Schaltung mit einem Nagnetverstärker. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung mit einem des sen Arbeitsdrosseln von einem periodisch ver änderlichen, einen Gleichstromanteil enthal tenden Stromdurchflossen sind.
Bei solchen 1Vlagnetvenstärkern wird die steuernde Erregung mittels von dem oder den Eingangsströmen durchflossenen Wicklungen erzeugt, die den Drosselkernen zugeordnet sind und mit den Arbeitswicklungen in Wech selwirkung stehen. Infolge dieser Wechsel wirkungen können bei bekannten .Schaltungen dieser Art in den de Eingangsströme füh- rendenSteuerkreisen durch die von den Ar beitsströmen herrührenden veränderlichen Flüsse Wechselspannungen induziert werden, durch welche die vielfach nur ausserordent lich gering belastbaren, die Eingangsströme liefernden Steuergeber in unzulässiger Weise belastet werden. Werden zur Vermeidung dieser schädlichen Beeinflussung der Steuer geber besondere Schaltmittel, z. B.
Drosseln, benutzt, so wird dadurch der Widerstand der -Steuerkreise vergrössert, der Verstärkungs faktor der Anordnung herabgesetzt und gleichzeitig die Trägheit des Verstärkers er höht. Für Regel- und Steuerzwecke, bei denen ,der @yIagnetverstä-rker richtungsempfindlich arbeiten soll, die Verbraucherströme also nicht nur .der Intensität, sondern auch der Richtung nach gesteuert werden sollen, ist es besonders wichtig,
@dass jede Schwächung der ohnehin nur geringen Steuerströme in den Steuerkreisen und jede Erhöhung des Wider standes dieser greise vermieden wird, damit die Verbraucher in dem ganzen Steuerbereich voll und nach beidem Richtungen vollkom men gleichmässig ausgenutzt werden.
Die .genannten Forderungen können beim Gegenstand der Erfindung verwirklicht wer den. Die erfindungsgemässe Schaltung zeich net sich. dadurch aus, ,dass .der Magnetverstär ker aus zwei hinsichtlich Aufbau und Wir kungsweise gleichen Teilverstärkern besteht und die Arbeitswicklungen in bezug auf die Steuerwicklungen in der Weise angeordnet sind, dass die durch die Arbeitsflüsse in min destens einem Steuerkreise induzierten elek tromotorischen Kräfte sich mindestens bei Leerlauf des Verstärkers kompensieren.
Dabei wird unter Teilverstärker ein min destens eine Arbeitswicklung und den zuge hörigen Magnetkern aufweisendes Aggregat verstanden, welches eine oder mehrere Steuer wicklungen haben, aber diese Steuerwicklun gen auch mit dem andern Teilverstärker ge meinsam besitzen kann. Die Teilverstärker -erden im folgenden auch als Verstä.rkerein- heiten bezw. als Anordnungen oder Systeme bezeichnet.
Beiliegende Zeichnung stellt einige Au#- führungSformen des Erfindungsgegenstandes dar.
Fig. 1 eine Schaltung mit einem Magnet verstärker mit zwei aus einem Gleichstrom- netz gespeisten Verstä,rkereinheiten, Fig. 2 ein Schaubild der Charakteristiken des Verstärkers von Fsg. 1, Fig. 3 eine Schaltung mit einem Verstär ker mit zwei jeweils zwei Drosselspulen ent haltenden Verstärkere,inheiten, Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Drosselspulenkernes für den Verstärker von Fig. 3,
Fig. 5 eine Schaltung mit dem Verstär ker von Fig. 3, jedoch mit vertauscht ange ordneten Kernen, Fig. 6 eine Schaltung mit dem Verstär ker von Fig. 5, der aus einem Wechselstrom netz gespeist ist, Fig. 7 eine Schaltung mit einem Magnet verstärker mit zwei aus einem Gleichstrom- netz gespeisten Anordnungen, Fig. 8 ein Schaubild der Charakteristik des Verstärkers von Fig. 7,
Fig. 9 eine Schaltung mit dem Verstärker von Pig. 3, jedoch mit vertauschten Arbeits wicklungen, Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit aus einem Gleichstromnetz gespeisten Anordnungen, Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel mit aus einem Wechselstromnetz gespeisten Anord nungen, Fig. 12 eine Schaltung mit einem Magnet verstärker mit zwei jeweils in Brückenschal tung geschalteten gleichartigen Systemen, Fig. 13 ein Schaubild der Verstärker charakteristik zu Fig. 12,
Fig. 14 Einzelheiten von Schaltungen, bei denen die Teilverstärker einen gemeinsamen Verbraucher haben, F'ig. 15, 16 und 17 Einzelheiten für die Kernanordnungen der Arbeitsdrosseln, F'ig. 18 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem in Brückenschaltung angeordneten Verstärker mit Gleichstromspeisung, Fig. 19 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem in Brückenschaltung angeordneten Verstärker mit Wechiselstromspelsung, Fig. 20 eine Einzelheit der Fig. 19,
Fig. 21 bis 23 Einzelheiten für die Schal tung der Drosseln als Brückenzweige.
In Fig. 1 ist ein Verstärker schematisch dargestellt, der zwei Verstärkere2nheiten I, Il aufweist. Es sei zunächst die Einheit I betrachtet. Diese Einheit weist einen. Kern 1 auf, der aus magnetisch gutdurchlässigem Stoff, z. B. einer Eisen-Nickel-Legierung, be steht und im vorliegenden Falle als geschlos sener Ring ausgebildet ist, der aus einzelnen Blechen aufgebaut sein kann.
Die Permeabili- tät dieses Kernes ist mit Hilfe einer lung 2 regelbar, die von einem Gleichstrom durchflossen ist. der von einem bei 9 vorge sehenen Steuergeber geliefert wird. Auf dem Kern ist eine weitere Wicklung 3 vorgesehen, die aus einem Gleichstromnetz 4 über einen an sich bekannten periodisch arbeitenden Unterbrecher 5 gespeist ist. In Reihe mit, der Wicklung 3 liegt ein Gleichstromverbrau cher 6.
In der Wicklung 3 fliesst als Arbeitsstrom ein periodisch veränderlicher Gleichstrom, der zerlegt gedacht werden kann in einen Wechselstromanteil und einen Gleichstrom anteil. Der Gleichstromanteil erzeugt in dem Kern einen gleichgerichteten magnetischen Fluss, der in dem gezeichneten Falle die durch den Pfeil 7 versinnbil.dete Richtung besitzt. Durch den in der Wicklung 2 flie ssenden Steuergleichstrom wird ein magneti scher Gleichfluss in dem gern erzeugt, der bei dem angenommenen Wicklungssinn z. B. die durch .den Pfeil 8 versinnbildete Rich tung besitzen :soll.
Da der Strom in der Ar beitswicklung 3 von dem in der Wicklung 8 fliessenden Gleichstrom abhängt, sind die bei den Anteile :des in der Wicklung 3 fliessenden Arbeitsstromes, nämlich :der Wechs.elstrom- anteil und,der Gleichstromanteil, Funktionen des Steuerstromes der Wicklung 2.
Damit hängt der von dem Gleichstromanteil des Ar- heitsstromes erzeugte gleichgerichtete ma gnetische Fluss von dem Steuerstrom ab und wirkt im Sinne einer Rückkopplung, die als innere Rückkopplung bezeichnet -sei, welche eine besonders .grosse Empfindlichkeit der Anordnung gegenüber den bekannten An ordnungen gewährleistet, bei welchen als Arbeitsstrom ein reiner Wechselstrom benutzt ist.
Trägt man den Gleichstromanteil :des :den Verbraucher durchfliessenden Arbeitsistro:meis in Abhängigkeit vom Steuerstrom auf, so er gibt sieh die in Fig. 1 mit Jl bezeichnete Kennlinie. Aus dieser ist ersichtlich, dass der Arbeitsstrom. von einem Nullwert für den Steuerstrom .gleich Null mit dem Steuer strom ansteigt und bei weiterem Anwachsen des Steuerstromes einem Sättigungswert zu strebt.
Für Steuerströme mit entgegengesetz tem Vorzeichen bleibt der Arbeitsstrom im wesentlichen unterhalb des Ausgangswertes, :die Verstärkereinheit wird also bei solchen Steuerströmen praktisch nicht wirksam.
Um den den Verbraucher :durchfliessen den Arbeitsstrom nicht nur seiner Intensität, sondern auch seiner Richtung nach zu beein= flussen, um also eine Aussteuerung des Ver stärkers sowohl für positive als auch negative Steuerströme zu erhalten, weist :der in Fig. 1 dargestellte Verstärker noch die Verstärker einheit II auf, die hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise der Einheit I entspricht.
Auf einem Kern 11 ist eine von dem steuernden Eingangsstrom durchflossene Wicklung 12 vorgesehen, die bei dem :dargestellten Aus führungsbeispiel in Reihe mit der Wicklung 2 liegt, zu dieser aber auch parallel angeord net sein könnte. Die Arbeitswicklung 13, :die über einen Unterbrecher 15 ebenfalls an dem Gleichstromnetz 4 liegt, ist in analoger Weise wie die Wicklung 3 von einem periodisch ver änderlichen Gleichstrom durchflossen.
Die beiden Unterbrecher 5 und 15 arbeiten mit gleicher Frequenz und auch .gleichsinnig, so dass, wie in Fig. 1 angedeutet ist, @d@e Unter- brecherkontakte jeweils gleichzeitig mit den Stromkontakten der Arbeitswicklungen in Berührung kommen.
An Stelle der dargestell ten Unterbrecher können auch rotierende Un terbrecher verwendet werden, wobei :die bei den Unterbrecher zu einem Unterbrecher vereinigt sein. können,. Während in der Ein heit I für :die angenommene Richtung :
des Steuerstromes die mittels der Arbeitswick lung und der .Steuerwicklung in dem Kern erzeugten magnetischen Gleichflüsse densel ben Richtungssinn haben, sind die Wick lungsverhältnisse bei der Einheit II so .ge wählt, @d@ass die Flüsse einander entgegenge setzt gerichtet sind.
Bei positiven Steuerströmen, bei denen die Verstärkereinheit I, wie im vorstehenden angenommen ist, entsprechend :der im Schau bild der Fig. 2 dargestellten Charakteristik ausgesteuert wird, bleibt die Kennlinie des Arbeitsstromes J2 Praktiseh unterhalb des Ausgangswertes.
von J, da in diesem Falle die vorn dem Gleichstromanteil der Wicklung 13 und von dem Gleichstrom der Wicklung 12 -erzeugten magnetischen Flüsse :einander entgegenwirken. Kehrt jedoch ,der steuernde Gleichstrom seine Richtung um, so wirkt in ,dem Kern ,der Einheit IL der von dem Steuer strom erzeugte Gleichflu.ss im Sinne des<B>-</B>von dem Gleichstromanteil der Wicklung 13 er zeugten magnetischen Flusses, während in der Einheit I :die Flüsse einander entgegen gesetzt !gerichtet sind.
