DE886923C - Gleichstrom-Kompensationsverstaerker - Google Patents

Description

• Gleichstrom-Kompensationsverstärker Es sind magnetische Verstärker zur Messung kleiner Gleichströme bekannt, bei .denen der Meßgleeichstrom eine Gleichstrommagnetisierung eines Magnetkernes erzeugt, der durch eine Wechselstromwicklung vormagnetisiert ist. Eine Anordnung dieser Art, die zur Messung sehr kleiner Gleichströme geeignet ist und eine hohe Empfindlichkeit besitzt, ist in Abb. z schematisch dargestellt. Darin bezeichnet r den Verstärker im ganzen, 2 die Meßrwicklung, der der zu messende Strom zugeführt wird. Dieser Strom ist voraussetzungsgemäß sehr klein und beispielsweise im Anschluß an eine Impulsfrequenzübertragung oder durch einen sonstigen Fernmeßgeber gebildet. 3 ist eine Rückkopplungswicklung, q. !die Steuerwicklung des Verstärkers. Im Stromkreis der Steuerwicklung liegt die Wechselspannungsquelle 5, eine Gleichrichterschaltung 6 und der Verbraucher 7, der beispielsweise ein anzeigendes oder registrierendes Meßgerät, ein Regelgerät od. dgl. sein kann.
• Es ist auch bekannt, hinter einem magnetischen Verstärker ein Rohr anzuordnen, dessen Gitter an der Ausgangsspannung des magnetischen Verstärkers liegt. Dabei handelt es sich um ein gas- oder dampfgefülltes Entladungsrohr, das in bestimmten Punkten des Verlaufes einer Wechselspannung gezündet werden muß, um einen Regelvorgang durchzuführen.
• Die vorliegende Erfindung geht von einem Gleichstrom-Kompensationsverstärker aus, bei dem als Steuerglied eine Steuerdrossel in Rückkopplungsschaltung dient, wobei die Rückkopplungsschaltung nur eine Spannungsverstärkung bewirkt und .die Leistungsverstärkung durch einen Röhrenverstärker vorgenommen wird. Bei solchen Verstärkern treten gelegentlich gewisse Mängel auf. In erster Linie ist es möglich,. daß sich gelegentlich ein Nullpunktfehler einstellt, der sich aus einer etwaigen Änderung der Kennlinie der Verstärkerröhre ,ergibt. Darüber hinaus kann eine Änderung der Steuerwechselspannung, d. h. eine Abweichung dieser Spannung von ihrem Nennwert, einen Anzeigefehler auslösen, der sich ganz ähnlich auswirkt wie ,der vorher erwähnte Nullpunktfehler. Schließlich neigt ein Gleichstromverstärker in der oben angegebenen Bauart bei schnellen M-eßwortänderungen zum Pendeln, und auch in dieser Hinsicht ist eine Ergänzung bzw. Verbesserung notwendig. Diese Verbesserung besteht erfindungsgemäß darin, daß die Rückkopplung hinter :der ersten Stufe und eine auf den Eingang der Steuerdrossel wirkende Gegenkopplung hinter der zweiten Stufe abgeleitet ist, so daß bei unveränderter Empfindlichkeit und Genauigkeit d-r Nullpunktfehler herabgesetzt wird. Durch diese Maßnahme kann der Kompensationsverstärker mit Steuerdrossel so empfindlich gemacht werden, daß er zur Verstärkung der äußerst schwacher- Meß- und Regelimpulse herangezogen werden kann, bei denen die Meßgrößen durch schwache Gleichströme dargestellt sind. Die Anordnung hat dabei gegenüber den bisher bekannten Verstärkern mit mechanischem Steuerglied zur Kompensierung den Vorteil, daß alle bewegten Teile vermieden sind und daß außerdem eine potentialfreie Summierung durch Aufbringung mehrerer galvanisch ,getrennter Meßwertwicklungen möglich ist. Hierfür mußten bisher mehrere auf einer Achse angeordnete Galvanometersysteme verwendet werden, deren Drehmomente summiert wurden. Mit den in den Ausführungsbeispielen Fig.2 bis 5 dargestellten Schaltungen kann bei Verwendung auch nur eines Rohres eine Verstärkung von o,5 mW auf iooo mW ohne weitere erreicht werden.
