DE975970C

DE975970C - Magnetic amplifier with self-draining circuit

Info

Publication number: DE975970C
Application number: DES42033A
Authority: DE
Inventors: Otto Werner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-12-21
Filing date: 1954-12-21
Publication date: 1962-12-27

Description

Magnetverstärker mit Selbstsättigungsschaltung Die Erfindung bezieht sich auf Magnetverstärker, bei denen in Reihe mit je einer Teildrossel ein Ventil benutzt ist und die eine Teildrossel nur von den negativen Halbwellen des Wechselstromes, die andere Teildrossel dagegen nur von den positiven Halbwellen durchflossen wird. Bei einer solchen Teildrosselanordnung besteht keine Möglichkeit, den Belastungsstrom des Verstärkers bis auf Null herabzusteuern, da für die Wirkung jeder Teildrossel ein gewisser Mindeststrom der Erregung erforderlich ist, damit die Drossel in der Lage ist, die in Frage kommende Wechselspannung aufzunehmen. Bei Anwendungsfällen eines Magnetverstärkers, in denen es unbedingt erwünscht ist, einen Strom mittels des magnetischen Verstärkers bis auf Null herabzusetzen, müssen deshalb beondere Vorkehrungen getroffen werden, wie z. B. die Anwendung besonderer Spannungsquellen zur Speisung einer besonderen Wicklung, damit die erforderliche Erregung an den Teildrosseln herbeigeführt wird.Magnetic amplifier with self-saturation circuit The invention relates focus on solenoid amplifiers, in which a valve is connected in series with a partial throttle is used and a partial choke is only used by the negative half-waves of the alternating current, the other partial throttle, on the other hand, only has the positive half-waves flowing through it. With such a partial throttle arrangement, there is no possibility of reducing the load current of the amplifier down to zero, as for the effect of each partial throttle a certain minimum current of excitation is required for the choke in the Is able to absorb the alternating voltage in question. In use cases a magnetic amplifier in which it is absolutely desirable to use a current of the magnetic amplifier down to zero must therefore be special Precautions are taken, such as B. the use of special voltage sources to feed a special winding so that the required excitation is delivered to the Partial throttling is brought about.