Der Arbeitsstrom J2 besitzt die in dem Schaubild der Fig. 2 @dar- ,gestellte Kennlinie, die in dieser Darstellung spiegelbildlich zur Abszissenachse gezeichnet ist und deshalb zentralsymmetriiseh zur Kenn linie des Arbeitsstromes J, verläuft.
Die beiden Verbraucher 6 und 16 können in einem Gerät vereinigt sein. Sie können bei spielsweise die beiden Wicklungen eines elektromagnetischen Gerätes, z. B. eines Drehmagneten. darstellen, wobei die beiden Wicklungen in Differentialschaltung ange ordnet sind.
In den beiden Wicklungen kommt also die Differenz der Ausgangs- ströme J,, J2 zurWirkiing. Die Charakteristi ken J, und J2 können durch entsprechende Dimensionierung der Arbeitswicklungen und Wahl der angelegten Spannung in ,ihrer Form in weiten Grenzen gewählt -erden.
Sie kön nen weiterhin durch konstante Gleichstrom- v ormagiietisierutig der Kerne, die in bekann ter Weise erzeugt werden kann, gegenüber der Ordinatenachse verschoben werden.
Die Gesamtcharakteristik der ZTerstärker- anordnung mit zwei Einheiten ist im Schau bild mit J bezeichnet. Lind ergibt sich als Dif ferenz der Ausgangsströme der beiden Ein heiten<I>zu J =</I> .7, <I>-</I> J'. Sie besteht aus einem durch den Nullpunkt gehenden geradlinigen Teil, der für grosse Werte des Steuerstromes nach beiden Richtungen in einen gekrümm ten Teil übergeht, der einem Grenzwert zu strebt. Für die Verwendung des Verstärkers sind besonders zwei Eigentümlichkeiten der Charakteristik von Bedeutung.
Die eine Eigentümlichkeit liegt darin, dass der gerad linige Teil der Charakteristik eine verbältnis- mässig grosse Länge besitzt, die sich aus der Vereinigung von zwei Verstärkereinheiten dadurch ergibt, dass von den Charakteristiken ,
der beiden Einheiten ausser den geradlinigen Teilen auch die um den Nullpunkt liegenden gekrümmten Teile zür Bildung des gentd- linigen Teils der Geamtcharalkteristik voll ausgenutzt \werden. Die andere Eigentümlich keit besteht darin, dass die Ges < iintcharak- teristik zentralsyninietrisclt zum Nullpunkt verläuft. woraus ersichtlich ist, dass der Steuervorgang nach beiden Richtungen gleichartig verläuft.
In der Steuerwicklung einer Einheit. wird durch den periodisch veränderlichen Ar- beitsstrom eine Spannung induziert. Die Ar- be,itsflussverhältnisse sind in den beiden Ein heiten, wie sich aus Fig. 1, Pfeile 7 und 17, ergibt, so gewählt., dass bei einem Eingangs strom Null die in den Steuerwicklungen der beiden Einheiten induzierten Spannungen gleich gross und um 180 gegeneinander pha senverschoben sind, so dass sie sieh vollstän dig kompensieren.
Bei der in Fig. 3 schematisch dargestell ten Verstärkeranordnung sind wiederum zwei Verstä rkereinheiten 1, 1I vorgesehen. Die ein zelne Einheit, z. B. die Einheit I, weist einen Kern 21 auf, der wiederum aus hochper meablen Stoff besteht und beispielsweise als dreischenkliger Kern, wie dargestellt, oder al-s mehrschenkliger Kern ausgebildet sein kann. Es können indes auch zwei einzelne geschlossene Kerne der in Fig. 1 gezeigten Art 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 ab wechselnd jeweils an den einen, beispielsweise positiven, Pol des Gleichstromnetzes gelegt.
Iii Reihe mit .den Arbeitswicklungen liegt ein Gleichstromverbraucher 28, der, wie in dem obenerwähnten Fall. eine @@'icklung eines elektromagnetischen Gerätes, z. B. einer Tauchspule, sein kann.
Die Arbeitswicklun gen ;sind auf den beiden Schenkeln des Ker nes 21 in der \Weise angeordnet., dass durch den in der Arbeitswicklung 22 fliessenden Arbeitsstrom ein magnetischer Fluss in der durch dcii Pfeil 22' 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 dureh- fiossene Wicklung 29 vorgesehen, die bei- spielsweise durch bei 3,0 vorgesehene Steuer geber gespeist. ist.
Es sei angenommen. dass die Wicklung von einem Gleichstrom Jurch- flossen ist, durch den ein magnetischer Fluss der durch den Pfeil 29' versinnbildeten Rich tung erzeugt wird. Wie sich aus dem Rich tungssinn 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 magnetische=n Flüsse.
Da, wie ein gangs erwähnt, die .Ströme in den Arbeits wicklungen 22, 23 von dem .Steuerstrom der Wicklung 29 abhängig sind, ergeben sich hier ganz analoge Verhältnisse wie beim Aus- fÜhrungsbeispiel der Fig. 1, mit dem Unter schied, dass der Verbraucher 28 von den Strö men zweier Arbeitswicklungen wechselweise durchflossen ist.
Die Verstärkereinheit II beim vorliegen den Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der Einheit I vollkommen entsprechend ausge- bildet. Auf dem Kern 31 sind die beiden Ar beitswicklungen 32, 33 angeordnet, die wie derum aus dem Gleichstromnetz 24 über einen mechanischen Unterbrecher mit den Kontak ten 35, 36, 37 gespeist sind. Die Schwingkon takte 27, 3,7 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 durchfloesen ist. Auf dem Mittelschenkel .des Kernes ist eine Wicklung 39 angeordnet, die von :dem gleichen bei 30 vogesehenen Steuer geber gespeist ist. Die Arbefswicklungien 32, 33 sind auf den Kernen in .der Weise an geordnet, 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 Aussteuerungsverhält- nisse der beiden Einheiten sind somit analog denjenigen beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1.
Die Anordnung von zwei Arbeitswick lungen hat :den Vorteil, dass der Wechsel- stromanteil des Arbeitsstromes die doppelte Frequenz besitzt, wodurch eine Vergleich mässigung -des Arbeitostromes erreicht wird. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass die resultierenden Iuduktionswir- kunbgen der Arbeitsströme auf die Steuer wicklungen im gesteuerten Zustand des Ver stärkers so klein werden, dass sie den Ein gangskreis praktisch nicht belasten.
Auf den beiden Mittelschenkeln der Kerne 21, 31 sind in analoger Weise wie die Wick lungen 29, 3,9 die weiteren Wicklungen 41, 42 angeordnet, .die beide von einem bei 40 vorgesehenen Steuergeber gespeist wind. Mit Hilfe solcher Wicklungen ist es möglich, mehrere Steuer"verte zu einer resultierenden Steuergrösse zu vereinigen, wobei die einzel nen Steuergeber ,in vorteilhafter Weise .gal vanisch voneinander getrennt bleiben.
Der Grad,der Einflussnahme des einzelnen Steuer wertes ist .durch die Wahl !der Windüngszahl" oder mit Hilfe entsprechender Regelvor richtungen, z. B. Regelwiderständen,- in ge- @vü:nschter Weise wählbar. An Stelle der beiden Kerne 21, 31 der Verstärkeranurdnung gemäss Fig. 3 kann ein einziger Kern beispielsweise von der in Fig. 4 dargestellten Form vorgesehen sein.
Auf dem Mittelschenkel dieses Kernes, können die von den Steuerströmen gespeisten Wicklungen 29, 39 bezw. 41, 42, auf den äussern Schenkeln jeweils die Arbeitswicklungen 22, 23 bezw.. 32, 33 angeordnet sein. Zweckmässig besitzen die Schenkel für die Arbeitswicklungen sehr kleine Querschnitte gegenüber denjenigen der andern Teile des Kernes..
Der Kern kann aus einzelnen Blechen aufgebaut und die Bleche nach Art der Transformatorbleche unterteilt Kin, wobei sich zusammenstossende Teile zweckmässig überlappen.
Für besondere Zwecke, z. B: für Messver- stärker, kann an .Stelle der beiden Verbrau cher 28, 38 ein einziger Verbraucher 48 vor gesehen rein,, der mittels der gestrichelten Leitungen an den Verstärker angeschlossen ist. Die Teile 28, 38 erden dann von Wider- ständen gebildet, die sich aus Ohmschen, in duktiven und kapaz.itiven Widerständen zu sammensetzen können.
Die Teile 28, 38 kön nen indes selbst auch Verbraucher sein.
Ein Verstärker nach Fig. 3 besteht im allgemeinsten Falle aus vier Kernen mit je einer Arbeitswicklung und je einer Steuer wicklung. Wie im vorstehenden ausgeführt ist, können jeweils zwei Kerne zu einer Ein heit zusammengefasst und mit einer .gemein samen Steuerwicklung versehen sein. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist die Zusammenfassung derart erfolgt, dass die beiden Kerne einer Einheit eine Steuerwick lung tragen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5, das hinsichtlich seiner Wir kungsweise vollständig mit dem Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 3 übereinstimmt und bei welchem deshalb gleiche Teile mit glei chen Bezugszeichen versehen sind, sind je weils zwei Kerne der beiden Einheiten mit Hilfe einer gemeinsamen Steuerwicklung zu sammengefasst.
Die Arbeitswicklungen sind so angeordnet, dass sich die durch die Pfeile 22', 33' bezw. 32', 23' angeordneten Flussver- hältnisseergeben. Wie ersichtlich, sind die Arbeitswicklungen 23, 33 der Fig. 3 .in Fig. 5 miteinander vertauscht und die Anordnung der Wicklungen ist so gewählt, dass die Ar beitsflüsse in bezub auf die Steuerflüsse den Verhältnissen, beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 analog sind.
Für die in Fig. 5 ange gebenen Verbraucher 28, 38, 48 gilt das be züglich des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 Gesag te.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel dar gestellt, bei welchem die Kerne mit den Wieklungen sowie die Verbraucher der An ordnung gemäss Fig. 3 entsprechen und des halb mit gleichen Bezug zeichen 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 Wechsel stromnetz 60.
An Stelle der mechanischen Unterbrecher der F'ig. 3 ist eine Gleichrich- tera:nordnung mit 8 Trockengleichrichtern 63, 64, 65, 66 bezw. 63', 64', 65', 66' vorgesehen. Zur besseren Verdeutlichung der Wirkungs weise, die aus der Figur unmittelbar hervor geht, sind die jeweils für eine Halbperiode durchlässigen Gleichrichter in gleicher Weise dargestellt. So arbeiten z. B. in Fig. 6 die Gleichrichter 63', 64', 65', 66' in der Durch lassrichtung und die Gleichrichter 63, 64, 65, 66 in der Sperrichtung, wenn Punkt a posi tiv ist gegenüber Punkt b und umgekehrt.
Es sei hier die Möglichkeit erwähnt, dass je weils zwei Gleichrichter, z. B. 63', 64' usw. durch einen Gleichrichter ersetzt sein können.
