers getrennt überwacht wird.Magnetic core distortion devices, especially ring core distortion devices, are used because of their simple structure simultaneous economic generation of a large number of harmonics in the frequency processing frequently used by TF systems. The individual harmonics become a downstream of the distortion Pulse line, on which all filters are connected in parallel, removed. Downstream of the filters are selective control amplifiers, the load or input voltage fluctuations in predetermined Regulate boundaries. The output levels of the control amplifiers are mostly set with a multiple alarm circuit jointly monitored. Since only major changes in the input voltage level are alarmed via the control amplifier and symmetry conditions of the distortion output current are not detected by this alarm, it is necessary to that the functioning of the ring core distortion is monitored separately.

Die Überwachung des Ringkernverzerrers wird normalerweise in Zusammenschaltung mit einer Vielfachalarmierungsschaltung der Regelverstärker durchgeführt, wobei eine der abgeleiteten Harmonischen ander Impulsleitung ausgefiltert, verstärkt und gleichgerichtet wird. Diese Art der Überwachung bedingt jedoch eine aufwendige Schaltung mit VerstärThe monitoring of the toroidal distortion unit is normally combined with a multiple alarm circuit the control amplifier performed, with one of the derived harmonics filtered out on the pulse line, amplified and is rectified. However, this type of monitoring requires a complex circuit with amplification

kerelementen.core elements.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Schaltungsanordnung anzugeben, die ohne zusätzliche Verstärkung arbeitet und zusammen mit einer Vielfachüberwachung eingesetzt werden kann.The object of the invention is to provide a simple circuit arrangement that can be used without additional Reinforcement works and can be used together with multiple monitoring.

■ Der Magnetkernverzerrer gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Grundwelle über eine Induktivität und die dritte Harmonische über ein auf sie abgestimmtes Filter je einer Gleichrichterschaltung zugeführt ist, die ausgangsseitig in Reihe angeordnet sind, und daß dieser Reihenschaltung eine Anzeige- und/oder Alarmierungsvorrichtung nachgeschaltet ist.■ The magnetic core distorter according to the invention is characterized in that the fundamental wave via an inductance and the third harmonic via a matched filters for each rectifier circuit is fed, which are arranged on the output side in series, and that this series circuit is a Display and / or alarm device is connected downstream.

Dureh diese Maßnahmen erhält man eine Überwachungs- und Alarmierungsschaltung für Magnetkernverzerrer, die gegenüber bekannten Schaltungsanordnungen wesentlich weniger Bauteile aufweist. Außerdem lassen sich sowohl Änderungen des Grundwellenstromes als auch Änderungen im Rechteckverhältnis des Ringkernes erfassen, so daß Amplitudenänderungen in der Verteilung der Harmonischen zur Anzeige gebracht werden können. Ferner führt ein Fehler in der nachgeschalteten Impulsleitung über diese Schaltung nicht zur Anzeige, so daß für eine eventuelle Fehlersuche eine eindeutige Trennung zwischen Verzerrer und nachgeschalteter Impulsleitung vorhanden ist. Eine separate Temperaturkompensation über größere Arbeitstemperaturbereiche ist nicht erforderlich, weil sich der Gleichspannungsanteil von der Grundwellengleichrichtung mit dem Gleichspannungsanteil, gewonnen aus der dritten Harmonischen, kompensiert, wenn der Verzerrer, wie in der Praxis meist üblich, u. a. auf nahezu konstante Amplitude der höchsten abgegebenen Harmonischen geregelt ist. Weiterhin werden für die Überwachungsschaltung keinerlei aktive Bauteile benötigt.These measures provide a monitoring and alarm circuit for magnetic core distortion, which has significantly fewer components compared to known circuit arrangements. Besides that Both changes in the fundamental wave current and changes in the square ratio can be achieved of the toroidal core, so that amplitude changes in the distribution of harmonics for Display can be brought. Furthermore, a fault in the downstream impulse line carries over this circuit is not for display, so that there is a clear separation for possible troubleshooting exists between the distortion unit and the downstream impulse line. A separate temperature compensation Over larger working temperature ranges is not necessary because the DC voltage component of the fundamental wave rectification with the direct voltage component, obtained from the third harmonic, compensated if the distortion, as is usually the case in practice, among other things. to almost constant amplitude the highest harmonic output is regulated. Furthermore, for the monitoring circuit no active components required.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung erhält man dann, wenn der Magnetkernverzerrer ein Ringkernverzerrer ist, der über einen Reihenschwingkreis mit der Grundwelle angesteuert ist. Als Filter für die dritte Harmonische läßt sich in vorteilhafter Weise ein auf die dritte Harmonische abgestimmter Reihenschwingkreis und ein diesem nachgeschalteter, ebenfalls auf die dritte Harmonische abgestimmter Parallelschwingkreis verwenden. Dadurch wird in einfacher Weise eine ausreichende Steilheit der Seitenflanken des jeweiligen Filters erreicht. Da die dritte Harmonische gegenüber dem Maximum der Grundwellenspannung wegen der verzögerten Schaltfunktion des Magnetkerns zeitlich verschoben ist, kann man bei Ausbildung der Gleichrichterschaltung als Spitzengleichrichter die Gleichrichtung der Grundwelle allein ohne jegliche vorherige Siebung erreichen.A particularly advantageous embodiment is obtained when the magnetic core distortion device is a toroidal core distortion device which is controlled via a series resonant circuit with the fundamental wave. As a filter for the third harmonic can be a series resonant circuit tuned to the third harmonic in an advantageous manner and a parallel resonant circuit that is connected downstream and also tuned to the third harmonic use. This results in a sufficient steepness of the side flanks in a simple manner of the respective filter. Because the third harmonic compared to the maximum of the fundamental wave voltage is delayed due to the delayed switching function of the magnetic core, one can use Training of the rectifier circuit as a peak rectifier, the rectification of the fundamental wave alone without any prior sieving.

