DE899368C - Gleichstrom-Kompensationsverstaerker - Google Patents

Description

• Gleichstrom-Kompensationsverstärker Es sind bereits Kompensationsverstärker vorgeschlagen, die mit Röhren arbeiten und bei denen zum Steuern der Kompensationsspannung hochempfindliche Galvanometer verwendet werden. Verstärker dieser Art sind in bezug auf Erschütterungen bzw. senkrechte Lagerung außerordentlich empfindlich.
• Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Kompensationsverstärker, der ohne mechanische Glieder arbeitet und vollständig unempfindlich in bezug auf Aufstellung bzw. Erschütterungen ist. Erfindungsgemäß wird die Kompensation durch Änderung der Vormagnetisierung einer Schwingkreisdrossel mittels eines Gleichstroms vorgenommen, -der dem zu verstärkenden Gleichstrom entgegenwirkt.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel ,der Erfindung dargestellt. Mit R1 bzw. R2 sind zwei Röhrengeneratoren bezeichnet, deren innere Schaltung zum überwiegenden Teil nicht interessiert und von der daher nur der Schwinb Greis gezeichnet ist, der in jedem Fall aus einer Eisendrossel und einem Kondensator besteht. Die beiden Rährengeneratoren erzeugen Frequenzen f1 bzw. f2, die in einer Vergleichseinrichtung V miteinander verglichen werden. Aus dem Vergleichsergebnis wird ein Gleichstrom i,, abgeleitet, der einer weiteren Wicklung der Eisendrossel 1 im Schwingkreis des zweiten Röhrengenerators zugeleitet wird. Diese Eisendrossel besitzt ferner auch eine weitere Wicklung, der der zu verstärkende Strom im zu- geleitet wird. Diese beiden Wicklungen sind an die Klemmen a, b bzw. c, d angeschlossen und so angeordnet, daß sie von den Strömen i", bzw. i,, in entgegengesetzter Richtung ,durchflossen werden.
• Im Ruhezustand, d. h. solange ein zu verstärkender Strom i," nicht vorhanden ist, sind die beiden Frequenzen f1 und f2 einander gleich und die entsprechenden Wechselspannungen in Phase, so daß der Strom i,, Null ist. Tritt ein Strom i," auf, so ändert sich dadurch die Vormagnetisierung des Schwingkreises desi Röhrengenerators B2 und damit auch die von diesem erzeugte Frequenz f2. Die Frequenzabweichung hat das. Entstehen eines Gleichstroms. i,, zur Folge, oder voraussetzungsgemäß der Änderung der Vormagnetisierung entgegenwirkt und ,dabei eine solche Größe annimmt, bis die Frequenzen f l. und f 2 ,der Größe nach einander gleich geworden sind. Zwischen den Vektoren der beiden Wechselspannungen bleibt jedoch eine Phasenverschiebung bestehen, die die Aufrechterhaltung des Stroms i" in einer solchen Größe zur Folge hat, daß :dieser dem zu verstärkenden Strom i", entspricht. Der Strom i" 'kann daher geeigneten Meß-, Steuer- oder Regelapparaten zugeführt werden, wie sie bei M schematisch angedeutet sind.
• Das Stromverhältnis des Eingangsstroms zu dem Ausgangsstrom ist allein von,dem Verhältnis. der Windungszahlen der Wicklungen a, b bzw. c, d abhängig. Man erhält in dem Kompensationskreis einen eingeprägten Gleichstrom, wie sich im folgenden beweisen läßt: Würde sich .der Widerstand dieses Stromkreises durch Zuschalten von weiteren Meßgeräten M ändern, .dann hätte flies eine bestimmte Änderung des stationär gewordenen Stroms i,, zur Folge. Dementsprechend ändert sich aber auch die Vormagnetisierung der Schwing" kreisdrossel, und der Röhrengenerator erzeugt bei unverändertem Meßstrom i", eine andere Frequenz f2 als vorher. Demgemäß ist auch die Frequenz abweichend, die in dem Gerät V festgestellt wird, eine andere, und' der Strom i,, wird selbsttätig wieder auf den Ausgangswert eingestellt. Der Widerstand des Kompensationskreises -i-st .daher für die Wirkungsweise und das Arbeiten der Anordnung völlig nebensächlich.
• Durch geeignete Bemessung der Wicklungen der Schwingkreisdrossel kann man dafür sorgen, daß ein Strom i" bereits dann vorhanden ist, wenn der Strom i,n den Wert Null annimmt. Zu diesem Zweck ist es lediglich notwendig, die Eisendrossel ,des Röhrengenerators R2 mit einer weiteren Wicklung zu versehen, die von einem konstanten Grundstrom durchflossen wird, und zwar im gleichen Sinne wie die Wicklung ¢, b.
• Es empfiehlt sich ferner, auf der Eisendrossel des Röhrengenerators R2 noch eine vierte Wicklung aufzubringen, die die folgende Wirkung hat: Verschwindet nämlich der Strom i. plötzlich, etwa infolge eines Leitungsbruchs, so verschwindet damit auch .diejenige ele'ktrisc'he Größe, die dem Strom i" bisher das Gleichgewicht gehalten hat. Da dieser Strom zunächst erhalten bleibt, wirkt er im Sinne einer weiteren Vergrößerung des Frequenzabstandes, so daß die Anordnung nicht mehr zur Ruhe kommen würde. Aus diesem Grunde wird zweckmäßig die vierte Wicklung vorgesehen, die auch beim plötzlichen Verschwinden des Stroms im ein Gegengewicht in bezug auf den Strom i" schafft und dessen allmähliche Angleichung an den Strom der vierten Wicklung erzwingt.