Gegenstand der Erfindung ist eine Lösung der angegebenen grundsätzlichen Aufgabe, bei welcher keine besonderen selbständigen Spannungsquellen erforderlich sind. Zu diesem Zweck wird in einem magnetischen Verstärker- mit Selbstsättigungsschaltung, bei dem zwei Teildrosseln in Reihe mit je einem Ventil derart geschaltet sind, daß die eine Teildrossel nur von den negativen und die andere Teildrossel nur von den positiven Halbwellen durchflossen wird,. erfindungsgemäß jede Teildrossel mit einer Anzapfung versehen, an welche ein Stromzweig parallel zu dem Hauptventil dieser Teildrossel und der Belastung des Magnetverstärkers über ein weiteres Ventil solcher Durchlaßrichtung angeschlossen ist, daß unabhängig von dem Belastungszustand des Belastungs-- bzw. Hauptstromkreises während der Arbeitshalbwelle jeder Teildrossel stets ein Erregerstrom über diese Teildrossel fließt. Über diesen Parallelstromzweig fließt auf diese Weise unabhängig von der Belastung des Magnetverstärkers stets über die Teildrosseln während ihrer Arbeitshalbwellen ein Strom als Erregerstrom. Die Anzapfung an der Drossel ist dabei derart gewählt, daß über die Teildrossel der erforderliche Erregerstrom der Teildrossel fließt, wenn der Verstärker auf sehr kleine Werte des Ausgangsstromes herabgesteuert ist. Diese Bedingung ist dann erfüllt, wenn der Spannungsabfall, der in dem Parallelzweig durch den Magnetisierungsstrom hervorgerufen wird, gleich der Teilspannung an der Drossel ist, die in dem Drosselabschnitt, der dem Ventil zugekehrt ist, auftritt. Damit im gesättigten Zustand der-Teildrossel nicht ein großer Strom über den Parallelzweig fließt, ist es zweckmäßig, in Reihe mit dem besonderen Ventil einen Strombegrenzungswiderstand zu schalten, der im allgemeinen ein Vielfaches des Belastungswiderstandes betragen wird. Für die Lage der Anzapfung an der Teildrossel, an welche der Parallelstromzweig angeschlossen ist, ist natürlich die Größe dieses Begrenzungswiderstandes mitbestimmend entsprechend den oben angegebenen technischen Bedingungen. Anstatt für jeden der Parallelzweige je einen besonderen Reihenwiderstand zur Begrenzung des Stromes über die Ventile zu benutzen, kann die Anordnung dahingehend vereinfacht werden, daß für beide Parallelstromzweige nur ein gemeinsamer Widerstand vorgesehen wird. Es ergibt sich dabei eine besondere Schaltung, bei welcher die beiden Ventile eine Stromschleife bilden, die mit ihrem einen gegabelten Ende an die Anzapfungen der beiden Teildrosseln angeschlossen ist, während das andere Ende an den gemeinsamen Widerstand angeschlossen ist. Die Erfindung ist naturgemäß auch dann anwendbar, wenn als magnetischer Verstärker eine Gleichrichterbrückenanordnung benutzt wird, wobei z. B.. in zwei Zweigender' Brücke in Reihe mit je einer Teildrossel je ein Ventil liegt, während in den beiden anderen Brückenzweigen nur je ein Ventil angeordnet ist. In diesem Falle muß zur Bildung der Parallelstromzweige mit den-we='_-teren Ventilen --ebenfalls .eine Brückenanordnung benutzt werden, in welcher -die beiden weiteren Ventile zwei Brückenzweigen angehören, während in den weiteren Zweigen dieser Brücke weitere zusätzliche Ventile vorgesehen sind. In der Gleichrichterbrücke ist dabei die Anordnung der beiden Teildrosseln in den benachbarten Brückenzweigen derart gewählt, daß die beiden Teildrosseln gemeinsam an dem gleichen Pol der Wechselspannungsquelle liegen, welche die Brücke speist.The subject of the invention is a solution to the stated basic principles Task that does not require any special independent voltage sources are. To this end, in one magnetic amplifier with Self-saturation circuit in which two partial throttles in series with one valve each are connected in such a way that the one partial throttle only from the negative and the other Partial throttle is only traversed by the positive half-waves. according to the invention each partial throttle is provided with a tap, to which a branch is in parallel to the main valve of this partial throttle and the load on the solenoid amplifier another valve is connected in such a flow direction that regardless of the load condition of the load or main circuit during the working half-wave each partial throttle always an excitation current flows through this partial throttle. About this In this way, the parallel branch flows independently of the load on the magnetic amplifier always a current as an excitation current via the partial chokes during their working half-waves. The tap at the throttle is chosen so that over the partial throttle the required excitation current of the partial choke flows when the amplifier is on very high small values of the output current is scaled down. This condition is then fulfilled when the voltage drop in the parallel branch due to the magnetizing current is caused, is equal to the partial voltage at the choke, which is in the choke section, facing the valve occurs. This means that the partial throttle is in the saturated state If a large current does not flow through the parallel branch, it is advisable to use in series to switch a current limiting resistor with the special valve, which in general will be a multiple of the load resistance. For the location of the tap at the partial throttle to which the parallel flow branch is connected, of course the size of this limiting resistor co-determining according to the above technical conditions. Instead of a special one for each of the parallel branches To use series resistance to limit the current through the valves, the Arrangement can be simplified in that for both parallel branches only a common resistor is provided. There is a special one Circuit in which the two valves form a current loop that is connected to their one forked end is connected to the taps of the two partial throttles, while the other end is connected to the common resistor. The invention can of course also be used when a rectifier bridge arrangement is used as the magnetic amplifier is used, where z. B. in two branches of the 'bridge in series with a partial throttle each There is one valve each, while only one valve each is in the other two branches of the bridge is arranged. In this case, to form the parallel current branches with the -we = '_- ters Valves - also. A bridge arrangement are used in which - the two further valves belong to two bridge branches, while in the further branches this bridge further additional valves are provided. In the rectifier bridge is the arrangement of the two partial throttles in the adjacent bridge branches chosen so that the two partial chokes together at the same pole of the AC voltage source lying, which feeds the bridge.

