DE912837C

DE912837C - Electric time circuit

Info

Publication number: DE912837C
Application number: DES18999D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Hartel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1945-03-23
Filing date: 1945-03-23
Publication date: 1954-06-03

Description

Elektrischer Zeitkreis Die Erfindung betrifft einen elektrischen Zeitkreis, bei welchem die Verzögerungszeit, mit der ein Relais oder ein sonstiges stromwertempfindliches Gerät anspricht, durch eine bestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Impulse festgelegt wird. Es ist bereits vorgeschlagen worden, als Energiespeicher für die Impulse eine Sättigungsdrossel zu benutzen, deren Magnetkreis durch die aufeinanderfolgenden Impulse, die vorzugsweise alle den gleichen Spannungszeitintegralwert besitzen, von einem bestimmten Ausgangszustand, insbesondere dem Remanenzzustand ausgehend, stufenweise bis in den Sättigungszustand ummagnetisiert wird. Sobald das Sättigungsknie erreicht ist, wächst der Stromwert der einzelnen Impulse, so daß das stromwertempfindliche Relais anspricht. Da für die Ummagnetisierung der Sättigungsdrossel bis in den Sättigungszustand ein bestimmtes Spannungszeitintegral erforderlich ist, welches größer ist als der Spannungszeitintegralwert des einzelnen Impulses, ist zur Erreichung des Sättigungszustandes eine ganz bestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Impulse erforderlich. Die Gesetzmäßigkeit, nach der der Stromwert der Impulse .von Impuls zu Impuls zunimmt, ist dabei, gleicher Zeitabstand und gleichen Spannungszeitintegralwert der Impulse vorausgesetzt, durch die Form der Magnetisierungskennlinie des Drosselkernes bestimmt; und zwar ist die die Impulsspitzen umhüllende Kurve der Fo#m des ausgenutzten Astes der Magnetisierungskennlinie geometrisch ähnlich.Electrical time circuit The invention relates to an electrical time circuit, at which the delay time with which a relay or other current value sensitive Device responds, determined by a certain number of consecutive pulses will. It has already been proposed as an energy store for the pulses To use saturable choke, whose magnetic circuit through the successive Pulses, which preferably all have the same voltage time integral value, starting from a certain initial state, in particular the remanence state, is gradually remagnetized up to the saturation state. As soon as that saturation knee is reached, the current value of the individual pulses increases, so that the current value-sensitive Relay responds. As for the magnetization reversal of the saturation reactor up to the saturation state a certain voltage time integral is required, which is greater than the The voltage-time integral value of the individual pulse is used to achieve the saturation state a very specific number of consecutive pulses is required. The law after which the current value of the pulses increases from pulse to pulse, is the same Time interval and the same voltage time integral value of the pulses provided determines the shape of the magnetization characteristic of the choke core; and that is the curve of the shape of the utilized branch of the magnetization characteristic curve enveloping the pulse peaks geometrically similar.

