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Richtungsempfindlicher Magnetverstärker Es ist bekannt, bei der Durchführung
von Regel-und Steueraufgaben Magnetverstärker zu verwenden, deren Arbeitsstrom nicht
nur in der Intensität von einem Nullwert bis zu einem Höchstwert, sondern auch in
der Richtung beeinflußt wird.
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Bei einer bekannten Magnetverstärkeranordnung wird der einen Wechselstromverbraucher
durchfließende Arbeitswechselstrom in seiner Intensität dadurch gesteuert, daß er
mit Hilfe von auf zwei getrennten Kernen angeordneten Wicklungen in seine beiden
Halbperioden aufgespalten wird, und die Amplituden der beiden Halbperioden durch
gleichmäßige Beeinflussung der Permeabilität der Kerne mittels gleicher und mit
den von den Strömen der beiden Wicklungen erzeugten Flüssen gleichsinniger Flüsse
geändert werden. Die beiden Halbperioden werden dann außerhalb der Steuervorrichtung
wieder zu einem den Wechselstromverbraucher speisenden Wechselstrom vereinigt. Diese
Anordnung ist nicht richtungsempfindlich und weist außerdem den Nachteil auf, daß
in der steuernden Wicklung Wechselspannungen induziert werden, die den meist nur
sehr schwach belastbaren Steuerkreis in unerwünschter Weise beeinflussen.
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Es ist ferner ein richtungsempfindlicher Magnetverstärker mit von
periodisch veränderlichem, einen Gleichstromanteil enthaltendem Arbeitsstrom durchflossenen
Arbeitsdrosseln bekannt, dessen Arbeitswicklungen abwechselnd gespeist werden, und
bei dem mit den Arbeitswicklungen die von den Strömen der Arbeitswicklungen durchflossenen
Gleichstromverbraucher derart in Reihe liegen, daß
der aus der Differenz
der Ströme der Gleichstromverbraucher resultierende Ausgangsstrom dem Eingangsstrom
nach Größe und Richtung zugeordnet ist. Dieser bekannte Verstärker weist den Nachteil
auf, daß infolge der magnetischen Kopplung der beiden Arbeitskreise unerwünschte
Oberwellen im Eingangskreis auftreten.
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Weiterhin ist bekannt, zur Vermeidung der Rückwirkung von Oberwellen
auf den Eingangskreis einen Magnetverstärker auf zwei gleich ausgelegten, gegeneinander
magnetisch entkoppelten Teilverstärkern aufzubauen und die Eingangskreise derart
in Reihe zu schalten, daß sich die Oberwellen gegenseitig kompensieren. Bei diesem
bekannten Magnetverstärker wird jedoch zur Speisung nicht ein periodisch veränderlicher,
einen Gleichstromanteil enthaltender Arbeitsstrom verwendet. Seine Empfindlichkeit
ist daher weniger groß.
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Die Erfindung betrifft einen richtungsempfindlichen Magnetverstärker
mit von periodisch veränderlichen, einen Gleichstromanteil enthaltenden Arbeitsströmen
durchflossenen Arbeitsdrosseln. Gemäß der Erfindung weist bei einer derartigen Anordnung
unter Verwendung von zwei gleich ausgelegten, gegeneinander magnetisch entkoppelten
Teilverstärkern jeder Teilverstärker zwei abwechselnd gespeiste Arbeitswicklungen
auf, -mit denen von den Strömen der beiden Arbeitswicklungen durchflossene Gleichstromverbraucher
derart in Reihe liegen, daß der aus der Differenz der Ströme der beiden Teilverstärker
resultierende Ausgangsstrom dem Eingangsstrom nach Größe und Richtung zugeordnet
ist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind bei einem derartigen
Verstärker die Teilverstärker durch den Steuerstrom gegensinnig steuerbar und derart
bemessen, daß bei der einen Richtung des Steuerstromes der Arbeitsstrom der einen
Einheit denjenigen der anderen Einheit überwiegt und umgekehrt.
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Die Fig. z bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. -Bei der
in Fig. r schematisch dargestellten Verstärkeranordnung sind zwei Verstärkereinheiten
I, il vorgesehen. Die einzelne Einheit, z. B. die Einheit I, weist einen Kern 21
auf, der aus hochpermeablem Stoff besteht und beispielsweise als dreischenkliger
Kern; 'wie dargestellt, oder als- mehrschenkliger Kernt ausgebildet sein -kann.
Es können indes auch zwei - einzelne 'geschlossene Kerne verwendet werden. Die Einheit`
weist zwei Arbeitswicklungen 22; 23 auf, die auf den Außenschenkeln angeordnet sind.
