DE2224101C3 - Electromagnetic circuit arrangement - Google Patents

Description

Jochen 3 und 3' besieht. Wie weiter zu sehen ist, weisen die Schenkel 2 und 2' symmetrisch angeordnete fensterkernartige Ausbildungen 4 auf, die, zusammen mit einer in zwei gegensinnig gewickelten Wicklungshälften aufgebrachten Wicklung W3 auf den quer zur Flußrichtung in den Schenkeln 2 und 2' angebrachten Mittelschenkeln 6 der fensterkernartigen Ausbildungen 4 das Sperrmagnetsystem 5 bilden. Das Joch 3 des Eisenkreises I trägt die Wicklung W4 zur Abnahme der Ausgangsgröße u 4, das gegenüberliegende Joch 3' die ι ο Wicklung Wi, welche den zur Gleichslromvormagnetisierung notwendigen Gleichstrom /1 führt. Für weitere Eingangsgrößen u 2 und u 5 ist auf dem Joch 3' noch eine weitere Wicklung W2 und auf den Mittelschenkeln 6 der fensterkernartigen Ausbildungen 4 de:; Sperrmagnetsystems 5 eine aus zwei gegeneinander geschalteten Hälften bestehende Wicklung W5 vorgesehen. Yokes 3 and 3 'is viewed. As can also be seen, the legs 2 and 2 'have symmetrically arranged window core-like formations 4, which, together with a winding W3 applied in two oppositely wound winding halves, to the middle legs 6 of the window core-like, which are attached transversely to the flow direction in the legs 2 and 2' Formations 4 form the blocking magnet system 5. The yoke 3 of the iron circuit I carries the winding W4 to decrease the output variable u 4, the opposite yoke 3 ' carries the ι ο winding Wi, which carries the direct current / 1 necessary for direct current bias. For further input variables u 2 and u 5 there is another winding W2 on the yoke 3 'and on the middle legs 6 of the window core-like formations 4 de :; Blocking magnet system 5, a winding W5 consisting of two halves connected against one another is provided.

Neben der in jedem Fall fest vorgegebenen Eingangsgröße /1 an der Wicklung Wi stehen also noch Eingabemöglichkeiten für drei weitere Eingangsgrößen u 2, u 3 und u 5 zur Verfugung.In addition to the input variable / 1 fixed in each case at the winding Wi , input options for three further input variables u 2, u 3 and u 5 are also available.

Die Permeabilität des für den Eisenkreis 1 verwendeten Materials ist bekanntlich von der magnetischen Feldstärke im magnetischen Kreis abhängig; trägt man die Permeabilität als Funktion der Feldstärke auf, so durchläuft die Kurve ein Maximum. Dieses Permeabilitätsmaximum, das materialabhängig einer bestimmten Feldstärke zugeordnet ist, soll als Arbeitspunkt der elektromagnetischen Schaltungsanordnung in den folgend beschriebenen Anwendungen gelten. Die Eingangswicklung IVl auf dem Joch 3' und der sie durchfließende Gleichstrom /1 sind so abgestimmt, daß die im Magnetkreis erzeugte magnetische Feldstärke den Voraussetzungen zur Erzielung eines Permeabilitätsmaximums im Eisenkreis 1 entspricht.The permeability of the material used for the iron circuit 1 is known to be magnetic Field strength in the magnetic circuit dependent; if the permeability is plotted as a function of the field strength, see above the curve passes through a maximum. This maximum permeability, which depends on the material, a certain Field strength is assigned, should be used as the working point of the electromagnetic circuit arrangement in the following applications described apply. The input winding IVl on the yoke 3 'and they flowing direct current / 1 are adjusted so that the magnetic field strength generated in the magnetic circuit meets the requirements for achieving a maximum permeability in iron circle 1.

