DE1017209B - Steuereinrichtung fuer Magnetverstaerker - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für Magnetverstärker, und zwar auf Mittel, die es verhüten, daß ein Magnetverstärker über den Kipp-Punkt seiner Steuerkennlinie hinaus getrieben wird. Wenn ein Magnetverstärker, wie z. B. ein selbstsättigender Magnetverstärker, über den Kipp-Punkt hinaus getrieben wird, ergeben sich gewisse unerwünschte Folgen. Wenn z. B. der Magnetverstärker ein Verstärker mit Einzelausgang ist, nimmt die Größe des Ausgangsetromes zu, sobald der Kipp-Punkt der Steuerkennlinie des Magnetverstärkers überschritten wird. Ist andererseits der Magnetverstärker ein Gegentaktverstärker, so nimmt die Größe des Ausgangsstromes des Verstärkers ab, sobald der Kipp-Punkt für eine Seite des im Gegentakt geschalteten Magnetverstärkers überschritten wird. Auf diese Weise wird sowohl im Falle des Verstärkers mit Einzelausgang als auch im Falle des Gegentaktverstärker der gleiche Wert des Ausgangsstromes bei mehr als einem Wert der Steuerdurchflutung ao (Amperewindiungen) erzeugt.

Der Grund dafür, daß ein Magnetverstärker, ζ. Β. ein selbstsättigender Magnetverstärker, über seinen Kipp-Punkt hinaus getrieben wird, ist der, daß eine zu große Steuerdurchflutung (-amperewindungszahl) an dem Magnetverstärker aufgebracht wird. Eine so hohe Steuerdurchflutung (Zahl von Steueramperewindungen) wird z. B. bei Steuerung eines Magnetverstärkers durch eine Potentiometerbrücke erzeugt. Wenn daher verhütet werden soll, daß der Magnet-Verstärker über seinen Kipp-Punkt hinaus getrieben wird, müssen Mittel vorgesehen sein, die Steuerdurchflutung unwirksam zu machen, die über dem Wert liegt, der erforderlich ist, den Magnetverstärker zu übersteuern.

Mit der Lösung dieser Aufgabe befaßt sich die Erfindung. Sie besteht darin, daß Vormagnetisierungswicklungen des Magnetverstärkers (Hauptverstärkers) in dem Ausgangskreis eines Hilfsmagnetverstärkers liegen, dessen Steuererregung von der des Hauptverstärkers abhängig ist und dessen Ausgangsstrom im Arbeitsbereich des Hauptverstärkers praktisch gleich Null ist, jedoch mit dem Überschreiten einer Steuerdurchflutung, die dem Kipp-Punkt der Kennlinie des Hauptverstärkers entspricht, eine die weitere Steuerdurchflutung des Hauptverstärkers kompensierende Durchflutung liefert. Die Abhängigkeit der Steuererregung des Hilfsverstärkers von der des Hauptverstärkers kann vorzugsweise dadurch hergestellt werden, daß die Steuerwicklungen beider Verstärker in Reihe liegen, so daß sie also von dem gleichen Steuerstrom durchflossen werden.

Die Unterdrückung des Ausgangsstromes des Hilfsverstärkers im Arbeitsbereich des Hauptverstärkers Steuereinrichtung für Magnetverstärker

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. November 1954

Franklin S. Malick, Milwaukee, Wis. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

kann gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung durch eine entsprechende Vormagnetisierung (Gegenerregung) des Hilfsverstärkers erreicht werden, derart, daß der Hilfsverstärker erst beim Überschreiten einer Steuerdurchflutung, die dem Kipp-Punkt des Hauptverstärkers entspricht, einen Ausgangsstrom zu liefern beginnt. Zu dem gleichen Zweck kann aber auch nach einem weiteren Erfindungsgedanken im Ausgangskreis des Hilfsverstärkers ain Gleichrichter mit einer Schwellspannung liegen, die erst bei einer Steuerdurchflutung, die dem Kipp-Punkt des Hauptverstärkers entspricht, von der Ausgangsspannung überschritten wird.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ergibt sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt eine schemätische Darstellung von Schaltungen und Geräten; sie erläutert ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Art und Weise, in welcher die Vormagnetisierungsdurchflutung (-amperewindungen), die am magnetischen Hauptverstärker nach Fig. 1 vorhanden ist, die überschüssige Steuerdurchflutung ausgleicht, die am magnetischen Hauptverstärker liegt, so daß verhindert wird, daß der magnetische Hauptverstärker über seinen Kipp-Punkt hinaus getrieben wird;

709 700/290

3 4

Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Art Worten ist, abhängig von der Richtung des Strom-

und Weise, in welcher der Ausgangsstrom des magne- flusses durch die Steuerwicklungen 36 und 38, die

tischen Kompensationsverstärkers nach Fig. 1 sich in durch diesen Strom erzeugte magnetomotorische Kraft

Abhängigkeit von der Größe des ihm zugeführten der von dem durch die zugehörigen Lastwicklungen 28 Steuerstromes ändert; 5 und 30 fließenden Strom erzeugten magnetomotori-

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung von sehen Kraft entweder entgegengesetzt oder gleich-Schaltungen und Geräten zur Erläuterung einer gerichtet. Nach dem erfindungsgemäßen Ausführungsanderen Ausführungsform der Erfindung. beispiel sind die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen

