DE812329C

DE812329C - Magnetischer Kreis mit steuerbarem magnetischem Widerstand

Info

Publication number: DE812329C
Application number: DE1949P0044768
Authority: DE
Inventors: Georg Dr-Ing Sichling
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1949-06-03
Filing date: 1949-06-03
Publication date: 1951-08-27

Description

Magnetischer Kreis mit steuerbarem magnetischem Widerstand Es ist bekannt, die Induktion eines magnetischen Kreises mit Hilfe eines zweiten Kreises zu ändern, z. B. kann man den Wechselstromwiderstand von Drosseln dadurch verkleinern, daß man den magnetischen Kreis durch eine Gleichstromwicklung vormagnetisiert. Fig. t zeigt hierfür ein Beispiel, w1 und w2 sind die Gleichstromwicklungen, die in Serie geschaltet sind. w3 ist die Wechselstromwicklung. Durch die Gleichstromwicklungen werden die beiden Außenschenkel vormagnetisiert und verändern dadurch den magnetischen Widerstand des gesamten Kreises, also auch den induktiven Widerstand der Spule des Wechselstromkreises. Diese Art der Steuerung hat jedoch den Nachteil, daß ein erheblicher Magnetisierungsstrom fließen muß, bis überhaupt die Permeabilität des gemeinsamen Kreises geändert wird, und daß die Gleichstromwicklung besonders kompensiert werden muß, damit in diesem Kreis kein Wechselstrom induziert wird.
Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Sie betrifft einen magnetischen Kreis mit steuerbarem magnetischem Widerstand, dessen Kennzeichen darin besteht, daß ein Zusatzkreis derart an den zu steuernden Kreis angesetzt ist, daß der magnetische Fluß des Zusatzkreises den des. gesteuerten Kreises in einer quer zu, seinem ursprünglichen Feld verlaufenden Richtung durchsetzt.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist Ader steuernde, B der gesteuerte magnetische Kreis. An dem Potentiometer P wird die steuernde Spannung UST (Gleich- oder Wechselspannung), die die Wicklung wA speist, abgegriffen. An der W icklung wB liegt die zu steuernde Wechselspannung UB. JA bzw. JB sind in beiden Stromkreisen liegende Strommesser.
Die in Fig. 3 gezeichnete Kurve, die den Wert des in JB gemessenen Wechselstromes in Abhängigkeit von dem im Steuerkreis eingestellten Strom JA darstellt, ist ein qualitatives Beispiel für die mit einer solchen Anordnung erzielbare Charakteristik.
Fig. 4 zeigt die vektorielle Zusammensetzung der magnetischen Induktionen und der Permeabilitäten der beiden magnetischen Kreise, die erfindungsgemäß so aneinandergesetzt sind, daß eine Quermagnetisierung erfolgt.
Die durch die vorgeschlagene Quermagnetisierung erzielbaren Effekte sind folgende: Der gemeinsame magnetische Fluß der beiden magnetischen Kreise läßt sich ändern. Die Induktivjtät eines elektrischen Stromkreises läßt sich ändern. Der Magnetisierungsstrom eines gesteuerten Kreises läßt sich ändern. Werden auf dem gesteuerten Kreis zwei Spulen angebracht, so läßt sich das Transformationsverhältnis bzw. der Verstärkungsgrad zwischen den beiden Spulen durch die Quermagnetisierung ändern.
Die Wicklung des' gesteuerten Kreises kann auch von Gleichstrom durchflossen sein, da die Änderung der Induktivität mittels der Quermagnetisierung zumindest beispielsweise bei Schaltvorgängen auch in Gleichstromkreisen von Bedeutung sein kann.
Bei Verwendung von lamelliertem Eisenblech für die magnetischen Kreise werden deren Blechpakete vorzugsweise so aneindergesetzt, daß ihre Stirnseiten sich berühren, so daß der Eisenweg möglichst nicht durch Luftspalte unterbrochen wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist der magnetische Kreis B der Drossel, an der die Wechselspannung UB liegt, an der Stelle X, an der die Quermagnetisierung erfolgt, aufgeschnitten und an dieser Stelle ein besonderer Kreis aus magnetischem Material besonders hoher Permeabilität, z. B. Permalloy oder Mü-Metall, eingesetzt. Dieses Material wird nun durch eine getrennte Wicklung mit dem Gleichstrom JA erregt. Wegen der hohen Permeabilität sind dabei nur wenige Amperewindungen erforderlich, um bereits eine Beeinflussung des gesteuerten Kreises zu erzielen. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Beeinflussung des gesteuerten Kreises nicht erst in der Nähe der Sättigung einsetzt, sondern daß die Beeinflussung bereits wirksam ist, sobald nur überhaupt der Steuerkreis erregt wird. Der magnetische Widerstand des gesteuerten Kreises wächst bei steigender Erregung des Steuerkreises kontinuierlich so lange, bis schließlich die Sättigung des Steuerkreises eintritt.
Werden auf einem magnetischen Kreis zwei Wicklungen aufgebracht, so entspricht der resultierende magnetische Fluß der Summe der Amperewindungen dieser Wicklungen. In vielen Fällen ist eine multiplikative Mischung der Teilarnperewindungen erwünscht. Diese tritt infolge der Krümmung der Hysterese normalerweise erst ein, wenn die Amperewindungszahl einer der Wicklungen so groß gemacht wird, daß die Sättigung erreicht wird. Bei Anwendung der durch die Erfindung vorgeschlagenen Quermagnetisierung ist es nicht notwendig, bis zur Sättigung zu erregen, da bereits bei schwacher Erregung der Steuerspule der magnetische Widerstand des gesteuerten Kreises geändert wird. Demgemäß läßt sich nach der Erfindung eine einwandfreie multiplikative Mischung erreichen, sofern nur dafür gesorgt wird, daß der magnetische Widerstand proportional mit dem Steuerstrom zunimmt. Dies läßt sich mit guter Annäherung ohne Schwierigkeiten erreichen. Die multiplikative Mischung bei einer Anordnung nach der Erfindung tritt nicht nur bei Gleichstrom, sondern in derselben Weise bei Anwendung von Wechselstrom auf.
