DE901065C - Anordnung zur verzerrungsfreien Addition und Verstaerkung von Gleichstroemen - Google Patents

Anordnung zur verzerrungsfreien Addition und Verstaerkung von Gleichstroemen

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DE901065C
DE901065C DES11267D DES0011267D DE901065C DE 901065 C DE901065 C DE 901065C DE S11267 D DES11267 D DE S11267D DE S0011267 D DES0011267 D DE S0011267D DE 901065 C DE901065 C DE 901065C
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DE
Germany
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control throttle
chopper
distortion
amplifier
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Expired
Application number
DES11267D
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Hans Heilbron
Dr Paul Hermanspann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/38DC amplifiers with modulator at input and demodulator at output; Modulators or demodulators specially adapted for use in such amplifiers
    • H03F3/40DC amplifiers with modulator at input and demodulator at output; Modulators or demodulators specially adapted for use in such amplifiers with tubes only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

  • Anordnung zur verzerrungsfreien Addition und Verstärkung von Gleichströmen Das Problem der Verstärkung von Wechselströmen macht bekanntlich- in der Technik keine besonderen Schwierigkeiten. Dagegen sind die bisher bekanntgewordenen Anordnungen zur Verstärkung von Gleichströmen durchweg insofern Kompromißlösungen, als jeweils gewisse Nachteile in Kauf genommen werden müssen.
  • In der Steuer- und Regeltechnik werden häufig zwei Bedingungen für die Verstärkung von Gleichströmen aufgestellt, die sich nicht gleichzeitig mit den bekannten Anordnungen erfüllen lassen: r. sollen bei Gleichstromverstärkern eingangsseitig mehrere voneinander unabhängige Gleichströme ohne gegenseitige Beeinflussung addiert werden können, und 2. ist es erwünscht, daß der Ausgang des Gleichstromverstärkers an sehr verschiedene Verbraucherwiderstände angepaßt werden kann.
  • Es sind zwar Anordnungen bekannt, die eine der erwähnten beiden Bedingungen zu erfüllen gestatten. So ist beispielsweise der sog. Magnetverstärker geeignet, mehrere gleichstrommäßig voneinander unabhängige Eingangsspannungen zu verarbeiten. Der Nachteil eines M,aignetverstärkers liegt aber darin, daß es nicht möglich ist, seinen Ausgang an beliebige Verbraucher anzupassen, und überdies treten Schwierigkeiten in bezug auf die Nullpunktsicherheit auf, weil die bei Magnetverstärkern benutzten Gleichrichter bekanntlich um so stärker mit ihrer Ungleichheit eingehen, je höher der Verstärkungsgrad ist. Dazu kommt noch, daß die für die Steuerungstechnik wesentlichen Forderungen nach kleiner Zeitkonstante nicht die an sich mögliche Verstärkung auszunutzen gestatten.
  • !Eine Anpassung des Verstärkerausganges an den Verbraucherwiderstand ist mit dem sog. Zerhackerverstärker durchführbar. Bei diesem Gerät handelt es sich um die Umwandlung des zu verstärkenden Gleichstroms in einen Wechselstrom, der alsdann durch einen Röhrenverstärker verstärkt und danach wieder phasenrichtig gleichgerichtet wird. Wie bei jedem anderen Wechselstromverstärker ist also auch hier die Nullpunktsicherheit und die Anpassungsmöglichkeit gewährleistet. Jedoch ist der Zerhackerverstärker nicht brauchbar, wenn mehrere gleichstrommäßig voneinander unabhängige Eingangsspannungen summiert werden sollen.
  • Die Erfindung zeigt nun einen Weg, auf dem es gelingt, die obenerwähnten beiden Forderungen gleichzeitig zu erfüllen, und zwar dienen zu diesem Zweck gemäß der Erfindung bei einer Anordnung zur verzerrungsfreien Addition und Verstärkung von Gleichströmen diese Gleichströme zur Vormagnetisierung einer Steuerdrossel nach Art eines Magnetverstärkers an sich bekannter Bauart, dessen Verstärkungsgrad (Ausgangsleistung : Eingangsleistung) jedoch mindestens annähernd i beträgt, und die Ausgangsgleichspannung des Magnetverstärkers wird mittels eines Zerhackerverstärkers an sich bekannter Bauart verstärkt und alsdann dem Verbraucher zugeführt.