In Fig. 1 ist die Erfindung mit Bezug auf einen 40 und 42 so auf ihren magnetischen Kernen 24 bzw. magnetischen Hauptverstärker 10 vom Selbstsätti- io 26 angeordnet, daß, wenn der Stromfluß durch die

gungstyp in Gegentaktschaltung erläutert. Die Er- Steuerwicklungen 36 und 38 dazu neigt, den Brücken-

findung ist jedoch in gleicherweise bei einem Magnet- Magnetverstärker 14 über seinen Kipp-Punkt hinaus

verstärker mit Einzelausgang vom Selbstsättigungstyp zu treiben, der Stromfluß durch die Hilfs-Vormagneti-

anwendbar oder auch bei einem magnetischen Verstär- sierungswicklungen 40 und 42 in den Kernen 24 'bzw. ker mit Einzelausgang, dessen Steuerkennlinie eine 15 26 eine magnetomotorische Kraft erzeugt, welche der

ähnliche Form hat wie die eines Magnetverstärkers durch den Stromfluß in den zugehörigen Steuerwick-

mit Selbstsättigung. Eine solche Steuerkennlinie haben lungen 36 bzw. 38 erzeugten magnetomotorischen

z. B. Magnetverstärker des Typs ohne Selbstsättigung Kraft entgegengesetzt ist.

mit ausreichender positiver Rückkopplung (Mit- Der Brücken-Magnetverstärker 16 umfaßt magnekopplung). 20 tische Kerne 44 und 46, mit welchen Lastwicklungen

Nach einer Lehre der vorliegenden Erfindung wirkt 48 bzw. 50, Vormagnetisierungswicklungen 52 bzw. ein kompensierender Magnetverstärker 12 vom 54, Steuerwicklungen 56 bzw. 58 und Hilfs-Vor-Selbstsättigungstyp mit dem Gegentakt-Magnetver- magnetisierungswicklungen (kompensierende Wickstärker 10 zusammen, damit verhütet wird, daß eine lungen) 60 bzw. 62 induktiv verkettet sind. Bei der der Seiten des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 über 25 praktischen Ausführung sind die Vormagnetisieihren Kippwert hinaus getrieben wird. Obwohl der rungswicklungen 52 und 54 so auf ihren Kernen 44 dargestellte kompensierende Magnetverstärker 12 zwei bzw. 46 angeordnet, daß der in ihnen fließende Strom Vollwellen-Magnetverstärker mit Selbstsättigung um- in den Kernen 44 und 46 eine miagnetomotorische faßt, versteht es sich, daß, wenn der kompensierende Kraft erzeugt, die der von dem Stromfluß durch däe Magnetverstärker einen magnetischen Verstärker mit 30 Lastwicklung 48 bzw. 50 erzeugten magnetomotori-Einzelausgang (nicht dargestellt) steuern würde, es sehen Kraft entgegengesetzt ist. Wie es bei den lediglich erforderlich sein würde, einen: einzelnen Steuerwicklungen 36 und 38 des Brücken-Magnetver-Magnetverstärker (nicht dargestellt) als kompensie- stärkers 14 der Fall war, sind die Steuerwicklungen renden Magnetverstärker vorzusehen. Der kompensie- 56 und 58 auf ihren magnetischen Kernen 44 bzw. 46 rende Magnetverstärker (nicht dargestellt) soll jedoch 35 so angeordnet, daß, wenn ein Strom in einer Richtung so ausgebildet sein, daß er einen Ausgangsstrom er- durch die Steuerwicklungen 56 und 58 fließt, in den zeugt, welcher sich linear mit dem Steuerstrom des magnetischen Kernen 44 bzw. 46 eine magnetomoto-Verstärkers ändert. rische Kraft erzeugt wird, welche der durch den

Im allgemeinen umfaßt der magnetische Gegentakt- Stromfluß in den zugehörigen Lastwicklungen 48

verstärker 10 zwei Vollwellen-Magnetverstärker 14 40 bzw. 50 erzeugten magnetomotorischen Kraft ent-

und 16 in Brückenschaltung. Im Betriebe werden die gegengesetzt ist. Andererseits wird, wenn ein Strom

Ausgangsspannungen der Magnetverstärker 14 und 16 entgegengesetzter Richtung durch die Steuerwicklun-

an Außenwiderstände 18 bzw. 20 angelegt. Die Außen- gen 56 und 58 fließt, die entgegengesetzte Wirkung

widerstände 18 und 20 sind so miteinander und mit erzeugt; das heißt, daß die von dem Stromfluß in den

einem Verbraucher 22 verbunden, daß der Unterschied 45 Steuerwicklungen 56 und 58 erzeugte magnetomoto-

der Spannungen, die an den Außen widerständen 18 rische Kraft diejenige magnetomotorische Kraft unter-

und 20 auftreten, an dem Verbraucher 22 liegt. stützt, die von dem Stromfluß in den zugeordneten

