DE756138C - Arrangement for setting the working current of magnetic amplifiers flowing through the chokes in the uncontrolled state - Google Patents
Arrangement for setting the working current of magnetic amplifiers flowing through the chokes in the uncontrolled stateInfo
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Description
Bei den bekannten magnetischen Verstärkern, bei welchen durch eine steuernde Gleichmagnetisierung die Permeabilität der Spulenkerne und damit der induktive Widerstand der Drosseln geändert wird und bei denen mit kleinen Gleichstromleistungen große Ausgangsleistungen gesteuert werden können, besteht der Nachteil, daß auch dann in der Drosselwicklung ein Wechselstrom fließt, wenn nochIn the known magnetic amplifiers, in which by a controlling direct magnetization the permeability of the coil cores and thus the inductive resistance of the chokes is changed and those with small direct current powers large output powers can be controlled, consists the disadvantage that an alternating current flows in the inductor winding even if still
ίο kein Steuerstrom fließt. Dieser Nachteil wirkt sich besonders ungünstig bei rückgekoppelten Systemen aus.ίο no control current flows. This disadvantage works turn out to be particularly unfavorable in the case of feedback systems.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einstellung des im ungesteuerten Zustand dieThe invention relates to an arrangement for setting the in the uncontrolled state
x5 Drosseln durchfließenden Arbeitsstromes von magnetischen Verstärkern, bei denen durch eine steuernde Eingangserregung die Permeabilität der Spulenkerne und damit der induktive Widerstand der Drosseln geändert wird. Gemäß der Erfindung ist bei einer derartigen Anordnung mittels eines in seiner Größe vom Steuervorgang unabhängigen Wechselstromes der durch den Arbeitswechselstrom in den Kernen erzeugten Wechselerregung eine zusätzliche gleichfrequente Wechselerregung überlagert.x5 throttles flowing through working current of magnetic amplifiers, in which the permeability is controlled by a controlling input excitation the coil cores and thus the inductive resistance of the chokes is changed. According to the invention is such Arrangement by means of an alternating current which is independent of the control process in terms of its size the alternating excitation generated by the working alternating current in the cores an additional constant frequency alternating excitation superimposed.
Es sind zwar bereits magnetische Verstärker bekannt, bei denen durch Brücken- und Kompensationsschaltungen erreicht ist, daß im ungesteuerten Zustand im Verbraucher keinThere are already magnetic amplifiers known in which by bridge and Compensation circuits is achieved that in the uncontrolled state in the consumer no
Wechselstrom fließt. Diese Anordnungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß bei ihnen die Drosseln einen größeren Strom führen als der Verbraucher. Bei der Anordnung nach der Erfindung wird dagegen dem Speisenetz neben einer kleinen zur Erzeugung der zusätzlichen Wechselerregung dienenden Leistung nur die durch den Verbraucher fließende Leistung entnommen. Alternating current flows. However, these arrangements have the disadvantage that with them Chokes carry a larger current than the consumer. In the arrangement according to the invention on the other hand, in addition to a small power used to generate the additional alternating excitation, only the drawn by the consumer flowing power.
ίο In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens und Schaubilder zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnungen dargestellt. ίο In the drawings are exemplary embodiments for the realization of the inventive concept and diagrams to explain the mode of operation of the arrangements.
Bei dem in Abb. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel durchfließt der aus einer Wechselstromquelle 1 entnommene Arbeitsstrom / ~ zwei Arbeitswicklungen 2, 3, die jeweils auf den Kernen 4, 5 angeordnet sind. Die Kerne bestehen vorzugsweise aus hochpermeablem Stoff und können als geschlossene Kerne ausgebildet sein. In Reihe mit den Arbeitswicklungen liegt ein Wechselstromverbraucher 6, der beispielsweise die eine Wicklung eines Zweiphasenmotors sein kann. Den beiden Kernen ist eine Steuerwicklung 7 zugeordnet, die beispielsweise von dem Gleichstrom eines bei 8 vorgesehenen Gebers durchflossen ist.In the one shown schematically in Fig. 1 Embodiment flows through the working current drawn from an alternating current source 1 / ~ two working windings 2, 3, the are each arranged on the cores 4, 5. The cores are preferably made of highly permeable Fabric and can be designed as closed cores. In series with the working windings there is an alternating current consumer 6, which can be, for example, one winding of a two-phase motor. A control winding 7 is assigned to the two cores, through which, for example, the direct current of a sensor provided at 8 flows is.