Schafft man sich einen elektrischen Mit telpunkt mit Hilfe von Widerständen, z. B. einer Drosselspule mit Mittelanzapfung, so können die Gleichrichter 63, 64, 65', 66' in Fortfall kommen und die Leitungen 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 Spei sung des Verstärkers aus einem Gleichstrom netz Verwendung finden, wobei die gemein same Leitung der Verbraucher bezw. Wider- etände 28, 38 zudem elektrischen Mittelpunkt geführt ist und die Flussverhältnisse in ana loger Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bezw. Fig. 5 gewählt sind.
Als Gleichrichter können Röhrengleich richter, Trockengleichrichter, mechanische Gleichrichter usw. Verwendung finden. Wer den rotierende mechanische Gleichrichter ver wendet, so werden .diese zweekmä.ssig auf die Welle des den Arbeitsstrom liefernden Wech- selstromgenerators gesetzt.
Bei Speisung des Verstärkers aus einem Gleichstromnetz können als Umformer ausser dem bereits erwähnten mechanischen Unter brecher auch Röhren, z. B. Gasentladungs- röhren oder Elektronenröhren, Verwendung finden.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel sind zwei hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise gleichartige Anordnun gen 1, 1I vorgesehen. Es sei zunächst die An ordnung I betrachtet. Mit 101, 102 sind Kerne aus magnetisch gut durchlässigem Stoff, z. B. einer Eisen-Nickel-Legierung, be zeichnet.
Die Permeabilitätdieser gerne ist mit Hilfe einer Wicklung 103 regelbar, die beim Ausführungsbeispiel den beiden Kernen gemeinsam ist bezw. bei einem dreischenkli- gen gern den Mittelschenkel umschliesst und beispielsweise von einem Gleichstrom gespeist ist, der von einem bei 104 vorgesehenen Steuergeber geliefert wird.
In, ;dieser und in .den übrigen Figuren ist angenommen, dass sämtliche Wicklungen ,gleichen Wicklungs sinn besitzen,. Auf den Kernen sind die Ar beitswicklungen 105, 106 angeordnet, die auo einem Gleichstromnetz 107 über periodisch arbeitende mechanische Unterbrecher 108, 109 .gespeist sind. In Reihe mit den Arbeits wicklungen liegt ein Gleichstromverbraucher 110.
Während der einen Halbperiode, während welcher die beweglichen Mittelkontakte der Unterbrecher 108, 109 :die gestrichelt ange deutete Lage einnehmen, fliesst ein Strom durch die Wicklung 105 über den Unter brecher 108 und durch den Verbraucher 110 über den Unterbrecher 109. Während der an dern Halbperiode, während der @die Mittel kontakte die punktiert angedeutete Lage ein nehmen, fliesst ein Strom über ,den Unter brecher 109 in umgekehrter Richtung durch den Verbraucher 110, über den Unterbrecher 1.08 und durch die Wicklung 106.
Ist die Steuerwicklung 103 stromlos (Nullstellung), .sind, gleich ausgelegte Drosseln vorausgesetzt, die beiden Arbeitsströme :gleich gross, der Gleichstromverbraucher 110 .ist also von einem reinen Wechselstrom durchflossen. Die Wirkung dieses Wechselstromes auf den Ver braucher kann entweder von vornherein ohne Bedeutung sein, z. B. bei einem Dauerfeld- Drehspulmesswerk, oder :durch Siebmittel, z. B. Kondensator 11, beliebig klein gehalten werden. Fliesst in der .Steuerwicklung ein Steuerstrom, z.
B. ein Gleichstrom, so erzeugt er in den beiden, Kernen magnetische Flüsse, die für eine bestimmte Richtung .des Steuer- stromeis durch den Pfeil 112 versinnbil.det sind. Diese Flüsse überlagern sich den durch die Arbeitsströme hervorgerufenen Flüssen, die durch die Pfeile 113, 114 angedeutet sind.
Die Flüsse 112, 113 sind gleichgerichtet, die Permeabilität,des Kernes 101 und damit der Widerstand der Arbeitswicklung 105 sind klein, der .Strom in dem Verbraucher also ent sprechend .gro & . Die Flüsse 112, 114 dagegen isind einander ,entgegengesetzt .gerichtet und heben ,sich ,daher teilweisse auf, die Permeabi- lität,
des Kernes 102 und der Widerstand der Arbeitswicklung 106 sind gross, der Strom im Verbrauchter ist dementsprechend. klein. Über ,eine ganze Periode der Unterbrecher betrach tet ist also der Verbraucher von einem Gleich strom bestimmter Richtung,durchflossen, der sich aus der Differenz,der Gleichstromanteile ,der Arbeitsströme ergibt.
Kehrt der Steuer strom seine Richtung um, so ändert sich: auch ,die Richtung des den Verbraucher durchflie ssenden Gleicletromes.
In Fig. 8 ist die Abhängigkeit des Gleich stromanteils J- vom Steuerstrom i darge stellt. Die Charakteristik zeigt, daB der Ver stärker in: besonderer Weise für Regel- und Steuerungsaufgaben geeignet ist.
Die Kenn linie besteht aus einem durch den Nullpunkt gehenden, verhältnismässig grossen geradlini gen Teil, der eine lineare Aussteuerung in weiten Grenzen ermöglicht, und verläuft zen tralsymmetrisch zum Nullpunkt, die Steue rung erfolgt also nach beiden Richtungen vollkommen gleichartig.
Der Wechselstromanteil kann bei dem Steuervorgang je nach der Lage dies Arbeits punktes auf der Magnetisierungskennlinie, die durch die Grösse der angelegten Spannung charakterisiert ist, entweder urigeändert blei ben oder mit der Aussteuerung zunehmen oder abnehmen, wobei die Änderung für beide Richtungen des Steuerstromes gleichartig erfolgt.
In der Steuerwicklung 103 wird eine V#'rechselspanuung induziert. Um ,diese vom Steuergeber fernzuhalten, ist die Anordnung II vorgesehen, die hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise der Anordnung I entspricht und die Kerne 115, 116 mit .den Arbeits wicklungen 117, 118 und der Steuerwicklung, 119 sowie- die Unterbrecher 109, 120 und den Gleichstromverbraucher 1?1 mit Parallelkon- densator 122 aufweist.
Die Flüsse in den Kernen besitzen die durch die Pfeile 123, 124, 1M versinnbildeten Richtungen. Dabei gelten entsprechend wie bei Anordnung 1 die gestri chelten Pfeile für die während der einen Halbperiode und die punktierten Pfeile für die während der andern Halbperiode von den Arbeitsströmen erzeugten Arbeitsflüsse. Die Steuerwicklungen liegen in dem Ausfüh rungsbeispiel in Reihe, können statt dessen auch parallel angeordnet sein.
U m für Steuer und Re-elzweclze den Verbraucherstrom in Abhängigkeit von mehreren Steuergrössen zii beeiufhissen, können auf den Kernen weitere Steuerwicklungen aufgebracht seih. Im Aus- führu.ngabeispiel der Fig. 7 sind hierfür bei spielsweise die -#Vieli#lungen 127, 128 vorge sehen, die v an einem Steuergeber 129 gespeist rein können.
Für besondere Zwecke. z. B. für Messver- =t::rl#:er. kann an Stelle der beiden Verbrau chersysteme<B>110,</B> 121 ein einzige= Verbrau- ehersystem l26, gegebenenfalls mit einem Siebkreis 126', vorgesehen sein, das mittels der gestrichelt angedeuteten Leitungen an die beiden Anordnungen angesclilosaen ist.
Die T@-ile 110. 12l w-:-r@l:,n dann von Wi derstän- (#1-1rilrl.t. die sich aus Olimsclien, inauk- tive,i kapazitiv.en Widerständen zusam- mensetzen können; sie können indes auch sel ber Verbraucliei-svsteme ,sein.
Ein Verstärker nach Fi-. 7 besteht im <B>.</B> allgemeinsten g Fall aus vier Kernen mit je einer @rhcitswici@ltin g und je einer Steuer- Wie im vo-stehenden ans-eführt ist.
könn#@-n jeweils zwei Kerne zu einer An- ordnunr zusanimen--efasst und mit einer ge- meinsamen Steuerwieklitn@- versehen sein. Die beiden Kerne können einen einzigen drei sehenkligen Kern bilden.
Bei dem Au,sfüh- run;-sbeispiel der Fig 7 ist. die Zusaniinr--1@- fassun_derart #,rfolg@t, d:ass die beiden Kerne einer Anordrung eire @teuerw-ccklunr tragen.
Bei dem Ausführungsbxeispiel gemäss Fig. 9, das h.insiehtlicli seiner Wirkungsweise voll ständig mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 iibereinstimmt und bei welchem des- halb gleiche Teile wie dort mit gleichen Be zugszeichen versehen sind,
sind jeweils zwei Kerne verschiedener Anordnungen mit Hilfe einer gemeinsamen Steuerwicklung zusani- mengefasst. Die Arbeitswicklungen sind so angeordnet, dass sieh .die durch die Pfeile angedeuteten Flussverhältnisse ergeben.
Wie die Figur zeigt, sind die Arbeitswicklungen 106 und 118 miteinander vertauscht und die Anordnung der Wicklungen so gewählt, dass die Arbeitsflüsse in bezug auf .die Steuer- flüs.se den Verhältnissen beim Ausführungs beispiel der Fig. 7 ganz analog .sind. An Stelle von vier einzelnen Kernen kann ein einziger n,ehrschenkliger Kern vorgesehen sein, bei dem die Steuerwicklungen zu einer einzigen Wieklung zwsammenöefasst sein können.
Zweclzmässi!g besitzen die Schenkel für die Arbeitswicklungen sehr kleine Querschnitte gegenüber denjenigen :der andern Teile des Kernes. Der Kern kann aus einzelnen Ble chen aufgebaut und die Bleche können nach Art der Tra.nsformatorenbleche unterteilt isein, wobei sich zusammenstossende Teile zweckmässig überlappen.
Beire Ausführungsbeispiel der F'ig. 10, das ,im wesentlichen zeit dem Beispiel der Fir. 7 übereinstimmt und bei welchem gleiche Teile wie dort mit gleichen Bezugszeichen cer.;
elien sind. ist eine Vereinfachung durch Seliaffung eines elektrischen Mittelpunktes finit Hilfe, einer aus den gleichen Widerstän den 130, 131 bestehenden Widerstandsan- ordnung erzielt, die an die Stelle des Unter lirechers 109 der Fig. 7 tritt.
In Fi-. <B>11</B> ist ein Ausführungsbeispiel gezei-t, das im wesentlichen mit dem der Fi-. 7 übereinstimmt und bei welchem wie derum entsprechende Teile mit gleichen Be- zugszeliclien versehen sind. In der Anordnung 1I sind lediglich die Kerne 115, 116 mit den Arbeitswicklungen 117. 118 vertauscht ge zeichnet.
Die Speisung der Verstärkeranord- nun,-, erfolgt aus einem Wechselstromnetz 132. An Stelle der mechanischen Unterbre- eher 108, 109, 120 in Fig. 7 sind hier Gleich- richteramordnungen, <B>133,</B> 134 vorgesehen. Es können beliebie Gleichrichter, wie Trocken- t' Bleichrichter @ oder dergleichen, Verwendung finden. Die Wirkungsweise geht aus der Zeichnung unmittelbar hervor.
