DE914390C - Magnetverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetverstärker, welchem eine insbesondere von nur gering belastbaren Instrumenten, z. B. Kreiselgeraten, Kompassen od. dgl., unmittelbar oder mittelbar gelieferte elektrische Gebergröße zugeführt wird, um dieselbe derart zu verstärken, daß die an den Verbraucher, z. B. einen zur Einstellung einer Steuerfläche in Luft- oder Wasserfahrzeugen dienenden Richtantrieb, abgegebene Ausgangsenergie den von dem Verbraucher jeweils geforderten Wert besitzt. Der Magnetverstärker weist von periodisch veränderlichem Strom gespeiste Drosselspulen, vorzugsweise mit aus hochpermeablem Stoff bestehenden Kernen auf, deren Induktivität durch einen von der elektrischen Gebergröße bewirkten Eingangsgleichstrom dadurch beeinflußt wird, daß die Permeabilität der Spulenkerne mittels der von dem Eingangsstrom erzeugten magnetischen Durchflutung geändert wird.

Erfolgt beispielsweise die Einstellung eines Instrumentes gemäß dem Unterschied zwischen dem Istwert und dem Sollwert einer Meßgröße, so kann dieser Unterschied je nach dem Richtungssinn der Abweichung vom Sollwert ein doppeltes Vorzeichenbesitzen. Somit kann auch die der Abweichung entsprechende Gebergröße positive oder negative Werte annehmen. Um dies zu berücksichtigen, kann ein Magnetverstärker zwei Verstärkereinheiten aufweisen, die in der Weise elektrisch miteinander verbunden sind, daß je nach dem positiven oder negativen Richtungssinn der Gebergröße jeweils im wesentlichen nur die eine oder die andere Verstärkereinheit wirksam ist, was durch eine

unsymmetrische Gestaltung der Charakteristik erreicht ist.

Der Magnetverstärker nach vorliegender Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß er eine Ver-Stärkungsstufe aus zwei elektrisch miteinander verbundenen Verstärkereinheiten aufweist und daß der Drosselspulen wechselstrom jeder Einheit mit Hilfe von Gleichrichteranordnungen gleichgerichtet und dieser gleichgerichtete Strom, z. B. mit Hilfe von ίο Kopplungswicklungen, jeweils auf die Drosselspulen der anderen Verstärkereinheit im Sinne einer unsymmetrischen Gestaltung von deren Charakteristik zur Einwirkung gebracht ist, wobei jedem Wert des Eingangsstromes ein Wert des induktiven Widerstandes zugeordnet ist, und daß der induktive Widerstand bei dem einen Richtungssinn des Eingangsstromes mit zunehmendem Eingangsstrom abnimmt, während er bei dem anderen Richtungssinn des Eingangsstromes in dem größeren Teil des auszusteuernden Bereiches oberhalb des Ausgangswertes bleibt. Je nach dem Richttmgssinn des Wertes der Gebergröße, der positiv oder negativ sein kann, wird daher jeweils im wesentlichen nur die eine oder die andere Verstärkereinheit wirksam sein.

Die näheren Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in welcher Ausführungsbeispiele für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens beschrieben sind. Es zeigt* Fig. ι eine grundsätzliche Anordnung einer Verstärkereinheit mit symmetrischer Charakteristik, Fig. 2 ein Schaubild einer symmetrischen Charakteristik,

Fig. 3 eine Verstärkeranordnung mit Mitteln zur Verschiebung des Arbeitspunktes auf der Magnetisierungskennlinie,

Fig. 4 eine Verstärkeranordnung mit zwei in Gegenkopplung angeordneten Verstärkereinheiten, Fig. 5 ein Schaubild einer unsymmetrisch gestalteten Charakteristik einer Verstärkereinheit,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel eines Verstärkers mit zwei in gegenseitiger Kopplung und gleichzeitiger Rückkopplung angeordneten Verstärkereinheiten,

Fig. 6 a die Eingangsseite einer zweiten im Ausgang der ersten Verstärkeranordnung liegenden Anordnung,

