DE936049C - Richtungsempfindlicher Magnetverstaerker - Google Patents

Description

Das Patent 933 872 betrifft einen richtungsempfindlichen Magnetverstärker mit von periodisch veränderlichen, einen Gleichstromanteil enthaltenden Arbeitsströmen durchflossenen Arbeitsdrosseln. Dabei werden zwei gleich ausgelegte Teilverstärkersysteme verwendet, deren Wicklungen auf zwei magnetisch entkoppelten Kernanordnungen untergebracht sind und von denen jedes zwei abwechselnd gespeiste Arbeitswicklungen aufweist, wobei jedem Arbeitswicklungspaar ein von deren Strömen durchflossener Gleichstromverbraucher derart in Reihe liegt, daß der aus der Differenz der

Ströme der beiden Teilverstärkersysteme resultierende Ausgangsstrom dem Steuerstrom nach Größe und Richtung entspricht. Die beiden Verbraucher können dabei auch gegeneinandergeschaltete Widerstände sein, an deren äußeren Klemmen der resultierende Ausgangsstrom abgenommen wird und zu Steuerungs- oder Regelzwecken zur Verfugung steht. '

Bei dieser Anordnung wird der Strom jedes Teilverstärkersystems je einem Verbraucher so zugeführt, daß in diesem die durch die beiden zugeordneten Arbeitswicklungen fließenden Ströme

immer in der gleichen Richtung fließen, also der Verbraucher jedes Teilverstärkersystems nur in seiner Intensität, nicht aber seiner Richtung nach beeinflußt wird. Wird für Regel- und Steuerzwecke, bei welchen nach beiden Richtungen gesteuert werden muß, jedem der beiden Teilverstärkersysteme ein Verbrauchersystem zugeordnet, z. B. eine Tauchspule, wobei gegebenenfalls die Bildung der resultierenden Ausgangsgröße auf andere Weise ίο als durch elektrische Entgegenschaltung der beiden Ausgangsspannungen gebildet werden kann, z. B. durch Kräftevergleich, so ergibt sich als gewisser Nachteil, daß jedes der beiden Verbrauchersysteme für die volle verlangte Leistung dimensioniert werden muß.

Durch die Erfindung wird der richtungsempfind-, liehe Verstärker nach dem Hauptpatent weiter verbessert dadurch, daß die beiden je einem der beiden Verbraucher zugeordneten, vom Arbeitsstrom durchflossenen Drosseln derart angeordnet sind, daß jeder der Verbraucher vom Strom der einen zugeordneten Drossel in dem einen Sinne und vom Strom der anderen zugeordneten Drossel im entgegengesetzten Sinne durchflossen und so von der Differenz der Gleichstromanteile dieser Ströme beeinflußt wird.

Bei der neuen Anordnung wird der Strom des einzelnen Verbrauchersystems nicht nur seiner Intensität, sondern auch seiner Richtung nach beeinflußt. Für die genannten Regel- und Steuerzwecke ergibt sich hieraus der besondere Vorteil, daß jedes Verbrauchersystem in dem ganzen Steuerbereich voll und nach beiden Richtungen vollkommen gleichmäßig ausgenutzt wird und daß jedes Verbrauchersystem nur für die halbe Leistung dimensioniert zu werden braucht, da beide Verbrauchersysteme während des Steuervorganges gleichzeitig und in gleichartiger Weise beeinflußt werden und gewissermaßen zwei Hälften eines Verbrauchersystems bilden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. ι ein Schema eines Magnetverstärkers mit zwei aus einem Gleichstromnetz gespeisten Anordnungen,

Fig. 2 ein Schaubild der Charakteristik des Verstärkers,

Fig. 3 ein Schema eines Verstärkers gemäß Fig. 1 mit vertauschten Arbeitswicklungen,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit aus einem Gleichstromnetz gespeisten Anordnungen,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel mit aus einem Wechselstromnetz gespeisten Anordnungen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise gleichartige Anordnungen I, II vorgesehen. Es sei zunächst die Anordnung I betrachtet. Mit 1,2 sind Kerne aus magnetisch gut durchlässigem Stoff, z.B. einer Eisen-Nickel-Legierung, bezeichnet. Die Permeabilität dieser Kerne ist mit Hilfe einer Wicklung 3 regelbar, die beim Ausführungsbeispiel den beiden Kernen gemeinsam ist bzw. bei einem dreischenkeligen Kern den Mittelschenkel umschließt und beispielsweise von einem Gleichstrom gespeist ist, der von einem bei 4 vorgesehenen Steuergeber geliefert wird. In dieser und in den übrigen Figuren ist angenommen, daß sämtliche Wicklungen gleichen Wicklungssinn besitzen. Auf den Kernen sind die Arbeitswicklungen 5, 6 angeordnet, die aus einem Gleichstromnetz 7 über periodisch arbeitende mechanische Unterbrecher 8,9 gespeist sind. In Reihe mit den Arbeitswicklungen liegt ein Gleichstromverbraucher 10.