• In der grundsätzlichen Schaltung nach Abb. 2 sind, soweit übereinstimmende Teilt vorkommen, dieselben Bezeichnungen verwendet wie in Abb. i. Auch :hier bezeichnet i den Verstärker, 2 die Meßwertwicklung, 3 die Rückkopplungswicklung, 4 die Steuerwicklung, - 5 die Wechselspannungsquelle, 6 eine Gleichrichterschaltung und 7 den Verbraucher; die Schaltung unterscheidet sich von der nach Abb. i dadurch, daß im Stromkeis der Wechselspannungsquelle noch ein weiteres Gleichrichtersystem 8 vorhanden ist, :dessen Gleichstrom nach Glättung durch einen Kondensator g an einem Widerstand io einen Spannungsabfall bestimmter Größe erzeugt, der zur Vorspannumg des Gitters eines Rohres i i benutzt wird. Der Anodenstrom wird von einer Batterie 12, der Heizstrom von einer Batterie 13 geliefert. Der Anodenstromkreis ist über eine Wicklung 14 auf der Eingangsseite des Verstärkers geführt, die man entsprechend ihrer Wirkung als Kompensations- bzw. Gegenkopplungswicklung bezeichnen kann. Die Anordnung hat den Vorteil, .daß sie von der Röhrenkennlinie weitgehend unabhängig ist.
• Allerdings hat in der dargestellten Schaltung die Größe der Hilfsspannung der Wechselspannungsquelle 5 noch einen gewiss, -n Einfluß. Bezeichnet man nämlich den an dem Widerstand io entstehenden Spannungsabfall mit zcg, so ist der Zusammenhang zwischen .diesem Spannungsabfall, der gleichzeitig die Gittervorspannung bestimmt, und den der Meßwicklung 2 zugeführten Meßstrom i durch Kurven gemäß Abb. 3 gegeben. Darin gilt die Kurve a bei Nennspannung, die Kurve b bei beispielsweise io°/a Überspannung, die Kurve c bei z. B. io °/a Unterspannung. Mit Änderungen der Wechselspannung der Spannungsquelle 5 tritt also eine Art Parallelverschiebung :der Kurve ein, die die gleiche Wirkung hat wie eine Nullpunktverschiebung des Steuergalvanometers bei einem Kompensationsverstärker mit mechanischem Steuersystem. Erfindungsgemäß wird diese Parallelverschiebung :durch einen von der Nennspannungsabweichung abgeleiteten Gleichstrom kompensiert. Die Gleichstromseite der Steuerdrossel erhält also eine zusätzliche Wicklung, die von einem nach Größe und Richtung der Abweichung von der Nennspannung entsprechenden Gleichstrom durchflossen wird. Dieser Gleichstrom ist so bemessen, daß die Parallelverschiebung der Kurven b und c praktisch aufgehoben wird.
• Eine Schaltung dieser Art ist in Abb. 4 schematischs_ dargestellt. Der Verstärker i besitzt in diesem Fall zwei Meßwertwicklungen 2' und 2", wobei angenommen ist, daß zwei verschiedene Meßwerte summiert werden sollen, und zwar ist dabei die weitere Voraussetzung gemacht, daß dabei das Vorzeichen berücksichtigt wird, d. h. @daß z. B. Leistungsflüsse wechselnder Richtung gemessen und summiert werden sollen. Aus diesem Grund ist in diesem Fall auch die Batterie 12 zur Lieferung des Anodenstroms mit einem Mittelleiter versehen und die Gegenkopplungswicklung 14 an .diesen Mittelleiter angeschlossen. Die Schaltung unterscheidet sich von der nach Abb. 2 dadurch, daß die Wechselspannung der Spannungsquelle 5 über einen Gleichrichter 15 und veränderliche Widerstände 16, 17 mit einer konstanten Gleichspannung 18 zusammengeschaltet ist. Die Spannung der Batterie 18 kann über Gleichrichter aus demselben Netz entnommen werden wie die Wechselspannung .der "Spannungsquelle 5. Nur muß die Gleichspannung 18 dann mittels eines Stabilisators 'konstant gehalten werden. Der aus der Zusammensetzung der beiden Spannungen sich ergebende Strom i" wird einer weiteren Wicklung i9 -auf der Eingangsseite des Verstärkers zugeführt und bewirkt bei geeigneter Einstellung der Widerstände 16, 17 eine vollständige Kompensation in dem Sinn, daß die Parallelverschiebung gemäß Abb. 3 aufgehoben wird.
