DE974008C

DE974008C - Throttle arrangement

Info

Publication number: DE974008C
Application number: DES25042A
Authority: DE
Inventors: Michael Belamin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-10-04
Filing date: 1951-10-04
Publication date: 1960-08-18

Description

Drosselanordnung Die Erfindung betrifft eine Drosselanordnung, bestehend aus zwei Sättigungsdrosseln, deren Arbeitswicklungen hintereinandergeschaltet sind und deren Magnetkerne eine scharf geknickte Kennlinie aufweisen und mit praktisch reinem Gleichstrom in entgegengesetzten Richtungen vorzugsweise bis über den Sättigungsknick vormagnetisiert sind, zur Erzielung einer rechteckähnlichen Kurvenform des die Arbeitswicklungen durchfließenden Wechselstromes. Bei den bekannten Anordnungen sind die beiden Sättigungsdrosseln gleich ausgeführt und gleich stark vormagnetisiert. Gewöhnlich sind die Vormagnetisierungswicklungen ebenso wie die Arbeitswicklungen, jedoch mit umgekehrtem Wicklungssinne, hintereinandergeschaltet. Eine derartige bekannte Anordnung zeigt Fig. i. Sie besteht hiernach aus den beiden Sättigungsdrosseln io und 2o mit den Arbeitswicklungen ii bzw. 2i und den Vormagnetisierungswicklungen i2 bzw. 2a. Im Gleichstromkreis befindet sich ein Einstellwiderstand 1q. und eine Stabilisierungsdrossel 15. Die Arbeitswicklungen ii und 21 liegen in Reihe mit einer Last oder Bürde 16 an einer Wechselspannungsquelle. Die Kerne können rechteckig aus Blechen geschichtet, wie dies beispielsweise in älteren Vorschlägen ausführlich beschrieben und dargestellt ist, oder auch ringförmig gewickelt sein. Bei Schichtbauart kann an die Stelle zweier getrennter Sättigungsdrosseln mit je einem besonderen Kern eine Ausführungsform nach Fig.2 treten, die durch Vereinigung der beiden Kerne zu einem dreischenkligen Magnetkern 17 mit gemeinsamer Vormagnetisierungswicklung 13 entstanden. ist. Durch diese bekannten Reihendrosseln wird dem Wechselstrom eine rechteckige oder wenigstens trapezähnliche Kurvenform gegeben, wie sie beispielsweise in Fig. 3 durch den mit i' bezeichneten Linienzug wiedergegeben ist. Dieser Linienzug gibt den Stromverlauf in idealisierter Form wieder, wobei insbesondere die endliche Breite der Hysteresisschleife vernachlässigt ist. Die beiden Halbwellen dieses Trapezstromes sind infolge der Gleichheit der Sättigungsdrosseln und infolge der gleichen Höhe ihrer Vormagnetisierung kongruent. Ihre Dauer zwischen zwei Nulldurchgängen, die mit den Scheitelwerten der Wechselspannung zt zeitlich zusammenfallen, ist gleich der Zeit einer halben Periode, entspricht also dem Winkel 7t. Choke arrangement The invention relates to a choke arrangement, consisting of two saturation chokes, the working windings of which are connected in series and whose magnetic cores have a sharply bent characteristic curve and are pre-magnetized with practically pure direct current in opposite directions, preferably up to the saturation kink, in order to achieve a rectangular-like curve shape of the alternating current flowing through the working windings . In the known arrangements, the two saturation chokes are designed in the same way and have the same pre-magnetization. The bias windings are usually connected in series, just like the working windings, but with the winding direction reversed. Such a known arrangement is shown in FIG. It then consists of the two saturation chokes io and 2o with the working windings ii and 2i and the bias windings i2 and 2a. There is a setting resistor 1q in the DC circuit. and a stabilizing choke 15. The working windings ii and 21 are in series with a load or burden 16 on an AC voltage source. The cores can be layered in a rectangular manner from metal sheets, as is described and illustrated in detail in older proposals, or they can also be wound in a ring shape. In the case of a layered construction, two separate saturation chokes, each with a special core, can be replaced by an embodiment according to FIG. is. These known series chokes give the alternating current a rectangular or at least trapezoidal curve shape, as is shown, for example, in FIG. 3 by the line drawn with i '. This line of lines reproduces the course of the current in an idealized form, the finite width of the hysteresis loop in particular being neglected. The two half-waves of this trapezoidal current are congruent due to the equality of the saturation chokes and due to the same level of their premagnetization. Its duration between two zero crossings, which partly coincide with the peak values of the alternating voltage, is equal to the time of half a period, i.e. corresponds to the angle 7t.