Der in Fig. 12 schematisch dargestellte Magnetverstärker besteht aus den beiden gleichartigen Systemen I, IL Es sei zunächst ,das System I betrachtet. Diese Anordnung stellt eine Brückenschaltung dar, mit den vier Brückenzweigen<I>A, B, C, D.</I> Die Brücken schaltung wird aus einem Gleichstromnetz gespeist.
In der Brücke der Brückenschal tun- zwischen den Klemmen a, b liegt ein Gleichstromverbraucher V-. Die einzelnen Brückenzweige werden gebildet von gleich artigen Drosselspulen in Verbindung mit je weils einem periodisch arbeitenden Unter brecher. So besteht der Brückenzweig A aus einem Kern 201 aus magnetisch gut durch lässigem Stoff, z. B. einer Eisen-Nickel-Le- grerung, mit einer vom Arbeitsstrom durch- flossenen Wicklung 202 (Arbeitswicklung) und einer vom Eingangsstrom durchflossenen Wicklung 203.
In Reihe mit der Arbeits wicklung liegt der periodisch arbeitende Unterbrecher 204, der in an sich bekannter Weise periodisch die Verbindung zwischen Netz und Verbraucher herstellt. Die übrigen Brückenzweige sind in ganz entsprechender \Weise ausgebildet.
Der von einem Geher G gelieferte Strom, z. B. ein Gleichstrom, erzeugt in den Kernen magnetische Gleichflüsse, die durch ausge zogene Pfeile versinnbildet sind. Im Brüelzen- zweig A ist dieser Fluss durch,den Pfeil 203' angedeutet. Die durch die Arbeitsströme in den Kernen erzeugten magnetischen Gleich flüsse .sind .durch die gestrichelten Pfeile ver- sinnbildet. Im Brückenzweig A ist dies der Pfeil 202'.
Die Verhältnisse isind so gewählt, .dass in den gegenüberliegenden Brückenzwei gen<I>A, D</I> bezw. <I>B, C</I> -die Richtungen der Arbeitsflüsse und Steuerflüsse jeweils ein ander gleichartig zugeordnet sind, so dass A.rbeitsfluss und Steuerfluss in den Brücken zweigen B, C jeweils gleichen Richtungssinn, dagegen in den Brückenzweigen<I>A, D</I> ent gegengesetzten Richtungssinn besitzen.
In der Nullstellung, d. h. für den Eingangsstrom Null, sind die Widerstände der vier Brücken zweige gleich, der Verbraucher ist somit stromlos. Fliesst in den Eingangswieklungen ein Gleichstrom von der angenommenen Rich tung, iso werden die Widerstände der Ar- beit:swicklungen der Brückenzweige B, C her- abgesetzt, während die Widerstände der Ar- beitswicklun:gen in den Brückenzweigen<I>A, D</I> je nach der Lage ,dies Arbeitspunktes:
auf der Charakteristik, der bei den vier Drosseln ausser durch die angelegte Spannung gegebe nenfalls mit Hilfe einer Vormagnetisierung in bekannter Weise wählbar ist, praktisch ungeändert bleiben oder im entgegengesetzten Sinne geändert werden. In der Zeichnung ist dies durch die unterschiedlich gezeichnete Grösse der gestrichelten Pfeile angedeutet.
Im Verbraucher fliesst dann ein .Strom von der durch den Pfeil 205 angedeuteten Rich tung. gehrt der Eingangsstrom seine Rich tung um, so ändert sich entsprechend die Richtung des Verbraucherstromes. Die Cha rakteristik des Verbraucherstromes J in Ab hängigkeit vom Eingangsstrom i besitzt beim Ausführungsb-eispiel grundsätzlich die in Fig. 13 :dargestellte Kennlinie. Aus dieser ist ersichtlich, dass der Verstärker (I) für Regel- und Steuerzwecke besonders geeignet ist. Die Kennlinie besteht aus einem verhält nismässig geradlinigen Teil, der eine lineare Aussteuerung in weiten Grenzen ,ermöglicht.
Die Charakteristik besitzt iin bezug auf den Nullpunkt zentralsymmetrischen Verlauf, so dass.der Aussteuerungsvorgang nach beiden Richtungen vollkommen gleichartig verläuft.
In der Nullstellung heben sich, wie aus Fig. 12 ohne weiteres hervorgeht, die durch -die Arbeitsströme in den Eingangswicklun gen induzierten Spannungen auf. Mit zuneh= mender Aussteuerung überwiegen die Induk- tionswirkungen in dem,einen Paar der Brük= kenzweige, .so @dass im Eingangskreis -Wech selströme wirksam werden können, .die an sich zwar sehr klein sind, aber bei nur sehr gering belastbaren Gebern, z.
B. solchen., .die Energien in der Grössenordnung mehrerer Pikowatt abgeben und bei denen gerade die Ausfühmungsformen des Verstärkers .gemäss der Erfindung mit besonderem Vorteil Ver wendung finden. nachteilig .sein können.
Um die benannten Nachteile zu vermei den, ist eine Verdoppelung der Anordnung I vorgenommen mit Hilfe der Anordnung 11, die in ganz analoger Weise wie .die Anord nung I aufgebaut ist und auch in ihrer \Vir- kungsweise derjenigen der Anordnung 1 voll kommen entspricht.
Bei der Atiordunn;Y <B>11</B> sind die vier Brückenzweige ;1', B'.<B><I>C</I></B>,<I>D'</I> der Gleiebstromverbrauelier zwischen den Klemmen a',<I>b'</I> mit F'- bezeichnet. Das Sv- stein 7I ist aus demselben Gleielrstroninetz ,vie das System I gespeist.
Zwischen dem Verbrauelier und .den Arbeitswieklungen :-;iiid wiederum vier periodisch arbeitende niceha- iiiselie Unterbrecher vorgesehen, die in analo ger 'Weise wie bei der Anordnung I gleich zeitig die Verbindung der vier Arbeitswick- lungen untereinander und mit dem Verbrau- eher herstellen bezw. aufheben.
Die sünitli- cben Unterbrecher arbeiten bei beiden Anord nungen synchron, jedoch in der Weise, dass bei der einen Anordnung die genannten Ver bindungen hergestellt erden. "vährend sie gleichzeitig bei der andern Anordnung auf gehoben werden.
In der Zeichnung ist dies dadurch versinnbildet, dass die gleichzeitigen Stellungen der 'Mittelkontakte der LTnterbre- eher gestrichelt bezw. piuiktiert angedeutet sind. .Sinngemäss ,sind bei der Anordnung 1I die die Arbeitsflüsse und den Verbraucher strom versinnbildenden Pfeile punktiert dar gestellt. Bei dem Verstärker nach Fib. 1? ist je dem System ein Gleichstromverbraucher bezw. Ll'- zugeordnet.
Beide Verbraucher werden bei beiden Richtungen des Eingangs stromes gleichzeitig und gleichartig ausge steuert. An Stelle dieser Beiden Verbraucher kann ein einziger Verbraucher<B>TV-</B>. vorgese hen sein, wenn die Brückenpunkte <I>a,</I> b, <I>a'.</I> b' untereinander und mit. dein Verbraucher in der aus 11 eriehtlielien Schaltung verbunden sind.
Ausser SemZ'erbraucher Y1'-l;önnen aller auch noch die beiden Verbraucher I'-- iiuci Ir'- von dem Verstärker bespeist werden. Nimmt man die Verbindung der Brilk- kenpunkte nach Fig. 15 vor, so kann mit dem Verstärker ein gemeinsamer Wechselstrom verbraucher 11',, betrieben werden.
Der Strom in diesem Verbraucher wird durch den Eingangsstrom seiner Intensität nach ge regelt und bei Änderung der Richtung des Eingangsstromes ändert sich die Phase des Verbraucherstromes um 180". Ausser dem g;e- nieinsamen \Vechselstromverbrauclier können gleichzeitig noch zwischen den Klemmen a, b bezw. a', b' die Gleichstromverbraucher l'- und l"_.: vorgesehen sein.
Die Verstärkersysteme I, I1 gemäss Fig. 12 weisen jeweils vier Drosselspulen auf, die je auf einem gesonderten Kern niit je einer besonderen Eingangswicklung ange ordnet sind. Eine Vereinfachung lässt sich da durch i>rzielen. class mehrere Kerne. z. B. zwei oder vier Kerne, durch eine gemeinsame Ein gangswiel;lun.g zusammengefusst werden. So können z.
B. im System I die Kerne der be nachbarten Brückenzweige -,1, B hezw. C, D oder der gegenüberliegenden Brückenzweige _1. D lxzw. B, C jeweils eine gemeinsame Eingangswicklun(, besitzen.
Da bei gegenüberliegenden Brückenzwei gen die Zuordnung der Arbeitsflüsse. zu den voll den Eingangsströmen hervorgerufenen Flüssen gleichartig ist, können die Kerne gegenill)erliegender Brückenzweige ,durch einen einzigen Kern ersetzt werden, wie in Fig. 16 angKleutet ist. Das S1-,-stein 1 besteht dann aus den leidetr Kernen 206. 207, die eine gemeinsame Einvan-swieklung besitzen.
Die durch eine gemeinsame Eingangs wicklung zusaminengefassten Kerne können in an sich bekannter Weise durch einen mehr- sehcnkligen, insbesondere dreischenkligen Kern gebildet werden, wobei zweckmässig die die Arbeitswicklungen tragenden Schenkel sehr kleine Querschnitte gegenüber den an dern Teilen .des Kernes besitzen.
Die Kerne können aus einzelnen Blechen aufgebaut und die Bleche unterteilt sein, wobei sich zusam- nienstossende Teile zweckmässig überlappen.
Es können auch Kerne zusammengefasst werden, die den Brückenzweigen der beiden Anordnungen angehören. So können z. B. die Kerne einander entsprechender Brücken zweige<I>wie A, A'</I> oder<I>B,, B'</I> irsw. zusammen gefasst werden. Die Zusammenfassung kann auch nach :dem Schema<I>A, B'</I> bezw. <I>A', B</I> oder<I>A, D'</I> bezw. <I>A', D</I> erfolgen.
Ebenso ist es möglich, beider in Fig. 16 gezeigten Zu sammenfassung den Kern mit -den Wicklun gen :der Brückenzweige B, C mit den die Wicklungen der Brückenzweige B',<B><I>C</I></B> tra genden Kernen zu vertauschen, wie in Fig. 17 gezeigt ist, wobei die beiden Kerne gegebe nenfalls durch einen :dreischenkligen Kern ersetzt sein können. Entsprechendes gilt für die übrigen Brückenzweige.
Die Kerne :der beiden Systems können durch einen mehrschenkligen Kern, z. B. einen fünfschenkligen Kern, :dessen Mittel schenkel eine gemeinsame Eingangswicklung trägt, gebildet sein.