Gegebenenfalls ist auch eine solche Gleichrichterbrückenanordnung für den magnetischen Verstärker zur Speisung des Belastungswiderstandes benutzbar, bei welcher nicht nur in zwei Zweigen der Brücke je eine Teildrossel in Reihe mit je einem Ventil benutzt wird, sondern wobei in jedem Brükkenzweig je ein Teil einer Teildrossel benutzt wird, so daß man also eine z. B. symmetrisch aufgebaute Gleichrichterbrücke bekommt.A rectifier bridge arrangement of this type may also be used can be used for the magnetic amplifier to supply the load resistor, in which not only in two branches of the bridge a partial throttle in series with one valve is used, but one part of one in each bridge branch Partial throttle is used, so that one z. B. symmetrically constructed rectifier bridge receives.

Der Begrenzungswiderstand in dem Parallelstromzweig wird vorzugsweise so groß gewählt, daß der in ihm entstehende elektrische Energieverlust in tragbaren Grenzen bleibt. Gegebenenfalls kann ein Widerstand für diese Zwecke gewählt werden, der seinen Widerstandswert mit zunehmendem Strom vergrößert, z. B. also einen Widerstand mit positivem Temperaturbeiwert, so daß also mit zunehmendem Strom der Wert des Widerstandes größer wird und dadurch der an ihm entstehende Leistungsverlust weniger als quadratisch mit dein Strom ansteigt.The limiting resistor in the parallel branch is preferred chosen so large that the resulting loss of electrical energy in it is portable Limits remain. If necessary, a resistor can be chosen for these purposes, which increases its resistance with increasing current, e.g. B. So a resistor with a positive temperature coefficient, so that with increasing current the value of the Resistance becomes greater and thus the loss of power that occurs in it is less than increases quadratically with your current.

Entsprechende Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.Corresponding exemplary embodiments for the application of the invention illustrate the figures of the drawing.

