DE941494C - Magnetischer Verstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich "auf elektrische Steuerstromschaltungen, bei welchen die magnetische Charakteristik eines der magnetischen Sättigung fähigen Blindwiderstandes als Steuergröße benutzt wird. Derartige Schaltungen sind unter der Bezeichnung magnetische Verstärker bekanntgeworden.

Bei einer Art von magnetischen Verstärkern, die als sich selbst sättigende magnetische Verstärker bezeichnet werden, werden Gleichrichter in Reihe mit den den Laststrom führenden Wicklungen des Blindwiderstandes geschaltet und dienen dazu, in diesen Lastwicklungen einen Gleichstrom hervorzurufen, welcher den Blindwiderstand auf einen bestimmten Arbeitspunkt seiner magnetischen Kennlinie bringt. Solche, sich selbst sättigenden magnetischen Verstärker sprechen sehr schnell auf Änderungen eines die S teuer wicklungen des Blindwiderstandes durchfließenden Signalstromes in einer Richtung an, sprechen jedoch weniger schnell auf Signalstromänderungen in der umgekehrten Richtung an. Diese geringe Ansprechgeschwindigkeit auf Signalstromänderungen in der zuletzt genannten Richtung ist insbesondere nachteilig bei

sich selbst sättigenden magnetischen Verstärkern ■ für Doppelwellenspeisung, wenn die Verstärker eine Anzahl von parallelen Stromwegen für den Laststrom besitzen. Diese parallelen Stromzweige bilden einen Hilfsstromkreis, der sich nicht über die Last schließt, und zwar für einen Strom, der durch Signalstromänderungen in einer bestimmten Richtung erzeugt wird. Dieser zirkulierende Strom wirkt als elektrische Trägheit, welche die Anspulgeschwindigkeit des magnetischen Verstärkers verkleinert.

Die Verzögerung des Ansprechens von sich selbst sättigenden magnetischen Verstärkern auf Signalstromänderungen in einer Richtung ist auf die Induktion einer Spannung in den Lastwicklungen des induktiven Blindwiderstandes zurückzuführen. Diese induzierte Spannung erzeugt in einem geschlossenen Stromkreis des Verstärkers einen Hilfsstrom nur in derjenigen Richtung, die von den Gleichrichtern, die normalerweise in diesem Kreis vorhanden sind und den Laststrom führen, zugelassen wird.

Es besteht daher der Zweck der Erfindung darin, einen sich selbst sättigenden magnetischen Verstärker zu schaffen, der sehr schnell auf kurzzeitige Signalstromänderungen zunehmender wie abnehmender Richtung anspricht. Genauer gesagt besteht der Zweck der Erfindung darin, eine Schaltung zur Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit von sich, selbst sättigenden magnetischen Verstärkern anzugeben, und zwar für Signalstromänderungen solcher Richtung, daß Hilfsströme in Stromschleifen über die Lastwicklung des induktiven· Blindwiderstandes induziert werden . können.

Bei der Anwendung auf sich selbst sättigende magnetische Verstärker für Doppelwellenspeisung wird durch die Erfindung eine Schaltung zur Verminderung der durch Signaletromänderungen induzierten zirkulierenden Ströme in parallelen den Laststrom führenden Stromzweigen ohne eine wesentliche oder bemerkenswerte Verkleinerung der Ausgangsspannung des Verstärkers hervorgerufen. Infolgedessen erhalten solche magnetischen Verstärker eine annähernd gleich große Ansprechgeschwindigkeit auf Signalstromänderungen in beliebigen Richtungen, und zwar trotz der Unterschiede in der Größe des· Laststromes, welchen, der magnetische Verstärker liefern kann. Gemäß der Erfindung wird ein Widerstandselement in Reihe mit jeder Lastwicklung in dem, geschlossenen Stromkreis angeordnet, und es sind Mittel vorgesehen, um an diesen Widerstandselementen eine Vorspannung solcher Polarität wirksam werden zu lassen, daß ein Hilfsstrom durch die Widerstandselemente in derselben Richtung wie der Laststrom fließt. Der Spannungsabfall an diesen Widerstandselementen wirkt der von Signalstromänderungen in den Lastwicklungen in Richtung des langsamen Ansprechens induzierten Spannung entgegen und verhindert die Ausbildung der unerwünschten zirkulierenden Ströme. Die negative Vorspannung wird vorzugsweise durch Gleichrichtung einer Wechselspannung erzeugt,' die gegenphasig zu der Speisewechselspannung des Verstärkers ist, so daß der Hilfs-Vorspannungsstrom durch jeden Widerstand gegenphasig zum Laststrom verläuft und daher den Laststrom nicht stört. Die Widerstandselemente können eine nichtlineare Kennlinie be- 70-sitzen, um einen gewünschten gesamten Spannungsabfall an ihnen selbst bei verhältnismäßig niedrigen Lastströmen zu erzeugen.

