DE910569C

DE910569C - DC biased choke coil

Info

Publication number: DE910569C
Application number: DEA7658D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Habil Werner Kraemer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1942-01-21
Filing date: 1942-01-21
Publication date: 1954-05-03

Description

Gleichstromvormagnetisierte Drosselspule Bei Regel- und Verstärkeranordnungen, wo Gleichstrom-oderWechselstromleistungendurch gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen gesteuert oder verstärkt werden sollen, ist bei gegebener Gleichstromvormagnetisierungsleistung N= der Verstärkungsgrad in hohem Maße von dem ohmschen Widerstand R der meist über der Wechselstromwicklung liegenden Gleichstromwicklung abhängig, da sich bei gegebener Gleichstromleistung 1V- = J? - R eine um so größere Vormagnetisierung J- - W (W = Windungszahl der Gleichstromwicklung) erzielen läßt, je kleiner R ist. Zur Erzielung einer möglichst linearen Regelcharakteristik und eines kleinen Leerlaufstromes sollen die Eisenweglängen möglichst klein sein. Die Kernlängen sind aber wieder abhängig von dem zu umschließenden Wickelraum der Gleichstrom- und Wechselstromwicklungen. Dieser Wickelraum kann herabgesetzt werden, wenn sowohl der Gleich- als auch der Wechselstrom in einer einzigen gemeinsamen Wicklung fließen. Da außerdem hierdurch die mittlere Windungslänge für die Gleichstromwicklung verringert wird und die Drahtstärken größer gewählt werden können, so ergibt sich auch eine beträchtliche Verringerung des ohmschen Widerstandes R, so daß der Verstärkungsgrad erhöht wird.Direct current bias coil In control and amplifier arrangements where direct current or alternating current powers are to be controlled or amplified by direct current biased choke coils, for a given direct current bias power N = the degree of amplification is to a large extent dependent on the ohmic resistance R of the direct current winding, which is mostly located above the alternating current winding, since with a given direct current power 1V- = J? - R can achieve a higher bias J- - W (W = number of turns of the direct current winding), the smaller R is. In order to achieve the most linear control characteristic possible and a small no-load current, the iron path lengths should be as small as possible. The core lengths are, however, again dependent on the winding space to be enclosed by the direct current and alternating current windings. This winding space can be reduced if both the direct and alternating currents flow in a single common winding. Since this also reduces the mean turn length for the direct current winding and the wire sizes can be selected to be larger, there is also a considerable reduction in the ohmic resistance R, so that the gain is increased.

Die Schaltung des Wechselstromkreises und des Gleichstromkreises muß natürlich so vorgenommen werden, daß der Wechselstrom oder die Wechselspannung keine Beeinflussung des Gleichstromkreises herbeiführen kann. Bei der bekannten Ausführung wird eine Brückenschaltung der Wicklung derart verwendet, daß die eine Spannung an Äquipotentialpunkten des Stromkreises in bezug auf die andere Spannung zugeführt wird.The switching of the AC circuit and the DC circuit must naturally be made in such a way that the alternating current or the alternating voltage do not Can influence the DC circuit. In the known version a bridge circuit of the winding is used in such a way that the one voltage at equipotential points of the circuit in relation to the other Voltage is supplied.

Nachteilig ist hierbei, daß die Wicklung sehr sorgsam hergestellt werden muß, damit an den Äquipotentialpunkten wirklich kein Spannungsunterschied herrscht. Außerdem liegt das Übersetzungsverhältnis für die fiktiven Gleich- und Wechselstromwindungen fest, was einerseits eine Erschwerung der Auslegung der Drosselspule mit sich bringt und bei hohen M'indungszahlen zu großen Spannungsunterschieden innerhalb der Wicklung führen kann.The disadvantage here is that the winding is made very carefully must be so that there really is no voltage difference at the equipotential points prevails. In addition, the gear ratio for the fictitious equal and AC windings fixed, which on the one hand complicates the design of the choke coil brings with it and with high winding numbers to large tension differences within the winding can lead.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Trennung des Wechselstromes vom Gleichstrom außerhalb der Wicklung durch Widerstände vorgenommen wird, die entweder keinen Gleich- oder keinen Wechselstrom durchlassen. Widerstände, die keinen Wechselstrom durchlassen, sind z. B. bestimmte Drosselspulen, und Widerstände, die keinen Gleichstrom durchlassen, sind Kondensatoren. Da sich bei Verwendung von Kondensatoren die Schaltung sehr einfach gestaltet, wird diese Ausführung bevorzugt und im folgenden an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.To avoid these disadvantages, it is proposed according to the invention that that the separation of the alternating current from the direct current outside the winding by Resistors are made that have either no direct current or no alternating current let through. Resistors that do not allow alternating current are z. B. certain Reactors and resistors that do not allow direct current to pass through are capacitors. Since the circuit is very simple when using capacitors this embodiment is preferred and shown below with reference to in the drawing Embodiments described in more detail.