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfaßt Lastwicklungen 48 bzw. 50 erzeugt wird. Nach dem erder Magnetverstärker 14 in Brückenschaltung magne- fmdungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die Hilfstische Kerne 24 und 26, mit denen Lastwicklungen 28 50 Vormagnetisierungswicklungen 60 und 62 auf ihren bzw. 30, Vormagnetisierungswicklungen 32 bzw. 34, magnetischen Kernen 44 bzw. 46 so angeordnet, daß, Steuerwicklungen 36 bzw. 38 und Hilfs-Vormagneti- wenn der Stromfluß durch die S teuer wicklungen 56 sierungswicklungen oder kompensierende Wicklungen und 58 seiner Richtung nach dazu neigt, den Brücken-40bzw. 42 induktiv verkettet sind. Bei der praktischen Magnetverstärker 16 über seinen Kippwert hinaus zu Ausführung sind die Vormagnetisierungswicklungen 55 treiben, der Stromfluß durch die Hilfs-Vormagneti-32 und 34 auf ihren magnetischen Kernen 24 bzw. 26 sierungswicklungen 60 und 62 eine magnetomotorische so angeordnet, daß ein Stromfluß in ihnen eine Kraft erzeugt, welche der durch den Stromfluß in magnetomotorische Kraft erzeugt, die der magneto- den Steuerwicklungen 56 und 58 erzeugten magnetomotorischeni Kraft, die von dem Stromfluß durch die motorischen Kraft entgegengesetzt ist.
zugehörigen Lastwicklungen 28 bzw. 30 erzeugt wird, ⁶° Die Energie für die Brücken-Magnetverstärker 14 entgegengesetzt ist. Wie es bei einem magnetischen und 16 wird den Leitern 64 und 64' entnommen, an Gegentaktverstärker üblich ist, sind die Steuerwick- welchen eine Wechselspannungsquelle liegt. Dabei ist lungen 36 und 38 auf ihren magnetischen Kernen 24 ein Spannungstransformator 66 mit einer Primärbzw. 26 so angeordnet, daß, wenn ein Strom in einer wicklung 68 und zwei sekundären Teil wicklungen 70 Richtung durch die Steuerwicklungen 36 und 38 65 und 72 an die Leiter 64 und 64' derart angeschlossen, fließt, der Ausgangsstrom des Magnetverstärkers 14 daß er die Magnetverstärker 14 und 16 mit Energie in Brückenschaltung abnimmt, und *venn der Strom beliefert.

in den Wicklungen 36 und 38 in der entgegengesetzten Wie es an sich bekannt ist, wird eine Selbstsätti-

Richtung fließt, der Ausgangsstrom des Magnetver- gung des Brücken-Magnetverstärkers 14 dadurch er-

stärkersl4 in Brückenschaltung zunimmt. Mit anderen 7° reicht, daß Selbstsättigungsgleichrichter 74 und 76 in

5 6

Reihe mit den. Lastwicklungen 28 bzw. 30 geschaltet daß diese Reihenschaltungen über einen Vollwellensind. In gleicher Weise sind zur Erzeugung einer Brückengleichrichter 138 an die Leiter 64 und 64' an-Selbstsättigung für den Brücken-Magnetverstärker 16 geschlossen sind.

Selbstsättigungsgleichrichter 78 und 80 in Reihe mit Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der kompen-

den Lastwicklungen 48 bzw. 50 geschaltet. Ein Ende 5 sierende Magnetverstärker 12 derart aufgebaut und der Reihenschaltung, die die Lastwicklung 28 und den mit dem Gegentakt-Magnetverstärker 10 verbunden, Selbstsättigungsgleichrichter 74 enthält, ist, wie dar- daß deir Ausgangsstrom des kompensierenden Magnetgestellt, mit dem linken Ende des Außenwiderstandes Verstärkers 12 und damit der Stromfiuß durch die 18 verbunden, und das andere Ende der Reihenschal- Hilf s-Vormagnetisierungswicklungen 62, 60, 42 und tung ist mit dem rechten Ende der Sekundär-Teilwick- io 40 nur dann bei einer Steigerung der an die Steuerlung 70, wie dargestellt, verbunden. Andererseits ist wicklungen 110, 112, 126 und 128 angelegten Steuerdie Reihenschaltung aus der Lastwicklung 30 und dem spannung wächst, wenn die an die Steuerwicklungen Selbstsättigungsgleichrichter 76 mit dem anderen 110, 112, 126 und 128 des Verstärkers 12 angelegte Ende des Außenwiderstandes 18 verbunden, und das Steuerspannung einen vorbestimmten Wert entweder andere Ende der Reihenschaltung ist mit dem rechten 15 in positiver oder negativer Richtung erreicht hat. Der Ende der sekundären Wicklung 70 des Transforma- Punkt, an dem die an die Steuerwicklungen 110, 112, tors 66 verbunden. Auf diese Weise werden die Last- 126 und 128 -angelegte Steuerspannung den vorbewicklungen 28 und 30 aus der an die Leiter 64 und stimmten Wert in einer Richtung erreicht, entspricht 64' angeschlossenen Spannungsquelle gespeist; sie dem Kippwert für den Magnetverstärker 14, und der sind mit dem Außenwiderstand 18 und auf diese Weise 20 Punkt, an welchem die Steuerspannung den vorbemit dem Verbraucher 22 zusammengeschaltet. Die stimmten Wert in der anderen Richtung erreicht, entReihenschaltungen, von denen die eine die Lastwick- spricht dem Kippwert des Magnetverstärkers 16 des lung 48 und den Selbstsättigungsgleichrichter 78, die Gegentakt-Magnetverstärkers 10. Mit anderen Worandere die Lastwicklung 50 und den Selbstsättigungs- ten: Je nachdem, welche Seite des Gegentakt-Magnetgleichrichter 80 enthält, sind mit dem Außenwider- 25 Verstärkers 10 heruntergesteuert wird, heben die von stand 20 und mit der sekundären Teilwicklung 72 des den Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen entweder Transformators 66 in ähnlicher Weise verbunden. des Magnetverstärkers 14 oder des Verstärkers 16