Fig. ι der Zeichnung ist ein Schaltbild eines sich selbst sättigenden magnetischen Halbwellenverstärkers, an dem der Grundgedanke der Erfindung erläutert werden soll;

Fig. 2 ist ein Schaltbild- eines sich selbst sättigenden magnetischen Doppelwellenverstärkers gemäß der Erfindung, welcher einer Last einen Wechselstrom zuführt;

Fig. 3 und 4 sind Schaltbilder, welche Ab-.änderungen und Verbesserungen des Verstärkers nach Fig. 2 darstellen;

• Fig. s und 6 sind Schaltbilder eines sich selbst 85, sättigenden magnetischen Verstärkers für Doppelwellen in Brückenschaltung, der einer Last einen Gleichstrom zuzuführen vermag, während

Fig. 7 und 8 Schaltbilder eines sich selbst sättigenden magnetischen Gegentakt-Doppelwellen- 90· Verstärkers sind.

In Fig. ι ist ein. sich selbst sättigender magnetischer Halbwellenver stacker 10 dargestellt mit Wedhselsitromeingangsklemmen 11, Ausgangsklemmen 12 und Eingangsklemmen 13 für das Steuersignal. Der Verstärker 10 entihält einen der Sättigung fähigen induktiven Blindwiderstand 14 mit einer Lastwicklung 1.6 undeiner Steuerwickl'ung 15, die auf einem geeigneten Kern 14' angeordnet sind. Die Steuerwicklung 15 ist an die Signaleingangsklemmen 13 angeschlossen. Die Lastwicklung 16 liegt in Reihe mit einem Gleichrichter 17, einem als ohmscher Widerstand 18 ausgebildeten Widerstandselement, einer Wechselspannungsquelle, die hier als ein Teil 19 der Sekundärwicklung 20 105 ■ eines Eingangstransformators 21 dargestellt ist, und einer Last 22 -zwischen den Ausgangsklemmen 12. Die Primärwicklung 23 des Transformators 21 ist an ein Wechselstromnetz angeschlossen. Dem Widerstand 18 wird von einer Wechselspannungsquelle, z. B. von dem links von der Anzapfklemme 26 gelegenen Teil 24 der Sekundärwicklung 20, über den Gleichrichter 25 eine Vorspannung zugeführt. Die von der Wicklung 24 gelieferte Wechselspannung ist natürlich gegenphasig zu der Wechsel- 115. spannung, welche von dem Wicklungsteil 19 geliefert wird. Die Klemme 26 kann verschiebbar ausgebildet werden," um die beiden von der Sekundärwicklung abgenommenen Wechselspannungen zu regeln. Die Wicklungen 24 und 19 können auch als getrennte Sekundärwicklungen ausgebildet werden. Der Gleichrichter 25 ist mit Bezug auf den Gleichrichter 17 so gepolt, daß im Widerstand 18 ein Vorspannungsstrom fließt, der dieselbe Richtung hat, wie der Laststrom in diesem Widerstand. Der Spannungsabfall, den dieser Vor-

Spannungsstrom am Widerstand 18 erzeugt, hat also eine solche Polarität, daß er einem von einer Signalstromänderung erzeugten Laststrom von größerer Dauer als einer Periode der an den •5 Klemmen 13 zugeführten Wechselströme entgegenwirkt, welche durch den Gleichrichter 17 hindurchgelassen werden.