Die Amplitudengleichheit der positiven und negativen Trapezstromimpulse beruht auf dem Durchflutungsgesetz. Die beiden Sättigungsdrosseln werden mit der gleichen Gleichstromdurchflutung erregt, und diese ist für die Höhe der Trapeze bestimmend. Die gleiche Breite der Trapeze ergibt sich aus der Tatsache, daß von der Gleichstromseite her auf die Wechselstromseite keine Gleichstromkomponente übertragen werden kann.The equal amplitude of the positive and negative trapezoidal current pulses is based on the law of flooding. The two saturation chokes are connected to the same direct current flow, and this is for the height of the trapezoids determining. The same width of the trapezoids results from the fact that from do not transmit any direct current component from the direct current side to the alternating current side can be.

Erfindungsgemäß wird die Kongruenz der positiven und der negativen Halbwellen des Trapezstromes dadurch beseitigt, daß die beiden Sättigungsdrosseln mit Bezug auf ihre Arbeitswicklungen verschieden stark vormagnetisiert werden. Nach der weiteren Erfindung werden zu diesem Zweck die Verhältnisse ihrer Gleichstromdurchflutungen und der Windungszahlen ihrer Arbeitswicklungen ungleich gemacht. Diese Ungleichheit kann sich entweder auf die Windungszahlverhältnisse der Arbeitswicklungen und der Vormagnetisierungswicklungen oder auch auf die Stärke der V ormagnetisierungsgleichströme beziehen. Bei der Betrachtung der sich aus einer derartigen Ungleichheit ergebenden veränderten Gestalt der Stromkurve ist von dem Grundsatz auszugehen, daß Sättigungsdrosseln keine Gleichrichterwirkung ausüben können und daß infolgedessen die arithmetischen Mittelwerte der positiven und der negativen Ströme gleich sein müssen, mithin auch die Flächen unter einem positiven und einem negativen Abschnitt der Stromkurve. Ein derartiger Kurvenverlauf ist beispielsweise in. Fig. 3 durch den mit i bezeichneten Linienzug wiedergegeben. Hier ist demgemäß die positive Fläche F1 gleich der negativen Fläche F2. Da die Höhen der Trapeze verschieden sind, muß bei gleicher Fläche auch ihre Breite verschieden sein. Die Verwendung von ungleichen Sättigungsdrosseln in Reihenschaltung bietet also die Möglichkeit, Stromimpulse von beliebiger, von einer Halbwelle abweichender Dauer hervorzurufen, die bei Verwendung einer hochwertigen Eisensorte nahezu während der ganzen Impulsdauer eine praktisch konstante Stromstärke aufweisen. Besonders geeignet hierfür sind Eisensorten mit einer sogenannten Rechteckschleife, deren Kennlinien also im ungesättigten Gebiet möglichst wenig zur Flußachse geneigt sind, an den Übergangsstellen in, die Sättigungsgebiete scharfe Knicke aufweisen. und darüber hinaus möglichst parallel zur Erregerstromachse verlaufen. Derartige Kerne werden vorzugsweise aus einer Nickeleisenlegierung in Bandform ringförmig gewickelt.According to the invention, the congruence of the positive and the negative Half waves of the trapezoidal current are eliminated by the two saturation chokes be premagnetized differently with respect to their working windings. To of the further invention are the ratios of their direct current throughflows for this purpose and the number of turns of their working windings made unequal. This inequality can either relate to the number of turns ratios of the working windings and the Pre-magnetization windings or the strength of the pre-magnetization direct currents relate. When considering the results of such inequality changed shape of the current curve is based on the principle that saturable chokes can not have a rectifying effect and that, as a result, the arithmetic Mean values of the positive and negative currents must be the same, therefore also the areas under a positive and a negative section of the current curve. A curve of this type is shown, for example, in FIG. 3 by the one denoted by i Line drawing reproduced. Here, accordingly, the positive area F1 is equal to the negative Area F2. Since the heights of the trapezoids are different, the same area must also be used their width may be different. The use of unequal saturable chokes in Series connection thus offers the possibility of current pulses from any, from one Cause half-wave of different duration when using a high-quality Iron type has a practically constant current strength for almost the entire duration of the pulse exhibit. Iron types with a so-called rectangular loop are particularly suitable for this, their characteristics are inclined as little as possible to the river axis in the unsaturated area are, at the transition points in, the saturation areas have sharp kinks. and also run as parallel as possible to the excitation current axis. Such Cores are preferably ring-shaped from a nickel iron alloy in the form of a ribbon wrapped.