Die grundsätzliche Abhängigkeit des Arbeitswechselstromes / ~ von dem steuernden Gleichstrom / = ist bei der bisher beschriebenen Anordnung in Abb. 2 durch die Kennlinie / ~ veranschaulicht. Wie aus der Kennlinie ersichtlich ist, ist bereits beim Steuerstrom Null ein bestimmter Arbeitswechselstrom / ~0 vorhanden.The basic dependence of the alternating operating current / ~ on the controlling direct current / = is illustrated in Fig. 2 by the characteristic curve / ~ in the arrangement described so far. As can be seen from the characteristic curve, a certain alternating working current / ~ 0 is already present at zero control current.
Dieser für viele Zwecke unerwünschte Nullstrom kann gemäß der Erfindung mit Hilfe einer zusätzlichen gleichfrequenten Wechselerregung" auf ein gewünschtes Maß gesenkt oder völlig zum Verschwinden gebracht werden. Zu diesem Zweck sind auf den Kernen 4, 5 in derselben Weise wie die Arbeitswicklungen 2, 3 Zusatzwicklungen 9, 10 angeordnet, die hier von einem aus der Stromquelle 1 entnommenen Wechselstrom / ~v durchflossen sind. Die Größe dieser Vorfeldströme kann mit Hilfe eines im aligemeinen komplexen Regel-Widerstandes 11 eingestellt werden. Durch den in den Wicklungen 9, 10 fließenden Wechselstrom wird der Arbeitserregung eine zusätzliche gleichfrequente Wechselerregung überlagert. Da bei konstanter Netzspannung und konstanter Gleichstromerregung die gesamte Wechselerregung in den Kernen im wesentlichen konstant bleiben muß, wird die i\rbeitserregung um den Betrag der Zusatzerregung erniedrigt. Bei konstanter Zusatzerregung sinkt der Arbeitswechselstrom über den gesamten Aussteuerungsbereich um einen konstanten Betrag. In Abb. 2 ist dies durch die Kennlinie/ ~χ veranschaulicht. Bei dieser Kennlinie hat beispielsweise die Zusatzerregung den Wert der Gesamterregung im ungesteuerten Zustand, wenn also kein Steuergleichstrom fließt. Der Arbeitswechselstrom ist hier im ungesteuerten Zustand völlig zum Verschwinden gebracht.This zero current, which is undesirable for many purposes, can, according to the invention, be reduced to a desired level with the aid of an additional constant frequency alternating excitation "or made to disappear completely , 10, which are flowed through by an alternating current / ~ v taken from the current source 1. The magnitude of these preliminary field currents can be adjusted with the aid of a generally complex control resistor 11. The alternating current flowing in the windings 9, 10 becomes the Working excitation is superimposed on an additional constant-frequency alternating excitation. Since with constant mains voltage and constant direct-current excitation the entire alternating excitation in the cores must remain essentially constant, the working excitation is reduced by the amount of the additional excitation range by a constant amount. This is illustrated in Fig. 2 by the characteristic / ~ χ . With this characteristic curve, for example, the additional excitation has the value of the total excitation in the uncontrolled state, i.e. when no control direct current is flowing. The working alternating current has completely disappeared in the uncontrolled state.
Der Arbeitswechselstrom kann mit Hilfe der Zusatzerregung, falls es für besondere Zwecke erwünscht ist, auch vergrößert werden. In diesem Falle muß der Wicklungssinn der Zusatzwicklungen umgekehrt werden.The working alternating current can with the help of the Additional excitation, if desired for special purposes, can also be increased. In this Case, the winding direction of the additional windings must be reversed.