In Fig. i ist der Verlauf der Impulse bei drei verschiedenen Einstellungen der gesamten Verzögerungszeit dargestellt, Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen möge in allen drei Fällen der gleiche sein, und alle Impulse mögen den gleichen Spannungszeitintegralwert besitzen. Der Zeitabstand zweier Impulse ist mit d T bezeichnet. Die Impulsspitzen, deren Ordinate den höchsten Stromwert des einzelnen Impulses angibt, werden von einer Umhüllenden U umschlossen, welche, wie schon gesagt, dem ausgenutzten Teil der Magnetisierungskennlinie des Drosselkernes geometrisch ähnlich ist. Gibt beispielsweise Fig. 2 die Magnetisierungskennlinie wieder und erfolgt die Ummagnetisierung vom Remanenzpunkt R über den Punkt S bis in den durch G bezeichneten Zustand, so ist der Verlauf der Umhüllenden U durch den Kurvenzug RSG bestimmt. Die Verzögerungszeit d T ist stets ein ganzes Vielfaches des Impulsabstandes d T. Man erkennt aus einem Vergleich der drei Darstellungen, daß der Stromwertunterschied d J zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen, insbesondere zwischen dem der Auslösung des stromwertempfindlichen Relais unmittelbar vorausgehenden und dem die Auslösung endlich bewirkenden Impuls, um so kleiner ist, je länger bei gegebenem Impulsabstand d T die gesamte Verzögerungszeit eingestellt ist, je größer also die Anzahl der in das Verzögerungszeitintervall fallenden Impulse ist. Daraus ergibt sich bei großen Verzögerungszeiten unter Umständen eine Unsicherheit des Ansprechens des stromwertempfindlichen Gerätes, die besonders dann in Erscheinung tritt, wenn die Magnetisierungskennlinie beim Übergang in den Sättigungsbereich eine verhältnismäßig sanfte Krümmung aufweist. Bei Verwendung von Kernmaterial mit einer scharf geknickten Magnetisierungskennlinie, wie sie z. B. bestimmte Eisen-Nickel-Legierungen aufweisen, ist der Anstieg der Umhüllenden U gegen das Ende der Verzögerungszeit hin verhältnismäßig steil, so daß sich auch bei größeren Impulszahlen hinreichende Stromunterschiede ;d J zwischen den einzelnen Impulsen ergeben. Dagegen erfolgt bei Verwendung von normalen Kernmaterialien, z. B. von Silizium-Eisen, der Anstieg der Impulse nur schleichend, was sich hinsichtlich der Genauigkeit der Zeiteinstellung ungünstig auswirkt.In Fig. I the course of the pulses is shown with three different settings of the total delay time. The interval between two successive pulses may be the same in all three cases, and all pulses may have the same voltage time integral value. The time interval between two pulses is denoted by d T. The pulse peaks, the ordinate of which indicates the highest current value of the individual pulse, are enclosed by an envelope U, which, as already mentioned, is geometrically similar to the utilized part of the magnetization characteristic of the choke core. If, for example, FIG. 2 shows the magnetization characteristic and the magnetization reversal takes place from the remanence point R via the point S to the state indicated by G, then the course of the envelope U is determined by the curve RSG. The delay time d T is always a whole multiple of the pulse interval d T. By comparing the three representations, it can be seen that the current value difference d J between successive pulses, in particular between the pulse immediately preceding the triggering of the current-sensitive relay and the pulse finally causing the triggering, the longer the total delay time is set for a given pulse spacing d T , the greater the number of pulses falling in the delay time interval. In the case of long delay times, this may result in an uncertainty in the response of the current value-sensitive device, which is particularly evident when the magnetization characteristic has a relatively gentle curvature at the transition into the saturation range. When using core material with a sharply bent magnetization characteristic, as it is e.g. B. have certain iron-nickel alloys, the rise of the envelope U is relatively steep towards the end of the delay time, so that even with larger numbers of pulses there are sufficient current differences; d J between the individual pulses. In contrast, when using normal core materials, e.g. B. of silicon iron, the increase in the pulses only creeping, which has an adverse effect on the accuracy of the time setting.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei größeren Impulszahlen innerhalb der Verzögerungszeit die Stromunterschiede der Impulse am Ende der Verzögerungszeit zu vergrößern, also die Impulsumhüllende in diesem Bereich steiler zu machen.The invention is based on the object, even with larger numbers of pulses within the delay time the current differences of the pulses at the end of the delay time to increase, i.e. to make the pulse envelope steeper in this area.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere Sättigungsdrosseln hintereinandergeschaltet sind, welche bezüglich des zu einer Flußänderung erforderlichen Stromwertes derart verschieden bemessen sind, daß durch die Impulse zunächst nur der Fluß in einer der Drosseln geändert wird, und erst bei Erreichung des Sättigungsflusses dieser Drossel die Flußänderung in einer weiteren Drossel beginnt. Die Erfindung schaltet also zur Verlängerung der Verzögerungszeit gewissermaßen mehrere Vorgänge, wie sie in Fig. z dargestellt sind, zeitlich hintereinander.According to the invention this object is achieved in that several Saturation chokes are connected in series, which with respect to the one Flux change required current value are dimensioned so different that by the pulses initially only the flow in one of the throttles is changed, and only when the saturation flow of this throttle is reached, the flow change in another Throttle begins. The invention thus switches to extend the delay time to a certain extent, several processes, as shown in FIG. z, one after the other in time.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Mit 2 ist ein aus dem Wechselstromkreis z gespeister Impulsgeber, beispielsweise ein Sättigungswandler, bezeichnet. 6 ist das stromwertempfindliche Ansprechgerät. Dieses Gerät wird über die beiden hintereinandergeschalteten Sättigungsdrosseln 4 und 5 unter Zwischenschaltung eines Gleichrichters 3 vom Impulsgeber 2 gespeist. Der Gleichrichter 3 hat dabei die Aufgabe, Impulse nur in einer Richtung durchzulassen, damit die Ummagnetisierung der Drosseln stetig in gleichbleibender Richtung fortschreitet.An embodiment of the invention is shown in FIG. With 2 is a pulse generator fed from the alternating current circuit z, for example a Saturation converter, called. 6 is the current sensitive response device. This The device is powered by the two saturation chokes 4 and 5 connected in series fed by the pulse generator 2 with the interposition of a rectifier 3. The rectifier 3 has the task of only allowing impulses to pass in one direction so that the Magnetization reversal of the chokes progresses steadily in a constant direction.