Das in Fig. 12 dargestellte Ausführungs beispiel zeigt leinen Magnetverstärker, bei welchem alle vier Brückenzweige -durch vom Eingangsstrom beeinflusste Drosseln mit je weils einem Umformerelement .gebildet sind. Es ist indes auch möglich, die Brückenschal tungen so auszubilden, dass nicht alle Brük- ken:zweige aus. :derartigen regelbaren Drosseln mit einem Umformerelement bestehen.
Es können die übrigen Brückenzwei.g,e beispiels= weise :durch konstante Widerstände ode2 durch, gegebenenfalls in Abhängigkeit vom Eingangsstrom, regelbare Widerstände gebil det werden. Unter :diesen, Brüekensehaltun- gen snd diejenigen, mit zwei regelbaren Brückenzweigen von Vorteil, bei ;denen ;die Drosseln benachbarte Brückenzweige bilden und zwischen diesen der eine Dia.gonalpunkt der Brücke der Brückenschaltung liegt.
Eine derartige Schaltung zeigt das im nachstehen- ,den beschriebene Ausführungsbeispiel .der Fig. 18.
Es können auch die ;durch feste Wider stände gebildeten, Brückenzweige derart zu sammengefasst sein, :dass die durch diese Wi derstände gebildeten Brückenzweige gleich zeitig beiden Systemen angehören. Ein Aus führungsbeispiel zeigt Fig. 18. Die hier an- gegebene :Schaltung istellt einen - besonderen Fall einer :Schaltung gemäss Fig.12 dar.
Beim Ausführungsbeispiel :der Fig. 18 sind wie derum zwei gleich ausgelegte Systeme I, 1I vorgesehen, :die aus ;einem gemeinsamen Gleichstromnetz gespeist sind. Die beiden Brückenzweige <I>C, D</I> der Fig. 12 sind hier ersetzt durch :einen festen Widerstand 7L1, <I>N,</I> ebenso sind die Brückenzweige A', B' durch die gleichen Widerstände M, N ersetzt.
Bei dieser Schaltung fallen die Brückenpunkte b., cc' im Mittelpunkt :der beiden festen Wider- stände <I>M, N</I> zusammen. Der Verstärker kann daher in dieser Schaltung entweder auf zwei Gleichstromverbraucher V-, V'- (in der Figur gestrichelt angedeutet) oder auf einen gemeinsamen Wechselstromverbraucher wie in Fig. 15 angegeben, arbeiten. Werden statt der Brückenzweige A',<I>B'</I> :die Brückenzweige<B><I>C</I></B>,<I>D'</I> :
des Systems II der Fig. 12 :durch ;die genannten festen Wider stände<I>M, N</I> ersetzt, so fallen die Brücken punkte b, b' in ;dem Mittelpunkt der festen Widerstände M., N zusammen. Der Verstärker kann :dann, wiederum entweder auf zwei Gleichstromverbraucher V-, V'-, wie sm vor erwähnten Falle, oder gegebenenfalls zusam men mit :den vorerwähnten Gleichstromver brauchern auf einen gemeinsamen Gleich stromverbraucher _W-, wie in Fig. 14 ange geben, :arbeiten.
Wird :der Verstärker aus einem Wechsel stromnetz gespiesen, so werden,die periodisch arbeitenden Unterbrecher durch Gleichrichter, z. B. Trockengleichrichter oder dergleichen. ersetzt. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 19, das in ganz analoger Weise wie das jenige der Fig. 12 aufgebaut ist.
Es enthält die beiden .System-. I, 1I, deren jedes eine Brückenschaltung mit vier geregelten Brük- kenzweigen <I>A, B, C, D</I> bezw. <I>A', B', C', D'</I> ,darstellt. Die Kerne von je zwei gegenüber liegenden Brückenzweigen sind gemäss Fig.16 zu einem einzigen Kern,, im .System I Kern 206 bezw. 207, vereinigt. Die Unterbrecher 204 :der Fig. 12 sind hier ersetzt durch Tro:k- kengl.eichrich..ter 204'.
An .Stelle -dieser Trok- kengleichrichter können beliebige andere gleichgerichtete Elemente. z. B. R.öhren- gieichricliter, vorgesehen sein.
Die Brücken schaltungen der beiden Systeme sind unter Berücksichtigung der Durch lassrichtung der Gleichrichter in der Weise an das Wechsel stromnetz angeschlossen, dass sich die glei chen Flussverhältnisse wie beim Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 12 ergeben. Der Ver stärker arbeitet auf die beiden Gleiclistroni- verbraucher T'-,
I"=. Es können indes auch bei diesem Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Verbraucher die Schaltmassnahmen gemäss Fig. 14 und 1.3 getroffen werden, so dass der Verstärker entweder auf einen gemeinsamen Verbraucher.
G=leichstromverbraucher jl"-- beztÄ-. -'#Ä'echselstromverbraucher TI',, oder i auss erdem noch auf die beiden Gleichstrom- verbraucher F=, 1''- arbeitet.
Auch. bei die sem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Brückenzweige in der vorerwähnten reise durch fette Widerstände gebildet wer den. Werden beispielsweisc die Brücken zweige C, D und _4', B' durch feste Wider stände, z.
B. eine Drossel finit Mittelan tun-, gebildet, gebildet, so können diese Widerstände wiederum beiden Systemen gemeinsäm sein, ,-odurch, wie oben a.usgefülirt, jeweils zwei Brückenpunkte zusammenfallen, so dass ent weder die in Fig. 1.1 oder die in Fig. 1 5 dar gestellten Schaltungen für die Verwendung eines gemeinsamen Verbrauchers sich er geben.
An Stelle einer Drosselspule finit 11Iit- telanzapfung kann die Sekundärseite :l1', <I>N'</I> eines Transformators gemäss Fig. 20 vorge sehen sein.
Bei den vorbeschriebenen @usführun@s- beispielen :find die Eingangswicklungen von Einem Eingangsgleichstrom durchflossen. An Stelle eines Glcicliistroines kann in bekannter Weise auch periodisch veränderlicher Strom angeR-endet werden, dessen Frequenz klein ist gegenüber der Speisefrequenz des Ver stärkers. Als Ein;-angsstrom kann, wie sich experimentell gezeigt hat, auch periodisch veränderlicher Strom, z.
B. -#Veehselstroni. verwendet werden, dessen Frequenz im we sentlichen gleich der Frequenz des Arbeits stromes ist, wie bei der im Schweizerpatent r. 226104 beschriebenen Einrichtung. In letzterem Falle übernimmt. der Verstärker neben der Verstärkerwirkung noch die Funk tion einer phasenempfindlichen 'Schaltung. Ändert z.
B. der Eingangswechselstrom seine Plias@e um 180 , so ändert der Verbraucher- gleicbstrom seine Richtung bezw. der Ver- brauclier -echselstrom seine Phase um 180 .
Wie schon ausgeführt, ist der Verstärker besonders für Regel- und .Steueraufgaben geeignet. Um den Verbraucherstrom in Ab hängigkeit von mehreren Steuergrössen zu be- einflussen, können auf den Kernen weitere Eingangswicklungen aufgebracht sein, z. B. in Fig. 19 die Wicklung 208, 208, deren Strom von einem Geber G' geliefert wird.
Dadurch ergibt sich der besondere Vorteil, class neben Gebern, die Gleichstrom bezw. periodisch veränderlichen Strom niedriger Frequenz, der wie ein Gleichstrom wirkt, ab geben. gleichzeitig auch Gelier auf sclialtliar sind, die z. B. Wechselstrom von der Fre- quenz rles Arbeitsstromes abgeben, der in der vorerwähnten Weise wirkt.
Um Induktions- wirkungen dieser Ströme auf die andern E.in- gangswicklungen zu vermeiden, können im Stromkreis der letztgenannten Wicklungen Siebmittel, z. B.
Drosselspulen, vorgesehen sein. Eine vollkommene Vermeidung dieser Induktionswirkungen lässt sich durch eine Verdoppelung der Verstürkeranordnung er reiehen, bei der die Steuerwicklungen den zXrbeitswicklunhen wiederum in. der Weise zugeordnet sind, dass die in den beiden Teil- verstärkern im Steuerkreis induzierten elek- tromotorischen Kräfte sich kompensieren.
Die vom Einhan,gsstrom beeinflussten Ströme eines oder mehrerer Strompfade der Verslärkeranordnung können ganz oder teil- zurErzeugung magnetischerKopplungs- flüsse benutzt werden. Sie werden zu diesem Zweck Kopplungswicklungen zugeführt, die den Kernen in derselben Weise zugeordnet sind wie die Steuerwicklung.c@n.
Bei Anordnungen in Brückenschaltung wie in Fig. 12, 18 und 19 können die Dros seln, deren Ströme gemeinsam einer Kopp lungswicklung zugeführt werden, dabei der gleichen Brückenschaltung angehören, z. B. gemäss Fig. 21, die die Drosseln der Brücken zweige A, C der Einheit I in Eig. 12 zeigt.
Die gemeinsamen .Ströme werden einer .den beiden Kernen gemeinsamen Wicklung zuge führt, die :in den beiden Kernen. magnetische Flüsse erzeugt, die in den Fig. 21 bis 23 durch den .ausgezogenen Pfeil versinnbildet sind. Die Drosseln können zwei Brücken schaltungen angehören, wie z. B. gemäss Fig. 22 und 28 :die Drosseln :der Brücken zweige<I>A, A'</I> bezw. <I>A,<B>C</B>.</I> Diese Drosseln sind in aufeinanderfolgenden Halbperiaden vom Arbeitsstrom durchflossen.
Bei Schal tungen mit einem Wechselstromverbraucher gemäss Fig. 15 kann auch dieser Verbraucher strom, z. B. unter Verwendung an sich be kannter phasenempfindlicher Gleichrichter schaltungen, zur Kopplung, z. B. auf beide Systeme, benutzt werden.
Circuit with a magnetic amplifier. The invention relates to a circuit with one of the working chokes of a periodically ver changeable, a direct current component contained border current flowing through.
In such 1-valve amplifiers, the controlling excitation is generated by means of windings through which the input current or currents flows, which are assigned to the inductor cores and interact with the working windings. As a result of these interactions, in known circuits of this type, alternating voltages can be induced in the control circuits carrying the input currents due to the variable flows resulting from the working currents, by which the control transmitters, which are often only extremely lightly loaded and delivering the input currents, are inadmissibly loaded . Are to avoid this harmful influence on the control donors special switching means, such. B.
Chokes, used, the resistance of the control circuits is increased, the gain factor of the arrangement is reduced and at the same time the inertia of the amplifier is increased. For regulation and control purposes in which the @ y magnetic amplifier is to work in a directionally sensitive manner, i.e. the consumer currents are to be controlled not only in terms of intensity but also in terms of direction, it is particularly important to
@that any weakening of the already low control currents in the control circuits and any increase in the resistance of these aged people is avoided so that the consumers in the entire tax area are fully exploited in both directions.
The requirements mentioned can be realized in the subject matter of the invention. The circuit according to the invention is shown. characterized in that .the magnetic amplifier consists of two sub-amplifiers with the same structure and effect and the working windings are arranged in relation to the control windings in such a way that the electromotive forces induced by the working flows in at least one control circuit are at least at Compensate for amplifier idling.