Beim Betrieb eines magnetischen Verstärkers nach Fig. 1 ruft die im Sekundärwicklungsteil 19 auftretende Wechselspannung gleichgerichtete Stromimpulse im Lastkreis, d. h. über den Lastwiderstand 22, die Wicklung i6, den Gleichrichter 17 und den Widerstand 18 hervor. Die Gleichstromkomponente dieser Stromimpulse erzeugt im Joch 14' eine einseitig gerichtete Flußkomponente, so daß die Durchflutung des Kernes 14' und seiner Wicklungen um einen sich selbst einstellenden Arbeitspunkt auf der magnetischen Sättigungskennlinie herum schwankt. Ein Signalstrom, der in der Wicklung 15 durch ein an den Klemmen 13 auftretendes Signal erzeugt wird, ruft einen Fluß im Kern 14' hervor, welcher den vorerwähnten Fluß entweder unterstützt oder ihm entgegenwirkt und somit die Sättigung des Kernes 14' entweder beschleunigt oder verzögert. Die Große der Spannung zwischen den Ausgangsklemmen 12 und die Größe des Stromes durch die Last 22 wird somit durch den in der Wicklung 15 fließenden Signalstrom gesteuert. Wegen des Vorhandenseins des Gleichrichters 25 fließt während der Halbwellen der Eingangswechselspannung, in welchen Strom durch die Lastwicklung 16, den Gleichrichter 17 und den Widerstand 18 fließt, kein Vorspannungsstrom durch den' Widerstand 18. Während der Halbwellen der Speisewechselspannung, in welchen der Laststrom dur.ch den Gleichrichter 17 gesperrt ist, fließt dagegen ein Vorspannungsstrom durch den Gleichrichter 25 und durch den Widerstand 18. Bei dieser Schaltung stört die Vorspannung am

-40 Widerstand 18 während der aktiven Halbwellen des magnetischen Verstärkers 10 den durch die Last 22 fließenden Strom nicht.

Die auf die Verwendung des Widerstandselementes.18 zurückzuführende erhöhte Ansprechgeschwindigkeit läßt sich leicht erklären, wenn man die Ströme betrachtet, welche infolge der in der Wicklung 16 durch eine Flußänderung im Eisenkern 14' hervorgerufenen Spannungen fließen. Vorübergehende Änderungen im Signalstrom, der die Wicklung 15 in der einen Richtung durchfließt, induzieren nämlich eine Spannung in der Wicklung 16, zu der ein Strom in der durch den Gleichrichter 17 gesperrten Richtung im Lastkreis gehören würde, und haben somit nur einen geringen oder gar keinen Einfluß auf die Ansprechgeschwindigkeit des magnetischen Verstärkers. Signalstromänderungen in der entgegengesetzten Richtung induzieren jedoch Spannungen in der Wicklung 16 von solcher Polarität, daß im Lastkreis Ströme in der Durchlaßrichtung des Gleichrichters 17 auftreten. Diese letzteren Ströme verzögern den Einfluß der Signalstromänderung auf den Widerstand der Wicklung 16 gegenüber dem Laststrom. Dieser durch eine Signalstromänderung induzierte Strom wirkt also wie eine elektrische Trägheit, welche das Ansprechen des magnetischen Verstärkers auf sich schnell in der letzteren Richtung ändernde Steuerströme verzögert.

Die Größe des von Signalen induzierten zirkulierenden Stromes wird natürlich durch die Last 22 und den Widerstand 18 etwas reduziert. Dadurch verbessert sich die Ansprechgeschwindigkeit des . magnetischen Verstärkers, jedoch wird dabei der unerwünschte Einfluß von kleinen zirkulierenden Strömen nicht vollständig ausgeschaltet. Wenn man dagegen am Widerstand 18 eine genügend große Vorspannung mittels der Spannungsquelle 24 und des Gleichrichters 25 erzeugt, wird eine vollständige Ausschaltung der erwähnten induzierten Spannungen erreicht, und es werden auch kleine zirkulierende Ströme vermieden.

Man sieht also, daß der Spannungsabfall, den der Laststrom an der Lastwicklung 16 und dem Gleichrichter 17 erzeugt, die Größe der in der Lastwicklung 16 durch vorübergehende Änderungen des Signalstromes induzierten Spannung verkleinern hilft. Diese Verkleinerung ist jedoch nicht sehr stark, wenn die Last 22 einen hohen Scheinwiderstand darstellt oder wenn der Ausgangsstrom des magnetischen Verstärkers 10 auf einen kleinen Wert gesteuert wird.