In Fig. i bezeichnen i und z die beiden Teildrosseln, von denen jede in Reihe mit je einem Ventil 3 bzw. 4 liegt. 5 und .6 bezeichnen die Anschlüsse der Wechselspannungsquelle, durch welche der über die Teildrosseln i und a sowie den Belastungswiderstand 7 gebildete Stromkreis gespeist wird. Jede der Teildrosseln i bzw. 2 ist mit einer Anzapfung i' bzw. 2' versehen. An die Anzapfung i' ist ein Parallelstromzweig zu einem Teil der Teildrossel i, denn Ventil 4 und dem Belastungswiderstand 7 angeschlossen, der aus dem Begrenzungswiderstand 8 und dem Ventil 9 besteht, und sinngemäß parallel zu einem Teil der Teildrossel 2, dem Ventil 3 und dein Belastungswiderstand 7 ein Parallelstromzweig, der durch den Strombegrenzungswiderstand io und das Ventil ii gebildet wird. Auch bei tiefster Herabsteuerung der Drosseln und Nichtvorhandensein der Parallelstromzweige würde noch ein Strom über den Belastungswiderstand fließen, der zur Erzeugung des Wechselfeldes der Drosseln erforderlich ist. Bei der dargestellten Anordnung kann ein solcher Belastungsstrom für die Magnetisierung der Teildrosseln über den Belastungswiderstand vermieden werden, da durch die Parallelzweige auch dann noch der Erregerstrom für die Drosseln fließen kann, wenn die Gesamtspannung an der Drossel gleich der angelegten Netzspannung ist, also der Strom über den Belastungswiderstand 7 z. B. Null ist. Der Spannungsabfall in dem Parallelzweig, bestehend aus dem Begrenzungswiderstand 8 -und dem Ventil 9, ist dann gleich--der Wechselspannung an dem Teil der Drosselspule, der zwischen der Anzapfung i' und dem Ventil 4 liegt. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei welcher statt je eines Strombegrenzungswiderstandes für jeden der Parallelzweige nur ein gemeinsamer Strombegrenzungswiderstand vorgesehen ist. In dieser Figur haben die gleichen Teile, die bereits bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i vorhanden waren, wieder die gleichen Bezugszeichen. Die beiden zusätzlichen Ventile und i i sind hier über Verbindungsleitungen gemeinsam an den Widerstand 12 angeschlossen. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß dieser Widerstand 12 bei dieser Anordnung die Einzelfunktion beider Widerstände 8 und io nach der Anordnung gemäß Fig. i erfüllt.In Fig. I, i and z denote the two partial throttles, each of which in series with a valve 3 or 4 respectively. 5 and .6 indicate the connections the AC voltage source, through which the over the partial chokes i and a as well as the load resistor 7 formed circuit is fed. Each of the partial chokes i or 2 is provided with a tap i 'or 2'. At the tap i 'is a Parallel flow branch to part of the partial throttle i, because valve 4 and the load resistor 7 connected, which consists of the limiting resistor 8 and the valve 9, and correspondingly parallel to a part of the partial throttle 2, the valve 3 and your load resistance 7 a parallel flow branch through the current limiting resistor io and the valve ii is formed. Even with the deepest downward control of the throttles and nonexistent the parallel current branches would still flow a current through the load resistor, which is required to generate the alternating field of the chokes. In the case of the Arrangement can have such a load current for the magnetization of the partial chokes can be avoided via the load resistance, as also due to the parallel branches then the excitation current for the chokes can flow if the total voltage at the choke is equal to the applied mains voltage, i.e. the current through the load resistor 7 z. B. is zero. The voltage drop in the parallel branch, consisting of the limiting resistor 8 - and the valve 9, is then equal to - the alternating voltage on the part of the choke coil, which lies between the tap i 'and the valve 4. The embodiment according to Fig. 2 shows an arrangement in which instead of a current limiting resistor only one common current limiting resistor is provided for each of the parallel branches is. In this figure have the same parts as in the embodiment after Fig. i were present, again the same reference numerals. The two additional Valves and i i are jointly connected to the resistor via connecting lines 12 connected. It can be seen without further ado that this resistor 12 at this arrangement the individual function of both resistors 8 and io according to the arrangement according to Fig. i met.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Speisung des Lastwiderstandes über einen magnetischen Verstärker in Form einer Brückenschaltung. Auch in diesem Falle sind für diejenigen Teile, die bereits in den früheren Ausführungsbeispielen vorhanden waren, wieder die gleichen Bezugszeichen beibehalten worden. Die Teildrosseln i und 2 in Reihe mit den Ventilen 3 bzw. .4 sind hierbei Widerstandszweige einer Gleichrichterbrücke, die an den Klemmen 5 und 6 mit Wechselspannung gespeist wird. Die weiteren Zweige dieser Brücke werden gebildet durch die Ventile 13 und 14. Wie aus der Figur zu entnehmen ist, sind auch die Ventile 9 und i i Zweige einer Brücke, deren weitere Zweige die Ventile 15 und 16 bilden. Beide Gleichrichterbrücken werden von der gemeinsamen Wechsel-. spannungsquelle an den Klemmen 5, 6 gespeist, und beiden Gleichrichterbrücken ist ein Teil der Drosselspulen gemeinsam, der stromdurchflossen wieder sinngemäß für die Erregung der Teildrosseln sorgt.The embodiment of Figure 3 shows the application of the invention when the load resistor is fed via a magnetic amplifier in the form a bridge circuit. Also in this case are for those parts that are already were present in the earlier exemplary embodiments, again the same reference numerals been retained. Partial throttles i and 2 in series with valves 3 and 4, respectively are resistance branches of a rectifier bridge connected to terminals 5 and 6 is fed with alternating voltage. The other branches of this bridge are formed through the valves 13 and 14. As can be seen from the figure, the valves are also 9 and i i branches of a bridge, the other branches of which form the valves 15 and 16. Both rectifier bridges are from the common AC. voltage source fed to terminals 5, 6, and both rectifier bridges is part of the choke coils together, the current flowing through again analogously for the excitation of the partial throttles cares.