Fig. 7 und 8 Einzelheiten der Fig. 6. Es sei zunächst die grundsätzliche Wirkungsweise einer eine Verstärkereinheit darstellenden Kerndrosselspulenanordnung, die auf der Änderung der Induktivität der Kerndrosselspulen durch Beeinflussung der Permeabilität der Spulenkerne durch eine elektrische Gebergröße beruht, an Hand der Fig. 1 und 2 erläutert. In Fig. 1 sind mit 1 und 2 Kerne aus magnetisch gut durchlässigem Stoff, z. B. Eisen-Nickel-Legierung, bezeichnet. Die Kerne besitzen hier beispielsweise rechteckige, geschlossene Form. Auf jedem der beiden Kerne ist eine Wicklung 3 bzw. 4 angeordnet. Die Wicklungen 3 und 4 liegen hintereinander und in Reihe mit einer Gleichrichteranordnung 5 und sind aus einer Wechselstromquelle 6 gespeist. In der Gleichrichteranordnung 5 wird der Wechselstrom in einen Gleichstrom /_ umgeformt und dem Verbraucher 7, beispielsweise einem elektrischen Antrieb, zugeführt.

Die Größe des in den Wicklungen 3 und 4 fließenden Wechselstromes / ~ ist bedingt durch den Wechselstromwiderstand dieser Wicklungen. Somit ist die Größe des dem Verbraucher 7 zugeführten Gleichstromes /₌ eine Funktion der Größe dieses Wechselstromes und damit abhängig von der Größe des Wechselstromwiderstandes der Wicklungen 3 und 4. Die Größe des Wechselstromwider-Standes einer Kerndrosselspule hängt ab von der Permeabilität des Spulenkernes entsprechend dem Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskennlinie. Auf den beiden Kernen 1 und 2 ist eine gemeinsame Wicklung 8 angeordnet, die von einem Gleichstrom ig durchflossen ist, der von einem bei 9 vorgesehenen, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Impulsgeber geliefert wird. Der Impulsgeber kann ein einzelnes Gerät oder auch eine Mehrheit von Geräten sein. Für die folgenden Betrachtungen sind aus Gründen der Einfachheit bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sämtliche Wicklungen als im gleichen Sinne angeordnet angenommen und dargestellt. Die Wicklungen 3 und 4 sind derart miteinander verbunden, daß die von dem in diesen Wicklungen fließenden Strom in der Wicklung 8 (wie auch in den übrigen Wicklungen) induzierten Spannungen sich gegenseitig aufheben. Der in der Wicklung 8 fließende Eingangsgleichstrom i_e erzeugt in den beiden Kernen magnetische Gleichflüsse, die den Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskennlinie verschieben. Mit der Verschiebung des Arbeitspunktes tritt entsprechend dieser Kennlinie eine Änderung der Permeabilität und damit eine Änderung des Wechselstromwiderstandes der Wicklungen 3 und 4 ein. Der Wechselstromwiderstand und damit der im Verbraucher 7 fließende Gleichstrom /_ sind somit eine Funktion des Eingangsgleichstromes i_e.

In dem Schaubild der Fig. 2 ist die Abhängigkeit des Ausgangsstromes /₌ vom Eingangsstrom i_e aufgetragen. Ausgehend von dem Wert des Eingangsstromes i_e = ο steigt der Ausgangsstrom /₌ von einem Wert/₌₀ mit positivem i_e zunächst angenähert geradlinig an und nähert sich mit wachsendem i_e einem Grenzwert. Fließt dagegen der Eingangsstrom i_e in der Wicklung 8 in entgegengesetzter Richtung, so erhält man für negatives i_e den entsprechenden Teil der Charakteristik 1x5 durch Spiegelung an der Ordinatenachse, wie in dem gestrichelten Teil der Fig. 2 dargestellt ist. Die Gesamtcharakteristik dieser Verstärkereinheit ist also bezüglich der Ordinatenachse vollkommen symmetrisch. Das bedeutet, daß von den beiden charakteristischen Merkmalen des Eingangsstromes i_e, nämlich Größe und Richtungssinn, der Richtungssinn ohne Bedeutung für die genannte Einheit ist.