In Fig. 4 ist für die beiden Drosseln die Abhängigkeit des Wertes n - jo (?a = Windungszahl, 0 = Fluß) von dem Strom J aufgetragen, und zwar sind die beiden Kennlinien mit den gleichen Bezugsziffern 4 und 5 versehen wie die zugehörige Drossel. Die beiden Kurven können unter Verwendung des gleichen Kernmaterials durch verschiedene Bemessung der Drosseln hinsichtlich Windungszahl und Kernquerschnitt unter Zugrundelegung der gleichen Magnetisierungskennlinie gewonnen werden. Es sei angenommen, daß durch eine vorübergehende starke Vorsättigung der Drosseln diese sich in dem Remanenzzustand entsprechend den Punkten B bzw. C befinden. Werden den beiden in Reihe geschalteten Drosseln nunmehr die Spannungsimpulse zugeführt, so nimmt zunächst die Drossel mit der Kennlinie 4 die gesamte Spannung auf, weil nur in ihrem Kern eine Flußänderung auftreten kann. Da der einzelne Impuls voraussetzungsgemäß einen kleineren Spannungszeitintegralwert besitzt, als er zur Ummagnetisierung der Drossel 4 erforderlich ist, kann sein Stromwert, solange die Drossel 4 noch ungesättigt ist, nicht über den Betrag 0D ansteigen. Dieser Stromwert reicht aber zu einer Flußänderung in der Drossel 5 nicht aus, vielmehr bewegt sich deren Magnetisierungszustand lediglich in dem reversiblen Gebiet zwischen den Punkten C und C. Erst wenn auf der Kennlinie der Drossel 4 das Gebiet zwischen den Punkten E und F erreicht ist, beginnt die Impulsspannung sich auf die Drossel 5 zu verlagern, bis diese den wesentlichen Teil der Spannung aufnimmt. Die Drossel 5 begrenzt nunmehr den Impulsstrom auf den Wert 0D'. Erst wenn die letzten Impulse auch die Drossel 5 in den Sättigungszustand bringen, steigt der Stromwert der einzelnen Impulse ungefähr bis auf den durch den Sättigungspunkt H der Drossel 5 gekennzeichneten Betrag an.In Fig. 4, the dependence of the value n - jo (? A = number of turns, 0 = flux) on the current J is plotted for the two chokes, and the two characteristic curves are provided with the same reference numerals 4 and 5 as the associated choke . The two curves can be obtained using the same core material by dimensioning the chokes differently with regard to the number of turns and core cross-section based on the same magnetization characteristic. It is assumed that, due to a temporary strong presaturation of the chokes, they are in the remanence state corresponding to points B and C, respectively. If the voltage pulses are now fed to the two chokes connected in series, the choke with characteristic curve 4 initially absorbs the entire voltage, because a change in flux can only occur in its core. Since the individual pulse has a lower voltage-time integral value than is required to remagnetize the choke 4, its current value cannot rise above the amount 0D as long as the choke 4 is still unsaturated. However, this current value is not sufficient to change the flux in the choke 5; rather, its magnetization state only moves in the reversible area between points C and C. Only when the area between points E and F is reached on the characteristic curve of the choke 4 does the pulse voltage begin to shift to the choke 5 until it absorbs the essential part of the voltage. The choke 5 now limits the pulse current to the value 0D '. Only when the last pulses also bring the choke 5 into the saturation state does the current value of the individual pulses rise approximately to the amount indicated by the saturation point H of the choke 5.