Fig. i zeigt eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule, die aus zwei Wicklungsteilen i und :2 besteht, die auf den Kernen 3 und q. angeordnet sind. Die Wechselstromleitung 5 ist einmal über den Kondensator Cl an das Ende der Wicklung i und über den Kondensator U2 an den Anfang der Wicklung 2 angeschlossen. Die zweite Wechselstromleitung ist mit der Verbindungsleitung 7 der Wicklung i und 2 leitend verbunden. Der Gleichstrom wird hinter den Kondensatoren an den Punkten 8 und 9 zugeführt. So sind die Wicklungen für den Wechselstrom parallel geschaltet, und für den Gleichstrom liegen sie in Serie. Infolge des verschiedenen Anschlusses des Wechselstromes in den Wicklungen ist der magnetische Fluß in den Kernen 3 und 4. entgegengesetzt gerichtet. Die hierdurch in den Wicklungen induzierten Spannungen heben sich also gegenseitig auf, so daß eine Beeinflussung des Gleichstromkreises durch die Wechselspannung nicht auftreten kann. Der Leerlaufstrom der Drosselspule kann gegebenenfalls durch einen hinter der Belastung 1o an den Wechselstromleitungen parallel geschalteten Kondensator C3 kompensiert werden.Fig. I shows a DC biased choke coil which is made from consists of two winding parts i and: 2, which are based on cores 3 and q. are arranged. The alternating current line 5 is once through the capacitor C1 to the end of the winding i and connected to the beginning of winding 2 via capacitor U2. The second AC line is conductive with connection line 7 of winding i and 2 tied together. The direct current is behind the capacitors at points 8 and 9 fed. So the windings for the alternating current are connected in parallel, and for direct current they are in series. Due to the different connection of the The alternating current in the windings is the magnetic flux in cores 3 and 4. oppositely directed. The voltages induced in the windings as a result so cancel each other out, so that an influence on the DC circuit due to the alternating voltage cannot occur. The no-load current of the reactor can possibly by one behind the load 1o on the AC lines capacitor C3 connected in parallel can be compensated.

Die gleich großen Kondensatoren Cl und C, deren Scheinwiderstand einen Bruchteil des Scheinwiderstandes der mit maximaler Gleichstromvormagnetisierung erregten Drossel beträgt, haben gleichzeitig den Vorteil, mit zunehmender Gleichstromvormagnetisierung und der damit zunehmenden Belastung durch einen kapazitiven Spannungsabfall die an der Drossel liegende Wechselspannung zu erhöhen. Hierdurch wird, da bei großer Belastung der größte Spannungsabfall auf den Verbraucher entfällt, ein Absinken der an der Drosselspule liegenden Spannung verhindert, so daß die Drosselspule weiter im günstigsten Bereich arbeitet. Die Kondensatoren Cl und C. tragen also außerdem zur Erhöhung des Verstärkungsgrades und zur Verbesserung der Charakteristik bei. Die Trennung der beiden Stromkreise kann gegebenenfalls auch doppelseitig erfolgen, wobei auch in der Zuleitung 6 noch ein Kondensator C4 angeordnet wird, dessen Kapazität gleich der Summe der Kapazitäten von C, und C2 sein muß.The capacitors Cl and C of the same size, whose impedance is one Fraction of the impedance of the one with maximum DC bias excited choke, at the same time have the advantage of increasing direct current bias and the increasing load caused by a capacitive voltage drop to increase the alternating voltage applied to the choke. This is because at large Load the greatest voltage drop on the consumer is eliminated, a drop prevents the voltage applied to the choke coil, so that the choke coil continues works in the cheapest range. The capacitors Cl and C. also carry to increase the gain and to improve the characteristics. The two circuits can also be separated on both sides if necessary, a capacitor C4, the capacitance of which is also arranged in the supply line 6 must be equal to the sum of the capacities of C, and C2.