Ist der Verbraucher beispielsweise ein elekirisches Drehrelais, etwa ein Drehmagnet, so ist

ohne weiteres ersichtlich, daß dieser Drehmagnet immer nur in einer bestimmten Drehrichtung antreibbar ist, da der Ausgangsgleichstrom /₌ den Drehmagneten immer nur in einem bestimmten Richtungssinn durchfließt. Die Drehrichtung kann also hierbei nicht beeinflußt werden.

Eine Umsteuerung der Drehrichtung ist mit einer Anordnung nach Fig. 3 möglich. In dieser Figur sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es bedeuten 1 und 2 die Kerne aus magnetisch gut durchlässigem Stoff, 3 und 4 die auf diesen Kernen angeordneten von Wechselstrom durchflossenen Wicklungen, 5 die Gleichrichteranordnung und 6 die Wechselstromquelle. Mit 8 ist die von dem Eingangsgleichstrom i_e durchflossen Wicklung, mit 10 eine zusätzliche Wicklung bezeichnet, die den Kernen i, 2 in gleicher Weise zugeordnet ist wie die Wicklung 8. Diese Wicklung 10 ist von einem Gleichstrom durchflossen, der beispielsweise über eine Gleichrichteranordnung 11 aus der Stromquelle 6 entnommen ist. Die Größe dieses Gleichstromes ist so gewählt, daß für i_e = ο etwa in der Mitte der Charakteristik nach Fig. 2 im Punkt P gearbeitet wird. Diese Vormagnetisierung, die in der Fig. 3 symbolisch durch den Pfeil 12 angedeutet ist, bedeutet für die Charakteristik nach Fig. 2 eine Verschiebung der Ordinatenachse von O nach 0'. In der Nullstellung, d. h. für i_e = o, fließt in der Wicklung i3_a des als Verbraucher vorgesehenen Drehmagneten 13 ein Strom J_=p. Dieser Strom bewirkt ein Drehmoment, das in seiner Wirkung kompensiert wird durch ein Drehmoment, hervorgerufen durch einen in der Wicklung I3₆ fließenden Gleichstrom, der von einer Stromquelle 14 geliefert wird.

Fließt in der Wicklung 8 ein Strom i_e, so bewirkt dieser Strom je nach seinem Richtungssinn einen magnetischen Gleichfluß, der, wie durch die Pfeile 15 angedeutet ist, die durch den Strom in der Wicklung 12 hervorgerufene Vormagnetisierung entweder verstärkt oder schwächt und damit eine Vergrößerung oder Verminderung des Stromes / ₌ in der Wicklung i3_a bewirkt. Mit dem Strom i_e kehrt somit das Drehmoment sein Vorzeichen um. Der Drehmagnet ist also sowohl in dem einen als auch in dem anderen Drehsinn antreibbar entsprechend dem Wert der von dem Impulsgeber gelieferten Gebergröße.

Eine derartige Anordnung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, weist eine Reihe von Nachteilen auf: Für die Verschiebung des Nullpunktes auf der Magnetisierungskennlinie ist eine dauernde konstante Vormagnetisierung notwendig, die einen konstanten Gleichstrom in der Wicklung 12 erforderlich macht. Hierzu ist entweder eine konstante Stromquelle notwendig, oder es müssen, wenn der Vormagnetisierungsstrom, wie in dem Beispiel der Fig. 3, der Stromquelle 6 entnommen ist, Vorrichtungen vorgesehen sein, um diese Stromquelle auf konstante Spannung zu regeln oder den Einfluß von Spannungsschwankungen zu kompensieren, so daß die Vormagnetisierung konstant bleibt. In der Nullstellung, also in der Stellung, in welcher der Drehmagnet 13 kein Drehmoment nach außen ausübt, fließt in der ' Verstärkeranordnung ein Wechselstrom bzw. ein Gleichstrom /_=p entsprechend dem Arbeitspunkt P auf der Magnetisierungskennlinie. Dieser Strom bedeutet einen dauernden Energieverlust, der, abgesehen von dem Wirkungsgrad der Anordnung, mindestens der Energie entspricht, die der Drehmagnet aufnimmt, wenn er nach der einen oder anderen Seite ausgesteuert wird.