In Fig. 2 ist ein sich selbst sättigender magnetischer Doppelwellen-Verstärker 30 dargestellt, welcher einen Wechselstrom an die Last 22 liefern kann. In Fig. 2 sind für mit Fig. 1 übereinstimmende Schaltelemente auch dieselben Bezugszeichen verwendet. Es ist hier ein der Sättigung fähiger induktiver Blindwiderstand 32 mit einem dreischenkligen Kern 33 sowie einer zusätzlichen Lastwicklung 31 vorhanden. Ein zusätzlicher Serienkreis für den Belastungsstrom enthält die Lastwicklung 31, einen Gleichrichter 34 und einen weiteren als ohmscher Widerstand 35 dargestellten Widerstand. Dieser Serienkreis liegt parallel zu dem obenerwähnten Lastkreis mit der Lastwicklung 16, dem Gleichrichter 17 und dem Widerstand 18. Dem Widerstand 35 wird eine Vorspannung dadurch aufgeprägt, daß er an einen Teil 24 der Sekundärwicklung des Transformators über einen Gleichrichter 36 angeschlossen ist. Die Gleichrichter 17 und 34 sind einander entgegengeschaltet, so daß in den jeweils angeschlossenen Kreisen Ströme während der einen bzw. der anderen Wechselspannungshalbwelle am Wicklungsteil 19 fließen. Die Wicklungen 16 und 31 sind derart gewickelt, daß in den Durchlaßrichtungen ein magnetischer Fluß im Kern 33 in derjenigen Richtung verläuft, der durch die Pfeile 37 angedeutet ist. Ein der S teuer wicklung 15 auf dem mittleren Schenkel zugeführter Signalstrom beeinflußt somit gleichzeitig den Scheinwiderstand beider Wicklungen 16 und 31 in derselben Weise.

Beim Betrieb des Verstärkers 30 fließt Strom in einer Richtung durch die Last 22, die Wicklung 16, den Gleichrichter 17 und den Widerstand 18 während der einen Halbwelle der am Wdcklunsrs-

teil 19 auftretenden Spannung, während in der umgekehrten Richtung Strom durch die Last 22, die Wicklung 31, den Gleichrichter 34 und den Widerstand 35 während der anderen Spannungshalb welle fließt. Während des Stromflusses durch die Wicklung 16, den Gleichrichter 17 und den Widerstand 18 wird eine Vorspannung am Widerstand 35 erzeugt, und zwar durch den Strom über den Gleichrichter 36 vom Wicklungsteil 24. Während der Stromhalbwellen durch die Wicklung 31, den Gleichrichter 34 und den Widerstand 35 wird eine Vorspannung in gleichartiger Weise über den Gleichrichter 25 am Widerstand 18 erzeugt.

Die erhöhte Ansprechgeschwindigkeit, die sich ¹S bei der Schaltung nach Fig. 2 gegenüber bekannten, sich selbst sättigenden magnetischen Doppelwellenverstärkern ergibt, läßt sich leicht erklären, wenn man die Spannungen betrachtet, welche bei schnellen Änderungen des Stromes in der Wicklung 15 ^ao auftreten, falls die Gleichrichter 25 und 36 nicht vorhanden und die Widerstände 18 und 35 kurzgeschlossen sind, d. h. bei einer üblichen Verstärkerschaltung dieser Art. Unter diesen Umständen existiert ein geschlossener Stromkreis zwischen den beiden parallel geschalteten, die Last speisenden Stromzweigen mit der Wicklung 16, dem Gleichrichter 17, dem Gleichrichter 34 und der Wicklung 31. Dieser geschlossene Stromkreis ist durchlässig für den zirkulierenden Strom, dessen Richtung in die Durchlaßrichtung der Gleichrichter 17 und 34 fällt. Es ist zu beachten, daß die Last 22 nicht in diesem Stromkreis liegt und daher den erwähnten zirkulierenden Strom nicht beeinflußt. Außerdem haben die induzierten Spannungen in den Wicklungen 16 und 31 eine für den zirkulierenden Strom gleichsinnige Polarität. Doppelwellenverstärker, wie der Verstärker 30 bei Kurzschluß der Widerstände 18 und 35, ergeben daher gewöhnlich einen höheren zirkulierenden Strom und sprechen auf Signalstromänderungen in der Richtung langsamen Ansprechens weniger schnell an als magnetische Halbwellenverstärker, bei denen die Last vom zirkulierenden Strom durchflossen wird. Dies gilt insbesondere, wenn die Last 22 einen hohen Scheinwiderstand hat, der den Laststrom auf einen kleinen Wert vermindert. Der Einbau der Widerstände 18 und 35 bewirkt eine Verminderung des unerwünschten zirkulierenden Stromes, und die Erzeugung einer ausreichenden Vorspannung an diesen Widerständen ermöglicht es, den zirkulierenden Strom ganz zu unterdrücken, so daß der magnetische Verstärker 30 auf vorübergehende Signalstromänderungen in beiden Richtungen schnell anspricht. Da die Vorspannungen den Widerständen 18 und 35 während der stromlosen Halbwellen zugeführt werden, stören diese Vorspannungen auch die Verstärkerwirkung nicht. Die Ansprechgeschwindigkeit des magnetischen Verstärkers 30 läßt sich natürlich auch durch Änderung der Größe der Vorspannung an den Widerständen 18 und 35 beeinflussen. Ver-strche haben ergeben, daß ein magnetischer Verstärker 30, der den ganzen Steuerbereich innerhalb 10 Perioden der Wechselspannung durchlaufen soll, eine Vorspannung an den Widerständen 18 und 35 erfordert, die nur 5 bis 10% der Spannung am Wicklungsteil 19 beträgt.