Die beiden Arbeitswicklungen-werden-über einen mechanischen Unterbrecher mit zwischen
den beiden Kontakten 25 und 26 schwingendem Mittelkontakt 27 aus einem Gleichstromnetz
24 gespeist. Mit Hilfe dieses Unterbrechers werden die beiden Arbeitswicklungen
abwechselnd jeweils an- den einen, beispielsweise positiven, Pol des Gleichstromnetzes
gelegt. In- Reihe mit den Arbeitswicklungen liegt ein Gleichstromverbraucher 28,
der eine -Wicklung eines elektrorriagnetischen- Gerätes, z. B. einer Tauchspule,
sein kann. Die Arbeitswicklungen sind auf den beiden Schenkeln des Kernes 21 in
der Weise angeordnet, daß durch den in der Arbeitswicklung 22 fließenden Arbeitsstrom
ein magnetischer Fluß in der durch den Pfeil 2,2,'
und durch den in der Arbeitswicklung
23 fließenden Strom ein magnetischer Fluß in der durch den Pfeil 23' versinnbildeten
Richtung erzeugt wird. Auf dem Mittelschenkel des Kernes ist eine von einem steuernden
Eingangsstrom durchflossene Wicklung 29 vorgesehen, die beispielsweise durch bei
30 vorgesehene Steuergeber gespeist ist. Es sei angenommen, daß die Wicklung
von einem Gleichstrom durchflossen ist, durch den ein magnetischer Fluß der durch
den Pfeil 29' versinnbildeten Richtung erzeugt wird. Wie sich aus dem Richtungssinn
der durch die Pfeile versinnbildeten magnetischen Flüsse ergibt, wirkt der von dem
Eingangsstrom erzeugte magnetische Fluß im gleichen Sinne wie die durch die Gleichstromanteile
in den Arbeitswicklungen erzeugten magnetischen Flüsse. Die Ströme in den Arbeitswicklungen
22, 23 sind von dem Steuerstrom der Wicklung 29 abhängig. Der Verbraucher 28 wird
von den Strömen der beiden Arbeitswicklungen wechselweise durchflossen.
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Die Verstärkereinheit II ist vollkommen der Einheit I entsprechend
ausgebildet. Auf dem Kern -31 sind die beiden Arbeitswicklungen 32, 33 angeordnet,
die wiederum aus dem Gleichstromnetz 24 über einen mechanischen Unterbrecher mit
den Kontakten 35, 36, 37 gespeist sind. Die Schwingkontakte 27, 37 der beiden Einheiten
arbeiten mit gleicher Frequenz und können zu diesem Zweck mechanisch miteinander
verbunden sein. In Reihe mit den Arbeitswicklungen liegt der Gleichstromverbraucher
38, der von den Strömen der beiden Arbeitswicklungen durchflossen ist. Auf dem Mittelschenkel
des Kernes ist eine Wicklung 39 angeordnet, die von dem gleichen bei 30 vorgesehenen
Steuergeber gespeist ist. Die Arbeitswicklungen 32, 33 sind auf den Kernen in der
Weise angeordnet, daß die durch ihre Ströme erzeugten magnetischen Flüsse die durch
die Pfeile 32', 33' versinnbildete Richtung besitzen. Bei der angenommenen Richtung
des Steuerstromes wirkt der durch diesen erzeugte, durch den Pfeil 39' versinnbildete
magnetische Fluß den beiden durch die Arbeitsströme erzeugten: Flüssen entgegen.-Die
Anordnung von zwei Arbeitswicklungen hat den Vorteil, _daß- -der Wechselstromanteil
des Arbeitsstromes die doppelte Frequenz besitzt und eine Vergleichmäßigung des
Arbeitsstromes bedingt. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die
resultierenden Induktionswirkungen der Arbeitsströme auf die Steuerwicklungen im
ge-,steuerten Zustand des Verstärkers so klein werden, . d-aß sie den Eingangskreis-
praktisch nicht belasten.
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Auf den beiden Mittelschenkeln der Kerne 2 r, -31
sind in anologer
Weise wie die Wicklungen 29, 39 die weiteren Wicklungen 41, 42 angeordnet, -die
beide von einem bei 4o vorgesehenen Steuergeber gespeist sind. Mit Hilfe solcher-Wicklungen
ist es möglich, mehrere Steuerwerte zu einer resultierenden
Steuergröße
zu vereinigen, wobei die einzelnen Steuergeber in vorteilhafter Weise galvanisch
voneinander getrennt bleiben. Der Grad der Einflußnahme des einzelnen Steuerwertes
ist durch die Wahl der Windungszahl oder mit Hilfe entsprechender Regelvorrichtungen,
z. B. Regelwiderständen, in gewünschter Weise wählbar.