Ein dem vorgenannten entsprechender Energiebetrag muß von der Stromquelle 14 geliefert werden, um das Kompensationsdrehmoment zu erzeugen. Auch hier müssen Mittel vorgesehen sein, um bei Änderungen der Spannung der Stromquelle 6 entsprechende Änderungen des Kompensationsdrehmomentes zu erzeugen, wenn das resultierende Drehmoment in der Nullstellung immer gleich Null sein ,soll.

In der Nullstellung nimmt der Verbraucher, wie erwähnt, in der Wicklung i3_a einen Energiebetrag auf, der mindestens die zur Aussteuerung notwendige Größe besitzt. Ein gleich großer Betrag ist zur Kompensation des durch die Wicklung i3_a erzeugten Drehmomentes notwendig. Der Verbraucher muß also schon für die Nullstellung entsprechend diesem doppelten Energiebetrag dimensioniert sein, was einen erheblichen Aufwand an Gewicht und Raum bedeutet.

Die genannten Nachteile sind bei der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Verstärkeranordnung vermieden, bei welcher unter Verwendung von zwei elektrisch miteinander verbundenen Verstärkereinheiten der Drosselspulenwechselstrom jeder Einheit mit Hilfe von Gleichrichteranordnungen gleichgerichtet und dieser gleichgerichtete Strom mit Hilfe von Kopplungswicklungen jeweils auf die andere Verstärkereinheit im Sinne einer unsymmetrischen Gestaltung der Verstärkercharakteristik zur Einwirkung gebracht ist. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Die Verstärkeranordnung besteht aus den beiden Einheiten I und II, die elektrisch derart miteinander verbunden sind, daß je nach dem Richtungssinn des von dem Impulsgeber gelieferten Impulses im wesentlichen nur die eine oder die andere der beiden Einheiten für den Verbraucher praktisch wirksam wird. In dieser Figur entsprechen die Teile i, 1', 2, 2', 3, 3' 4, 4', 5, 5', 8, 8' gleichen Teilen wie in Fig. 1. Die beiden Einheiten sind aus der gleichen Wechselstromquelle 6 gespeist. Der von dem Impulsgeber 9 gelieferte Gleichstrom i_e durchfließt die Wicklungen 8,8', die in diesem Ausführungsbeispiel in Reihe liegen. Der Gleichstrom/_=I der Einheit I durchfließt die Wicklung des Verbrauchers 13 und eine zusätzliche Kopplungswicklung 16', die in der Einheit II den beiden Kernen 1', 2' in gleicher Weise zugeordnet ist wie die Wicklung 8'. Analog durchfließt der Gleichstrom / _{= II} der Einheit II die Wicklung I3₆ des Verbrauchers und eine zusätzliche Kopplungswicklung 16 in der Einheit I. Der Richtungssinn der

Gleichströme /_=I und /_=II ist durch den Richtungssinn der Gleichrichteranordnungen 5 und 5' bedingt, z. B. in der durch die Pfeile gekennzeichneten Weise.

Fließt der vom Impulsgeber 9 gelieferte Eingangsstrom i_e in dem durch den Einfachpfeil angedeuteten Richtungssinn, so bewirkt er durch die Wicklungen 8 und 8' magnetische Gleichflüsse in den Kernen 1, 2 bzw. 1', 2', die durch die diesen Wicklungen zugeordneten Einfachpfeile versinnbildet sind. Die Ströme/_=I und /_=II erzeugen ihrerseits mit Hilfe der Kopplungswicklungen 16' und 16 magnetische Gleichflüsse, die durch die diesen Wicklungen zugeordneten Einfachpfeile versinnbildet sind.

Bei dem im vorstehenden angenommenen Richtungssinn des vom Impulsgeber gelieferten Stromes i_e addieren sich in der Einheit I die von den Strömen f_eund/₌u herrührenden magnetischen Gleichflüsse, während sich in der Einheit II die von i_e und /_=I erzeugten magnetischen Gleichflüsse subtrahieren.