In Fig. 3 ist ein ähnlich wie der Verstärker 30 ausgebildeter magnetischer Verstärker 40 dargestellt, der sich jedoch vom Verstärker 30 dadurch unterscheidet, daß er einen zusätzlichen induktiven Blindwiderstand 41 in den Hilfs-Vorspannungskreisen enthält. Der Blindwiderstand 41 wirkt in bekannter Weise derart, daß der sinusförmige Strom durch die Widerstände 18 und 35 in eine Rechteckform verwandelt wird. Eine Vorspannung von annähernd konstanter Größe ist daher während der ganzen Periodendauer an der Kombination der Widerstände 18 und 35 vorhanden. Dies ergibt eine gleichmäßigere Änderung des magnetischen Flusses durch die S teuer wicklung 15 und erlaubt· es, kleine Steuerspannungen verwenden zu können. Die Änderungen des Spannungsabfalles an den Widerständen 18 und 35 bei Änderungen des Laststromes infolge der Steuerwirkung des Blindwiderstandes 32 können dadurch sehr klein gehalten werden, daß man nichtlineare Widerstandselemente 18' und 35' an Stelle der linearen Widerstände 18 und 35 verwendet.

Fig. 4 zeigt einen weiteren magnetischen Verstärker 42 ähnlich dem Verstärker 30, jedoch mit .einer Einrichtung zur Selbsterzeugung der Vorspannung für die Widerstandselemente in den parallelen vom Laststrom durchflossenen Stromzweigen. In Fig. 4 sind nichtlineare Widerstandselemente 18' und 35' vorgesehen. Ferner sind Kondensatoren 43 und' 44 parallel zu den nichtlinearen Widerständen geschaltet. Bei dieser Anordnung wird der Spannungsabfall an den nichtlinearen Widerständen vermöge der nichtlinearen Kennlinie annähernd konstant gehalten, d. h. unabhängig von Änderungen des Laststromes durch diese Widerstände gemacht. Die Kondensatoren 43 und 44 bewirken eine Aufrechterhaltung dieser Spannung auch während der stromlosen Halbwellen. Diese Anordnung ist insbesondere vorteilhaft, wenn der magnetische Verstärker 42 große Ströme für die Last 22 liefern soll.

Die Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform bei einem sich selbst sättigenden magnetischen Verstärker 45 in Brückenschaltung, welcher einen Gleichstrom für die Belastung 22 liefern soll. Im Verstärker 45 sind die. Lastwicklungen 16 und 31 des der Sättigung fähigen induktiven Blindwiderstandes 32 und die Widerstände 18 und 35 in abwechselnd Strom führenden Zweigen eines Doppelwellen-Brüekengleichrichters mit den Gleichrichterelementen 47 bis 50 angeordnet. Der Wicklungsteil 19 des Eingangstransformators 20 dient zur Stromversorgung. Die Last 22 liegt an den Gleichstromausgangsklemmen und 52 des Brückengleichrichters 46. In den Widerständen 18 und 35 werden pulsierende Gleichströme durch Anschluß dieser Widerstände an den Wicklungsteil 24 über die Gleichrichter 25 und 36 wie in Fig. 2 erzeugt.