Außerdem sind, wie es ebenfalls bekannt ist, Last- erzeugten Durchflutungen die Steuerdurchflutung gleichrichter 82 und 84 vorgesehen zur Erzeugung (-amperewindungen) auf, die oberhalb des Wertes einer Gleichspannung am Außenwiderstand 18. Zur 30 liegt, der erforderlich ist, um den betreffenden Erzeugung einer Gleichspannung am Außenwider- Magnetverstärker zum Kippen zu bringen,
stand 20 sind Gleichrichter 86 und 88 vorgesehen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird das

Wie dargestellt, sind die Vormagnetisierungswick- obenerwähnte Resultat, eine überschüssige Steuerlungen 32, 34, 52 und 54 untereinander und mit einem durchflutung aufzuheben, allgemein dadurch erreicht, verstellbaren Widerstand 90 in. Reihe geschaltet, wo- 35 daß beide Seiten des kompensierenden Magnetverstärbei die Reihenschaltung an die Leiter 92 und 92' an- kers 12 bis zu einem Wert jenseits des Kipp-Punktes geschlossen ist, welche mit einer Gleichspannungs- vorerregt gegenerregt werden, daß ferner sowohl der quelle verbunden sind. Der verstellbare Widerstand 90 Gegentakt-Magnetverstärker 10 als auch der kompenhat die Funktion, eine Änderung der Stromstärke des sierende Magnetverstärker 12 auf dieselbe Steuerspandurch die Vormagnetisierungswicklungen 34, 32, 52 40 nung ansprechen und daß der Gegentakt-Magnetver- und 54 fließenden Stromes und damit eine Änderung stärker 10 auf den Ausgangsstrom des kompensierenin der Größe des Ausgangsstromes der Magnetverstär- den Magnetverstärkers 12 anspricht,
ker 14 und 16 zu bewirken. Bei dem erfindungsge- Damit es möglich ist, die Größe des Stromes durch

mäßen Ausführungsbeispiel sind die Magnetverstärker die Vorerregungswicklungen 106, 108, 122 und 124 14 zind 16 so vormagnetisiert, daß sie den halben Aus- 45 des kompensierenden Magnetverstärkers 12 zu ändern, gangsstrom liefern. sind diese Vormagnetisierungswicklungen in Reihe mit

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfaßt einem einstellbaren Widerstand 140 geschaltet. Wie der kompensierende Magnetverstärker 12 zwei Magnet- dargestellt, ist die Reihenschaltung mit den Leitern 92 verstärker 94 und 96 mit Selbstsättigung in Doubler- und 92' verbunden, zwischen denen eine Spannung Schaltung. Es könnten jedoch auch andere geeignete 50 herrscht, deren Größe ausreichend sein muß, gleichbekannte Arten von Magnetverstärkern verwendet zeitig die Magnetverstärker 95 und 96 des kompensiewerden. In üblicher Weise umfaßt der magnetische renden Magnetverstärkars 12 so wait voirzumagneitisie-Doubler-Verstärker 94 magnetische Kerne 98 und ren, daß er keinen Ausgangsstrom abgibt, wenn im 100, mit denen Lastausgangswicklungen 102 bzw. 104, wesentlichen kein Strom durch die zugeordneten Vormagnetisierungswicklungen 106 bzw. 108 und 55 Steuerwicklungen 110, 112, 126 und 128 fließt. Die Steuerwicklungen 110 bzw. 112 induktiv verkettet Breite der toten Zone, in der der kompensierende Masind. Andererseits umfaßt der magnetische Doubler- gnetverstärker 12 im wesentlichen keinen Ausgangs-Verstärker 96 magnetische Kerne 114 und 116, mit strom hat, kann durch Einstellung des einstellbaren denen Lastausgangswicklungen 118 bzw. 120, Vor- Widerstandes 140 verändert werden,
magnetisierungswicklungen 122 bzw. 124 und Steuer- 60 Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die wicklungen 126 bzw. 128 induktiv verkettet sind. Steuerwicklungen 36, 38, 56 und 58 des Gegentakt-