In den Fig.4 bis 6 sind besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Gleiche Teile wie in Fig. i sind mit denselben Bezugszeichen versehen.In Figures 4 to 6 are particularly advantageous embodiments of the invention shown schematically. The same parts as in Fig. I are with the same Provided with reference numerals.

In der Anordnung nach Fig. 4 sind zwar die beiden Sättigungsdrosseln gleich ausgeführt, aber sie sind mit verschieden starkenGleichströmen vormagnetisiert. Zu diesem Zweck sind die beiden Vormagnetisierungswicklungen i2 und 22 hier nicht hintereinander, sondern statt dessen parallel geschaltet. Im Parallelzweig der Wicklung 22 sind ein besonderer Einstellwiderstand 24 und eine besondere Stabilisierungsdrossel 25 vorgesehen. Der verschiedenen Höhe der Vormagnetisierungsströmeentspricht eine verschiedene Höhe der Ströme in den Arbeitswicklungen, da diese jeweils den Wert annehmen, der zur Kompensierung des Vormagnetisierungsstromes bis zum Eintritt der Drossel in den ungesättigten Zustand erforderlich ist. In Fig. 3 sind diese Werte der Vormagrnetisierungsströme mit ivl bzw. i,2 eingezeichnet.In the arrangement according to FIG. 4, the two saturation chokes are in fact executed the same, but they are premagnetized with different strong direct currents. For this purpose, the two bias windings i2 and 22 are not here one behind the other, but instead connected in parallel. In the parallel branch of the winding 22 are a special setting resistor 24 and a special stabilizing throttle 25 provided. One corresponds to the different magnitudes of the bias currents different levels of currents in the working windings, as these each have the value assume that to compensate for the bias current until the occurrence of the Choke in the unsaturated state is required. In Fig. 3, these are values of the pre-magnetization currents are indicated by ivl and i, 2.