In magnetischen Verstärkern nach Art des Verstärkers 45 enthält etwa bei Kurzschluß der Widerstände i8 und 35 der Kreis des in Rede stehenden zirkulierenden Stromes die Lastwicklung i6, den Gleichrichter 47, die Last 22, den Gleichrichter 48 und die Lastwicklung 31. Da die Last 22 vom zirkulierenden Strom durchflossen wird, ist dieser zirkulierende Strom nicht so groß wie der Strom in den Verstärkern 30, 40 oder 42 gemäß Fig. 2, 3 ίο bzw. 4. Wenn jedoch die Belastung 22 einen einigermaßen niedrigen Scheinwiderstand hat, kann der zirkulierende Strom immer noch zu hoch sein, sofern eine hohe Ansprechgeschwindigkeit gefordert wird. Der Einbau der Widerstände 18 und 35 zu sammen mit der Erzeugung von Vorspannungen an diesen Widerständen gemäß Fig. 5 verhindert jedoch das Auftreten solcher von Steuersignaländerungen induzierten zirkulierenden Ströme, so daß die Ansprechgeschwindigkeit des Verstärkers 45 auf Signalstromänderungen in derjenigen Richtung, in der normalerweise eine geringe Ansprechgeschwindigkeit beobachtet wird, steigt.

In Fig. 6 ist ein ebenfalls in Brückenschaltung ausgeführter sich selbst sättigender magnetischer

as Gleichstromverstärker 54 ähnlich wie in Fig. 5 dargestellt, jedoch nur mit einem einzigen Widerstand 53, der dieselbe Aufgabe, erfüllt, wie die beiden Widerstände 18 und 35 in Fig. 5. Der Widerstand 53 liegt in Reihe mit der Last 22 an den Ausgangsklemmen 51 und 52 des Brückengleichrichters 46. Im Widerstand 53 wird ein Vorspannungsgleichstrom mittels eines Doppelwellenvorspannungskreises 55 erzeugt, der an Stelle des Wicklungsteiles 24 und der Gleichrichter 25 und 36 in Fig. 5 tritt. Die Schaltung 55 enthält eine getrennte, in der Mitte angezapfte Sekundärwicklung 56 des Eingangstransformators 57 und zwei gleichartig gepolte Gleichrichter 58 und 59, die zwischen der einen Klemme des Widerstandes 53 und den beiden Außenklemmen der Sekundärwicklung 56 liegen. Der Widerstand 53 verhindert das Auftreten der in Rede stehenden zirkulierenden Ströme in derselben Weise, wie es oben an Hand der Fig. 5 erläutert worden war. Jedoch fließt der Vor-Spannungstrom durch den Widerstand 53 gleichzeitig mit dem Laststrom durch diesen Widerstand, und der magnetische Verstärker 54 nach Fig. 6 hat also gegenüber dem Verstärker 45 in Fig. 5 nicht den Vorteil der Erzeugung der Vorspannung mittels phasenverschiedener pulsierender Ströme.

In Fig. 7 ist ein magnetischer Gegentaktverstärker 60 dargestellt, bei welchem zwei magnetische Verstärker 54a und 546 von unter sich gleicher Ausbildung wie der Verstärker 54 in Fig. 6 mit ihren S teuer wicklungen 16 a und 16 b derart in Reihe geschaltet sind, daß diese Steuerwicklungen eine entgegengesetzte Fluß richtung bezogen auf die dazugehörigen Lastwicklungen erzeugen, so daß der Last 22 ein Strom im Gegentakt zugeführt wird. Die Bestandteile des magnetischen Verstärkers 54 a, die den des Verstärkers 54 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen unter Zusatz des Buchstabens »α« versehen, während im Verstärker 54& der Buchstabe »5« hinzugesetzt ist. In der Gegentaktschaltung nach Fig. 7 dienen die Widerstände 53 α und 53 b nicht nur zur Verhinderung des Auftretens eines zirkulierenden Stromes in den zugehörigen magnetischen Verstärkern und daher zur Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit dieser Verstärker, sondern sie dienen auch dazu, das Auftreten eines zirkulierenden Ausgangsstromes durch beide Verstärker (statt durch die Last 22) zu verhindern. Der nutzbare Ausgangstrom im Gegentaktverstärker 60 kann die Hälfte des aus Leistungsgründen bei einem der Verstärker 54a und 54 & zulässigen Stromes betragen. Dieser ist etwa das Dreifache der Leistung, welche bei linearen Widerständen normalerweise abgenommen werden kann, wenn man keine feste Vorspannung zur Begrenzung des zirkulierenden Stromes zwischen den zwei in Gegentakt geschalteten magnetischen Verstärkern verwendet.