Die Selbstsättigung des Doubler-Magnetverstärkers Magnetverstärkers 10 und die Steuerwicklungen 110, 94 wird dadurch erreicht, daß Selbstsättigungsgleich- 112, 126 und 128 des Magnetverstärkers 12 eingerichrichter 130 und 132 in Reihe mit den Lastwicklungen tet für das Ansprechen auf dieselbe Steuerspannung, 102 bzw. 104 verbunden sind. In gleicher Weise wird ⁶5 und zwar dadurch, daß die Steuerwicklungen 36, 38, die Selbstsättigung des Doubler-Magnetverstärkers 56 und 58 des Magnetverstärkers 10 in Reihe mit den 96 dadurch erreicht, daß Selbstsättigungsgleichrichter Steuerwicklungen 110, 112, 126 und 128 des kompen-134 und 136 in Reihe mit den Lastwicklungen 118 sierenden Magnet Verstärkers 12 geschaltet sind. Diese bzw. 120 geschaltet sind. Die Speisung der Last- Reihenschaltung ist mit dem Ausgang einer Potentiowicklungen 102, 104, 118 und 120 erfolgt dadurch, 7° meterbrücke 142 verbunden, deren Eingang an die

7 8

Leiter 92 und 92' angeschlossen ist. Wie dargestellt, Potentiometerbrücke 142 durch die Steuerwicklungen besitzt die Potentiometerbrücke 142 einen einstellbaren 58, 56, 38 und 36 des Gegentakt - Magnetverstärkers Widerstand 144 mit einem beweglichen. Kontakt 146 10 und die Steuerwicklungen 110, 112, 126 und 128 und einen einstellbaren Widerstand 148 mit einem be- des kompensierenden Magnetverstärkers 12 zu dem weglichen Kontakt 150. Wie es an sich bekannt ist, 5 beweglichen Kontakt 146 bewirkt. Ein solcher Stromkönnen die Größe und die Polarität des Ausgangs fluß bewirkt eine Erhöhung der Impedanz der Lastoder der S teuer spannung der Potentiometerbrücke wicklungen 48 und 50 des Magnetverstärkers 16 und durch gleichzeitiges Betätigen der beweglichen Kon- eine Abnahme der Impedanz der Lastwicklungen 28 takte 146 und 150 geändert werden. Auf diese Weise und 30 des Magnetverstärkers 14, so daß dadurch der werden die Größe und die Richtung des Stromflusses io Magnetverstärker 14 hinauf- und der Magnetverstärdurch 'die Steuerwicklungen 58, 56, 38, 36, 110, 112, ker 16 hinabgetrieben wird.

126 und 128 durch die Stellung der beweglichen Kon- Wenn wiederum derselbe vom Gleichgewicht ab-

takte 146 und 150 der Potentiometerbrücke 142 be- weichende Zustand der Brücke 142 angenommen ist,

stimmt. bewirkt der Stromfluß durch die Steuerwicklungen

Die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 40, 42, 60 15 110, 112, 126 und 128 des kompensierenden Magnet- und 62 des Gegentakt - Magnetverstärkers 10 sprechen Verstärkers 12, falls er von einem vorbestimmten Wert auf den Ausgangswert des kompensierenden Magnet- ist, der ausreicht, den Magnetverstärker 16 bis zu Verstärkers 12 an. Im einzelnen sind die Hilfs-Vor- seinem Kippwert zu treiben, ein Abnehmen der Impemagnetisierungswicklungen 40, 42, 60 und 62 unter- danz der Lastwicklungen 118 und 120 des Magnetvereinander in Reihe geschaltet, wobei diese Reihenschal- 20 stärkers 96. Eine Abnahme der Impedanz der Lasttung an den Ausgang des Gleichrichters 138 ange- wicklungen 118 und 120 erhöht die Größe des Ausschlossen ist. gangsstromes des kompensierenden Magnetverstärkers

Beim Betriebe fließt jedoch im wesentlichen kein 12 und demnach auch die Größe des Stromflusses

Strom durch die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen durch die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 62

40, 42, 60 und 62, es sei denn, daß der Kippwert ent- 25 und 60 des Magnetverstärkers 16. In dem Maße, wie

weder des Magnetverstärkers 14 oder des Verstärkers der Stromfluß durch die Steuerwicklungen 58 und 56

16 des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 erreicht ist. dazu neigt, den Magnetverstärker 16 über seinen

Mit anderen Worten: Solange als einer der Magnet- Kippwert hinaus zu treiben, bewirkt der Stromfluß

verstärker 14 oder 16 in seinem linearen Bereich ar- durch die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 62

beitet, fließt im wesentlichen kein Strom durch die 30 und 60 einen Fluß in den Magnetkernen 46 bzw. 48,

Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 40, 42, 60 und welcher dem von dem Stromfluß durch die Steuer-

62. Dies kann an Hand von Fig. 3 besser verstanden wicklungen 58 bzw. 56 erzeugten Fluß entgegengesetzt

werden; in dieser Figur stellen die Kurven 152 und ist. Auf diese Weise heben die Hilfs-Vormagnetisie-

154 die Art und Weise dar, in welcher der Stromfluß rungswicklungen 62 und 60 die überschüssige Durch-

durch die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen40,42_J 35 flutung (Amperewindungen) auf, die durch die Steuer-

60 und 62 linear ansteigt, sobald die Größe des wicklungen 58 und 56 erzeugt wird. Dies kann besser

Steuerstromes durch die Steuerwicklungen 110, 112, an Hand von Fig. 2 verstanden werden, in welcher

126 und 128 des kompensierenden Magnetverstärkers eine Kurve 156 die Steuerkennlinie des Magnetver-

12 einen vorbestimmten Wert entweder in der posi- stärkers 16 und eine Kurve 158 die Steuerkennlinie

tiven oder in der negativen Richtung erreicht hat. 40 des Magnetverstärkers 14 des Gegentakt-Magnetver-

BeiderpraktischenAusführungsinddieVonnagneti- stärkers 10 darstellen. Die kombinierte Steuerkenn-

sierungswieklungen 106, 108, 122 und 124 des Ver- linie für den Gegentakt-Magnetverstärker 10 wird

stärkers 12 derart auf ihren Kernen 98, 100, 114 bzw. durch eine Kurve 160 dargestellt.