Die Zusatzerregung kann in vorteilhafter Weise mit einer konstanten Gleichstromvormagnetisierung kombiniert werden. Mit Hilfe einer solchen Gleichstromvormagnetisierung kann der Arbeitspunkt auf der Kernkennlinie in den im wesentlichen linearen Teil verschoben werden. Ohne die Verwendung des Erfindungsgedankens muß dabei der Nachteil in Kauf genommen werden, daß der Arbeits wechselstrom, der zum Steuerstrom Null gehört, entsprechend erhöht wird. Durch die erfindungsgemäße zusätzliche Wechselerregung kann auch dieser erhöhte Arbeitsnullstrom wieder erniedrigt oder ganz zu Null gemacht werden, ohne daß dabei der lineare Teil der Kennlinie verlassen werden muß. Die konstante go Gleichstromvormagnetisierung kann beim Ausführungsbeispiel der Abb. 1 z. B. mit Hilfe einer Wicklung 12 erreicht werden.The additional excitation can advantageously be carried out with a constant direct current bias be combined. With the help of such a direct current bias, the operating point can be on the core characteristic be shifted into the substantially linear part. Without using the inventive concept the disadvantage must be accepted that the working alternating current, which belongs to the control current zero, is increased accordingly. Due to the additional alternating excitation according to the invention this increased working zero current can also be reduced again or made completely to zero without leaving the linear part of the characteristic. The constant go Direct current bias can in the embodiment of Fig. 1 z. B. with help a winding 12 can be achieved.
Noch größere Vorteile bietet die Anwendung des Erfindungsgedankens bei rückgekoppelten Systemen. Bei diesen Systemen wird, wie sich aus Abb. 3, in der gleiche Teile wie in Abb. ι mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ergibt, der Arbeits wechsel strom /~ über eine Gleichrichteranordnung 13 zur Erzeugung einer zusätzlichen Gleichstrommagnetisierung, die die Wirkung des Steuerstroms unterstützen kann, einer Rückkopplungswicklung 14 zugeführt, in deren Stromkreis ein Gleichstromverbraucher 15 liegt. Bei einer derartigen Anordnung ist neben der in Abb. 2 dargestellten Abhängigkeit des Arbeitswechselstroms vom Gesamtgleichfeld noch eine Abhängigkeit des Gleichfeldes, das sich aus dem Rückkopplungsfeld und dem Steuergleichfeld zusammensetzt, vom Arbeitswechselstrom vorhanden. In Abb. 4 ist neben der Kennlinie / ~ noch die Rückkopplungslinie R eingezeichnet, die die Abhängigkeit des Rückkopplungsgleichfeldes vom Arbeitswechselstrom veranschaulicht. Beim Steuern verschiebt sich die Rückkopplungslinie R um die Steuerfeldstärke Hst parallel zu sich selbst in Richtung der Abszissenachse in die Linie R1. Den jeweils sich einstellenden Arbeitsstrom findet man im Schnittpunkt der Jij-Linie mit der / ~-Linie im Punkt P. Man erkennt, daßThe application of the inventive concept in feedback systems offers even greater advantages. In these systems, as can be seen from Fig. 3, in the same parts as in Fig. Ι are provided with the same reference numerals, the working alternating current / ~ via a rectifier arrangement 13 to generate an additional direct current magnetization, the effect of the control current can support, fed to a feedback winding 14, in whose circuit a DC load 15 is located. In such an arrangement, in addition to the dependence of the working alternating current on the total direct field shown in Fig. 2, there is also a dependence of the direct field, which is composed of the feedback field and the control direct field, on the working alternating current. In Fig. 4, in addition to the characteristic curve / ~, the feedback line R is drawn, which illustrates the dependence of the feedback DC field on the working AC current. During the control, the feedback line R shifts by the control field strength H st parallel to itself in the direction of the abscissa axis in the line R 1 . The working current established in each case can be found at the intersection of the Jij line with the / ~ line at point P. It can be seen that
bereits ohne Steuerfeld infolge der Rückkopplung ein erheblicher Arbeitsstrom / ~0Ä (Punkt P0) fließt.Even without a control field, a considerable working current / ~ 0Ä (point P 0 ) flows as a result of the feedback.
Diese Erhöhung des Null'stromes bei rückgekoppelten Systemen wird vielfach durch eine zusätzliche, entgegengesetzt gerichtete Gleichstromvormagnetisierung Hv rückgängig gemacht, wodurch sich die i?-Linie in die Linie R2 verschiebt und der Punkt P2 als Arbeitspunkt einstellt.This increase in the zero current in feedback systems is often reversed by an additional, oppositely directed direct current bias H v , as a result of which the i? Line shifts into line R 2 and point P 2 is set as the working point.