An Stelle von zwei Drosseln kann man auch drei oder noch mehr Drosseln hintereinanderschalten, um, wenn es nötig ist, sehr lange Verzögerungszeiten mit großen Impulszahlen einzuhalten. Auf jeden Fall wird durch die Erfindung erreicht, daß für die zuletzt in Sättigung gehende Drossel die Gesamtzahl der zu ihrer Ummagnetisierung erforderlichen Impulse herabgesetzt und so in bezug auf die Drosselkennlinie der Abstand der Impulse und damit die Differenz der Stromwerte aufeinanderfolgender Impulse beim Übergang in den Sättigungszustand vergrößert wird. Die Erfindung ist, wie schon gesagt, insbesondere dann von Bedeutung, wenn Drosseln verwendet werden sollen, deren Kern aus gewöhnlichem Dynamo-oder Transformatorenblech hergestellt ist. Die Er- i findung gestattet es aber auch, an magnetischen Speziallegierungen zu sparen, ohne auf die Vorzüge, deren scharf geknickte Magnetisierungskennlinie in bezug auf den Anstieg des Stromwertes der Impulse bei Erreichung des Sättigungszustandes bietet, verzichten zu müssen. Das kann in der Weise geschehen, daß eine oder mehrere Drosseln mit gewöhnlichem Eisenkern mit einer kleineren Drossel mit einem Kern aus einer Legierung mit scharf geknickter Magnetisierungskennlinie hintereinandergeschaltet werden. Dann ist der Anstieg des Stromwertes der einzelnen Impulse gegen Ende der Verzögerungszeit durch die Kennlinie des hochwertigen magnetischen Materials bestimmt, während der überwiegende Anteil des zur Ummagnetisierung der ganzen Drosselanordnung erforderlichen Spannungszeitintegrals von den übrigen Drosseln mit gewöhnlichen Kernen aufgenommen wird.Instead of two chokes, you can also use three or more chokes connect one after the other to, if necessary, use very long delay times to adhere to large numbers of impulses. In any case, the invention achieves that for the last choke going into saturation the total number of to their remagnetization required pulses are reduced and so in relation to the throttle characteristic of the Distance between the pulses and thus the difference between the current values in successive phases Impulse is increased in the transition to the saturation state. The invention is as already said, especially important if chokes are used whose core is made of ordinary dynamo or transformer sheet metal is. However, the invention also makes it possible to use magnetic Special alloys to save without taking advantage of the sharply bent magnetization characteristics in relation to the increase in the current value of the pulses when the saturation state is reached offers to have to do without. This can be done in such a way that one or more Choke with ordinary iron core with a smaller choke with one core an alloy with a sharply bent magnetization curve will. Then the increase in the current value of the individual pulses towards the end of the Delay time determined by the characteristic of the high-quality magnetic material, while the majority of the remagnetization of the entire choke arrangement required voltage time integral from the other chokes with ordinary Cores is added.

