DE1121119B

DE1121119B - Gleichstromverstaerker fuer Regelzwecke

Info

Publication number: DE1121119B
Application number: DES64188A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Dieter Stroele
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-07-30
Filing date: 1959-07-30
Publication date: 1962-01-04

Description

Gleichstromverstärker für Regelzwecke Es ist bekannt, daß stetige lineare Verstärker durch eine kapazitive Gegenkopplung die Eigenschaft eines Integrators erhalten. Bei Anlegen eines Eingangssignals ist die Gegenkopplung voll wirksam, jedoch nimmt der Einfluß mit zunehmender Aufladung des Kondensators ab, so daß die Ausgangsgröße etwa linear ansteigt, bis der Kondensator völlig aufgeladen ist.
Derartige Integrierverstärker haben den Nachteil, daß sie bei kleinen Eingangssignalen, die auf Störeinflüsse verschiedener Art zurückgehen, unbeabsichtigt aus dem Nullpunkt hochlaufen. Dies bildet ein Hindernis für viele an sich vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten des Integrierverstärkers.
Als Beispiel hierfür sei die Strombegrenzung eines Gleichstromgenerators genannt, beispielsweise eines Leonardgenerators. Ein Schaltschema ist in der Zeichnung angedeutet. Ein Regler 1 verarbeitet die Regelabweichung zwischen dem Ankerspannungssollwert U;, und dem Istwert UA und beeinflußt ein Stellglied 2, das den Erregerstrom an die Wicklung 3 des Generators liefert. An die Klemmen 5 und 6 kann ein Antriebsmotor, beispielsweise für eine Haspel, angeschlossen werden. Der Spannungsistwert (`A wird mittels eines Meßgliedes 7 bestimmt und dem Regler 1 zugeführt.
Bei der Beschleunigung oder bei Hängenbleiben des Motors bzw. bei Kurzschlüssen treten hohe Ströme auf, die man durch Beeinflussung des Spannungssollwertes begrenzen kann. Ein Stromwandler 8 dient zur Messung des Ankerstromistwertes 1A, der über Widerstände 10 und 11 mit dem an die Klemme 9 geführten Ankerstromgrenzwert IÄB verglichen wird. Sobald der Ankerstrom den voreingestellten Grenzwert überschreitet, wird die Diode 12 durchlässig und steuert einen Verstärker 13 (z. B. einen Transistorverstärker) aus, dessen Ausgangsgröße UÄB den wirksamen Ankerspannungssollwert entsprechend herabsetzt. Die Schaltungselemente 14, 15, 16 und 17 seien zunächst nicht vorhanden.
Durch Anwendung eines Integrierverstärkerskönnte man nun erreichen, daß trotz verhältnismäßig geringer statischer Verstärkung eine genaue Begrenzung auf den eingestellten Höchststrom eintritt, da der Integrierverstärker den wirksamen Ankerspannungssollwert so lange verringert, bis über die Diode 12 kein Eingangssignal mehr an den Verstärker gelangt. Wegen der Gefahr des Austaufens aus dem Nullpunkt ist jedoch der Integrierverstärker nicht brauchbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstromverstärker für Regelzwecke mit einer kapazitiven Gegenkopplung zur Erzielung einer Integrierwirkung zu schaffen, der sich im Ruhezustand gewissermaßen selbst im Nullpunkt festhält. Dies wird unter Anwendung einer an sich bekannten zusätzlichen galvanischen Gegenkopplung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im galvanischen Gegenkopplungsweg ein Strombegrenzungsglied angeordnet ist.
Zur Begrenzung kann vorteilhaft ein Schwellwertglied dienen. Es kann an den Mittelpunkt eines Spannungsteiles angeschlossen sein, der als galvanischer Gegenkopplungswiderstand wirkt. Ein Beispiel für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens ist in der Figur dargestellt. Der Verstärker 13 hat eine kapazitive Gegenkopplung über den Kondensator 17 sowie eine zusätzliche galvanische Gegenkopplung über die Widerstände 14, 15 mit durch ein Schwellwertglied 16 begrenztem Strom. Im Ausführungsbeispiel ist als Schwellwertglied eine Diode mit scharfem Kennlinienknick verwendet.
Die Wirkungsweise ergibt sich wie folgt: Im Ruhezustand hält sich der Verstärker 13 im Nullpunkt, da jede auftretende Ausgangsgröße über die galvanische Gegenkopplung einen Rücklauf in den Nullpunkt herbeiführt. Wird nun im Begrenzungsfalle über die Diode 12 ein Eingangssignal an den Verstärker 13 geführt, so steigt zunächst die Ausgangsgröße so lange an, bis das Schwellwertglied 16 durchlässig wird. Von diesem Augenblick an kann die galvanische Gegenkopplung nur mit begrenztem Strom wirksam sein, nämlich mit dem Strom, der sich aus dem Quotienten der annähernd konstanten Spannung am Schwellwertglied und dem Wert des Widerstandes 14 ergibt. Dieser Quotient wird zweckmäßig sehr niedrig gewählt, so daß die Wirkung der galvanischen Gegenkopplung praktisch vernachlässigbar ist. Der Verstärker arbeitet somit annähernd als reiner Integrator. Im vorliegenden Anwendungsfall läßt sich auf diese Weise der Ankerstrom auf einem nur wenig über dem vorgegebenen Grenzwert liegenden Strom halten.
Die Anordnung des Schwellwertgliedes bzw. anderer Begrenzungsmittel für die galvanische Gegenkopplung hängt von der Art der inneren Schaltung des Verstärkers 13 ab und kann diesem von Fall zu Fall ohne weiteres angepaßt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gleichstromverstärker für Regelzwecke mit einer kapazitiven und einer galvanischen Gegenkopplung, dadurch gekennzeichnet, daß im galvanischen Gegenkopplungsweg ein Strombegrenzungsglied angeordnet ist.
2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung ein Schwellwertglied dient.
3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdasSchwellwertelementeine Diode (16) ist, die den Abgriff eines den galvanischen Gegenkopplungsweg bildenden Spannungsteilers (14,15) mit Masse verbindet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 880 375; Zeitschrift »Elektronische Rundschaue, Bd. 9, 1955, S. 320 bis 323.