In Fig. 8 ist ein sich selbst sättigender Gegentaktverstärker 70 dargestellt, der einen Gleichstrom beliebiger Polarität an eine Last 22 liefern kann. Dieser Verstärker hat den Vorteil, sowohl einen zirkulierenden Strom ohne eine Verminderung der Ausgangsspannung verhindern zu können als auch die Verluste im Ausgangsstrom infolge zirkulierender Ströme zwischen verschiedenen Teilen der Gegentaktschaltung zu vermindern. Der Verstärker 70 enthält vier einer Sättigung fähige induktive Blindwiderstände 14 c, 14d, 14 e und 14/, welche dem Blindwiderstand 14 in Fig. 1 entsprechen und von denen jeder eine Lastwicklung 16 c, 16 d, 16 e und 16g und eine zugehörige Steuerwicklung 15 c, χ 5 d, 15 e und 15^ enthält. Ein Eingangstransformator 71 mit einer mit Mittelanzapfung versehenen Sekundärwicklung 72, die zwei phasenverschiedene Wicklungsteile 73 und 74 enthält, liefert den Strom an eine Last 22 über vier parallele Stromzweige, in denen die Ströme durch die genannten vier induktiven Blindwiderstände gesteuert wird. Der Gleichrichter 17 c und der Widerstand 18 c sind in Reihe mit der Lastwicklung 16 c und der Last 22 an den Sekundärwicklungsteil 73 angeschlossen und bilden den einen Zweig. Der Gleichrichter 17 d und der Widerstand 18 d sind in Reihe mit der Lastwicklung 16 d und der Last 22 ebenfalls an den Sekundärwicklungsteil 73 angeschlossen, und bilden den zweiten Zweig. Der Gleichrichter 17 e und der \Viderstand 18 e sind in Reihe mit der Lastwicklung i6.£ und der Last 22 an den Sekundärwicklungsteil 74 angeschlossen und bilden den dritten Zweig, während der vierte Zweig aus dem Gleichrichter 17/ und dem Widerstand 18/ in Serienschaltung mit der Lastwicklung 16 f und der Last 22 besteht und ebenfalls vom Sekundärwicklungsteil 74 gespeist wird. Die Gleichrichter 17c und ijd sind entgegengesetzt gepolt, so daß der Strom in den zugehörigen Zweigen während abwechselnder Halbwellen der Spannung am Sekundärwicklungsteil 73 fließt. Auch die Gleichrichter 17 e und 17/ besitzen eine entgegengesetzte Polung, so daß auch in den an diese Gleichrichter angeschlossenen Zweigen der Strom während ent-

gegengesetzter Halbwellen fließt. Da die Ausgangsspannung des Sekundärwicklungsteils 73 gegenphasig zur Ausgangsspannung des Sekundärwicklungsteils 74 liegt, fließt der Strom in den die Gleichrichter 17 c und 17 ε enthaltenden Zweigen während der einen Halbwelle der dem Transformator 72 zugeführten Wechselspannung, während der Strom in den die Gleichrichter 17 d und 17 f enthaltenden Zweigen während der entgegengesetzten Spannungshalbwelle fließt. Die Steuerwicklungen 15 c bis 15^ sind alle in Serie an die 'Eingangsklemmen 13 angeschlossen, so daß ein Eingangssigsnal der einen Polarität, z. B. der positiven Polarität, die Sättigung der Blindwiderstände 14 c und 14 f unterstützt, während es der Sättigung der Blindwiderstände 14^ und 14e entgegenwirkt bzw. diese verzögert. Die Belastungswicklungen 16 c bis x6f können gewünschtenfalls auch auf getrennten Schenkeln eines - einzigen einer Sättigung fähigen Kernes angebracht werden, und man kann eine einzige mittlere Steuerwicklung an Stelle der vier in der Zeichnung dargestellten Wicklungen setzen. Ein positives Steuersignal würde einen Laststrom von der einen Polarität as vorwiegend durch den Zweig mit der Lastwicklung 16 c während positiver Halbwellen der Speisespannung und durch den Zweig mit der Wicklung 16/ während negativer Halbwellen der Speisespannung hervorrufen, während ein negatives Steuersignal einen Strom durch die Last von umgekehrter Polarität vorwiegend-auf dem Wege über die Lastwieklung ifse während positiver Speisespanraingshalbwellen und auf dem Wege über die Wicklung 16 d während negativer Speisespannungshalbwellen hervorrufen würde.