Fließt der Strom i_e in dem durch den Doppelpfeil angegebenen entgegengesetzten Sinne, so kehren die von ihm hervorgerufenen magnetischen Gleichflüsse in den Kernen entsprechend den den Wicklungen 8 und 8' zugeordneten Doppelpfeilen ihr Vorzeichen um, während die von den Strömen /_=I und /_=u in den Kopplungswicklungen 16' und 16 erzeugten magnetischen Gleichflüsse ihren Richtungssinn beibehalten. Daher addieren sich jetzt die magnetischen Gleichflüsse in der Einheit II, während sie sich in der Einheit I subtrahieren.

Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 4 sei an Hand des in Fig. 5 dargestellten Schaubildes näher erläutert. Für den Nullwert des von dem Impulsgeber 9 gelieferten Eingangsstromes i_e fließen in den Wicklungen 3,4 bzw. 3', 4.' der beiden Einheiten bestimmte Wechselströme, da die Wechselstromwiderstände dieser Wicklungen einen endlichen Wert besitzen. Diese Wechselströme werden mit Hilfe der Gleichrichteranordnungen 5 bzw. 5' gleichgerichtet, und diese gleichgerichteten Ströme erzeugen mit Hilfe der Wicklungen 16 und 16' magnetische Gleichflüsse, die eine Verschiebung des Arbeitspunktes auf der magnetischen Kennlinie bedeuten. Entsprechend dieser Verschiebung stellen sich für den Eingangsstrom i_e ==■ ο Nullströme/_=l0 und /_=Il0 ein, die etwas größer sind als ohne Vorhandensein der Kopplungswicklungen 16 und 16'. Steigt der Eingangsstrom i_e von Null ausgehend z. B. in dem durch den Einfachpfeil gekennzeichneten, hier als positiv angenommenen Richtungssinn an, so steigt mit wachsendem i_e entsprechend den vorstehenden Ausführungen auch der Strom /₌j in der Einheit I an. In der Einheit II dagegen nimmt mit wachsendem i_e der Strom/ ₌ J₁ zunächst ab bis zu einem Kleinstwert, der in der Charakteristik nach Fig. 5 dadurch gegeben ist, daß sich die beiden von i_e und /_=I erzeugten magnetischen Flüsse gegenseitig gerade aufheben. Von hier ausgehend bewirkt der Eingangsstrom i_e einen magnetischen Gleichfluß in den Kernen 1'. 2', der durch die Wirkung des Gleichstromes /_=I in der Wicklung 16' vermindert wird. Mit wachsendem i_e steigt jetzt auch der Strom /_=II langsam an. Die Lage des Mindestwertes von /_=II und die Form der Charakteristiken für /_=I und /_=II kann mit der Größe der Kopplungs wicklungen gewählt bzw. durch Änderung der Windungszahl dieser Wicklungen verändert werden. .

Wie sich aus Fig. 5 ergibt, ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Verstärkeranordnung erreicht, daß die Charakteristiken I und II im Gegensatz zu der in Fig. 2 gezeigten Charakteristik bezüglich der Ordinatenachse vollkommen unsymmetrisch sind. Weiterhin ist aus Fig. 5, beispielsweise aus dem rechten oberen Quadranten, ersichtlich, daß für positive Werte des Eingangsstromes i_e, ausgehend von i_e = o, nur der Strom /_=I der Einheit I praktisch im Verbraucher wirksam ist, während infolge der gegenseitigen Kopplung der beiden Einheiten I und II mit Hilfe der Wicklungen i6' und 16 der Strom /^₁₁ unter dem Nullwert des Ausgangsstromes und damit für den Verbraucher praktisch unwirksam bleibt, gegebenenfalls die Gesamtwirkung im Verbraucher unterstützen kann.