116 angeorednet, daß ein in ihnen fließender Strom Wie bereits erwähnt, sind die Magnetverstärker 14

eine magnetomotorische Kraft erzeugt, die der durch 45 und 16 des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 jeweils

den Stromfluß in den zugeordneten Lastwicklungen auf halben Ausgangsstrom vormagnetisiert. Die Vor-

102, 104, 118 bzw. 120 erzeugten magnetomotorischen magnetisierungsdurchflutungen sind durch die Vek-

Kraft entgegengesetzt ist, so daß dadurch die Magnet- toren 162 bzw. 164 dargestellt. Die Steuerdurchflutun-

verstärker 94 und 96 so weit vormagnetisiert werden, gen der Magnetverstärker 14 und 16 sind durch die

daß sie keinen Ausgangsstrom abgeben. Andererseits 5° Vektoren 166 bzw. 168 dargestellt. Andererseits sind

sind die Steuerwicklungen 110 und 112 des Magnet- die Hilfs-Vormagnetisierungsdurchflutungen, die von

Verstärkers 94 und die Steuerwicklungen 126 und 128 den Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen der Magnet-

des Magnetverstärkers 96 so angeordnet und geschal- verstärker 14 und 16 erzeugt werden, durch die Vek-

tet, daß ein in ihnen fließender Strom vorbestimmten toren 170 bzw. 172 dargestellt.

Betrages entgegengesetzte Wirkungen in den Magnet- 55 Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, sind die Hilfs-Vorverstärkern 94 und 96 hervorruft. Das heißt, daß, magnetisierungsdurchflutungen, die von den Hilfswenn die Spannung an den Steuerwicklungen 110,112, Vormagnetisierungswicklungen 60 und 62 des Ma-126 und 128 von der einen Polarität und von einem gnetverstärkers 16 erzeugt werden, den Steuerdurchvorbestimmten Wert ist, einer der Magnetverstärker flutungen entgegengesetzt, die durch die Steuerwick-94 oder 96 hoch- und über den Kippwert hinaus ge- 60 lungen 58 und 56 erzeugt werden, so daß dadurch der trieben wird. Andererseits ergibt sich die entgegen- Magnetverstärker 16 daran gehindert wird, über seigesetzte Wirkung, wenn die Polarität der an den nen Kippwert hinaus getrieben zu werden. Im Be-Steuerwicklungen 110, 112, 126 und 128 liegenden triebe wird der magnetische Verstärker 14, wenn der Spannung umgekehrt wird und einen vorbestimmten Magnetverstärker 16 seinen Kippwert erreicht, im Wert erreicht. 65 wesentlichen völlig gesättigt. Daher wird, obwohl die

Die Wirkungsweise des Gerätes, das in Fig. 1 er- durch den Vektor 170 dargestellte Hilfs-Vormagneti-

läutert ist, soll nun beschrieben werden. Es sei ange- sierungsdurchflutung des Magnetverstärkers 14 zu der

nommen, daß die Potentiometerbrücke 12 in einer Durchflutung der Steuerwicklungen 36 und 38 hinzu-

solchen Richtung vom Gleichgewicht abweicht, daß sie kommt, der Ausgang des Magnetverstärkers 14 durch

einen Stromfluß vom beweglichen Kontakt 150 der 7° eine solche Hinzufügung nicht beeinflußt.

1 or/

Wenn angenommen wird, daß die Polarität der Ausgangsspannung -der Potentiometerbrücke 142 umgekehrt wird, dann fließt ein Strom von dem beweglichen Kontakt 146 durch die Steuerwicklungen 128, 126, 112 und 110 des kompensierenden Magnetverstärkers 12 und die Steuerwicklungen 36, 38, 56 und 58 des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 zu dem beweglichen Kontakt 150 der Potentiometerbrücke 142. Ein solcher Stromrluß treibt den Magnetverstärker 14 des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 hinunter und den Magnetverstärker 16 hinauf. Andererseits bewirkt ein solcher Stromfluß durch die Steuerwicklungen 112 und 110 des Magnetverstärkers 94, wenn er einen vorbestimmten Wert hat, daß der Magnetverstärker 94 hochgesteuert wird, also nach Überschreiten seines Kippwertes einen Ausgangsstrom abgibt.

