DE815200C - Magnetischer Verstaerker - Google Patents

Description

• Magnetischer Verstärker Gleichstromvormagnetisierte Drosseln sind das Grundelement der magnetischen Verstärker. Bei ihnen setzt ein magnetisierender Gleichstrom die Wecliselinduktivität einer zweiten Spule herauf oder Herab. Die Änderung der Induktivität kann durch zweckmäßige Schaltungen unter Kombination mehrerer solcher magnetischer Grundelemente so ausgenutzt werden, daß am Ausgang einer solchen Schaltung eine größere Stromänderung oder Leistungsänderung auftreten kann, als am Eingang in Gestalt des Steuerstromes, der Steuerspannung oder der Steuerleistung aufgewandt wird.
• Der direkten Ausnutzung der Induktivitätsänderung als Verstärkungsmittel stehen im gewissen Maße entgegen, daß man, wenn man mit Rückkopplung oder mit mehreren Verstärkerstufen arbeiten will, den Wechselstrom und seine Änderung gleichrichten muß. Dadurch kommt der Widerstand eines Gleichrichters als maßgeblich oder gar beherrschend im Wechselstromkreis zur Auswirkung. Dieser Widerstand kann im Vergleich zu dem Blindwiderstand «)L der wechselstromdurchflossenen Spule groß sein. In diesem Falle beherrscht der Gleichrichterwiderstand den Wechselstrom, nicht aber der Blindwiderstand, was angestrebt wird. Eine gegen den Gleichrichterwiderstand kleine Änderung d (o)L) des Blindwiderstandes ändert selbst wenn d (coL)/wL nicht klein ist, den Wechselstrom nur belanglos wenig. Die beabsichtigte Verstärkung kommt dann nicht oder nicht in .dem gewünschten Maße zustande. Hier gibt die im folgenden angegebene Schaltung einen Ausweg: Erfindungsgemäß wird an Stelle der Induktionsspule L allein eine Parallelschaltung von dieser mit einem Kondensator C zur Anwendung gebracht, wie sie als einfachster Schwingkreis (Sperrkreis) bekannt ist. Die Kapazität des Kondensators wird nach diesem Vorschlag so gewählt, daß ohne Einschaltung des zu verstärkenden Steuergleichstromes (Abb. i) der Kondensator C und die Induktivität L einen Schwingkreis bilden, dessen Eigenfrequenz genau oder nahezu mit der verwendeten Wechselstromfrequenz übereinstimmt. Hierbei wird die an sich bekannte Eigenschaft eines solchen Resonanzkreises zur Anwendung gebracht, däß dieser im Resonanzfalle das Maximum seines Wechselstromwiderstandes besitzt. Dieses liegt um so höher, je geringer die eigenen Verluste des Schwingkreises sind, also je geringer er gedämpft ist. Diese Verluste sind um so geringer, je geringer die wirksamen Eisenverluste des Eisenkernes der Drossel und je kleiner der Widerstand der Wechselstromspule selbst ist. Die Verluste des Kondensators können hingegen im allgemeinen vernachlässigt werden. Die beabsichtigte Wirkung kommt also um so mehr zur Geltung, je geringer die Schwingkreisverluste sind bzw. je geringer die Dämpfung des Schwingkreises ist. Durch die Höhe des Widerstandes des Resonanzkreises, der bei geeigneter Dämpfung ohne weiteres wesentlich größer als jeder in dieser Schaltung mögliche Gleichrichterwiderstand gemacht werden kann, beherrscht der Schwingkreiswiderstand die Stärke des Stromes praktisch völlig allein, da sein Widerstand bei geringen Verlusten die Widerstände aller in magnetischen Verstärkern verwendeten Schaltteile überwiegt.
• Wird nun ein Steuerfeld durch einen Steuerstrom 7S, der die Steuerspule Spe durchfließt (Abb. i), wirksam gemacht, so ändert sich die InduktivitätL, somit die Eigenfrequenz desSchwingkreises. Da die Wechselstromfrequenz als konstant vorausgesetzt wird, bekommt der Schwingkreis durch die L-Änderung einen wesentlich kleineren Widerstand für den Wechselstrom. Im Verhältnis der Abnahme des Schwingkreiswiderstandes nimmt der Wechselstrom zu. Diese Zunahme kann bei geringeren Schwingkreisverlusten so beträchtlich sein, daß unvergleichlich höhere Verstärkungen mit magnetischen Verstärkern erreichbar sind als nur auf Grund der Induktivitätsänderungen allein und somit der Blind'widerstandsänderungen der Induktivität.