Die beiden Einheiten I und II sind bei dem Ausführungsbeispiel als symmetrisch und aus gleichem Stoff bestehend angenommen. Es ergeben sich daher, wie Fig. 5 zeigt, ganz gleichartige Kennlinien, die durch Spiegelung an der Ordinatenachse ineinander übergeführt werden können, was bedeutet, daß der Verbraucher 13 in der Anordnung gemäß Fig. 4 bezüglich der beiden Steuerrichtungen vollkommen symmetrisch anspricht. Das bedeutet einen besonderen Vorteil gegenüber einer Anordnung gemäß Fig. 3, bei welcher es nicht möglich ist, die Charakteristik nach Fig. 2 zu beiden Seiten des Arbeitspunktes P gleichartig zu gestalten.

Mit Hilfe der Kopplungswicklungen 16 und 16' ist es gleichzeitig möglich, Ungleichmäßigkeiten, die sich bei Reihenherstellung ergeben, z. B. infolge der Ungleichmäßigkeit des Materials, etwa des Kernmaterials, das bei hochpermeablen Stoffen große Schwankungsbereiche bezüglich der Permeabilität aufweist, in einfacher Weise auszugleichen.

Besondere Vorteile der gemäß der Erfindung ausgebildeten Verstärkeranordnung ergeben sich hin- no sichtlich der Energieverhältnisse. In der Nullstellung, also für den Eingangsstrom i_e = o, arbeiten die beiden Einheiten praktisch in dem Punkt der Charakteristik, in welchem die Anordnung, z. B. aus der Stromquelle 6, den geringstenEnergiebetrag aufnimmt. Es sind also keinerlei Hilfsmittel zur Verlagerung des Arbeitspunktes notwendig. Damit fallen auch die Schwierigkeiten fort, die mit der Stabilisierung des Arbeitspunktes auf der Magnetisierungskennlinie z. B. gegen Spannungs-Schwankungen der Stromquelle verbunden sind. Es sind ferner für den Verbraucher keine besonderen Kompensationsmittel erforderlich, wie sie z. B. bei einer Anordnung gemäß Fig. 3 beschrieben sind, was eine weitere Verringerung des Energiebedarf es bedeutet. Gleichzeitig damit werden alle

diese Kompensation betreffenden Maßnahmen z. B. bei Spannungsschwankungen der Betriebsstromquelle überflüssig. Der Verbraucher nimmt im Gegensatz zu der in Fig. 3 dargestellten Anordnung in der Nullstellung nur sehr geringe Energieen auf, die fast beliebig klein gemacht werden können. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung liegt damit in der Verringerung des Aufwandes durch weitgehende Verringerung des Raum- und Gewichtsbedarfes.

Während in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 zur Erreichung einer unsymmetrischen Charakteristik nur die Kopplungswicklungen 16 und 16' verwendet werden, die eine gegenseitige Kopplung der beiden Einheiten I und II bewirken, sind in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 auf den Kernen Wicklungen angeordnet, die von den gleichgerichteten Strömen der eigenen Einheiten im Sinne einer Rückkopplung durchflossen sind.

Der von der Gleichrichteranordnung 5 der Einheit I gelieferte Gleichstrom durchfließt die Kopplungswicklung 16' und die Rückkopplungswicklung 17, die in der Einheit I den Kernen 1, 2 in gleicher Weise zugeordnet ist wie die vom Eingangsstrom durchflossen Wicklung 8. Analog durchfließt der von der Gleichrichteranordnung 5' der Einheit II gelieferte Gleichstrom die Kopplungswicklung 16 und die Wicklung 17', die in der Einheit II den Kernen 1', 2' in gleicher Weise zugeordnet ist, wie die vom Eingangsstrom durchflossen Wicklung 8'. Die Wicklungen 8 und 8' sind in diesem Ausführungsbeispiel parallel geschaltet. Die Wicklungen 17 und 17' werden von den Strömen in dem Sinne durchflossen, daß die von diesen Strömen erzeugten magnetischen Gleichflüsse in den Kernen jeweils den durch die diesen Wicklungen zugeordneten Pfeile gekennzeichneten Richtungssinn haben. In diesem Falle unterstützen die Ströme in den Rückkopplungswicklungen 17 und 17' die Wirkungen der Ströme in den gegenseitig wirkenden Kopplungswicklungen 16' und 16. Durch entsprechende Wahl der Größe und Richtung der Rückkopplung gegenüber der gegenseitigen Kopplung kann die Charakteristik der Verstärkeranordnung jeweils dem gewünschten Verwendungszweck angepaßt werden.