Wenn der Stromfluß durch die Steuerwicklungen 112 und 110 des Magnetverstärkers 94 den vorbestimmten Wert erreicht, nimmt der Ausgangsstrom des Gleichrichters 138 zu, so daß dadurch ein Stromfluß durch die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 42 und 40 des Magnetverstärkers 14 des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 verursacht wird. Dieser Stromfluß durch die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 42 und 40 erzeugt eine Durchflutung, welche diejenige S teuer durchflutung aufhebt, die von den Steuerwicklungen 36 und 38 über den für das Kippen des Magnetverstärkers 14 erforderlichen Wert hinaus erzeugt wird.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei gleiche Teile der Fig. 1 und 4 dieselben Bezugsziffern erhalten haben. Der hauptsächliche Unterschied zwischen den Anordnungen nach Fig. 1 und 4 ist der, daß in Fig. 4 ein anderer Typ eines kompensierenden Magnetverstärkers dargestellt ist. Im einzelnen ist ein kompensierender Magnetverstärker 180 vorgesehen, der einen einfachen Magnetverstärker 182 in Reihenschaltung und einen Gleichrichter 184 in Brückenschaltung mit einer vorbestimmten Schwellsparmung umfaßt.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 wird die tote Zone, d. h. der Bereich, in dem der Stromfluß durch die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 40, 42, 60 und 62 des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 im wesentlichen Null ist, in Abhängigkeit von dem Brückengleichrichter 184 erzeugt, der eine vorbestimmte Schwellspannung hat. Die Größe dieser toten Zone kann dadurch verändert werden, daß die Größe der Wechselspeisespannung, die an den Lastwicklungen 186 und 188 des Magnetverstärkers 182 liegt, verändert wird. Der hohe Widerstand des unterhalb der Schwellspannung arbeitenden Brückengleichrichters 184 bewirkt, daß der Stromfluß durch die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 62, 60, 42 und 40 des Magnetverstärkers 10 innerhalb der toten Zone sehr niedrig ist. Änderungen der restlichen Vorerregung, die dem Gegentakt - Magnetverstärker 10 zugeführt wird, werden praktisch die Verstärkung des Magnetverstärkers 10 nicht verändern, da dieser Magnetverstärker in seinem linearen Arbeitsgebiet sehr unempfindlich gegen kleine Änderungen der Vormagnetisierung ist. A-ußerdem haben Änderungen des Schwellpunktes des Gleichrichters 184 so lange eine geringe Wirkung, als die Schwellspannung außerhalb des linearen Bereiches des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 liegt.

Die Speisung der Lastwicklungen 186 und 188 des Magnetverstärkers 182 wird dadurch erhalten, daß die Lastwicklungen 186 und 188 über den Gleichrichter 184 mit den Leitern 64 und 64' verbunden werden. Wie dargestellt, sind die Lastwicklungen 186 und 188 IC

induktiv mit den Magnetkernen 190 bzw. 192 verkettet. Ebenso sind die Steuerwicklungen 194 bzw. 196 mit den Magnetkernen 190 bzw. 192 induktiv verkettet.

Um nun die Steuerwicklungen 36, 38, 56 und 58 des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 und die Steuerwicklungen 194 und 196 des kompensierenden Magnetverstärkers 180 auf dieselbe Steuerspannung ansprechen zu lassen, sind die Steuerwicklungen 196, 194, 36, 38, 56, 58 untereinander in Reihe geschaltet, wobei die Reihenschaltung an die verstellbaren Kontakte 146 und 150 der Potentiometerbrücke 142 angeschlossen ist. Andererseits wird, damit die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 40, 42, 60 und 62 des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 auf den Ausgangswert des kompensierenden Magnetverstärkers 180 ansprechen, die Reihenschaltung aus den Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 40, 42, 60 und 62 an den Ausgang des Gleichrichters 184 angeschlossen.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 4 soll nun beschrieben werden. Es sei angenommen, daß die Potentiometerbrücke 142 in einer solchen Richtung vom Gleichgewicht abweicht, daß ein Strom von dem beweglichen Kontakt 150 durch die Steuerwicklungen 58, 56, 38 und 36 des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 und die Steuerwicklungen 194 und 196 des kompensierenden Magnetverstärkers 180 zum beweglichen Kontakt 146 fließt. Unter dieser Annahme wird der Magnetverstärker 16 des Gegentakt-Magnetverstärkers 10 herabgesteuert und der Magnetverstärker 14 herauf gesteuert. Sobald jedoch der Magnetverstärker 16 bis zu seinem Kippwert getrieben ist, wird die Schwellspannung des Gleichrichters 184 erreicht, wodurch der Ausgangsstrom des Gleichrichters 184 wächst, so daß er einen entsprechenden Zuwachs des Stromflusses durch die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 60 und 62 des Magnetverstärkers 16 bewirkt. Die Hilfsdurchflutungen (-amperewindungen), die von dem Stromfluß durch die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 62 und 60 erzeugt werden, heben die Steuerdurchflutungen auf, die durch die Steuerwicklungen 58 und 68 erzeugt werden, soweit sie über dem Wert liegen, der erforderlich ist, den Magnetverstärker 16 zum Kippen zu bringen. Auf diese Weise wird der Magnetverstärker 16 daran gehindert, über seinen Kippwert hinaus getrieben zu werden.

Es wurde angenommen, daß der bewegliche Kontakt 150 positiv gegenüber dem beweglichen Kontakt 146 der Potentiometerbrücke 142 ist; dann kommen die Vormagnetisierungsdurchflutungen, die von dem Stromfluß durch die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 42 und 40 erzeugt werden, zu den Steuerdurchflutungen hinzu, die von dem Stromfluß durch die Steuerwicklungen 38 und 36 erzeugt werden. Da jedoch der Magnetverstärker 14 bereits in die Sättigung getrieben ist, hat eine weitere Steigerung der Amperewindungen in Richtung der positiven Sättigung keinen Einfluß auf die Größe seines Ausgangs.