• An Stelle des Röhrengenerators R1 kann auch irgendein anderer geeigneter Frequenzerzeuger verwendet werden; gegebenenfalls kann es beispielsweise die Normalfrequenz von rooo Hz der PTR sein.
• Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel muß die zu verstärkende Meßgröße dauernd eine bestimmte Leistung aufbringen, die zur Vormagnetisierung benötigt wird. Man kann die Verstärkung ;auch vollständig leistungslos ausführen, wenn ein Widerstand vorgesehen wird, an dem der verstärkte Strom einen bestimmten Spannungsabfall hervorruft. Von diesem Spannungsabfall wird die zu verstärkende Spannung vorzeichenrichtig subtrahiert und die Differenzspannung an die Magnetisierungswicklung der Drossel des Generators! R2 gelegt. Die Einregelung des verstärkter Stroms erfolgt dann auf die gleiche Weisse wie oben beschrieben. In ,diesem Falle wird immer auf den Magnetisierungsstrom Null eingeregelt, so daß der zu verstärkende Meßwert durch den Verstärker nicht belastet wird.
• Die Genauigkeit (der Anordnungen ist sehr groß, da beide Schwingkreise praktisch im selben Arbeitspunkt, d. h. mit der Vormagnetisierung Null arbeiten, an derselben Spannungsquelle liegen und denselben Temperaturschwankungen der Umgebung ausgesetzt sind. Die Beeinflussung erstreckt sich also im gleichen Maße auf beide Generatoren und ist daher nach außen hin für die Verstärkung unwirksam.
• Zur Erzeugung der Wechselströme kann man, wie bereits erwähnt, Röhrengeneratoren verwenden oder auch Tonfrequenzgeneratoren. Es können aber auch Stimmgabelgeneratoren verwendet werden bzw. quarzgesteuerte Resonatoren. Schließlich sind auch Wechselstrommaschinen anwendbar, und bei sehr großen Leistungen kann zur Zwischenverstärkung auch ein Öldruckregler vorgesehen sein.
• Durch die besc'hrie'benen Verstärkungsanordnungen wird eine außerordentlich große Einstellgeschwindigkeit erzielt. Die Verstärker sind auch unempfindlich gegen Erschütterungen, wogegen man bei Steuergalvanometern sehr auf entsprechende Aufhängung achten muß. Wird die Verstärkung von Gleichstromgrößen in verschiedenen Richtungen gewünscht, so ist es, wie bereits erwähnt, zweckmäßig, einen Grundstrom bei einem der bend'en Generatoren einzuführen bzw.dessen Frequenz von vornherein tiefer zu legen. Auf diese Weise kann man bei entsprechender Wahl der Vergleichsfrequenzen auch langsame Wechselströme von etwa So Hz kompensiert verstärken.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gleichstrom-Kompensationsverstärker, da-,durch gekennzeichnet, daß .die Kompensation durch Änderung der Vormagnetisierung einer Schwingkreisdrossel mittels eines Gleichstroms erfolgt, der dem zu verstärkenden Gleichstrom entgegenwirkt.
2. 2. Verstärker nach Anspruch @i, dadurch gekennzeichnet, daß der IT ompensationsgleichstrom aus dem Vergleich zweier Frequenzen abgeleitet wird, deren eine unveränderlich ist, deren andere von einem Röhrengenerator mit aus Eisendrossel und Kondensator bestehendem Schwingkreis geliefert wird.
3. 3. Verstärker nach Anspruch i und 2, da-,durch gekennzeichnet, daß die unveränderliche Frequenz gleichfalls von :einem Röhrengenerator geliefert wird.
4. 4. Verstärker nach Anspruch i bis 3, :dadurch gekennzeichnet, :daß der durch den Vergleich (der beiden Frequenzen abgeleitete Kompensationsgleichstrom einer von mehreren Wicklungen der Schwinäkreisdrossel des einen Röhrengenerators zugeführt wird.
5. 5. Verstärker nach Anspruch i bis 4, ,dadurch gekennzeichnet,daß einer weiterenWicklung dieser Schwingkreisdrossel der zu verstärkende Strom zugeführt wird.
6. 6. Verstärker nach Anspruch i bis. 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkte Strom an einem Widerstand einen Spannungsabfall hervorruft, von dem die zu verstärkende Spannung vorzeichenrichtig subtrahiert wird, und daß die Differenzspannung an :die Magnetisierungswicklung der Drossel des zweiten Generators gelegt wird.
7. 7. Verstärker nach Anspruch i bis 6, dadurch ;gekennzeichnet, daß als Frequenzerzeug-er Stimmgabelgeneratoren bzw. quarzgesteuerte Resonatoren verwendet werden. B. Verstärker nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, :daß bei größeren Leistungen zur Verstellung ,der Frequenzerzeuger ein Ö.ldruckregler verwendet wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 296 o16, 6o6 622; französischePatentschriften Nr.800 97o, 82o 282; britische Patentschriften Nr. 323 823, 282 098; Stäblein »Die Technik der Fernwirkanlagen«, S. 22; Gewerbl. Rechtsschutz u. Urheberrecht 1935, S.33.