An Hand eines bekannten Ringkernverzerrers nach Fig. 1, des zugehörigen Diagramms nach Fig. 2 und einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird die Erfindung näher erläutert.On the basis of a known toroidal distortion device according to FIG. 1, the associated diagram according to FIG. 2 and an embodiment according to FIG. 3, the invention is explained in more detail.

In Fi g. 1 ist das Prinzipschaltbild des Ringkernverzerrers für eine symmetrische Impulsfolge dargestellt.In Fi g. 1 is the basic circuit diagram of the toroidal distortion unit shown for a symmetrical pulse train.

Über einen Reihenschwingkreis C, aus Kapazität und Induktivität L₁ wird einer ferromagnetischen Ringkernspule L₂ ein sinusförmiger Strom i, eingeprägt, der diese periodisch weit in die Sättigung steuert. Während der Ummagnetisierungszeit in jeder HaIbperiode im Permeabilitätsgebiet des Ringkernes entsteht an der Ringkernspule L₂ eine große Spannung, der Kondensator C₂ wird über den Widerstand R₂ aufgeladen und entlädt sich beim Übergang vom Per-A sinusoidal current i is impressed on a ferromagnetic toroidal core coil L ₂ via a series resonant circuit C, consisting of capacitance and inductance L ₁ , which periodically controls it far into saturation. During the magnetization reversal time in each half period in the permeability area of the toroidal core, a large voltage arises at the toroidal core coil L ₂ , the capacitor C ₂ is charged via the resistor R ₂ and discharges at the transition from the toroidal core.