Wenn nun angenommen wird, daß die Polarität der Ausgangsspannung der Potentiometerbrücke 142 umgekehrt ist, dann wird der Magnetverstärker 14 zum Kippen und der Magnetverstärker 16 in die positive Sättigung getrieben. Sobald jedoch die Schwellspannung des Gleichrichters 184 erreicht ist, werden die Hilfs-Vormagnetisierungswicklungen 42 und 40 Vormagnetisierungsdurchflutungen erzeugen, welche die Steuerdurchflutungen aufheben, die von den Steuerwicklungen 38 und 36 erzeugt werden, soweit sie über dem Wert liegen, der erforderlich ist, den Magnetverstärker 14 zum Kippen zu bringen. Es wird dadurch

709 700/290

verhindert, daß der Magnetverstärker 14 über seinen Kippwert hinaus getrieben wird. Da die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 4 im übrigen ähnlich ist wie die Wirkungsweise derjenigen nach Fig. 1, erscheint eine weitere Erläuterung dieser Wirkungsweise nicht erforderlich.

Es ist zu bemerken, daß sowohl die Verstärkung des kompensierenden Magnetverstärkers 12 als auch des kompensierenden Magnetverstärkers 180 äußerst klein sein sollte gegenüber der Verstärkung des Gegentakt-Magnetverstärkers 10. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, können die Steuerwicklungen dies jeweils vorliegenden kompensierenden Magnetverstärkers einen sehr geringen Widerstand haben, und die Ausgangsleistung· des kompensierenden Magnetverstärkers kann sehr klein sein, da nur ein Hilfs-Vormagnetisierungsstrom an den Gegentakt-Magneitverstärker 10 geliefert wird. Ebenso^ ist zu bemerken, daß in, Regeleinrichtungen, bei denen ein Verstärker mit Einzelausgang statt eines Gegentaktverstärker verwendet ist, der kotnpensierende Magnetverstärker eine kompensierende Vormagnetisierung nur in einer Richtung zu liefern hat, obwohl die Abweichung in beiden Richtungen sehr groß werden kann. Außerdem braucht in Fällen, in denen die Steuerdurchflutung nur in einer Richtung sehr groß werden kann, nur ein selbstsättigender Magnetverstärker für den kompensierenden Magnetverstärker vorgesehen zu werden. Weiter ist zu bemerken, daß die vorliegende Erfindung auch verwendet werden kann zur Überwindung der Wirkung hoher Steuerdurchflutung, welche sich als Differenz aus den Durchflutungen von zwei oder mehr Steuerwicklungen (nicht dargestellt) ergibt. In diesem Falle ist es erforderlich, ebenso viele Steuerwicklungen (nicht dargestellt) auf jedem Kern des kompensierenden Magnet-Verstärkers (nicht dargestellt) vorzusehen, wie auf jedem Kern des Hauptverstärkers angeordnet sind.

Da gewisse Änderungen an den oben geschilderten Anordnungen bzw. Schaltungen vorgenommen und verschiedene Verkörperungen der Erfindung ohne Abweichung von ihrem Grundgedanken durchgeführt werden können, sind die in der obigen Beschreibung und in den zugehörigen Zeichnungen dargestellten Gegenstände lediglich als Erläuterungen der Erfindung und nicht in einem diese beschränkenden Sinne anzusehen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für Magnetverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß Vormagnetisierungswicklungen des Magnetverstärkers (Hauptverstärkers) in dem Ausgangskreis eines Hilfs-Magnetverstärkers liegen, dessen Steuererregung von der des Hauptverstärkers abhängig ist und dessen Ausgangsstrom im Arbeitsbereich des Hauptverstärkers praktisch gleich A^Tull ist, jedoch mit dem Überschreiten einer Steuerdurchflutung, die dem Kipp-Punkt der Kennlinie des Hauptverstärkers entspricht, eine die weitere Steuerdurchflutung des Hauptverstärkers kompensierende Durchflutung liefert.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklungen des Hauptverstärkers und des Hilfsverstärkers miteinander in Reihe liegen.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsverstärker so vormagnetisiert ist, daß er erst beim Überschreiten einer Steuerdurchflutung, die dem Kipp-Punkt des Hauptverstärkers entspricht, einen Ausgangsstrom zu liefern beginnt.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangskreis des Hilfsverstärkers ein Gleichrichter mit einer Schwellspannung liegt, die erst bei einer Steuerdurchflutung, die dem Kipp-Punkt des Hauptverstärkers entspricht, von der Ausgangsspannung überschritten wird.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem als Gegentaktverstärker ausgebildeten Hauptverstärker der Hilfsverstärker aus zwei ebenfalls im Gegentakt arbeitenden Doubler-Schaltungen zusammengesetzt ist, deren Ausgangswicklungen über eine Gleichrichter-Brückenschaltung mit den Vormagnetisierungswicklungen des Hauptverstärkers verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 700/290 10.