Die gezeigte elektromagnetische Schaltungsanordnung läßt sich auf verschiedene Art verwenden:
a) als Trenner: In dem mit dem Gleichstrom /1 vormagnetisierten Magnetkreis ist die an der Wicklung W4 auftretende Ausgangsgröße t/4 so lange Null, bis eine Wechselspannung als Eingangsgröße u 3 auf die Wicklung W3 des Sperrmagnetsystems 5 gegeben wird. Mit Hilfe dieser Wechselspannung wird der magnetische Widerstand des Eisenkreises 1 und damit seine Permeabilität derart gesteuert, daß in der Wicklung W 4 als Ausgangsgröße u 4 ein Wechselstrom induziert wird, welcher der Eingangsgröße u 3 folgt.The electromagnetic circuit arrangement shown can be used in various ways:
a) as a separator: In the magnetic circuit premagnetized with the direct current / 1, the output variable t / 4 occurring at the winding W 4 is zero until an alternating voltage is applied as the input variable u 3 to the winding W3 of the blocking magnet system 5. With the help of this alternating voltage, the magnetic resistance of the iron circuit 1 and thus its permeability is controlled in such a way that an alternating current is induced in the winding W 4 as output variable u 4, which follows the input variable u 3.

b) als Modulator: Dem durch die Gleichstromvormagnetisierung mit Gleichstrom /1 erzeugten Fluß im Eisenkreis 1 wird ein weiterer Fluß überlagert, welcher mit Hilfe eines der Wicklung W2 zugeführten veränderlichen Gleichstroms erzeugt wird. Den Wicklungen VV3 des Spernnagnetsystems 5 wird als dritte Eingangsgröße u 3 eine konstante Wechselspannung zugeführt. Als Ausgangsgröße u 4 tritt eine Wechselspannung veränderlicher Amplitude auf, entsprechend der Modulation der Wechselspannung u 3 konstanter Amplitude mit dem veränderlichen Gleichstrom bzw. pulsierenden Gleichstrom u 2 in der Wicklung W2. b) as a modulator: the flux in the iron circuit 1 generated by the direct current bias with direct current / 1 is superimposed by a further flux which is generated with the aid of a variable direct current fed to the winding W2. A constant alternating voltage is fed to the windings VV3 of the spern magnet system 5 as a third input variable u 3. An alternating voltage of variable amplitude occurs as the output variable u 4, corresponding to the modulation of the alternating voltage u 3 of constant amplitude with the variable direct current or pulsating direct current u 2 in the winding W2.

c) als Multiplizierer: Den Wicklungen W2 und W3 sind als Eingangsgrößen Wechselspannungen gleicher Frequenz und Phasenlage aber mit unterschiedlichen Amplituden zugeführt. Als Ausgangsgröße u 4 tritt eine Wechselspannung auf, deren Höhe dem Produkt der Wechselspannungen an den Eingängen entspricht.c) as a multiplier: AC voltages of the same frequency and phase position but with different amplitudes are fed to the windings W2 and W3 as input variables. An alternating voltage occurs as the output variable u 4, the level of which corresponds to the product of the alternating voltages at the inputs.

d) als invertierendes Glied: Dem durch die Gleichstromvormagnetisierung mit dem Gleichstrom/1 in der Wicklung Wl erzeugten Fluß im Eisenkreis 1 wird ein Wechselfluß überlagert, welcher mit Hilfe der Wicklung W2 und einer dieser als Hilfsgröße zugeführten Wechselspannung u2 erzeugt wird. Der Wicklung W3 des Sperrmagnetsystems 5 wird eine Gleich- oder Wechselspannung u 3 als steuernde Eingangsgröße zugeführt. Die Ausgangsspannung u 4 folgt dann dieser Eingangsgröße umgekehrt proportional. Derartige Übertragungsglieder mit fallender Charakteristik finden Anwendung in der Regeltechnik.d) as an inverting element: the flux in the iron circuit 1 generated by the direct current bias with the direct current / 1 in the winding Wl is superimposed by an alternating flux which is generated with the aid of the winding W2 and an alternating voltage u2 supplied to it as an auxiliary variable. The winding W3 of the blocking magnet system 5 is supplied with a direct or alternating voltage u 3 as a controlling input variable. The output voltage u 4 then follows this input variable in an inversely proportional manner. Such transmission elements with falling characteristics are used in control technology.