Anwendungsmöglichkeiten der mit der Erfindung vorgeschlagenen Quermagnetisierung sind beispielsweise elektrische Maschinen, wie Verstärkergeneratoren, Regeltransformatoren oder Drosseln. Weitere Anwendungsmöglichkeiten für die mit der Erfindung vorgeschlagenen Quermagnetisierung bestehen bei elektrischen Meßinstrumenten. Als Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 6 ein Wattmeter mit der Spannungsspule U und der Stromspule 1. Die magnetischen Kreise sind analog den übrigen Ausführungsbeispielen mit A und B bezeichnet. io ist der Anker.
Fig. 7 zeigt noch eine andere Art der Anwendung, nämlich Überlagerung zweier verschiedener Frequenzen. Eine derartige Anwendung kommt beispielsweise in Hochfrequenzkreisen in Betracht, z. B. bei .Superhetschaltungen. Links ist eine Antennenspule dargestellt, die vom Hochfrequenzstrom der Frequenz f, durchflossen wird, während der Oszillatorkreis rechts, der die Quermagnetisierung bewirkt, von einem Strom der Frequenz f2 durchflossen wird. Die Spule im oberen Teil der Figur wird. dann bereits von der überlagerten Frequenz f3 durchflossen.
Fig. 8 zeigt als weiteres Beispiel die Anwendung der Erfindung für die Modulation eines Hochfrequenzsenders. Hier wird die Spule wi mit der Induktivität L vom Hochfrequenzstrom, die Spule w2 vom Strom der Modulation durchflossen. Die an der Spule wi auftretende Spannung ist dann im Takte der Modulationsfrequenz moduliert, sofern die Frequenz des Kreises durch andere Mittel konstant gehalten wird. Andernfalls ändert sich, da durch den Modulationskreis auch die Induktivität der Spule geändert wird, die Frequenz dieses Kreises ebenfalls. So ist also auch die Möglichkeit gegeben, eine Frequenzmodulation auf diese Weise durchzuführen.
Bei Anwendung größerer Wechselspannungen im gesteuerten Kreis werden unter Umständen die magnetischen Elementardipole wieder in Richtung des gesteuerten Feldes zurückgezogen, falls das Steuerfeld nicht groß genug ist. Dies kann verhindert werden, wenn im Steuerkreis eine Kompensationswicklung aufgebracht wird, die in geeigneter Weise vom Wechselstrom der Hauptspule durchflossen ist, was einer Art Rückkopplung entspricht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Magnetischer Kreis mit steuerbarem magnetischem Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzkreis derart an den gesteuerten Kreis angesetzt ist, daß der magnetische Fluß des Zusatzkreises den des gesteuerten Kreises in einer quer zu seinem ursprünglichen Feld verlaufenden Richtung durchsetzt.
2. Magnetischer Kreis nach Anspruch i mit lamellierten Blechpaketen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenpakete mit ihren Stirnseiten aneinanderstoßen.
3. Magnetischer Kreis nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kreuzungsstelle des steuernden mit dem gesteuerten Kreis eine Querschnittsverringerung mindestens des einen Kreises vorgesehen ist. -.
Magnetischer Kreis nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zusatzkreise vorgesehen sind.
5. Magnetischer Kreis nach Anspruch i bis 4, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung und Bemessung des steuernden Feldes bzw. der steuernden Felder, daß im magnetischen Fluß des ursprünglichen Feldes eine angenähert multiplikative Überlagerung der Amperewindungen der beiden Felder eintritt.
6. Magnetischer Kreis nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den steuernden Kreis, insbesondere an der Kreuzungsstelle mit dem gesteuerten Kreis, ein Material mit anderen magnetischen Eigenschaften verwendet ist als für den gesteuerten Kreis.
7. Magnetischer Kreis nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Steuerkreis ein Stoff mit hoher Permeabilität verwendet ist, während der gesteuerte Kreis Eisen normaler Permeabilität enthält. B.
Magnetischer Kreis nach Anspruch i bis 7, gekennzeichnet durch die Anwendung bei elektrischen Maschinen, insbesondere Generatoren oder Transformatoren oder Drosseln. g.
Magnetischer Kreis nach Anspruch i bis 7, gekennzeichnet durch die Anwendung bei Meßinstrumenten. io.
Magnetischer Kreis nach Anspruch i bis 7, gekennzeichnet durch die Anwendung zur Änderung einer Induktivität, insbesondere Abstimmung einer Spule in einem LC-Kreis. i i.
Magnetischer Kreis nach Anspruch i bis 7, gekennzeichnet durch die Anwendung in einem Hochfrequenzkreis.
12. Magnetischer Kreis nach Anspruch i i, gekennzeichnet durch die Anwendung bei einer Überlagerungsschaltung.
13. Magnetischer Kreis nach Anspruch i i, gekennzeichnet durch die Anwendung zur Amplitudenmodulation.
14. Magnetischer Kreis nach Anspruch i i, gekennzeichnet durch die Anwendung zur Frequenzmodulation.
15. Magnetischer Kreis nach Anspruch i und/oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Leistung des gesteuerten Kreises auf den steuernden Kreis rückgekoppelt ist.