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Für besondere Zwecke, z. B. für Meßverstärker, kann an Stelle der
beiden Verbraucher 28, 38 ein einziger Verbraucher 48 vorgesehen sein, der mittels
der gestrichelten Leitungen an den Verstärker angeschlossen ist. Die Teile 28, 38
werden dann von Widerständen gebildet, die sich aus ohmschen, induktiven und kapazitiven
Widerständen zusammensetzen können. Die Teile 28, 38 können indes selber auch Verbraucher
sein.
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Ein Verstärker nach Fig. i besteht im allgemeinen Fall aus vier Kernen
mit je einer Arbeitswicklung und je einer Steuerwicklung. Wie im vorstehenden ausgeführt
ist, können jeweils zwei Kerne zu einer Einheit zusammengefaßt und mit einer gemeinsamen
Steuerwicklung versehen sein. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. i ist die Zusammenfassung
derart erfolgt, daß die beiden Kerne einer Einheit eine Steuerwicklung tragen. Bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2, das hinsichtlich seiner Wirkungsweise vollständig
mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. i übereinstimmt und bei dem deshalb gleiche
Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind jeweils zwei Kerne der beiden
Einheiten mit Hilfe einer gemeinsamen Steuerwicklung zusammengefaßt. Die Arbeitswicklungen
sind so angeordnet, daß sich die durch die Pfeile 22', 33' bzw. 32', 23' angeordneten
Flußverhältnisse ergeben. Wie ersichtlich, sind die Arbeitswicklungen 23, 33 der
Fig. i in Fig. 2 miteinander so vertauscht und die Anordnung der Wicklungen ist
so gewählt, daß die Arbeitsflüsse in bezug auf die Steuerflüsse den Verhältnissen
beim Ausführungsbeispiel der Fig. i entsprechen. Für die in Fig. 2 angegebenen Verbraucher
28, 38, 48 gilt das bezüglich des Ausführungsbeispieles der Fig. i Gesagte.
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In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die
Kerne mit den Wicklungen sowie die Verbraucher der Anordnung gemäß Fig. i entsprechen
und deshalb mit gleichen Bezugszeichen wie dort versehen sind, und für welches das
bezüglich der Anordnung der Kerne im vorstehenden Ausgeführte in analoger Weise
gilt. Zur Speisung der Anordnung dient ein Wechselstromnetz 6o. An Stelle der mechanischen
Unterbrecher der Fig. i ist eine Gleichrichteranordnung mit acht Trockengleichrichtern
63, 64, 65, 66 und 63', 64', 65', 66' vorgesehen. Zur besseren Verdeutlichung der
Wirkungsweise sind die jeweils für eine Halbperiode durchlässigen Gleichrichter
in gleicher Weise dargestellt. So arbeiten z. B. in Fig. 3 die Gleichrichter 63',
64', 65', 66' in der Durchlaßrichtung und die Gleichrichter 63, 64, 65, 66 in der
Sperrichtung, wenn Punkt a positiv ist gegenüber Punkt b und umgekehrt. Es sei hier
die Möglichlceit erwähnt, das jeweils zwei Gleichrichter, z. B. 63', 64' usw., durch
einen Gleichrichter ersetzt sein können.
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Schafft man sich einen elektrischen Mittelpunkt mit Hilfe von Widerständen,
z. B. einer Drosselspule mit Mittelanzapfung, so können die Gleichrichter 63, 64,
65', 66' in Fortfall kommen und die Leitung 61, 62 durch eine gemeinsame zu dem
genannten Mittelpunkt führende Leitung ersetzt werden. Eine analoge Anordnung mit
elektrischem Mittelpunkt kann auch für den Fall der Speisung der Anordnung aus einem
Gleichstromnetz Verwendung finden, wobei die gemeinsame Leitung der Verbraucher
bzw. Widerstände 28, 38 zu dem elektrischen Mittelpunkt geführt ist und die Flußverhältnisse
in analoger Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. i und 3 gewählt sind.
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Als Gleichrichter können z. B. Röhrengleichrichter, Trockengleichrichter
oder mechanische Gleichrichter Verwendung finden, wobei, rotierende mechanische
Gleichrichter zweckmäßig auf die . Welle des Generators gesetzt werden.
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Bei Speisung des Verstärkers aus einem Gleichstromnetz können als
Umformer außer dem bereits erwähnten mechanischen Unterbrecher auch Röhren, z. B.
Gasentladungsröhren oder Elektronenröhren, Verwendung finden.
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Zur Steuerung des Verstärkers ist bei den Ausführungsbeispielen Gleichstrom
benutzt. Es kann hierfür aber auch periodisch veränderlicher Strom, z. B. periodisch
veränderlicher Gleichstrom oder Wechselstrom, benutzt werden, dessen Frequenz niedriger
als diejenige des zur Speisung des Verstärkers dienenden Arbeitsstromes ist.