Nach Fig.5 kann eine Verschiedenheit der VormagnetisierungsströmebeiVerwendungvon Sättigungsdrosseln mit gleichem Windungszahlverhältnis und mit hintereinandergeschalteten Vormagnetisierungswicklungen dadurch hervorgerufen werden, daß an einer der beiden Wicklungen, im Beispiel an der Wicklung 12, ein Teil des Gleichstromes durch einen parallelen Stromzweig vorbeigeleitet wird, der für sich mit einem Einstellwiderstand 24 und einer Stabilisierungsdrossel 25 ausgerüstet ist und die Reihenschaltung der Wicklung i2 mit dem Einstellwiderstand 14 und der Stabilisierungsdrossel 15 überbrückt. Der Strom, der an der Wicklung 12 vorbeigeführt wird, kann vorteilhaft für einen anderen Zweck mit verwendet, also einem Verbraucher, beispielsweise einer fremden Magnetwicklung 26, zugeführt werden.According to FIG. 5, a difference in the bias currents when using saturation chokes with the same number of turns ratio and with bias windings connected in series can be caused by the fact that part of the direct current is conducted past one of the two windings, in the example winding 12, through a parallel current branch, which is by itself with a setting resistor 24 and a stabilizing choke 25 is equipped and the series connection of the winding i2 with the setting resistor 14 and the stabilizing choke 15 is bridged. The current that is conducted past the winding 12 can advantageously also be used for another purpose, that is to say it can be fed to a consumer, for example an external magnet winding 26.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeigt Fig. 6. Hier haben beispielsweise die Arbeitswicklungen il und 21 die gleiche Windungszahl, die Vormagnetisierungswicklungen 12 und 22 dagegen sind mit verschiedenen Windungszahlen ausgeführt. Ebensogut können aber auch die Vormagnetisierungswicklungen mit gleicher Windungszahl, hingegen die Arbeitswicklungen mit verschiedenen Windungszahlen ausgeführt sein. Die beiden Sättigungsdrosseln haben jedenfalls verschiedene Übersetzungsverhältnisse. Werden sie beispielsweise durch Hintereinanderschaltung der Vormagnetisierungswicklungen mit gleicher Stromstärke vormagnetisiert, so ergeben sich durch Umrechnung mit den Übersetzungsverhältnissen verschiedene Werte der auf die Arbeitswicklung bezogenen Vormagnetisierungen. Bezeichnet man diese umgerechneten Werte mit ivl bzw. i.,2, so ergeben sich grundsätzlich die gleichen Verhältnisse wie für die Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 5. Auch für die Anordnung nach Fig. 6 gibt daher der Kurvenzug i in Fig. 3 den Verlauf des Arbeitsstromes grundsätzlich zutreffend wieder. Dasselbe gilt auch für die Anordnung nach Fig. 7. Die Sättigungsdrosseln io und 2o sind hiernach beispielsweise mit Ringkernen ausgerüstet und haben eine gemeinsame Vormagnetisierungswicklung z3 sowie je eine Hilfswicklung 18 bzw. i9, die hintereinandergeschaltet sind, und durch die ebenfalls ein Vormagnetisierungsstrom fließt. Während die Hilfswicklungen 18 und i9 gegenüber den Arbeitswicklungen i i und 21 gleichsinnig geschaltet sind, wirkt die gemeinsame Vormagnetisierungswicklung 23 mit Bezug auf die Arbeitswicklung in dem einen Kern gleichsinnig, in dem anderen Kern gegensinnig magnetisierend. In dem einen Kern ist daher die Summe und in dem anderen die Differenz der gemeinsamen Vormagnetisierung und einer Hilfsvormagnetisierung wirksam. Auch hier ist also, wie bei den übrigen beschriebenen Ausführungsbeispielen, das Verhältnis der Gleichstromdurchflutungen der beiden Sättigungsdrosseln von dem Windungszahlverhältnis ihrer Arbeitswicklungen verschieden, und es ergibt sich dadurch eine verschieden starkeVormagnetisierung der beiden Sättigungsdrosseln, bezogen auf ihre Arbeitswicklungen, wie sie in Fig. 3 durch die beiden Werte i" und 1z2 beispielsweise zum Ausdruck gebracht ist.Another preferred embodiment is shown in FIG. 6. Here, for example the working windings il and 21 have the same number of turns, the bias windings 12 and 22, however, are designed with different numbers of turns. Can just as well but also the bias windings with the same number of turns, but the Working windings can be carried out with different numbers of turns. The two saturation chokes in any case have different gear ratios. For example, they will by connecting the bias windings in series with the same current strength pre-magnetized, this results from conversion with the transmission ratios different values of the pre-magnetizations related to the working winding. Designated if these converted values are given with ivl or i., 2, the result is basically the same conditions as for the embodiments according to FIGS. 4 and 5. Also for the arrangement according to FIG. 6, the curve i in FIG. 3 therefore gives the course of the Working current generally applicable again. The same is also true for the arrangement according to FIG. 7. The saturation chokes io and 2o are for example hereinafter equipped with toroidal cores and have a common bias winding z3 and one auxiliary winding 18 or i9, which are connected in series, and through which a bias current also flows. While the auxiliary windings 18 and i9 are connected in the same direction with respect to the working windings i i and 21, the common bias winding 23 acts with respect to the main winding in one core in the same direction, in the other core magnetizing in opposite directions. In one core the sum and in the other the difference is the common one Bias and an auxiliary bias effective. So here too, as in the other exemplary embodiments described, the ratio of the direct current flows of the two saturation reactors on the number of turns ratio of their working windings different, and this results in a pre-magnetization of different strengths of the two saturation chokes, based on their working windings, as shown in Fig. 3 is expressed by the two values i "and 1z2, for example.