In this case, sub-amplifier is understood to mean at least one working winding and the associated magnetic core having unit, which have one or more control windings, but these control windings can also share with the other sub-amplifier. The partial amplifiers -erden in the following also as amplifier units or. referred to as arrangements or systems.
The accompanying drawing shows some embodiments of the subject matter of the invention.
1 shows a circuit with a magnetic amplifier with two amplifier units fed from a direct current network, FIG. 2 shows a diagram of the characteristics of the amplifier from FIG. 1, Fig. 3 shows a circuit with an amplifier with two amplifiers each containing two choke coils, Fig. 4 shows an embodiment of a choke core for the amplifier of Fig. 3,
Fig. 5 shows a circuit with the amplifier of Fig. 3, but with interchanged cores, Fig. 6 shows a circuit with the amplifier of Fig. 5, which is fed from an alternating current network, Fig. 7 shows a circuit with a Magnetic amplifier with two arrangements fed from a direct current network, FIG. 8 a diagram of the characteristics of the amplifier from FIG. 7,
Figure 9 shows a circuit with the Pig amplifier. 3, but with interchanged working windings, Fig. 10 shows another embodiment example with arrangements fed from a direct current network, Fig. 11 shows an embodiment example with arrangements fed from an alternating current network, Fig. 12 shows a circuit with a magnetic amplifier with two each connected in a bridge circuit systems of the same kind, FIG. 13 shows a diagram of the amplifier characteristics for FIG. 12,
14 shows details of circuits in which the sub-amplifiers have a common consumer, FIG. 15, 16 and 17 details for the core arrangements of the working throttles, F'ig. 18 a further exemplary embodiment with an amplifier arranged in a bridge circuit with direct current supply, FIG. 19 a further exemplary embodiment with an amplifier arranged in a bridge circuit with AC current supply, FIG. 20 a detail from FIG. 19,
Fig. 21 to 23 details for the scarf device of the chokes as bridge branches.
In Fig. 1, an amplifier is shown schematically, which has two amplifier units I, II. Let us first consider unit I. This unit has one. Core 1, made of magnetically permeable material such. B. an iron-nickel alloy, be available and in the present case is designed as a closed ring which can be composed of individual sheets.
The permeability of this core can be regulated with the aid of a treatment 2 through which a direct current flows. which is supplied by a control unit provided at 9. A further winding 3 is provided on the core and is fed from a direct current network 4 via a periodically operating breaker 5 known per se. In series with the winding 3 is a DC consumer 6.
In the winding 3, a periodically variable direct current flows as the working current, which can be thought of as being broken down into an alternating current component and a direct current component. The direct current component generates a rectified magnetic flux in the core, which in the case shown has the direction symbolized by the arrow 7. Due to the control direct current flowing in the winding 2, a magnetic direct flux is generated in the like, which z in the assumed winding sense. B. have the direction symbolized by the arrow 8: should.
Since the current in the working winding 3 depends on the direct current flowing in the winding 8, the components of the working current flowing in the winding 3, namely: the alternating current component and the direct current component, are functions of the control current of the winding 2.
Thus, the rectified magnetic flow generated by the direct current component of the labor current depends on the control current and acts in the sense of a feedback, which is referred to as internal feedback, which ensures that the arrangement is particularly sensitive to the known arrangements which a pure alternating current is used as the working current.
If the direct current component of the working current flowing through the consumer is plotted as a function of the control current, then it gives the characteristic curve denoted by J1 in FIG. From this it can be seen that the working current. from a zero value for the control current. Equal to zero with the control current increases and strives to a saturation value with a further increase in the control current.
For control currents with opposite signs, the operating current remains essentially below the initial value: the amplifier unit is practically ineffective with such control currents.
In order to influence the consumer: the working current flows through not only its intensity, but also its direction, so to obtain control of the amplifier for both positive and negative control currents, the amplifier shown in FIG the amplifier unit II, which corresponds to the unit I in terms of structure and mode of operation.
On a core 11, a winding 12 through which the controlling input current flows is provided, which in the exemplary embodiment shown is in series with the winding 2, but could also be arranged parallel to it. The working winding 13: which is also connected to the direct current network 4 via a breaker 15, is traversed by a periodically variable direct current in an analogous manner to the winding 3.
The two breakers 5 and 15 work at the same frequency and also in the same direction, so that, as indicated in FIG. 1, the breaker contacts come into contact simultaneously with the current contacts of the working windings.
In place of the dargestell th breakers, rotating breakers can also be used, where: the breakers are combined to form one breaker. can,. While in unit I for: the assumed direction:
of the control current, the magnetic direct fluxes generated by the working winding and the control winding in the core have the same sense of direction, the winding ratios in unit II are selected so that the fluxes are directed in opposite directions.
In the case of positive control currents, in which the amplifier unit I, as assumed above, is controlled according to the characteristic shown in the diagram in FIG. 2, the characteristic of the operating current J2 remains practically below the initial value.
of J, since in this case the magnetic fluxes generated by the direct current component of winding 13 and by the direct current of winding 12: counteract each other. If, however, the controlling direct current reverses its direction, the direct current generated by the control current acts in the core of the unit IL in the sense of the magnetic flux generated by the direct current component of the winding 13 , while in Unit I: the rivers are opposite to each other!
The working current J2 has the characteristic curve shown in the diagram in FIG. 2 @, which in this illustration is drawn as a mirror image of the abscissa axis and therefore runs centrally symmetric to the characteristic line of the working current J1.
The two consumers 6 and 16 can be combined in one device. For example, you can use the two windings of an electromagnetic device, e.g. B. a rotary magnet. represent, the two windings are arranged in a differential circuit.
The difference between the output currents J ,, J2 therefore comes into effect in the two windings. The characteristics J, and J2 can be selected within wide limits by appropriate dimensioning of the working windings and the choice of the applied voltage.
They can also be displaced with respect to the ordinate axis by constant direct current pre-magicalizing of the cores, which can be generated in a known manner.
The overall characteristic of the Z amplifier arrangement with two units is marked with J in the illustration. Lind results from the difference between the output currents of the two units <I> to J = </I> .7, <I> - </I> J '. It consists of a straight part going through the zero point, which for large values of the control current merges in both directions into a curved part which tends to reach a limit value. Two peculiarities of the characteristic are particularly important for the use of the amplifier.
One peculiarity lies in the fact that the straight-line part of the characteristic has a relatively large length, which results from the union of two amplifier units in that of the characteristics,
of the two units, in addition to the straight-line parts, the curved parts lying around the zero point are also fully used to form the gentle-line part of the overall characteristic. The other peculiarity consists in the fact that the general characteristic runs centrally synchronized to the zero point. from which it can be seen that the control process proceeds in the same way in both directions.
In the control winding of a unit. a voltage is induced by the periodically variable working current. The working flow conditions in the two units, as can be seen from FIG. 1, arrows 7 and 17, are selected so that, with an input current of zero, the voltages induced in the control windings of the two units are equal and around 180 are out of phase with each other, so that they fully compensate.
In the amplifier arrangement shown schematically in FIG. 3, two amplifier units 1, 1I are again provided. The individual unit, e.g. B. the unit I, has a core 21, which in turn consists of high permeability material and can be designed, for example, as a three-legged core, as shown, or as a multi-legged core. However, two individual closed cores of the type shown in FIG. 1 can also be used.
The unit has two working windings 22, 23. which are arranged on the outer legs. The two working windings are fed from a direct current network 24 via a mechanical breaker with a center contact 27 oscillating between the two contacts 25 and 26. With the help of this breaker, the two working windings are alternately placed on the one, for example positive, pole of the direct current network.
III series with .den working windings is a DC load 28 which, as in the above-mentioned case. a winding of an electromagnetic device, e.g. B. a moving coil can be.
The working windings are arranged on the two legs of the core 21 in such a way that the working current flowing in the working winding 22 creates a magnetic flux in the current flowing through the arrow 22 'and through the current flowing in the working winding 23 Flow is generated in the direction symbolized by the arrow 23 '. A winding 29 through which a controlling input current flows is provided on the middle limb of the core and is fed, for example, by control transmitters provided at 3.0. is.
It is assumed. that a direct current J flows through the winding, by means of which a magnetic flux is generated in the direction represented by the arrow 29 '. As can be seen from the direction of the magnetic fluxes symbolized by the arrows, the magnetic flux generated by the input current acts in the same way as the magnetic fluxes generated by the direct current components in the working windings.
Since, as mentioned at the beginning, the currents in the working windings 22, 23 are dependent on the control current of the winding 29, the conditions here are quite analogous to those in the embodiment of FIG. 1, with the difference that the Consumers 28 alternately traversed by the streams of two working windings.
The amplifier unit II in the present exemplary embodiment in FIG. 3 is designed completely in accordance with the unit I. On the core 31, the two Ar beitswicklungen 32, 33 are arranged, which in turn are fed from the direct current network 24 via a mechanical breaker with the Kontak 35, 36, 37. The Schwingkon contacts 27, 3.7 of the two units work with. same frequency and can be mechanically linked for this purpose.
In series: lies with the working windings. the direct current consumer 38 through which the currents .der two working windings flow. On the middle limb .des core, a winding 39 is arranged, which is fed by the same control transmitter, which is seen at 30. The work windings 32, 33 are arranged on the cores in .der manner that the magnetic fluxes generated by their currents have the direction symbolized by the arrows 32 ', 33'.
In the assumed direction of the control current, the magnetic flux generated by it, symbolized by the arrow 39 ', acts against the two fluxes generated by the working currents. The modulation ratios of the two units are thus analogous to those in the exemplary embodiment in FIG. 1.
The arrangement of two working windings has the advantage that the alternating current component of the working current has twice the frequency, whereby a comparison of the working current is achieved. Another advantage of this arrangement is that the resulting induction effects of the working currents on the control windings are so small in the controlled state of the amplifier that they practically do not load the input circuit.
On the two middle legs of the cores 21, 31, the other windings 41, 42 are arranged in a manner analogous to the winding 29, 3.9,. Both of which are fed by a control transmitter provided at 40. With the help of such windings, it is possible to combine several control values into one resulting control variable, with the individual control transmitters advantageously remaining galvanically separated from one another.
The degree to which the individual control value is exerted can be selected in a desired manner "by choosing the number of turns" or with the aid of appropriate control devices, e.g. control resistors. Instead of the two cores 21, 31 the amplifier arrangement according to FIG. 3 can be provided with a single core, for example of the form shown in FIG.
On the middle leg of this core, the windings fed by the control currents 29, 39 respectively. 41, 42, the working windings 22, 23 and 32, 33 respectively, may be arranged on the outer legs. It is practical if the legs for the working windings have very small cross-sections compared to those of the other parts of the core.
The core can be built up from individual sheets and the sheets can be subdivided according to the type of transformer sheets Kin, with parts that come together suitably overlapping.
For special purposes, e.g. B: for measuring amplifiers, instead of the two consumers 28, 38, a single consumer 48 can be provided, which is connected to the amplifier by means of the dashed lines. The parts 28, 38 are then grounded by resistors, which can be composed of ohmic, ductile and capacitive resistances.