Wird der Arbeitsnullstrom durch die Anordnung nach der Erfindung auf den gleichen Betrag/ ~0 erniedrigt, so wird' die/ ~-Linie genau wie in Abb. 2 in Ordinatenrichtung in die / ~-(-Linie verschoben, so daß sich der Arbeitspunkt P1 ergibt. Aus dem Schaubild der Abb. 4 ist ersichtlich, daß die bekannten Anordnungen beim Steuern um den Nullpunkt P2 außerordentlich unempfindlich sind, währen bei der Einrichtung gemäß der Erfindung bei gleichem Arbeitsnulletrom / ~0 eine wesentlich größere Empfindlichkeit um den Nullpunkt P1 vorhanden ist. If the working zero current is reduced to the same amount / ~ 0 by the arrangement according to the invention, the / ~ line is shifted exactly as in Fig. 2 in the ordinate direction into the / ~ - (line, so that the working point P. 1 is obtained. from the graph of Fig. 4 can be seen that the known arrangements in controlling to the origin P 2 are extremely insensitive during in the device according to the invention at the same Arbeitsnulletrom / ~ 0 a much greater sensitivity to the zero point P 1 is available.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Einrichtungen, bei denen die Rückkopplung gemäß Abb. 3 durch Vollweggleichrichter 13 und Rückkopplungswicklung 14 durchgeführt ist. Sie kann in derselben Weise bei Drosselanordnungen Anwendung finden, bei denen die Rückkopplung in der Weise ausgeführt ist, daß der Arbeitswechselstrom mit dem die Rückkopplung bewirkenden Gleichstrom mit Hilfe von Einweggleichrichtern in an sich bekannter Weise verknüpft ist, wie beim Ausführungsbeispiel der Abb. 5 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die auf den Kernen 16, 17, die wiederum geschlossene Kerne sein können, angeordneten Arbeitswicklungen 18, 19 von pulsierenden Gleich- strömen, die mit Hilfe der Einweggleichrichter 20, 21 erzeugt werden, durchflossen. In dem gezeichneten Beispiel ist eine Mittelpunktschaftung dargestellt, bei der die Speisung der Drosseln und des Verbrauchers 22 über den Mittelpunkttransformator 23 erfolgt. Die Wicklungen 24, 25 zur Erzeugung des zusätzlichen gleichfrequenten Wechselfeldes liegen an den Klemmen der Sekundärwicklung. Der in den Wicklungen fließende Strom ist mit Hilfe eines Widerstandes 26 regelbar. Die Anordnung wird mittels einer Steuerwicklung 27 mit einem Gleichstrom gesteuert.The invention is not limited to devices in which the feedback according to Fig. 3 through full-wave rectifier 13 and feedback winding 14 is performed. It can be used in the same way for throttle arrangements Find application in which the feedback is carried out in such a way that the working alternating current with the Feedback causing direct current with the help of half-wave rectifiers in known per se Way is linked, as shown in the embodiment of Fig. 5 is shown. In this embodiment, the Cores 16, 17, which in turn are closed Cores can be arranged working windings 18, 19 of pulsating DC stream, which are generated with the help of the half-wave rectifier 20, 21, flowed through. In the example shown shows a center point in which the supply of the chokes and the consumer 22 takes place via the midpoint transformer 23. The windings 24, 25 for generating the additional constant-frequency alternating field are on the terminals of the secondary winding. The current flowing in the windings is adjustable with the aid of a resistor 26. The arrangement is made by means of a control winding 27 controlled with a direct current.