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt. Bei der Anordnung nach Fig. i werden die zu verstärkenden Gleichströme an die Steuerwicklungen a der Drossel gelegt, deren Eisenkern i durch die Wicklungen z vormagnetisiert wird. Durch diese Vormagnetisierung werden die in den Wicklungen 4, q.' fließenden Wechselströme aus der Quelle 3 in bekannter Weise derart beeinflußt, daß sich hinter den Gleichrichtern 5, 6 an den Punkten 7 und 8 eine Gleichspannung ergibt, die nach Größe und Vorzeichen der Summe der Amperewindungen in den Eingangswicklungen a verhältnisgleich ist. Die Gleichspannung zwischen den Punkten 7 und 8 wird nun über den Wechselrichterkontakt 9 eines schwingenden oder umlaufenden Zerhackers in Wechselspannung umgewandelt und über eine oder mehrere Röhren i i verstärkt, wobei die Verstärkung im Gegensatz zu den Verhältnissen bei einem einfachen Magnetverstärker bei sehr kleiner Zeitkonstante beliebig hoch getrieben werden kann. Die verstärkte Wechselspannung wird einem Anpassungstransformator 1a zugeführt und dann durch den Kontakt 13 des Zerhackers gleichgerichtet. Da der Kontakt 13 synchron und phasengleich mit dem Wechselrichterkontakt 9 arbeitet, findet die Gleichrichtung in bekannter Weise so statt, daß die Ausgangsgleichspannung an den Klemmen 14, 15 ihr Vorzeichen sinngemäß mit der Spannung an den Punkten 7, 8 ändert; sie ist also nach Größe und Richtung .der Summe der Eingangsströme verhältnisgleich.
  • Es ist ohne weiteres einzusehen, daß diese Anordnung einerseits gestattet, mehrere galvanisch getrennte Eingangsgleichströme verzerrungsfrei zu addieren und zu verstärken und daß andererseits mit Hilfe des Ausgangstransformators 1a das Gerät an jeden beliebigen Verbraucher angepaßt werden kann. Außerdem ergeben sich aber durch die Benutzung eines Magnetverstärkers mit einem Verstärkungsfaktor, der mindestens annähernd gleich i ist, folgende Vorteile: Der Nullpunktfehler, der sonst bei großen- Verstärkungsgraden durch die notwendige starke Aussteuerung der Gleichrichter bedingt ist, ist beim Verzicht auf die Verstärkung nur entsprechend schiwach. Außerdem kann man aber zur Erhöhung der Nullpunktfestigkeit und Verzerrungsfreiheit die Steuerdrossel mit verhältnismäßig starker Gegenkopplung ausrüsten, die bekanntlich die wirksame Verstärkung herabsetzt. Solche Gegenkopplungen sind bei den bekannten Magnetverstärkern unerwünscht, beim Gegenstand der Erfindung jedoch tragbar, da der Gleichstrommagnetverstärker nur als Gleichstromübertrager benutzt wird. Es werden also durch die Anordnung nach der Erfindung die Vorteile des Magnetverstärkers (verzerrungsfreie Mischung) mit denen des Zerhackerverstärkers (Anpassungsfähigkeit an beliebige Verbraucher, kleine Zeitkonstante bei großer Verstärkung) vereinigt, wobei die Nachteile der beiden Einzelgeräte weitgehend unterdrückt werden.
  • Bei der Anordnung nach Fig. i findet im Magnetmischvorsatz zunächst eine Gleichrichtung der gesteuerten Wechselströme statt, anschließend eine Wechselrichtung am Zerhackerkontakt 9 und eine nochmalige Gleichrichtung mittels des Gleichrichterelementes 13 hinter den Verstärkerröhren ii. Dies ist dadurch bedingt, daß der Kontakt 13 synchron und phasengleich mit ,der Eingangswechselspannung an der Röhre i i arbeiten muß, weil sonst der Ausgangsgleichstrom im Vorzeichen nicht mit dem Eingangsgleichstrom übereinstimmen würde.
  • Fig. z zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Kontakt 13 des Zerhackers mit gleicher Frequenz und Phase wie die Speisespannung des Magnetmischgerätes arbeitet. Bei dieser Anordnung ist also nur eine Wechselrichtung und eine Gleichrichtung erforderlich. Die Wechselstromsp.ulen 4, 4' des Magnetmischgerätes werden hierbei nicht mehr aus einem Wechselstromnetz (3 in Fig. i), sondern aus einem Gleichstromnetz 16 über den Wechselrichterkontakt 9 des Zerhackers und einen Transformator 17 gespeist. Die in den Wicklungen 4, 4' fließenden Wechselströme werden in bekannter Weise infolge der Vormagnetisierung durch die in den Steuerwicklungen 2 fließenden Gleichströme beeinflußt und bilden an den Punkten 7 und 8 eine Wechselspannung, deren Größe und Phase durch Größe und Vorzeichen der Summe der Eingangsamperewindungen gegeben ist, denn die Wicklungen 4 und q.' bilden mit ;den Widerständen. 18 und i9 eine Phasenbrücke, bei der sich die Wechselstromwiderstän.de 4, 4' unter dem Einfluß der Vormagnetisierung des Eisenkerns i ändern.
  • Die an den Punkten 7 und 8 auftretende Wechselspannung wird über einen Transformator io der Röhre oder den Röhren ii zugeführt. Die verstärkte Wechselspannung wird hinter dem Ausgangstransformator 12 durch den Gleichrichterkontakt 13 des Zerhackers, der mit dem Kontakt 9 synchron und phasenrichtig arbeitet, gleichgerichtet. An den Ausgangsklemmen 14, 15 entsteht demnach eine Gleichspannung, deren Größe der Summe der Eingangsspannungen oder -ströme verhältnisgleich ist und deren Vorzeichen dem der Summe der Eingangsströme entspricht.