Die Einstellwiderstände 14 bzw. 24 dienen zur Strombegrenzung und können daher durch irgendein anderes Strombegrenzungsmittel, z. B. Vakuumröhren, ersetzt werden. In denjenigen Anordnungen, deren Gleichstromseite mehrere Parallelzweige aufweist, z. B. nach den Fig. 4, 5 und 7, kann einer der Widerstände 14 oder 24 als Regelwiderstand zwecks Steuerung oder Regelung ausgeführt sein. Zur Regelung besonders geeignet sind die erwähnten Vakuumröhren, deren Steuergitter von dem Meßkreis einer Regelanordnung unmittelbar oder mittelbar beeinflußt werden kann. :Mit einer derartigen Regelung eines der Zweigströme des Gleichstromkreises kann eine stetige Änderung des Gleichstromdurchflutungsverhältnisses bewirkt werden. Diese hat eine Änderung der Impulsdauer, mithin also eine Phasenverschiebung der steilen Stromflanken zur Folge, und auf solche Weise kann durch elektrische Differentiation vorzugsweise der ansteigenden (linken) Impulsflanke ein Spannungsimpuls mit stetig regelbarer Phasenlage erzielt werden, der z. B. zur Zündung von Gasentladungsgefäßen auch bei hohen Ansprüchen an die Zeitgenauigkeit mit Vorteil Verwendung finden kann.The setting resistors 14 and 24 are used to limit the current and can therefore by some other current limiting means, e.g. B. vacuum tubes, be replaced. In those arrangements whose direct current side has several parallel branches has, e.g. B. according to FIGS. 4, 5 and 7, one of the resistors 14 or 24 can be designed as a rheostat for the purpose of control or regulation. Regarding the regulation Particularly suitable are the vacuum tubes mentioned, their control grid from the measuring circuit a control arrangement can be influenced directly or indirectly. :With a Such regulation of one of the branch currents of the direct current circuit can be a continuous Change of the direct current flow ratio can be effected. This one has Change of the pulse duration, therefore a phase shift of the steep current edges result, and in such a way can be preferred by electrical differentiation the rising (left) pulse edge a voltage pulse with continuously adjustable Phase position can be achieved, the z. B. for the ignition of gas discharge tubes high demands on time accuracy can be used with advantage.

Die Gleichstromspeisung der Reihendrosseln kann aus einer Brückenschaltung erfolgen. Die verschiedenen beschriebenen Merkmale und Maßnahmen können nicht nur einzeln, sondern auch in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Konstantstromimpulse von vorgeschriebener bzw. einstellbarer Dauer können beispielsweise zur Steuerung von Relais und Auslösern sowie zur Vor- oder Ummagnetisierung von Sättigungsdrosseln aller Art, insbesondere für Schaltstromrichter, ferner für Schaltwandler und Zählkreise sowie für Impulsschalter und Sperrmagnete u. dgl. vorteilhaft verwendet werden.The series chokes can be supplied with direct current from a bridge circuit take place. The various features and measures described can not only can be used individually, but also in any combination with one another. Constant current pulses of prescribed or adjustable duration can, for example for controlling relays and releases as well as for premagnetization or reversal of Saturation chokes of all types, especially for switching converters, and also for switching converters and counting circuits as well as for pulse switches and blocking magnets and the like will.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Choke arrangement, consisting of two saturation chokes, whose working windings are connected in series and whose magnetic cores are a have sharply bent characteristic curve and with practically pure direct current in opposite Directions are preferably pre-magnetized to above the saturation kink, in order to achieve this a rectangular-like curve shape of the alternating current flowing through the working windings, characterized by a different strength with respect to the work windings Pre-magnetization of the two saturation chokes.

2. Arrangement according to claim i, characterized characterized in that the ratios of the direct current flows through the two saturation chokes and the number of turns of their working windings (alternating current windings) are different are.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that the two saturation chokes are premagnetized with different strong direct currents.

4. Arrangement according to claim i, characterized in that the number of turns ratios of the working windings and the bias windings of the two saturation reactors are different from one another are.

5. Arrangement according to claim 3, characterized by means for current regulation in at least one of the DC circuits.

6. Arrangement according to claim 5, characterized by using at least one grid-controlled vacuum tube as a controllable one Current limiting means.

7. Use of an arrangement according to claim 5 or 6 for regulating the phase position of the ignition point of discharge vessels with grid control. Considered publications: ETZ 1937, pp. 1309 and 1310. Considered older patents: German patents No. 880 352, 961 557-