meabilitäts- in den Sättigungszustand entsprechend dem Ausschwingvorgang des Reihenschwingkreises, gebildet aus der Sättigungsinduktivität der Ringkernspule L₂, dem Kondensator C₂ und dem Widerstand R₂. Es entstehen in jeder Periode des eingeprägten sinusförmigen Stromes I₁ zwei entgegengesetzt gerichtete Stromimpulse, die die gewünschten Harmonischen enthalten. Der Reihenschwingkreis, gebildet aus der Kapazität C₁ und der Induktivität L₁, erzwingt den sinusförmigen Stromverlauf während der gesamten Periode. Die Stromquelle mit dem Parallelschwingkreis von Induktivität L₀, Kapazität C₀ und ohmschen Widerstand R₀, wird in der Praxis gebildet durch den Kollektorkreis eines Transistors mit Anpassungsübertrager. Während der Ummagnetisierungszeit des Ringkernes der Ringkernspule L₂ im Permeabilitätsgebiet, in der die Aufladung des Kondensators C₂ erfolgt, liefert die Induktivität L₁ die notwendige Gegenspannung. Der Spannungsverlauf an der Induktivität L₁ ist in Fig. 2 wiedergegeben. Will man keine symmetrische Impulsfolge, so läßt sich durch richtungsabhängige Bedämpfung der Ringkernspule jeder zweite Impuls löschen.meability to the saturation state corresponding to the decay process of the series resonant circuit, formed from the saturation inductance of the toroidal core coil L ₂ , the capacitor C ₂ and the resistor R ₂ . In each period of the impressed sinusoidal current I _1, two oppositely directed current pulses are created which contain the desired harmonics. The series resonant circuit, formed from the capacitance C ₁ and the inductance L ₁ , enforces the sinusoidal current curve during the entire period. The current source with the parallel resonant circuit of inductance L ₀ , capacitance C ₀ and ohmic resistance R ₀ is formed in practice by the collector circuit of a transistor with a matching transformer. During the magnetization reversal of the toroidal core of the toroidal core coil L ₂ in the permeability area in which the charging of the capacitor C ₂ takes place, the inductance L ₁ supplies the necessary counter voltage. The voltage curve across the inductance L ₁ is shown in FIG. If one does not want a symmetrical pulse sequence, then every second pulse can be deleted by direction-dependent damping of the toroidal core coil.

Betrachtet man den in Fig. 2 oszillographisch aufgenommenen Spannungsverlauf an L₁, so zeigt sich, daß neben der Grundwelle auch die dritte Harmonische während der Ummagnetisierungszeit durch die auftretende Gegenspannung zur Ringkernspannung entsteht. An der Induktivität L₁ sind beide Frequenzen mit einer weitaus größeren Leistung als der für Alarmierungszwecke benötigten vorhanden, was vorteilhaft dazu benützt werden kann, von dieser Spannung durch Gleichrichtung und Siebung beider Frequenzen eine gemeinsame Alarmierungsgleichspannung ohne zusätzliche Verstärkung abzuleiten. _{Looking at the voltage curve at L 1} recorded in an oscilloscope in FIG. 2, it can be seen that, in addition to the fundamental wave, the third harmonic also arises during the magnetization reversal time due to the counter-voltage to the toroidal core voltage. At the inductance L ₁ , both frequencies are present with a far greater power than that required for alarm purposes, which can advantageously be used to derive a common alarm DC voltage from this voltage by rectifying and filtering both frequencies without additional amplification.