Während der einen Halbperiode, während welcher die beweglichen Mittelkontakte der Unterbrecher 8, 9 die gestrichelt angedeutete Lage einnehmen, fließt ein Strom durch die Wicklung 5 über den Unterbrecher 8 und durch den Verbraucher 10 über den Unterbrecher 9. Während der anderen Halbperiode, während der die Mittelkontakte die punktiert angedeutete Lage einnehmen, fließt ein Strom über den Unterbrecher 9 in umgekehrter Richtung durch den Verbraucher 10 über den Unterbrecher 8 und durch die Wicklung 6. Ist die Steuerwicklung 3 stromlos (Nullstellung), sind, gleich ausgelegte Drosseln vorausgesetzt, die beiden Arbeitsströme gleich groß, der Gleichstromverbraucher 10 ist also von einem reinen Wechselstrom durchflossen. Die Wirkung dieses Wechselstromes auf den Verbraucher kann entweder von vornherein ohne Bedeutung sein, z. B. bei einem Dauerfeld-Drehspulmeßwerk, oder durch Siebmittel, z.B.Kondensator 11, beliebig klein gehalten werden. Fließt in der Steuerwicklung ein Steuerstrom, z. B. ein Gleichstrom, so erzeugt er in den beiden Kernen magnetische Flüsse, die für eine bestimmte Richtung des Steuerstromes durch den Pfeil 12 versinnbildlicht sind. Diese Flusse überlagern sich den durch die Arbeitsströme hervorgerufenen Flüssen, die durch die Pfeile 13, 14 angedeutet sind. Die Flüsse 12, 13 sind gleichgerichtet, die Permeabilität des Kernes 1 und damit der Widerstand der Arbeitswicklung s sind klein, der Strom in dem Verbraucher also entsprechend groß. Die Flüsse 12, 14 dagegen sind einander entgegengesetzt gerichtet und heben sich daher teilweise auf, die Permeabilität des Kernes 2 und der Widerstand der Arbeitswicklung 6 sind groß, der Strom im Verbraucher ist entsprechend klein. Über eine ganze Periode der Unterbrecher betrachtet, ist also· der Verbraucher von einem Gleichstrom bestimmter Richtung durchflossen, der sich aus der Differenz der Gleichstromanteile der Arbeitsströme ergibt. Kehrt der Steuerstrom seine Richtung um, so ändert sich auch die Richtung des den Verbraucher durchfließenden Gleichstromes.

In Fig. 2 ist die Abhängigkeit des Gleichstromanteiles / vom Steuerstrom i dargestellt. Die Charakteristik zeigt, daß der Verstärker in besonserer Weise für Regel- und S teue rungs aufgaben geeignet ist. Die Kennlinie besteht aus einem durch den Nullpunkt gehenden verhältnismäßig-großem, geradlinigen Teil/ der eine lineare Aussteuerung in weiten Grenzen ermöglicht, und verläuft zentralsymmetrisch zum Nullpunkt, die Steuerung erfolgt

also nach beiden Richtungen vollkommen gleichartig.

Der Wechselstromanteil kann bei dem Steuervorgang je nach der Lage des Arbeitspunktes auf der Magnetisierungskennlinie, die durch die Größe der angelegten Spannung charakterisiert ist, entweder ungeändert bleiben oder mit der Aussteuerung zunehmen oder abnehmen, wobei die Änderung für beide Richtungen des Steuerstromes

ίο gleichartig erfolgt.

In der Steuerwicklung 3 wird eine Wechselspannung induziert. Um diese vom Steuergeber fernzuhalten, ist die Anordnung II vorgesehen, die hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise der Anordnungl entspricht und die Kerne 15, 16 mit den Arbeitswicklungen 17, 18 und der Steuerwicklung 19 sowie die Unterbrecher 9, 20 und den Gleichstromverbraucher 21 mit Parallelkondensator 22 aufweist. Die Flüsse in den Kernen besitzen die durch die Pfeile 23, 24, 25 versinnbildlichten Richtungen. Dabei gelten entsprechend wie bei Anordnung I die gestrichelten Pfeile für die-während der einen Halbperiode und die punktierten Pfeile für die während der anderen Halbperiode von den Arbeitsströmen erzeugten Arbeitsflüsse. Die Steuerwicklungen liegen in dem Ausführungsbeispiel in Reihe, können statt dessen auch parallel· angeordnet sein. Um für Steuer- und Regelzwecke den Verbrauc'herstrom in Abhängigkeit von mehreren Steuergrößen zu beeinflussen, können auf den Kernen weitere Steuerwicklungen aufgebracht sein. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind hierfür beispielsweise die Wicklungen 27, 28 vorgesehen, die von einem Steuergeber 29 gespeist sein können.