• Nach der bisherigen Darstellung ist der Schwingkreis in Form der Parallelschaltung der Induktiv ität und einer Kapazität, auch Sperrkreis genannt, an Stelle der Induktivität allein in den Wechselstromkreis eingefügt. In diesem Falle tritt bei Verstimmung der Induktivität L durch die Steuerung eine Zunahme des Wechselstromes ein. Ebenso besteht die Möglichkeit, die Kapazität in Reihe mit der Induktivität zu schalten, so daß L und C einen Saugkreis bilden (Abb.2). Dann ist der ganze Wechselstromkreis zum Schwingkreis gemacht. In diesem weiteren Falle nimmt der Widerstand des ganzen Wechselstromkreises vom Resonanzpunkt aus gerechnet, bei einer Verstimmung der Induktivität L zu. Es findet also bei der Saugkreisschaltung bei einer L-Änderung eine Abnahme des Wechselstromes statt.
• Somit kann entweder durch Parallelschaltung oder durch Reihenschaltung eines geeignet bemessenen Kondensators zur Induktivität entweder eine Zunahme oder eine Abnahme des zu verändernden Wechselstromes erzwungen werden. Diese beiden Arten der Wechselstromänderung sind in magnetischen Verstärkern mit hohen Verstärkungen erforderlich.
• Nach gegebener Darstellung setzt die Schaltung mit Sperrkreis und Saugkreis voraus, cjaß die Wechselstromfrequenz konstant ist. Sofern dieses durch die technische Netzfrequenz nicht hinreichend. gewährleistet werden kann, ist zur Ausnutzung der hohen Ansprechempfindlichkeit und zur Erzielung des hohen Verstärkungsgrades die Speisung des magnetischen Verstärkers mit einer Wechselspannung hoher Konstanz vorzunehmen, die beispielsweise einem zum Verstärker gehörigen Röhrensender entnommen werden kann. Die Spulen Spa und Spa in Abb. i und 2 dienen weiteren Beeinflussungszwecken, die nicht Gegenstand der Erfindung sind.
• Verändert man beispielsweise mit Regeltransformator, zur Speisung der durch C zum Schwingkreis erweiterten Wechselstromspule von hoher Wechselstromamplitude kommend, bei geringer Abweichung der Eigenfrequenz des Schwingkreises von der Wechselstromfrequenz die Wechselstromsärke zu kleineren Stärken hin und beobachtet die Größe des Wechselstromes, so muß zunächst die Wechselstromstärke abnehmen entsprechend der Spannungssenkung am Regeltransformator. Kommt man jedoch infolge der durch die Senkung der Wechselstromstärke, sich ändernden Induktivität in die Nähe der Eigenfrequenz des Schwingkreises, so nimmt der Schwingkreiswiderstand in solchem Maße zu, daß die Wechselstromstärke stärker abnimmt als die Wechselspannung. Geht man über die Resonanz hinaus, so nimmt der Widerstand wieder ab, und zwar stärker als die Spannung. Daher nimmt der Wechselstrom vom Resonanzpunkt aus trotz Spannungssenkung zunächst zu. Erst bei weiterer Senkung der Spannung nimmt der Strom wieder stark ab (Abb.3). Für den Wechselstrom stellt somit der an den magnetischen Verstärker angeschlossene Schwingkreis einen Widerstand mit teilweise negativer Stromspannungskennlinie dar.
• Die Schaltung des durch Schwingkreis erweiterten magnetischen Verstärkers ist daher im negativen Gebiet der Kennlinie auch ohne Rückkopplung auch als Schwingungserzeuger geeignet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Magnetischer Verstärker, bestehend aus Ringen aus ferromagnetischem Material, auf denen sich mindestens zwei Spulen befinden, deren eine mit Gleichstrom, deren andere mit Wechselstrom beschickt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die vom Wechselstrom durchflossene Spule mit einem Kondensator zu einem mit der Speisefrequenz nahezu in Resonanz stehenden Schwingkreis (Sperrkreis oder Saugkreis) erweitert wird, bei solcherBetriebsweise, daß die durch Gleichstromvormagnetisierung gesetzmäßig eintretende Induktivitätsänderung eine stärkere Änderung des Wechselwiderstandes des Schwingkreises und damit der Wechselstromamplitude bewirkt, als sie ohne den Kondensator möglich ist.
2. 2. Magnetischer@'erstärker nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Dimensierung der Spulen und der Wahl des ferromagnetischen Materials und seiner Form, die Verluste des Schwingkreises so gering gehalten sind, daß eine durch Vormagnetisierung eintretende Induktivitätsänderung weit größere Stromänderungen bewirkt als bei Anwendung einer Induktivität allein an Stelle des Schwingkreises.
3. 3. Magnetischer Verstärker nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch derartige Wahl den Wechselstromamplitude in der dem Schwingkreis angehörenden Induktivität und der Eigenfrequenz des Schwingkreises, daß der Wechselstromkreis infolge der negativen Widerstandskennlinie des in ihm befindlichen Schwingkreises zu Schwingungen angeregt wird.