Sollen die Wirkungen des Magnetverstärkers, beispielsweise auf einen Drehmagnet, nach Größe und Richtung dem Steuerstrom folgen, so werden zwei hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise gleichartige Verstärkereinheiten, wie sie z. B. in der Abb. 3 oder 5 gezeigt sind, vorgesehen und zu einem Verstärker zusammengefaßt. Eine derartige Anordnung ist in Abb. 6 dargestellt. Die beiden Einheiten sind mit I, II bezeichnet. Jede Einheit enthält zwei Kerne 30, 31 und 40, 41 mit den Arbeitswicklungen 32, 33 und 42, 43, die aus einer Wechselstromquelle 28 gespeist sind. S Die Arbeitswechselströme werden über Gleichrichteranordnungen 34 und 44 und Rückkopplungs wicklungen 35 und 45 den Verbrauchern j 36 und 46 zugeführt. Die Verbraucher können beispielsweise Wicklungen eines Drehmagnets oder Feldwicklungen eines Generators sein, die dabei so angeordnet sind, daß Ströme der beiden Verstärkereinheiten Magnetfelder von entgegengesetzter Richtung erzeugen. Zur Steuerung der beiden Einheiten dienen die von einem Gleichstromgeber 29 gespeisten Steuerwicklungen 37 und 47. Zur Erzeugung der zusätzlichen Wechselerregung sind in gleicher Weise wie die Arbeits wicklungen die Zusatzwicklungen 38, 39 und 48, 49 angeordnet, deren Ströme mit Hilfe eines Widerstandes 50 regelbar sind. Im ungesteuerten Zustand werden die beiden jeweils einen Teilverstärker bildenden Einheiten bereits durch die Rückkopplungswicklungen vormagnetisiert, so daß durch die beiden Verbraucher 36, 46 bzw. durch die Arbeitswicklungen 32, 33, 42, 43 ein gewisser Strom fließt. Die Steuerwicklungen 37, 47 sind, wie aus der Fig. 6 hervorgeht, so angeordnet, daß sie die durch die Rückkopplung bereits bestehende Vormagnetisierung jeweils in dem einen Teilverstärker erhöhen und dabei gleichzeitig in dem "anderen Teilverstärker erniedrigen. Dies hat zur Folge, daß der Strom in dem einen Teilverstärker zunimmt und derjenige in dem anderen Teilverstärker entsprechend abnimmt. Der gesamte, die beiden Teilverstärker speisende Strom bleibt dabei praktisch konstant. Man kann deshalb zur Erzeugung der zusätzlichen Wechselerregung die Zusatzwicklungen 38, 39 und 48, 49 entweder unmittelbar mit Hilfe des Widerstandes 50 an das Netz legen oder zwischen die Punkte af, b' des Gesamtstromkreises einschalten. In beiden Fällen ist der diese Wicklungen durchfließende Strom unabhängig vom Steuerstrom.If the effects of the magnetic amplifier, for example on a rotary magnet, follow the control current in terms of magnitude and direction, two amplifier units of the same type in terms of structure and mode of operation, such as those used, for. B. shown in Fig. 3 or 5, provided and combined into an amplifier. Such an arrangement is shown in Fig. 6. The two units are labeled I, II. Each unit contains two cores 30, 31 and 40, 41 with the working windings 32, 33 and 42, 43, which are fed from an alternating current source 28. S The working alternating currents are fed to the loads j 36 and 46 via rectifier arrangements 34 and 44 and feedback windings 35 and 45. The consumers can be, for example, windings of a rotary magnet or field windings of a generator, which are arranged so that currents of the two amplifier units generate magnetic fields from opposite directions. To control the two units, the control windings 37 and 47, fed by a DC generator 29, are used. To generate the additional alternating excitation, the additional windings 38, 39 and 48, 49 are arranged in the same way as the working windings . In the uncontrolled state, the two units, each forming a partial amplifier, are already premagnetized by the feedback windings, so that a certain current flows through the two loads 36, 46 or through the working windings 32, 33, 42, 43. As can be seen from FIG. 6, the control windings 37, 47 are arranged in such a way that they increase the pre-magnetization already existing due to the feedback in one sub-amplifier and at the same time decrease it in the other sub-amplifier Current in one sub-amplifier increases and that in the other sub-amplifier decreases accordingly. The total current feeding the two sub-amplifiers remains practically constant Connect resistor 50 to the network or switch it on between points af, b 'of the overall circuit In both cases, the current flowing through these windings is independent of the control current.
Will man einen erfindungsgemäßen Magnetverstärker zur Steuerung eines Wechselstromverbrauchers verwenden, so kann man den Erfindungsgedanken in analoger Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Abb. 6 verwirklichen, wobei dann die Arbeitswicklungen 32, 33 und 42, 43 jeweils gegenüberliegende Zweige einer Brückenschaltung bilden und der Verbraucher in der Brücke der Brückenschaltung liegt.If one wants a magnetic amplifier according to the invention for controlling an alternating current consumer use, the inventive idea can be implemented in a manner analogous to that in the embodiment of Fig. 6, the working windings 32, 33 and 42, 43 then each forming opposite branches of a bridge circuit and the consumer is in the bridge of the bridge circuit.
Claims (9)
Priority Applications (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE756138C true DE756138C (en) | 1953-05-04 |
Family
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Family Applications (1)
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Country Status (3)
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