The parts 28, 38 can, however, also be consumers themselves.
An amplifier according to Fig. 3 consists in the most general case of four cores, each with a working winding and a control winding. As stated above, two cores can be combined to form a unit and provided with a common control winding. In the embodiment of FIG. 3, the combination is carried out such that the two cores of a unit carry a control winding.
In the embodiment according to FIG. 5, which in terms of its We effect completely corresponds to the Ausfüh approximately example of FIG. 3 and in which therefore the same parts are provided with the same reference numerals, two cores of the two units are each Weil using a common control winding in summary.
The working windings are arranged so that the arrows 22 ', 33' respectively. 32 ', 23' result in flux ratios. As can be seen, the working windings 23, 33 of FIG. 3 are interchanged in FIG. 5 and the arrangement of the windings is chosen so that the working flows in relation to the control flows are analogous to the conditions in the exemplary embodiment in FIG. 3.
For the consumers 28, 38, 48 indicated in FIG. 5, the same applies to the embodiment of FIG. 3 Said.
In Fig. 6 an embodiment is shown in which the cores with the Wieklungen as well as the consumer correspond to the order shown in FIG. 3 and the half with the same reference characters as there are provided and for which the above with respect to the arrangement of the cores This applies in an analogous manner. An alternating current network 60 is used to feed the arrangement.
Instead of the mechanical breaker shown in Fig. 3 is a rectifier arrangement with 8 dry rectifiers 63, 64, 65, 66 respectively. 63 ', 64', 65 ', 66' are provided. To better illustrate the effect, which is immediately apparent from the figure, the rectifiers permeable for a half period are shown in the same way. So work z. B. in Fig. 6 the rectifier 63 ', 64', 65 ', 66' in the forward direction and the rectifier 63, 64, 65, 66 in the reverse direction, if point a is positive compared to point b and vice versa.
It should be mentioned here the possibility that each Weil two rectifiers, z. B. 63 ', 64' etc. can be replaced by a rectifier.
If you create an electrical center point with the help of resistors, z. B. a choke coil with a center tap, the rectifiers 63, 64, 65 ', 66' can be omitted and the lines 61, 62 can be replaced by a common line leading to said center point.
An analog arrangement with an electrical center point can also be used for the case of the power supply of the amplifier from a direct current network, with the common line of the consumer BEZW. Resistances 28, 38 is also performed electrical center point and the flow conditions in ana loger as in the embodiment of FIG. Fig. 5 are selected.
Tube rectifiers, dry-type rectifiers, mechanical rectifiers, etc. can be used as rectifiers. If you use the rotating mechanical rectifier, these are placed on the shaft of the alternating current generator that supplies the working current.
When the amplifier is fed from a direct current network, in addition to the mechanical interrupter mentioned above, tubes such. B. gas discharge tubes or electron tubes are used.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 7, two arrangements 1, 1I of the same type in terms of structure and mode of operation are provided. First, the arrangement I is considered. With 101, 102 cores made of magnetically well permeable material, z. B. an iron-nickel alloy, be distinguished.
The permeability of this can be regulated with the aid of a winding 103 which, in the exemplary embodiment, is common to the two cores. in the case of a three-legged member, it often encloses the middle leg and is fed, for example, by a direct current which is supplied by a control transmitter provided at 104.
In,; this and the other figures it is assumed that all windings have the same winding sense. The working windings 105, 106 are arranged on the cores and are fed via a direct current network 107 via periodically operating mechanical interrupters 108, 109. A DC load 110 is located in series with the work windings.
During the one half cycle during which the movable center contacts of the breakers 108, 109: assume the position indicated by dashed lines, a current flows through the winding 105 via the breaker 108 and through the consumer 110 via the breaker 109. During the other half cycle While the middle contacts assume the position indicated by dotted lines, a current flows over the interrupter 109 in the opposite direction through the consumer 110, over the interrupter 1.08 and through the winding 106.
If the control winding 103 is de-energized (zero position), assuming the chokes are of the same design, the two working currents are: the same size, the direct current consumer 110 is therefore flowed through by a pure alternating current. The effect of this alternating current on the consumer can either be of no consequence in the first place, e.g. B. with a permanent field moving coil measuring mechanism, or: by sieve means, z. B. capacitor 11, can be kept as small as desired. If a control current flows in the control winding, e.g.
B. a direct current, it generates magnetic fluxes in the two cores, which are represented by the arrow 112 for a certain direction of the control current. These flows are superimposed on the flows caused by the working flows, which are indicated by the arrows 113, 114.
The fluxes 112, 113 are rectified, the permeability of the core 101 and thus the resistance of the working winding 105 are small, the .Strom in the consumer so accordingly .gro &. The rivers 112, 114, on the other hand, are directed opposite one another, and cancel out, therefore partially, the permeability,
of the core 102 and the resistance of the working winding 106 are high, the current in the consumer is accordingly. small. Over an entire period of the interrupter considered, the consumer is traversed by a direct current in a certain direction, which results from the difference, the direct current components, the working currents.
If the direction of the control current is reversed, the direction of the gleicletrom flowing through the consumer also changes.
In Fig. 8, the dependence of the direct current component J- of the control current i is Darge provides. The characteristic shows that the amplifier is particularly suitable for regulation and control tasks.
The characteristic consists of a relatively large rectilinear part going through the zero point, which enables linear modulation within wide limits, and runs centrally symmetrically to the zero point, so the control is completely identical in both directions.
During the control process, depending on the position of this working point on the magnetization characteristic, which is characterized by the magnitude of the applied voltage, the alternating current component can either remain unchanged or increase or decrease with the modulation, with the change occurring in the same way for both directions of the control current.
In the control winding 103 a V # 'Rechselspanuung is induced. In order to keep this away from the control unit, the arrangement II is provided, which corresponds to the structure and mode of operation of the arrangement I and the cores 115, 116 with .den working windings 117, 118 and the control winding, 119 and the breakers 109, 120 and the Has direct current consumer 1? 1 with parallel capacitor 122.
The rivers in the cores have the directions symbolized by the arrows 123, 124, 1M. As in the case of arrangement 1, the dashed arrows apply to the work flows generated during the one half-period and the dotted arrows for the work flows generated during the other half-period. In the exemplary embodiment, the control windings are in series, but can instead also be arranged in parallel.
In order to add the consumer current for control and feedback as a function of several control variables, further control windings can be applied to the cores. In the exemplary embodiment of FIG. 7, for example, the - # multiples 127, 128 are provided for this purpose, which can be fed into a control transmitter 129.
For special purposes. z. B. for Messver- = t :: rl #: er. Instead of the two consumer systems 110, 121, a single consumer system 26, optionally with a filter circuit 126 ', can be provided, which is connected to the two arrangements by means of the lines indicated by dashed lines.
The T @ -ile 110. 12l w -: - r @ l:, n then from resistance- (# 1-1rilrl.t. Which can be composed of olimsclien, inau- tive, i capacitive, resistances; however, they can also be their own consumer systems.
An amplifier according to Fi-. 7 consists in the <B>. </B> most general case of four cores, each with a @ rhcitswici @ ltin g and a tax as stated in the preceding.
# @ - n each two cores can be mimicked to form an arrangement and provided with a common control unit @. The two cores can form a single three-sided core.
In the embodiment of FIG. the Zusaniinr - 1 @ - fassun_derart #, rffekt @ t, d: ass carry the two cores of an arrangement eire @expensivew-ccklunr.
In the exemplary embodiment according to FIG. 9, which, in terms of its mode of operation, completely corresponds to the exemplary embodiment in FIG. 7 and in which the same parts as there are therefore provided with the same reference numerals,
two cores of different arrangements are combined with the help of a common control winding. The working windings are arranged so that the flow conditions indicated by the arrows result.
As the figure shows, the working windings 106 and 118 are interchanged and the arrangement of the windings is chosen so that the working flows with respect to the control flows are completely analogous to the conditions in the embodiment of FIG. Instead of four individual cores, a single n, single-legged core can be provided, in which the control windings can be combined to form a single weight.
In general, the legs for the working windings have very small cross-sections compared to those of the other parts of the core. The core can be made up of individual sheets and the sheets can be subdivided according to the type of transformer sheets, with parts that come together suitably overlapping.
In the embodiment of FIGS. 10, which, essentially, follows the example of Fir. 7 corresponds and in which the same parts as there with the same reference numerals cer .;
are elien. A simplification is achieved by separating an electrical center finitely with the aid of a resistor arrangement consisting of the same resistors 130, 131, which takes the place of the lower section 109 of FIG.
In Fi-. <B> 11 </B> an embodiment is shown which is essentially the same as that of FIG. 7 coincides and in which, in turn, corresponding parts are provided with the same reference labels. In the arrangement 1I only the cores 115, 116 with the working windings 117, 118 are shown interchanged.
The amplifier arrangement - now, - is fed from an alternating current network 132. Instead of the mechanical interrupters 108, 109, 120 in FIG. 7, rectifier arrangements 133, 134 are provided here. Any desired rectifiers, such as dry bleachers @ or the like, can be used. The mode of operation is evident from the drawing.
The magnetic amplifier shown schematically in FIG. 12 consists of the two systems I, IL of the same type. First, the system I is considered. This arrangement represents a bridge circuit with the four bridge arms <I> A, B, C, D. </I> The bridge circuit is fed from a direct current network.
In the bridge of the bridge shell do- between the terminals a, b is a DC load V-. The individual branches of the bridge are formed by the same type of inductor in connection with a periodically operating interrupter. For example, the bridge arm A consists of a core 201 made of magnetically well-formed material, e.g. B. an iron-nickel blank, with a winding 202 through which the working current flows (working winding) and a winding 203 through which the input current flows.
In series with the work winding is the periodically operating breaker 204, which periodically establishes the connection between the network and the consumer in a manner known per se. The other branches of the bridge are designed in a very similar manner.
The current supplied by a walker G, e.g. B. a direct current, generated in the cores magnetic direct fluxes, which are symbolized by drawn out arrows. In the Brüelzen branch A, this flow is indicated by the arrow 203 '. The magnetic direct fluxes generated in the cores by the working currents are .indicated by the dashed arrows. In the bridge branch A this is the arrow 202 '.
The proportions are chosen so that in the opposite branches of the bridge <I> A, D </I> and <I> B, C </I> - the directions of the work flows and control flows are each assigned to one another in the same way, so that A. work flow and control flow in the bridge branches B, C each have the same direction, but in the bridge branches <I> A , D </I> have opposite sense of direction.
In the zero position, i.e. H. for the input current zero, the resistances of the four bridge branches are the same, the consumer is thus de-energized. If a direct current flows in the input direction from the assumed direction, iso the resistances of the work windings of the bridge arms B, C are reduced, while the resistances of the work windings in the bridge arms <I> A, D < / I> depending on the position of this operating point:
on the characteristic, which in the case of the four chokes, except for the applied voltage, can optionally be selected in a known manner with the aid of a premagnetization, remain practically unchanged or be changed in the opposite sense. In the drawing, this is indicated by the differently drawn size of the dashed arrows.