Das weitere Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt die Weiterbildung einer Anordnung nach Fig. 3, wobei die Teildrossel i nunmehr in zwei Teile aufgeteilt ist, von denen der Teil i" in Reihe mit dem Ventil 4 und der Teil i6 in Reihe mit dem Ventil 14 liegt. Sinngemäß ist die Teildrossel 2 nunmehr aufgeteilt in Form der Teile 2a und 26 mit der aus der Schaltung ersichtlichen Lage. Die ParalleIstromzweige sind dabei gemäß der Figur an je eine Anzapfung der vier Teile der Teildrosseln i = bzw. 2 angeschlossen. Es liegt z. B. der Parallelzweig aus dem Widerstand 12 und den Ventilen 9 und 16 parallel zu dem Hauptstromkreisteil, welcher die Ventile 4 und 16 und den Belastungswiderstand 7 enthält.The further exemplary embodiment according to FIG. 4 shows the further development an arrangement according to FIG. 3, the partial throttle i now divided into two parts of which the part i "is in series with the valve 4 and the part i6 in series with the valve 14 is located. The partial throttle 2 is now divided accordingly in terms of shape of parts 2a and 26 with the position shown in the circuit. The parallel flow branches are according to the figure on each one tap of the four parts of the partial throttles i = or 2 connected. It is z. B. the parallel branch from the resistor 12 and the valves 9 and 16 in parallel with the main circuit part which the valves 4 and 16 and the load resistor 7 contains.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Magnetic amplifier with self-saturation circuit, in which two partial throttles are connected in series with one valve each in such a way that the one part throttle only from the negative and the other part throttle only from the positive half-waves flowed through, characterized in that each partial throttle is provided with a tap to which a flow branch parallel to the main valve this partial throttle and the load on the magnetic amplifier via another valve such forward direction is connected that regardless of the load condition of the load or main circuit during the working half-wave of each partial throttle an excitation current always flows through this partial throttle.

2. Magnetic amplifier according to claim i, characterized in that a current limiting resistor in series with the further valve is switched.

3. Magnetic amplifier according to claims i and 2, characterized in that the current limiting resistor is common to the current flow through the two further valves. 4 .. Magnetic amplifier according to claims t to 3, wherein the partial throttles are in series with the valves branches of a bridge, characterized in that the two further valves are also branches of a further bridge, which, regardless of the load on the main circuit, one continuously over the Partial throttling supplies flowing excitation current. 5. Magnetic amplifier according to claim 4, characterized in that the two partial chokes are arranged in adjacent branches of the bridge in such a way that both chokes lie directly together on one pole of the AC voltage source. 6. Modification of a magnetic amplifier according to claim 4, characterized in that the two partial throttles are distributed over two branches of the bridge, so that, if necessary, a symmetrically constructed bridge is formed. 7. Magnetic amplifier according to claim 2 or one of the following, characterized in that the current limiting resistor increases its resistance with increasing current, for. B. thus has a positive temperature coefficient. Considered publications: German patent specifications No. 911 039, 902 405 German patent applications p 53525 VIIIb / 21 d D (published on May 24, 19.5o), S 25146 VIIIb / 21c (published on May 7, 1953); Book, "WA Geyger, Magnetic-amplifier circuits", New York - London - Toronto, 1954 pp. 1 55, 162, 200, 154; Journal, "AIEE-Transactions", Part i, January 1954, pp. 728 to 735.