Die von einer Gleichrichteranordnung, ζ. Β. der Anordnung 5, gespeisten Kopplungswicklungen 16' und 17 können statt in Reihe, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6, entsprechend den Fig. 7 und 8 parallel geschaltet sein.

Die im vorstehenden beschriebene Magnetverstärkeranordnung ist in besonders vorteilhafter Weise verwendbar zur Ausbildung mehrstufiger Magnetverstärker. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in den Fig. 6 und 6 a dargestellt. Die vorbeschriebene Anordnung bildet mit Ausnahme des Verbrauchers 13 die Eingangsstufe einer derartigen mehrstufigen Anordnung. An Stelle des Verbrauchers sind in den Ausgangskreis die Eingangswicklungen der nächsten Verstärkerstufe gelegt, die, wie in Fig. 6a angedeutet ist, aus den beiden Einheiten Γ und II' bestehen. Die beiden Einheiten Γ und ΙΓ sind mit Ausnahme der Eingangswicklungen in entsprechender Weise ausgebildet wie die Einheiten I und II. Bei den beiden Einheiten Γ und ΙΓ bestehen die Eingangswicklungen aus den Wicklungspaaren i8_a, i8_& der Einheit Γ und io._a, ig_b der Einheit ΙΓ. Die Punkte a, b, c, d in den beiden Fig. 6 und 6 a bedeuten die Anschlußpunkte, an denen der in Fig. 6 a dargestellte Teil der zweiten Verstärkerstufe an die die vorhergehende Verstärkerstufe bildende Anordnung der Fig. 6 angeschlossen sein soll. Der von der Gleichrichteranordnung 5 gelieferte Gleichstrom durchfließt die Wicklungen i8„ und io._a, der von der Gleichrichteranordnung 5' gelieferte Gleichstrom die Wicklungen 18& und 1%. Die von diesen Strömen hervorgerufenen magnetischen Gleichflüsse, die in Fig. 6 a durch entsprechende Einfachpfeile versinnbildet sind, sind einander paarweise entgegengesetzt gerichtet. In der Nullstellung sind die Ströme gleich groß, so daß sich die magnetischen Flüsse in den Eingangswicklungen i8„, i8_& bzw. ia_a, iq_& aufheben. Fließt in den Wicklungen 8, 8' ein von dem Impulsgeber 9 herrührender Eingangsstrom i_e in dem einen oder anderen Sinne, so überwiegen in den Einheiten I', II' entweder die den nach rechts gerichteten Pfeilen oder den nach links gerichteten _go Pfeilen entsprechenden magnetischen Flüsse. Im übrigen gelten dann die gleichen wie im vorstehenden angegebenen Betrachtungen. Es versteht sich, daß die Wicklungen i8₀, io._a bzw. i8₆, ΐο._& statt in Reihe auch parallel zueinander angeordnet _gg sein können.

Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen sind die Kopplungen (gegenseitige Kopplung und/oder Rückkopplung) konstant. Zur Beeinflussung der Charakteristik des Verstärkers können die Kopplungen regelbar ausgebildet sein. Hierbei kann die Regelung nicht selbsttätig oder selbsttätig erfolgen. Zur Regelung können Vorrichtungen zur Änderung der Windungszahl der Kopplungswicklungen (d. h. daß das Verhältnis der Windungszahlen dieser Wicklungen zu den Eingangswicklungen einstellbar ist), ferner regelbare, d. h. einstellbare Widerstände, selbstregelnde Widerstände, beispielsweise spannungsabhängige Widerstände, vorgesehen sein.

Die Form der Spulenkerne ist in der Beschrei- no bung nur beispielshalber als geschlossene Rechtecksform gewählt. Die Zuordnung der Wicklungen zu den Spulenkernen kann je nach dem gewünschten Zweck verschieden sein. Die Charakteristiken der beiden Verstärkereinheiten können so gewählt sein, daß die beiden Einheiten verschiedenes Verhalten zeigen, daß also die beiden Teile der Gesamtcharakterietik nicht in bezug auf die Ordinatenachse spiegelbildlich gleich sind und die Einzelcharakteristik einen gewünschten Verlauf besitzt.