e) als Magnetverstärker: Um zu erreichen, daß die Ausgangsgröße der Eingangsgröße verstärkt folgt, wird zusätzlich zu den bereits unter d) geschilderten Schaltungsmaßnahmen eine weitere Eingangsgröße u 5 auf die Wicklungen W5 des Sperrmagnetsystems 5 gegeben. Diese Eingangsgröße u 5 ist eine Gleichspannung und dient zur Einstellung des Verstärkerarbeitspunkts in Analogie zur negativen Gittervorspannung einer Verstärkerröhre. e) As a magnetic amplifier: In order to achieve that the output variable follows the input variable in an amplified manner, a further input variable u 5 is applied to the windings W5 of the blocking magnet system 5 in addition to the circuit measures already described under d). This input variable u 5 is a direct voltage and is used to set the amplifier operating point in analogy to the negative grid bias of an amplifier tube.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Elektromagnetische Schaltungsanordnung mit einem luftspaltlosen Eisenkreis und Wicklungen für mehrere elektrische Eingangsgrößen, von denen eine ein Gleichstrom zur Permeabilitätssteuerung des magnetischen Kreises ist und für eine in einem funktionellen Zusammenhang zu den Eingangsgrößen stehende Ausgangsgröße, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Permeabilität des magnetischen Kreises auf den Maximalwert eingestellt ist und daß der magnetische Kreis ein von einer Wechselspannung als einer weiteren der Eingangsgröße (u) gespeistes, an sich bekanntes Sperrmagnetsystem (5) zur Steuerung seines elektromagnetischen Widerstands aufweist.1. Electromagnetic circuit arrangement with an iron circuit without air gaps and windings for several electrical input variables, one of which is a direct current for controlling the permeability of the magnetic circuit and for an output variable that is functionally related to the input variables, characterized in that the permeability of the magnetic Circle is set to the maximum value and that the magnetic circuit has a known blocking magnet system (5) for controlling its electromagnetic resistance, which is fed by an alternating voltage as a further input variable (u). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkreis (1) rahmenartig aus zwei Schenkeln (2, 2') und zwei Jochen (3, 3') gebildet ist und daß die Schenkel (2, 2') gleichartige fensterkernartige Ausbildungen (4) aufweisen, deren quer zur magnetischen Flußrichtung im Eisenkreis angeordnete Mittelschenkel (6) die Wicklung (W3) des Sperrmagnetsystems (5) tragen, und daß auf dem einen Joch (3) die Wicklung (WA) zur Abnahme der Ausgangsgröße (u 4) und auf dem anderen Joch (3') Wicklungen ('VV1, VV2) für die Eingangsgrößen (Ii, u 2) vorgesehen sind.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the iron circle (1) is formed like a frame from two legs (2, 2 ') and two yokes (3, 3') and that the legs (2, 2 ') similar window core-like formations (4), the middle legs (6) of which are arranged transversely to the magnetic flow direction in the iron circle carry the winding (W3) of the blocking magnet system (5), and that on one yoke (3) the winding (WA) to decrease the output variable (u 4 ) and on the other yoke (3 ') windings (' VV1, VV2) for the input variables (Ii, u 2) are provided. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch I und 2 als Modulator, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem anderen Joch (3') angeordneten Wicklung (W2) für eine Eingangsgröße eine veränderbare Gleichspannung (u2) zugeführt ist und daß die an der Wicklung (W3) des Sperrmagnetsystems (5) anliegende Wechselspannung (u 3} konstant ist.3. Circuit arrangement according to claim I and 2 as a modulator, characterized in that the winding (W2) arranged on the other yoke (3 ') is supplied with a variable DC voltage (u2) for an input variable and that the winding (W3) of the Blocking magnet system (5) applied alternating voltage (u 3} is constant. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2 als Multiplizierer, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem anderen Joch (3') angeordneten Wicklung (W 2) eine Wechselspannung (u 2) zugeführt ist, die die gleiche Frequenz und Phasenlage aufweist, wie die der Wicklung (W3) des Sperrmagnetsystems (5) zugeführte Wechselspannung (u3). 