Gemäß der Erfindung sind zwei Paare von Gleichrichtern 25 c, 25 d und 25 e, 25 f in derselben Weise wie der Gleichrichter 25 in Fig. 1 parallel zu den beiden Widerstandspaaren 18 c, 18 d und 18 e, 18 f geschaltet, um diesen Widerständen einen pulsierenden Vorspannungsstrom von als Hilfswicklung dienenden Wicklungsteilen 75 und 76 über die zusätzlichen Widerstände 18c bis i8f in derselben Richtung, aber gegenphasig zu den Lastströmen zuzuführen. Die Vorspannung, welche am Widerstand 18 c und 18 d entsteht, verhindert zirkulierende Ströme in dem Stromweg über die Lastwicklung 16 c, den Gleichrichter 17 c, den Gleichrichter 17 d und die Lastwieklung 16d, während go die Vorspannung an den Widerständen 18 e und 18/ einen zirkuilierenden Strom in dem Stromweg über die Lastwidklüng i6e, dien Gleichrichter 17 e, den Gleichrichter 17 f und die Lastwieklung 16 f verhindert.

Außerdem verhindern die Widers-lände 18 c bis 18/ einen Okulierenden Gleichstrom von einer Seite der Gegentafctschaltung zur anderen, wie er an sich infolge der Gleichstromkomponente des Belastungsstromes auftreten könnte. Wenn man beispielsweise ■ annimmt, daß ein positives Signal an den: Eingangsklemmen 13- die BllindwidJerstände 14 c und 14/ sättigt oder der Sättigung näherbringt, so fließt während der positiven Halbwelten der SpeiseSpannung ein Laststrom durch den Lastzweig über die Lastwicklung i6c und ein Vorspannungsstrom über die Widerstände 18 d und 18/. Während der negativen Hälbwellen der Speisespannung fließt ein Laststrom durch die Last über die Lastwicklung 16/ und ein Vorspannungsstrom über die Widerstände c und 18 e. Die pulsierenden Vorspannungen an den Widerständen 18 d und 18 e haben eine solche Polarität, daß eine Gleichstromkomponente des Laststromes, welcher in den Zweigen mit den Lastwicklüngen 16 d und 16 e fließt, vermindert oder vollständig aufgehoben wird. Wenn man den Steuerwicklungsklemmen 13 ein negatives Signal zuführt, werden· die Belastungswicklungen' 16 d und 16 e abwechselnd stromduTchlässig, und die pulsierenden Vorspannungen an den Widerständen 18 c und 18/ verhindern ebenfalls einen zirkulierenden Strom zwischeni den beiden Seiten der Gegentaktschaltung.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Magnetischer Verstärker mit einem der Sättigung fähigen induktiven Blindwiderstand mit einer S teuer wicklung und wenigstens einer Lastwicklung, welche in Serie mit einem Lastwiderstand und wenigstens einem Widerstandselement geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß währendi beider Hälbwellen des Speisewechselstroms das Wiiderständselement (18, 35, 53) von Strömen einer Richtung durchflossen wird, wobei der Strom der einen Halbwelle der Laststrom durch die Lastwicklung (16, 16 α, i6 b, 31) und der Strom der anderen Halbwelle ein von einer Hilfsspannung an dem Widerstandselement erzeugter Strom ist.

   21. Magnetischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung am Widerstandselemenit nur während derjenigen Halibwelle vorhanden ist, in welcher kein Laststrom dieses Widerstandselement durchfließt.

   3·. Magnetischer Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung von einer getrennten Wechsel'spannungsquelle geliefert wird.

   4. Magnetischer Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3>, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement eine nichtlineare S'tromspannungskennlinie aufweist.

   5. Magnetischer Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfs'spanniung mittels eines dem Wider-Standselement parallel geschalteten Kondensators (43, 44) geliefert wird (Fig. 4).

   6.' Magnetischer Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Laststrom von einem Transformator mit angezapfter Sekundärwicklung geliefert wird:, daß der Lastkreis' zwischen die Anzapfung und die eine Außenklemme der Sekundärwicklung angeschlossen ist, daß die Hilfsspannung von demselben Transformator über einen an das Widerstandserement angeschlossenen Hil'fskreis

   geliefert wird, daß der Hilfskreis zwischen den Anzapfpunkt und· die andere Außenlclemtne der Sekundärwicklung angeschlossen ist, daß ein Gleichrichter in Reihe zum Lastkreis liegt und daß ein zweiter Gleichrichter in Reihe mit dem

   Hilfskreis geschaltet ist, wobei dieser zweite Gleichrichter so gepoilt ist, daß die Hil'fsspannung einen Strom durch d'as Widerstandselement in derselben Richtung wie der Laststrom erzeugt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   © 509 689 4.56