Für besondere Zwecke, z. B. für Meßverstärker, kann an Stelle der beiden Verbrauchersysteme 10, 21 ein einziges Verbrauchersystem 26, gegebenenfalls mit einem Siebkreis 26', vorgesehen sein, das mittels der. gestrichelt angedeuteten Leitungen an die beiden Anordnungen angeschlossen ist. Die Teile 10, 21 werden dann von Widerständen gebildet, die sich aus· ohmschen, induktiven und kapazitiven Widerständen zusammensetzen können; sie können indes auch selber Verbrauchersysteme sein.

Ein Verstärker nach Fig. 1 besteht im allgemeinen Fall aus vier Kernen mit je einer Arbeitswicklung und je einer Steuerwicklung. Wie im vorstehenden ausgeführt ist, können jeweils zwei Kerne zu einer Anordnung zusammengefaßt und mit einer gemeinsamen Steuerwicklung versehen sein. Die beiden Kerne können einen einzigen dreischenkeligen Kern bilden. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Zusammenfassung derart erfolgt, daß die beiden Kerne einer Anordnung eine Steuerwicklung tragen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, das hinsichtlich seiner Wirkungsweise vollständig mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 übereinstimmt und bei welchem deshalb gleiche Teile wie dort mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind jeweils zwei Kerne verschiedener Anordnung mit Hilfe einer gemeinsamen Steuerwicklung zusammengefaßt. Die Arbekswicklungen sind so· angeordnet, daß sich die durch die Pfeile angedeuteten Flußverhältnisse ergeben. Wie die Figur zeigt, sind die Arbeitswicklungen 6 und 18 miteinander vertauscht und die Anordnung der Wicklungen so gewählt, daß die Arbeitsflüsse in bezug auf die Steuerflüsse den Verhältnissen beim Ausführungsbeispiel der Fig. ι ganz analog sind. An Stelle von vier einzelnen Kernen kann ein einziger mehrschenkeliger Kern vorgesehen sein, bei dem die Steuerwicklungen zu einer einzigen Wicklung zusammengefaßt sein können. Zweckmäßig besitzen die Schenkel für die Arbeitswicklungen sehr kleine Querschnitte gegenüber denjenigen der anderen Teile des Kernes. Der Kern. kann aus einzelnen Blechen aufgebaut und die Bleche können nach Art der Transformatorenbleche unterteilt sein, wobei sich zusammenstoßende Teile zweckmäßig überlappen.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4, das im wesentlichen mit dem Beispiel der Fig. 1 übereinstimmt und bei welchem gleiche Teile wie dort mil gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist eine Vereinfachung durch Schaffung eines elektrischen Mittelpunktes mit Hilfe einer aus den gleichen Widerständen 30, 31 bestehenden Widerstandsanordnung erzielt, die an die Stelle des Unterbrechers 9 der Fig. 1 tritt.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, das im wesentlichen mit dem der Fig. 1 übereinstimmt und bei welchem wiederum entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In der Anordnung II sind lediglich die Kerne 15, 16 mit den Arbeitswicklungen 17, 18 vertauscht gezeichnet. Die Speisung der Verstärkeranordnung erfolgt aus einem Wechselstromnetz 32. An Stelle der mechanischen Unterbrecher 8, 9, 20 in Fig. 1 sind hier Gleichrichteranordnungen 33, 34 vorgesehen. Es können beliebige Gleichrichter, wie Trockengleichrichter od. dgl., Verwendung finden. Die Wirkungsweise geht aus der Zeichnung unmittelbar hervor.

Zur Aussteuerung des Verstärkers ist bei den Ausführungsbeispielen Gleichstrom benutzt. Es kann indes auch periodisch veränderlicher Strom, z. B. periodisch veränderlicher Gleichstrom oder Wechselstrom, Verwendung finden, dessen Frequenz niedriger ist als diejenige des zur Speisung des Verstärkers dienenden Arbeitsstromes.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Richtungsempfindlicher Magnetverstärker mit von periodisch veränderlichen, einen Gleichstromanteil enthaltenden Arbeitsströmen abwechselnd durchflossenen Arbeitsdrosseln, die paarweise zwei Teilverstärkern zugeordnet sind und zwei Verbraucher speisen, nach Patent 933 872, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden je einem der beiden Verbraucher zugeordneten vom Arbeitsstrom durchflossenen Drosseln derart angeordnet sind, daß jeder der Verbraucher vom Strom der einen ihm zugeordneten Drossel in dem einen Sinne und vom Strom der anderen zugeordneten Drossel im entgegengesetzten Sinne durchflossen und von der

   Differenz der Gleichstromanteile dieser Ströme beeinflußt wird.
2. 2. Magnetverstärker nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklungen beider Teilverstärker in der Weise vom Arbeitsstrom durchflossen werden, daß die in den Steuerwicklungen der Teilverstärker induzierten Spannungen sich im Eingangskreis praktisch kompensieren.
3. 3. Magnetverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Siebmittel, z. B. Kondensatoren, vorgesehen sind zum Fernhalten der Wechselstromanteile der Arbeitsströme von den Verbrauchern.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   1 509 585 11.55