4. Circuit arrangement according to claim 1 and 2 as a multiplier, characterized in that the winding (W 2) arranged on the other yoke (3 ') is supplied with an alternating voltage (u 2) which has the same frequency and phase position as that of the Alternating voltage (u3) fed to the winding (W3) of the blocking magnet system (5). 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2 als invertierendes Glied, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklung (VV2) auf dem anderen Joch (3') eine Wechselspannung (u 2) als Hilfsgröße und der Wicklung (W3) des Sperrmagnetsystems (5) die Wechselspannung (u3) oder eine Gleichspannung als steuernde Eingangsgröße zugeführt ist.5. Circuit arrangement according to claim 1 and 2 as an inverting member, characterized in that the winding ( VV2) on the other yoke (3 ') an alternating voltage (u 2) as an auxiliary variable and the winding (W3) of the blocking magnet system (5) the alternating voltage (u3) or a DC voltage is supplied as a controlling input variable. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2 als Magnetverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklung (VV2) auf dem anderen Joch (3') eine Wechselspannung (u 2) als Hilfsgröße, der Wicklung (W3) des Sperrmagnetsystems (5) die Wechselspannung (u 3) oder eine Gleichspannung als steuernde Eingangsgröße und einer weiteren Wicklung (W5) des Sperrmagnetsystems (5) eine Gleichspannung6. Circuit arrangement according to claim 1 and 2 as a magnetic amplifier, characterized in that the winding (VV2) on the other yoke (3 ') an alternating voltage (u 2) as an auxiliary variable, the winding (W 3) of the blocking magnet system (5) the alternating voltage (u 3) or a direct voltage as a controlling input variable and a further winding (W5) of the locking magnet system (5) a direct voltage (u 5) zur Einstellung des Verstärkerarbeitspunkts zugeführt ist. (u 5) is supplied to set the amplifier operating point. Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetisehe Schaltungsanordnung mit einem luftspaltlosen Eisenkreis und Wicklungen für mehrere elektrische Eingangsgrößen, von denen eine ein Gleichstrom zur Permeabiiitätssteuerung des magnetischen Kreises ist Kr eine, in einem funktioneilen Zusammenhang zu α PinUnesgrößen stehende Ausgangsgröße. Eine t ar'g'Snung ist bekannt(UT-K9 1, 755). Die Erfindung geht von dem bekannten Sperrma-PtnrinziD aus. Dieses Prinzip, wie es an Hand von υ Xdenen Beispielen ausführlich in der DT-PS 881089 dargestellt ist und welches insbesondere bei sogenannten Schutzrelais Anwendung findet, beruht auf de? additiven oder subtraktion Überlagerung von Magnetflüssen in einem geschlossenen magnetischen κ rPis In den üblichen Anwendungsfallen wird dabei em konstanter, durch Permanentmagnete oder gleichstromgespeiste Elektromagnete erzeugter magnetischer Fluß mittels eines von einem als Steuergroße anzusehenden elektrischen Signal erzeugten Flusses derart geschwächt, daß ein gegen eine Federkraft angezogener Anker sich löst und Kontakte betätig. Der geschlossene Eisenkreis des aus Eisenkern und Wicklung bestehenden Sperrmagnetsystems ist dabe, ein Teil des den konstanten Fluß führenden Eisenkreises.The invention relates to a elektromagnetisehe circuitry with an air gap-less magnetic circuit and windings for a plurality of electrical inputs, one of which is a direct current to Permeabiiitätssteuerung of the magnetic circuit Kr one standing in a functional connection to α PinUnesgrößen output. A t ar'g'Snung is known (UT-K 9 1, 755). The invention is based on the known Sperrma-PtnrinziD. This principle, as it is shown in detail on the basis of examples in DT-PS 881089 and which is used in particular in so-called protective relays, is based on de? additive or subtraction superposition of magnetic fluxes in a closed magnetic κ rPis In the usual cases of application, em constant magnetic flux generated by permanent magnets or DC-fed electromagnets is weakened by means of a flux generated by an electrical signal, which can be regarded as a control variable, in such a way that an armature is attracted against a spring force loosens and contacts operate. The closed iron circle of the locking magnet system, which consists of iron core and winding, is part of the iron circle that guides the constant flux. Es besteht die Aufgabe, den bisherigen Anwendungsbereich des Sperrmagnetprinzips wesentlich zu erweitern und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die