Claims (13)

1. Patentansprüche:

   i. Magnetverstärker mit von periodisch veränderlichem Strom gespeisten Drosselspulen, deren Induktivität durch einen von einer elekirischen Gebergröße bewirkten Eingangsgleich-

   strom dadurch beeinflußt wird, daß die Permeabilität der Spulenkerne mittels der von dem Eingangsstrom erzeugten magnetischen Durchflutung geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Verstärkungsstufe aus zwei elektrisch miteinander verbundenen Verstärkereinheiten aufweist und daß der Drosselspulenwechselstrom jeder Einheit mit Hilfe von Gleichrichteranordnungen gleichgerichtet und ίο dieser gleichgerichtete Strom jeweils auf die Drosselspulen der anderen Verstärkereinheit im Sinne einer unsymmetrischen Gestaltung von deren Charakteristik zur Einwirkung gebracht ist, wobei jedem Wert des Eingangsstromes ein Wert des induktiven Widerstandes zugeordnet ist, und daß der induktive Widerstand bei dem einen Richtungssinn des Eingangsstromes mit zunehmendem Eingangsstrom abnimmt, während er bei dem anderen Richtungssinn des Eingangsstromes in dem größeren Teil des auszusteuernden Bereiches oberhalb des Ausgangswertes bleibt.
2. 2. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Hilfe von Gleiehrichteranordnungen gleichgerichtete Drosselspulenwechselstrom einer Verstärkereinheit auf diese nämliche Einheit zur Einwirkung gebracht ist, so daß eine zusätzliche magnetische Durchflutung entsteht.
3. 3. Magnetverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreisen der gleichgerichteten Drosselspulenwechselströme Mittel zur Regelung der durch diese Ströme bewirkten magnetischen Durchflutungen angeordnet sind.
4. 4. Magnetverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß selbstregelnde Widerstände zur Regelung der durch die gleichgerichteten Drosselspulenströme erzeugten magnetisehen Durchflutungen vorgesehen sind.
5. 5. Magnetverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einstellbare Widerstände zur Regelung der durch die gleichgerichteten Drosselspulenströme erzeugten magnetisehen Durchflutungen vorgesehen sind.
6. 6. Magnetverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der von den gleichgerichteten Drosselspulenströmen durchflossenen Wicklungen und damit das Windungszahlenverhältnis dieser Wicklungen zu den Eingangswicklungen einstellbar ist.
7. 7. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsströme der Verstärkungsstufe die Eingangsströme einer weiteren derartigen Verstärkungsstufe bilden.
8. 8. Magnetverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstrom einer Verstärkereinheit der einen Verstärkungsstufe einer Verstärkereinheit der weiteren Ver- Stärkungsstufe zugeführt wird.
9. 9. Magnetverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsströme der beiden Verstärkereinheiten der einen Verstärkungsstufe jeweils jeder der beiden Ver-Stärkereinheiten der weiteren Verstärkungsstufe zugeführt werden.
10. 10. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkereinheit zwei geschlossene Spulenkerne aus ferromagnetischem Stoff aufweist und jedem Spulenkern eine gesonderte, aus der gleichen Wechselstromquelle gespeiste Wicklung in der Weise zugeordnet ist, daß die von diesen Wicklungen herrührenden Induktionswirkungen auf andere Wicklungen sich aufheben.
11. 11. Magnetverstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Eingangsstrom durchflossen Wicklung den beiden Spulenkernen einer Einheit gemeinsam ist.
12. 12. Magnetverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Eingangsstrom durchflossenen Wicklungen der beiden Verstärkereinheiten parallel zueinander angeordnet sind.
13. 13. Magnetverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Eingangsstrom durchflossenen Wicklungen der beiden Verstärkereinheiten in Reihe angeordnet sind.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © 9524 6.54