Fig. 3 zeigt die Schaltungsanordnung nach der Erfindung. Die Verzerrerschaltung ist identisch mit der in F i g. 1 angegebenen. Von der Reihenschwingkreisspule L₁ wird über eine Sekundärwicklung die Spannung M₁ ausgekoppelt. Die Grundwelle wird über den Gleichrichter Dl direkt gleichgerichtet und liefert die Gleichspannung U_a am Widerstand R6 und dem Kondensator C6. Mit dem Widerstandsverhältnis von R5 zu R6 läßt sich die Spannung U_a verändern. Ferner verhindert die Siebkette, bestehend aus dem Kondensator C5 und dem ohmschen Widerstand RS, daß Störspannungen, die über die angedeutete Vielfachalarmierungsschaltung V auf die Spannung U_a gelangen, nicht auf den Ringkernverzerrerausgang übertragen werden. An die Auskoppelwicklung ist parallel zur Grundwellengleichrichtung eine selektive Auskopplung für die dritte Harmonische, gebildet aus dem Reihenschwingkreis mit dem Widerstand R₃, dem Kondensator C₃ und der Spule L₃ sowie dem Parallelschwingkreis mit dem Kondensator C₄ und der Spule L₄, angeschlossen. Dieser nachgeschaltet ist die *5 Gleichrichtung mit der Diode D₂ und dem Ladeglied aus Widerstand Rl und Kondensator Cl, an der die Gleichspannung U_b abfällt. Die Wechselspannung der dritten Harmonischen wird über den Kondensator C₆ an plus zurückgeführt. Die Summe der beiden Spannungsabfälle U_a und U_b bildet die Alarmierungsgleichspannung. Sinkt der Grundwellenstrom J₁ durch den Verzerrer ab, so sinkt die Spannung U_a und die Alarmierung spricht an. Ebenso sinkt die Spannung U_b bei Veränderung des Rechteckverhältnisses durch unzulässige Temperaturänderungen am Ringkern der Spule L₂ oder bei einem Fehler im Ringkern (z.B. ■ Bruch des Ringkernes), bei dem der Grundwellenstrom I₁ konstant bleibt.Fig. 3 shows the circuit arrangement according to the invention. The distortion circuit is identical to that in FIG. 1 specified. _{The voltage M 1 is} decoupled from the series resonant circuit _{coil L 1} via a secondary winding. The fundamental wave is rectified directly via the rectifier Dl and supplies the direct voltage U _a at the resistor R6 and the capacitor C6. The voltage U _{a can be} changed with the resistance ratio of R5 to R6. Furthermore, the sieve chain, consisting of the capacitor C5 and the ohmic resistor RS, prevents interference voltages which reach the voltage U _a via the indicated multiple alarm circuit V from being transmitted to the ring core distortion output. A selective decoupling for the third harmonic, formed from the series resonant circuit with the resistor R ₃ , the capacitor C ₃ and the coil L ₃ and the parallel resonant _{circuit with the capacitor C 4} and the coil L ₄ , is connected to the decoupling winding parallel to the fundamental wave rectification. This is followed by the * 5 rectification with the diode D ₂ and the charging element consisting of resistor Rl and capacitor Cl, at which the DC voltage U _b drops. The AC voltage of the third harmonic is fed back to plus _{via the capacitor C 6.} The sum of the two voltage drops U _a and U _b forms the alarm DC voltage. If the fundamental wave current J ₁ falls through the distortion, the voltage U _a falls and the alarm is triggered. The voltage U _{b also} decreases when the square-wave ratio changes due to impermissible temperature changes at the toroidal core of the coil L ₂ or in the event of a fault in the toroidal core (e.g. breakage of the toroidal core), in which the fundamental wave current I ₁ remains constant.

In der praktischen Ausführung wird in den meisten Fällen der Grundwellenstrom J₁ des Ringkernverzerrers über den Arbeitstemperaturbereich so geregelt, daß die Amplitude der höchsten abgeleiteten Harmonischen konstant bleibt. In diesen Fällen ist bei geeigneter Wahl des Spannungsverhältnisses von U_a zu U_b die Alarmierungsspannung U_A konstant, da mit steigender Temperatur bei ungünstiger werdendem Rechteckverhältnis des Ringkernes und sinkender Spannung U_b die Spannung U_a durch den ansteigenden Grundwellenstrom größer wird. Bei Spitzengleichrichtung des Grundwellenstromes wird dieser Effekt durch die bei steigender Temperatur kleiner werdende Vorspannung der Diode noch unterstützt.In the practical implementation, in most cases the fundamental wave current J _{1 of} the toroidal distortion unit is regulated over the operating temperature range in such a way that the amplitude of the highest derived harmonic remains constant. In these cases, with a suitable choice of the voltage ratio of U _a to U _b, the alarm voltage U _{A is} constant, since the voltage U _{a increases} due to the increasing fundamental wave current as the temperature rises, the square-wave ratio of the toroidal core becomes less favorable and the voltage U _{b decreases.} In the case of peak rectification of the fundamental wave current, this effect is supported by the diode bias voltage, which decreases as the temperature rises.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Monitoring circuit for magnetic core distortion, characterized in that the fundamental wave via an inductance (L) and the third harmonic via a filter (F) matched to it is each fed to a rectifier circuit, which are arranged on the output side in series, and that this series connection is a display and / or alarm device ( V) is connected downstream.

2. Monitoring circuit according to claim 1, characterized in that the magnetic core distortion device is a ring core distortion device which is controlled with the fundamental wave _{via a series resonant circuit (C 1} , L _1).

3. Monitoring circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the filter ( F) consists of a series resonant circuit (R _v C ₃ , L ₃ ) tuned to the third harmonic and a parallel resonant _{circuit (L 4} , C ₄ ) exists.

4. Monitoring circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the output voltages (U _b , U _a ) of the two rectifier circuits are chosen so that the voltage (U _A ) formed from the sum of the two remains constant in the operating temperature range.

5. Monitoring circuit according to one of the preceding claims, characterized in that that at least the rectifier circuit for the fundamental wave is designed as a peak rectification is.