Ist der vormagnetisierte Gleichstrom sehr klein und bei gegebener Magnetisierungsamperewindungszahl die Windungszahl der Drossel sehr groß, so müßte auch die angelegte Wechselspannung U- groß werden, damit die optimale Leistungsverstärkung erzielt wird. Bei Verstärkung von Wechselstromleistungen ist aber die Wechselspannung gewöhnlich schon vorher festgelegt, so daß eine hohe Wechselspannung nicht ausgewählt werden kann. Außerdem ist bei hohen Wechselspannungen ein erhöhter Isolationsaufwand nötig, dem nach der Erfindung dadurch aus dem Wege gegangen wird, indem man das fiktive Übersetzungsverhältnis zwischen Gleichstrom- und Wechselstromwindungen ändert.Is the premagnetized direct current very small and with a given Magnetization ampere turns the number of turns of the choke should be very large the applied alternating voltage U- also become large, so that the optimum power amplification is achieved. When amplifying alternating current powers, however, the alternating voltage is usually set in advance so that a high ac voltage is not selected can be. In addition, high alternating voltages require increased insulation costs necessary, which is avoided according to the invention by the fictitious transformation ratio between DC and AC windings changes.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Wicklung unterteilt und gruppenweise für die Gleichstromseite in Reihe geschaltet. Die nutzbare Gleichstromwzndungszahl ist also die Summe der Windungszahlen der Spulengruppen ii bis 15. Gleichzeitig werden sämtliche Wicklungsgruppen ii bis 15 für die Wechselstromseite unter Verwendung von Trennkondensatoren 16, i7 und z8 parallel geschaltet. Damit sinkt bei ia-Gruppen die Wechselspannung auf den ia-ten Teil der nach Fig. i erforderlichen Spannung, während der Wechselstrom gleichbleibt.As Fig. 2 shows, the winding is subdivided and in groups for the DC side connected in series. The useful DC number of turns is so the sum of the number of turns of the coil groups ii to 15. At the same time using all winding groups ii to 15 for the AC side of isolating capacitors 16, i7 and z8 connected in parallel. This decreases for ia groups the alternating voltage to the ia-th part of the voltage required according to Fig. i, while the alternating current remains the same.

Der gesamte Kapazitätsaufwand ist aber auch hierbei nicht größer als nach der Schaltung gemäß Fig. i. Von den fünf Kondensatoren 16 erhält jeder eine Kapazität von und die Kondensatoren 17 und 18 erhalten einen Kapazitätswert von bzw. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung mit je fünf Spulengruppen beträgt dann das fiktive Übersetzungsverhältnis der Gleichstromzu den Wechselstromwindungen 5 : 1. Natürlich sind auch andere Übersetzungsverhältnisse möglich, je nachdem was für eine Wechselstrom- oder Gleichstromspannung zur Verfügung steht. Es lassen sich hierdurch also die Drosselspulen gut an die zur Verfügung stehende Spannung anpassen und besondere Einrichtungen können erspart werden.However, the total capacity expenditure is also not greater here than according to the circuit according to FIG. Each of the five capacitors 16 has a capacitance of and the capacitors 17 and 18 are given a capacitance value of respectively. In the arrangement shown in FIG. 2 with five coil groups each, the fictitious transformation ratio of the direct current to the alternating current windings is 5: 1. Of course, other transformation ratios are also possible, depending on what is available for an alternating current or direct current voltage. In this way, the choke coils can be adapted well to the available voltage and special devices can be saved.