• Bei Überschreitung eines gewissen Verstärkungsgrades treten nun starke Überregelungen und Pendelungen auf. Diese Pendelungen können durch eine Wicklung unterdrückt werden, die nur auf die Änderungen der Vormagnetisierung dämpfend wirkt, den Wechselfluß aber nicht beeinflußt. Eine Schaltung dieser Art ist in Abb. 5 dargestellt. Es wird dabei eine in die Wicklungen 4 und 4 geteilte Steuerwicklung verwendet und ebenso eine in -die Wicklungen -2 und 2' aufgeteilte Meßwicklung. Auf der Eingangsseite sind zur Vermeidung der Pendelungen zwei Dämpferwicklungen D1 bzw. D2 angeordnet, die in der dargestellten Weise gegeneinandergeschaltet sind. Auf diese Weise gelingt eine vollständige Unterdrückung der Pendelungen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRL CfiE: i. Einrichtung zurVerbesserungdesArbeitens eines Gleichstrom-Kompensationsverstärkers, bei dem als Steuerglied eine Steuerdrossel in Rückkopplungsschaltung dient, wobei die Rückkopplungsschaltung nur eine Spannungsverstärkung bewirkt und die Leistungsverstärkung durch einen Röhrenverstärker vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung hinter der ersten Stufe und eine auf den Eingang der Steuerdrossel wirkende Gegendopplung hinter der zweiten Stufe abgeleitet ist, so daß bei unveränderter Empfindlichkeit der Nullpunktfehler herabgesetzt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i mit einer Meßwicklung (2) und einer Rückkopplungswicklung (3) auf der Eingangsseite der Steuerdrossel, .die eine von einer Wechselspannungsquelle (5) erregte Steuerwicklung (4) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwecbselspannung gleic'hgeric'htet, geglättet und zur Vorspannung des Gitters eines Verstärkerrohres (i i) verwendet wird, dessen Anodenstrom einer Kompensations- bzw. Gegenkopplungswicklung (14) auf der Eingangsseite der Steuerdrossel zugeführt wird und auch den Verbraucher (7) durchfließt (Abb.2).
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeit der Gitterspannung des Verstärkerrohres (i i) von der Spannung der Wechselstromquelle (5) durch einen von der Nennspannungsabweichung abge leiteten Gleichstrom aufgehoben wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennz-eichnet, daß die Eingangsseite der Steuerdrossel eine zusätzliche Wicklung (i9) besitzt, die von einem nach Größe und Richtung der Abweichung von der Nennspannung entsprechenden Gleichstrom durchflossen wird (Abb. 4).
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Nennspannungsabweichung die an .der Steuerwicklung (4) liegende Steuerwechselspannung gleichgerichtet und über veränderliche Widerstände (16, 17) mit einer vorzugsweise stabilisierten Hilfsgleichspannung (18) zusammengeschaltet wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Überregelungen und Pendelungen zusätzliche Wicklungen auf .der Steuerdrossel vorgesehen sind, die nur auf Änderungen der Vormagnetisierung .dämpfend wirken, den Wechselfluß dagegen nicht beeinflussen (Abb.5).
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwicklung in zwei Teile (2, 2'), die Steuerwicklung in zwei Teile (4, 4') aufgeteilt sind und auf der Eingangsseite zwei zusätzliche, gegeneinandergeschaltete Dämpferwicklungen (Dl, D2) vorhanden sind. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 1 739 579; französische Patentschrift Nr. 8oo 970; deutsche Patentschriften Nr. 508 173, 650 557, 657 127; H. B a r kn a u s e n »Lehrbuch der Elektronenröhren«, Bd. 11, 1933, S.4.