Bisher war angenommen worden, daß die Unterschiede der zu einer Flußänderung erforderlichen Stromwerte für die einzelnen hintereinandergeschalteten Drosseln auf einer unterschiedlichen Bemessung der Drosselkerne beruhen. Man kann das gleiche Ziel aber auch bei sonst gleichartig bemessenen und mit Kernen aus gleichem Material ausgerüsteten Drosselspulen auch dadurch erreichen, daß man die Drosseln verschieden stark vormagnetisiert. Wenn der Vormagnetisierungsstrom beispielsweise dem Impulsstrom entgegengerichtet ist, so muß, gleiche Windungszahl von Vormagnetisierung und Arbeitswicklung vorausgesetzt, der zu einer Flußänderung notwendige Impulsstrom um den Wert des Vormagnetisierungsstromes größer sein als bei nicht vormagnetisierter Drossel. Schaltet man also eine nicht vormagnetisierte Drossel und eine Drossel, die entgegen dem Impulsstrom vormagnetisiert ist, hintereinander, so wird zunächst die nicht vormagnetisierte Drossel in Sättigung gehen, und erst dann wird eine Flußänderung auch in der vormagnetisierten Drossel einsetzen. Die Vormagnetisierung kann stetig sein, es genügt aber auch, wenn zur Vormagnetisierung kurzzeitige Impulse verwendet werden, die zeitlich mit den anderen Impulsen zusammenfallen.Hitherto it had been assumed that the differences lead to a change in the river required current values for the individual chokes connected in series are based on a different dimensioning of the inductor cores. One can do the same However, the aim is also for cores that are otherwise similarly sized and made of the same material Equipped choke coils can also be achieved by making the chokes different strongly pre-magnetized. For example, if the bias current is the pulse current is opposite, it must have the same number of turns of the premagnetization and working winding provided that the momentum current required to change the flux has increased by the value of the The premagnetization current must be greater than with a non-premagnetized choke. Switches So you have a non-premagnetized choke and a choke that is contrary to the Pulse current is pre-magnetized, one after the other, then the non-pre-magnetized Throttle go into saturation, and only then is a change in flux also in the premagnetized Insert throttle. The bias can be continuous, but it is also sufficient if short-term impulses are used for the premagnetization that are timed with coincide with the other impulses.

Claims

PATENT CLAIMS: Z. Electrical time circuit in which successive Voltage pulses the magnetic flux of an initially unsaturated, in particular with one Silicon-iron core equipped saturation choke gradually until it is reached of the saturation flow and thereby change in their current values from pulse to pulse rise, characterized in that several saturation chokes are connected in series are which with respect to the current value required for a change in flux in such a way are measured differently, that through the impulses initially only the flow in one the throttles is changed and only when the saturation flow is reached Throttle the flow change begins in another throttle.

2. Time circle according to claim i, characterized by such a dimensioning of the throttles that that to achieve the necessary voltage time integral of the saturation flux is smaller, the larger is the current value required to change the flux.

3. Time circuit according to claim i, characterized in that the cores of the chokes are made of material with the same Magnetization characteristics exist.

4 .. time circuit according to claim i, characterized in that that the output value of the flow of the throttles corresponds to the desired saturation flow opposite remanent flux is.

5. Time circuit according to claim i, characterized in that that the difference between the flow changes required in individual chokes Current values is caused by the premagnetization of the chokes.

6. Time circuit according to claim 5, characterized in that current pulses are used to premagnetize the chokes, which coincide in time with the impulses determining the delay time. '

7. Time circuit according to claim 5, characterized in that the bias current flows steadily. B. time circuit according to claim i or one of the following, characterized in that that only the last choke to enter the saturation state has a core, preferably an annular band core, made of an alloy with sharp creases Has a magnetization characteristic, while the cores of the other chokes are made of ordinary Dynamo or transformer sheet exist.