Fig. 3 zeigt eine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule mit Rückkopplung, d. h. die Drosselspule wird außer von dem Gleichstrom J1= noch von dem sekundären gleichgerichteten Wechselstrom J2- vormagnetisiert. Die Regelcharakteristik ist hier also lastabhängig. Auch hier erhalten die Teilkerne jeweils nur eine Wicklung. Der Strom der Rückkopplung darf zur Erhaltung der Stabilität nur einem Teil der Wicklung zugeführt werden, was im vorliegenden Fall über die Anzapfungen ig und 2o der Wicklungen i und 2 erfolgt. Der Wechselstromkreis ist mit beiden Zuleitungen über die Kondensatoren Cl, C., und C4 vom Gleichstromkreis getrennt. Der Wechselstrom wird in dem Gleichrichter 21 gleichgerichtet. Der Kompensationskondensator C3 ist in ähnlicher Weise wie in Fig. i zu der Drosselspule parallel geschaltet. Die gezeigten Anordnungen sind natürlich nicht auf Verstärkeranordnungen für Wechselstrom beschränkt, sondern es können in gleicher Weise auch Gleichstromleistungen mit der erfindungsgemäßen Anordnung verstärkt werden.Fig. 3 shows a direct current biased choke coil with feedback, d. H. the choke coil is not only from the direct current J1 = but also from the secondary rectified alternating current J2- premagnetized. The control characteristic is here so depending on the load. Here, too, the partial cores each receive only one winding. The current of the feedback may only be part of the to maintain the stability Winding are supplied, which in the present case on the taps ig and 2o of the windings i and 2 takes place. The AC circuit is with both leads Disconnected from the DC circuit via the capacitors Cl, C., and C4. The alternating current is rectified in the rectifier 21. The compensation capacitor C3 is in a similar manner as in Fig. i to the choke coil connected in parallel. The arrangements shown are of course not based on amplifier arrangements for alternating current limited, but it can in the same way also direct current powers with the Arrangement according to the invention are reinforced.

Infolge der verringerten Eisenweglänge des Kernes dieser Drosselspule können bei Verwendung von hochpermeablem Material bei einem Kern, wie er in Fig. i gezeigt ist, die nicht bewickelten Teile des magnetischen Weges mit vergrößertem Querschnitt ausgeführt werden. Das ist deshalb gerade bei hochpermeablem Kernwerkstoff von Wichtigkeit, weil an den Übergangsstellen des Flusses eine Verdopplung des Übertrittsquerschnittes erreicht wird, so daß die Induktion, deren Sättigungspunkt bekanntlich sehr niedrig liegt, hier nicht mehr heraufgesetzt wird. Die Blechbreiten des Kernes i und 2 werden also an den Rückschlußteilen von b/2 auf b herausgesetzt, so daß das Blech überall gleich breit ist.As a result of the reduced iron path length of the core of this choke coil, when using highly permeable material in a core as shown in FIG. This is particularly important with highly permeable core material, because at the transition points of the flow a doubling of the cross-section is achieved so that the induction, whose saturation point is known to be very low, is no longer increased here. The sheet widths of the core i and 2 are therefore set out at the back yoke parts from b / 2 to b , so that the sheet is the same width everywhere.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Direct current pre-magnetized choke coil for power control or amplification, which consists of two cores, the windings of which are traversed jointly by alternating current and pre-magnetized direct current, characterized in that the separation of the alternating current from the direct current is carried out outside the winding by resistors, which either have no direct current or none Pass alternating current.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that that the separation of the alternating current from the direct current by switched on capacitors he follows.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the one alternating current lead to the connection line from the end of one winding (i) to the beginning of the other Winding (2) is connected and the other AC supply line via capacitors connected to the beginning of one winding (i) and the end of the other winding (2) is, with the direct current behind the capacitors seen from the alternating current network is fed.

4. Arrangement according to claim 2 and 3, characterized in that the alternating current circuit is separated from the direct current circuit on two poles by capacitors is.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the windings of both Cores are divided into groups for the direct current alternately in series switched and for the alternating current with the interposition of partial capacities are connected in parallel.

6. Arrangement according to claim 4, characterized in that that for secondary additional regulation (feedback) of the common winding as well the rectified alternating current or the direct current to be amplified is supplied will.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the rectified Alternating current or direct current through taps only part of the common Winding is fed. B. Arrangement according to claim 2 to 6, characterized in that that the no-load current of the choke is switched by a parallel to the AC line Capacitor is compensated. G. Arrangement according to claims i to 7 with cores highly permeable material, characterized in that the induction in the unwound Dividing the core is reduced by doubling the sheet width.