  • Die Wechsel- bzw. Gleichrichterkontakte 9, 13 des Zerhackers können durch den schwingenden Anker eines entsprechend aufgebauten Elektromagneten angetrieben werden; sie können ebenso durch eine umlaufende kommutatorähnliche Vorrichtung geschaltet werden, die beispielsweise mittels eines Synchronmotors vom Wechselstromnetz angetrieben wird. In diesem Fall kann man die Wechselstromspulen 4, q.' des Magnetmischgerätes direkt vom Wechselstromnetz speisen, wobei der Gleichrichterkontakt 13, da er synchron mit der Netzfrequenz arbeitet, die verstärkte Wechselspannung mit richtiger Phase gleichrichtet. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 3. Sie ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 nur unwesentlich abgeändert. Es stellt 2o eine umlaufende Kontaktvorrichtung dar, die so ausgebildet ist, daß die mit der Ausgangsklemme 14 verbundene Bürste 24 wechselweise mit der Bürste 2a oder 23 in leitende Verbindung gebracht wird. Die Kontaktvorrichtung 20 wird dabei durch den Synchronmotor 21 angetrieben, der von dem gleichen Wechselstromnetz 3 wie der Magnetmischvorsatz gespeist wird.
  • Es empfiehlt sich, die als Wechsel- bzw. Gleichrichterelemente benutzte Kontaktzunge mechanisch abzustimmen oder aber zur Vermeidung von Kontaktschwierigkeiten als mechanische Wechsel- bzw. Gleichrichterelemente Kommutierungsvorrichtungen zu benutzen, bei denen eine Mehrzahl umlaufender oder schwingender Kontakte synchron oder phasengleich betätigt wird.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur verzerrungsfreien Addition und Verstärkung von Gleichströmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichströme zur Vormagnetisierung einer Steuerdrossel nach Art eines Magnetverstärkers an sich bekannter Bauart dienen, dessen Verstärkungsgrad (Ausgangsleistung: Eingangsleistung) mindestens annähernd gleich i ist, und daß die Ausgangsgleichspannung der Steuerdrossel mittels eines Zerhackerverstärkers an sich bekannter Bauart verstärkt und alsdann dem Verbraucher zugeführt wird.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdrossel von einem Wechselstrom gespeist wird, der mittels eines an sich bekannten Zerhackers aus Gleichstrom gewonnen ist, und daß zur Gleichrichtung des mittels eines Röhrenverstärkers verstärkten Ausgangswechselstromes der Steuerdrossel ein weiteres mit dem ersten gekoppeltes Zerhackerelement dient.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanisches Wechsel-bzw. Gleichrichterelement eine durch die Eingangswechselspannung der Drosselspule erregte, mechanisch abgestimmte Kontaktzunge dient.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanisches Wechsel-bzw. Gleichrichterelement ein Kollektor dient, der unter dem Einfluß der Speisespannung der Drosselspule synchron gedreht wird.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanisches Wechsel-oder Gleichrichterelement eine Kommutierungsvorrichtung dient, bei der eine Mehrzahl umlaufender oder schwingender Kontakte synchron und phasengleich betätigt werden.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdrossel zwecks Erhöhung der Nullpunktfestigkeit und Verzerrungsfreiheit eine verhältnismäßig starke Gegenkopplung aufweist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 438 426, 657 127, 702 595, 705 621; ETZ. 1944 S. 493 ff., S. 852.
DES11267D 1943-01-19 1943-01-19 Anordnung zur verzerrungsfreien Addition und Verstaerkung von Gleichstroemen Expired DE901065C (de)

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DE901065C true DE901065C (de) 1954-01-07

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DE (1) DE901065C (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE438426C (de) * 1926-12-14 Franz Roth Schiebelehre
DE657127C (de) * 1935-04-19 1938-02-28 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Anordnung zur Steuerung elektrischer Stromkreise mit Hilfe von gesteuerten Gas- oderDampfentladungsroehren
DE702595C (de) * 1939-02-01 1941-02-12 Aeg e der Richtung konstanter magnetischer Felder
DE705621C (de) * 1938-09-18 1941-05-05 Telefunken Gmbh Einrichtung zur Umformung von Gleichstrom in solchen hoher Spannung

Patent Citations (4)

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