A current flows into the consumer from the direction indicated by arrow 205. if the input current reverses its direction, the direction of the consumer current changes accordingly. The characteristic of the consumer current J as a function of the input current i in the exemplary embodiment basically has the characteristic shown in FIG. 13 :. This shows that the amplifier (I) is particularly suitable for regulation and control purposes. The characteristic consists of a relatively straight-line part, which enables linear modulation within wide limits.
The characteristic has a centrally symmetrical course in relation to the zero point, so that the modulation process is completely identical in both directions.
In the zero position, as is readily apparent from FIG. 12, the voltages induced by the working currents in the input windings are canceled. With increasing modulation, the induction effects predominate in one pair of the bridge branches, so that alternating currents can become effective in the input circuit, which are actually very small, but with only very low loadable encoders, z.
B. those.,. That emit energies in the order of magnitude of several picowatts and in which the embodiments of the amplifier .according to the invention are used with particular advantage. can be disadvantageous.
In order to avoid the disadvantages mentioned, the arrangement I is doubled with the aid of the arrangement 11, which is constructed in a completely analogous manner to the arrangement I and also corresponds completely to that of the arrangement 1 in its operation.
At the Atiordunn; Y <B> 11 </B> the four bridge branches; 1 ', B'. <B> <I> C </I> </B>, <I> D '</I> are the Gleiebstromverbrauelier between the terminals a ', <I> b' </I> designated with F'-. The Svstein 7I is fed from the same Gleielrstrometz as the system I.
Between the consumer and .den Arbeitswieklungen: -; iiid again four periodically working nicehaiselie interrupters are provided, which in the same way as in the arrangement I simultaneously establish the connection of the four workings with each other and with the consumer . cancel.
The sensitive interrupter work synchronously in both arrangements, but in such a way that the connections mentioned are established in one arrangement. "while at the same time they are canceled in the other arrangement.
In the drawing this is symbolized by the fact that the simultaneous positions of the 'center contacts of the LTnterbre- rather dashed respectively. are indicated in a pictorial manner. In accordance with the arrangement 1I, the arrows symbolizing the work flows and the consumer current are shown in dotted lines. With the amplifier according to Fib. 1? is a direct current consumer respectively the system. Ll'- assigned.
Both consumers are controlled in both directions of the input current simultaneously and in the same way. Instead of these two consumers, a single consumer <B> TV </B>. be provided if the bridge points <I> a, </I> b, <I> a '. </I> b' with each other and with. Your consumers are connected in the circuit shown in 11.
With the exception of the consumer Y1'-1, both consumers I '- iiuci Ir'- can be fed by the amplifier. If the connection of the bridge points is carried out according to FIG. 15, a common alternating current consumer 11 ′ ″ can be operated with the amplifier.
The current in this consumer is regulated according to its intensity by the input current and when the direction of the input current changes, the phase of the consumer current changes by 180 ". Except for the g; single \ alternating current consumer can at the same time still between terminals a, b and . a ', b' the direct current loads 1 'and 1 "_ .: be provided.
The amplifier systems I, I1 according to FIG. 12 each have four choke coils, each of which is arranged on a separate core with a special input winding. A simplification can be achieved by i> r. class multiple cores. z. B. two or four nuclei, can be merged by a common entrance wiel; lun.g. So z.
B. in system I the cores of the adjacent bridge branches be -, 1, B hezw. C, D or the opposite bridge branches _1. D lxzw. B, C each have a common input winding (,.
Since the assignment of the work flows for opposite bridges. is similar to the rivers fully evoked by the incoming currents, the cores of opposing bridge branches can be replaced by a single core, as shown in Fig. 16. The S1, stone 1 then consists of the suffering nuclei 206, 207, which have a common inversion.
The cores combined by a common input winding can be formed in a manner known per se by a multi-legged, in particular three-legged core, the legs carrying the working windings expediently having very small cross-sections compared to the other parts of the core.
The cores can be constructed from individual metal sheets and the metal sheets can be subdivided, with parts that come together suitably overlapping.
Cores that belong to the bridge branches of the two arrangements can also be combined. So z. B. the cores of corresponding bridges branches <I> like A, A '</I> or <I> B ,, B' </I> irsw. be summarized. The summary can also be based on: the scheme <I> A, B '</I> resp. <I> A ', B </I> or <I> A, D' </I> resp. <I> A ', D </I>.
It is also possible, in both the summary shown in FIG. 16, the core with the windings: the bridge branches B, C with the windings of the bridge branches B ', <B> <I> C </I> </B> To swap the supporting cores, as shown in Fig. 17, the two cores, if necessary, can be replaced by a three-legged core. The same applies to the other branches of the bridge.
The cores: the two systems can be replaced by a multi-limbed core, e.g. B. a five-legged core: whose central leg carries a common input winding, be formed.
The embodiment shown in FIG. 12 shows a magnetic amplifier in which all four bridge branches are formed by chokes influenced by the input current, each with a converter element. However, it is also possible to design the bridge circuits in such a way that not all bridges: branch out. : exist such adjustable throttles with a converter element.
The remaining two bridges can be formed, for example: by constant resistors ode2 by controllable resistors, if necessary depending on the input current. Among these, bridge positions, those with two controllable bridge branches are advantageous, in which the chokes form adjacent bridge branches and between these the one diagonal point of the bridge of the bridge circuit lies.
Such a circuit is shown in the exemplary embodiment described below in FIG. 18.
The bridge branches formed by fixed resistances can also be grouped together in such a way that the bridge branches formed by these resistances belong to both systems at the same time. An exemplary embodiment is shown in FIG. 18. The circuit shown here is a - special case of a circuit according to FIG.
In the exemplary embodiment: in FIG. 18, two identically designed systems I, 1I are in turn provided: which are fed from a common direct current network. The two bridge branches <I> C, D </I> of FIG. 12 are replaced here by: a fixed resistor 7L1, <I> N, </I> and the bridge branches A ', B' have the same resistors M. , N replaced.
In this circuit, the bridge points b., Cc 'coincide in the center: of the two fixed resistors <I> M, N </I>. The amplifier can therefore work in this circuit either on two direct current loads V-, V'- (indicated by dashed lines in the figure) or on a common alternating current load as indicated in FIG. Instead of the bridge branches A ', <I> B' </I>: the bridge branches <B> <I> C </I> </B>, <I> D '</I>:
of the system II of FIG. 12: replaced by the aforementioned fixed resistances <I> M, N </I>, the bridge points b, b 'in; the center of the fixed resistances M., N coincide. The amplifier can: then, in turn, either to two direct current consumers V-, V'-, as mentioned above, or, if necessary, together with: the aforementioned direct current consumers to a common direct current consumer _W-, as indicated in FIG. 14, :work.
If: the amplifier is fed from an alternating current network, the periodically operating breaker by rectifier, z. B. dry rectifier or the like. replaced. An exemplary embodiment is shown in FIG. 19, which is constructed in a completely analogous manner to that of FIG.
It contains the two .System-. I, 1I, each of which is a bridge circuit with four regulated bridge branches <I> A, B, C, D </I> respectively. <I> A ', B', C ', D' </I>, represents. The cores of two opposite bridge branches are according to Figure 16 to a single core ,, in .System I core 206 respectively. 207, united. The interrupters 204: of FIG. 12 are here replaced by Tro: kengl.eichrich..ter 204 '.
Instead of this dry rectifier, any other rectified elements can be used. z. B. R.öhren- gieichricliter, be provided.
The bridge circuits of the two systems are connected to the alternating current network in such a way that the same flow conditions as in the exemplary embodiment in FIG. 12 result, taking into account the direction of passage of the rectifiers. The amplifier works on the two Gleiclistroni consumers T'-,
I "=. However, in this exemplary embodiment as well, the switching measures according to FIGS. 14 and 1.3 can be taken with regard to the consumers, so that the amplifier is either connected to a common consumer.
G = light current consumer jl "- beztÄ-. - '# Ä'AC-current consumer TI' ,, or i also still works on the two direct-current consumers F =, 1 '' -.
Also. In this exemplary embodiment, one or more bridge branches can be formed in the aforementioned journey through thick resistors. For example, the bridges are branches C, D and _4 ', B' by fixed resistors, z.
If, for example, a choke finite means is formed, then these resistances can in turn be common to both systems, so that, as stated above, two bridge points coincide, so that either the one in Fig. 1.1 or the one in Fig. 1 5 is provided circuits for the use of a common consumer he give himself.
Instead of a choke coil finite medium tap, the secondary side: l1 ', <I> N' </I> of a transformer according to FIG. 20 can be provided.
In the @usführun @ s examples described above: An input direct current flows through the input windings. Instead of a Glcicliistroines, periodically variable current can also be applied in a known manner, the frequency of which is small compared to the supply frequency of the amplifier. As has been shown experimentally, a periodically variable current, e.g.
B. - # Veehselstroni. are used, the frequency of which is essentially equal to the frequency of the working current, as in the Swiss patent r. 226104 described device. In the latter case takes over. In addition to the amplifier effect, the amplifier also functions as a phase-sensitive circuit. Changes e.g.
B. the input alternating current its Plias @ e by 180, the consumer DC current changes its direction or. the consumer alternating current changes its phase by 180.
As already stated, the amplifier is particularly suitable for regulation and control tasks. In order to influence the consumer current as a function of several control variables, further input windings can be applied to the cores, e.g. B. in FIG. 19 the winding 208, 208, the current of which is supplied by a transmitter G '.
This results in the particular advantage, in addition to encoders, the direct current BEZW. periodically variable current of low frequency, which acts like a direct current, from. at the same time also gelling on sclialtliar are z. B. deliver alternating current of the frequency rles working current, which acts in the aforementioned manner.
In order to avoid induction effects of these currents on the other E. input windings, filter means, e.g. B.
Choke coils may be provided. A complete avoidance of these induction effects can be achieved by doubling the amplifier arrangement, in which the control windings are in turn assigned to the working windings in such a way that the electromotive forces induced in the two partial amplifiers in the control circuit compensate each other.
The currents of one or more current paths of the intensifier arrangement, which are influenced by the input current, can be used in whole or in part to generate magnetic coupling fluxes. For this purpose, they are fed to coupling windings which are assigned to the cores in the same way as the control winding.c@n.
In arrangements in a bridge circuit as in Fig. 12, 18 and 19, the chokes can seln whose currents are fed together to a Kopp treatment winding, thereby belonging to the same bridge circuit, for. B. according to Fig. 21, the throttles of the bridges branches A, C of the unit I in Eig. 12 shows.
The common currents are fed to a winding common to both cores, which: in the two cores. Magnetic fluxes generated, which are symbolized in Figs. 21 to 23 by the .auszugenen arrow. The chokes can belong to two bridge circuits, such. B. according to Fig. 22 and 28: the throttles: the bridge branches <I> A, A '</I> respectively. <I> A, <B> C </B>. </I> These chokes have the working current flowing through them in successive half-periods.
In circuits with an alternating current consumer according to FIG. 15, this consumer can also current, z. B. using known phase-sensitive rectifier circuits for coupling, for. B. on both systems.