bei möglichst einfachen Aufbau mehrere Schaltungs- und Anwendungsmöglichkeiten erlaubt.The task is to significantly expand the previous area of application of the locking magnet principle and to create a circuit arrangement which, with the simplest possible structure, has several circuit and Possible uses allowed. Die Aufgabe wird mit einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Permeabilität des magnetischen Kreises auf den Maximalwert eingestellt ist und daß der magnetische Kreis ein von einer Wechselspannung als einer weiteren der Eingangsgrößen gespeistes, an sich bekanntes Sperrmagnetsystem zur Steuerung seines elektromagnetischen Widerstands aufweist.The object is achieved according to the invention with a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning solved that the permeability of the magnetic circuit is set to the maximum value and that the magnetic circuit one fed by an alternating voltage as another of the input variables, in itself has known locking magnet system for controlling its electromagnetic resistance. Eine bevorzugte Ausführungsform der elektromagnetischen Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet daß der geschlossene Eisenkreis rahmenartig aus zwei Schenkeln und zwei Jochen gebildet ist und daß die Schenkel gleichartige fensterkernart.ge Ausbildungen aufweisen, deren quer zur magnetischen Flußnchtung im Eisenkreis angeordnete Mittelschenkel die Wicklungen des Sperrmagnetsystems tragen und daß auf dem einen Joch die Wicklung zur Abnahme der Ausgangsgröße und auf dem anderen Joch Wicklungen zur Einführung der Eingangs- oder Hilfsgrößen, insbesondere eines Gleichstroms zur Vormagnetisierung und einer Hilfswechselstellung vorgesehen sind.A preferred embodiment of the electromagnetic circuit arrangement is characterized that the closed iron circle is formed like a frame from two legs and two yokes and that the Legs have similar fensterkernart.ge formations, the transverse to the magnetic Flußnchtung arranged in the iron circle middle legs carry the windings of the locking magnet system and that on the one yoke the winding to decrease the output size and on the other yoke windings for Introduction of the input or auxiliary variables, in particular a direct current for premagnetization and an auxiliary change position are provided. Ein Eisenkreis der genannten Art laßt sich in einfacher Weise als geschlossener Kern aus geschichteten Kernblechen herstellen. Die Wicklungen sind ohne Schwierigkeit aufzubringen. Neben einer fest vorgegebenen Eingangsgröße, nämlich der Gleichstromvormagnetisierung, lassen sich über die Wicklungen des Sperrmagnetsystems und weitere auf dem die Vormagnetisierungswicklung tragenden Joch angebrachte Wicklungen wahlweise weitere elektrische Eingangsgrößen aufgeben. Die Ausgangsgröße ist dann jeweils eine Funktion der Eingangsgröße. Je nach Art und Anzahl der Eingangsgrößen läßt sich die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung als Trenner, Modulator, Multiplizierer, invertierendes Glied oder Magnetverstärker einsetzen, wie im folgenden an Hand der FigurAn iron circle of the type mentioned can be found in Easily produce as a closed core from layered core sheets. The windings are without Difficulty bringing up. In addition to a fixed input variable, namely the direct current bias, can be found on the windings of the blocking magnet system and others on the bias winding windings attached to the supporting yoke, optionally other electrical input variables give up. The output variable is then a function of the input variable. Depending on the type and Number of input variables, the circuit arrangement according to the invention can be used as a separator, modulator, Use a multiplier, inverting element or magnetic amplifier, as shown below with reference to the figure erläutert wird. .....is explained. ..... Das in der Figur gezeigte Ausführungsbeispiel einer elektromagnetischen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zeigt einen geschlossenen und luftspaltfreien Eisenkreis 1 aus geschichteten Kernblechen, welcher im wesentlichen aus den Schenkeln 2 und 2' und denThe embodiment shown in the figure of an electromagnetic circuit arrangement according to FIG Invention shows a closed and air gap-free iron circuit 1 made of layered core sheets, which in the essentially from the legs 2 and 2 'and the