CH366898A - DC converter for very high currents - Google Patents

DC converter for very high currents

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CH366898A
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CH6620758A
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Werner Prof Dr Ing Kraemer
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Licentia Gmbh
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Description

  

   <Desc/Clms Page number 1> 
 Gleichstromwandler    für   sehr hohe Stromstärken Hohe Gleichströme können bekanntlich indirekt mit Hilfe einer vormagnetisierten Drosselspule gemessen werden, wobei der Kern der Drosselspule durch den zu messenden Gleichstrom vormagnetisiert wird. Auf diesem Kern befindet sich noch eine Wechselstromwicklung, die von einem    Hilfswechselstrom   konstanter Spannung durchflossen wird. Die    Grösse   des Hilfswechselstromes, auch Sekundärstrom des Gleichstromwandlers genannt, ist von der Grösse der    Vormagnetisierung   durch den Gleichstrom abhängig und bildet somit ein Mass für den zu messenden Gleichstrom.

   Will man nun sehr hohe Gleichströme auf diese Art messen, so erreichen die Abmessungen des Kernes, dessen Länge annähernd proportional mit dem zu messenden Gleichstrom ansteigt, Werte, die den Einbau des Wandlers schwierig machen. Dagegen erfordert eine Verringerung der Abmessungen bei vergrössertem Kernquerschnitt eine starke Erhöhung der    Magnetisierungsscheinleistung.   



  Diese Nachteile werden bei einem Gleichstromwandler mit einer    vormagnetisierten   Drossel für sehr hohe Stromstärken, bei dem ein Teil der vom Primärstrom erzeugten    Durchflutung   mittels eines Hilfsgleichstromes kompensiert wird, nach der    Erfindung   dadurch vermieden, dass der    Hilfsgleichstrom   und der gleichgerichtete Sekundärstrom des    Wandlers   als Summenstrom über die Nutzbürde geleitet werden. 



     Ausführungsbeispiele   der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. 



  In    Fig.   1 wird die den    Messgleichstrom      J1   führende Schiene S von dem Eisenkern E des Gleichstromwandlers umgeben. Der von der Wechselspannung    U;"   ausgehende Hilfswechselstrom wird über die    Wechselstromwicklung   W und den Gleichrichter G zur Nutzbürde R, beispielsweise ein    Messinstrument,   geführt.

   Gibt man dem Gleichstromwandler zusätzlich eine Gleichstromwicklung K, die einen Strom 12' führt, dessen    Durchflutung   der    Primärdurchflu-      tung   durch den Strom    Il      entgegengerichtet   ist, und leitet man diesen Kompensationsstrom, der    beispiels-      weise      90%      der      Primärdurchflutung      aufheben      möge,   über die Nutzbürde R, so kann man durch diese Parallelschaltung des Sekundärkreises des Gleichstromwandlers zur Nutzbürde R den sekundären    Wandlerstrom   d12 zu dem Kompensationsstrom 12' addieren.

   Zur    Vereinfachung   der Darstellung seien sämtliche Übersetzungsverhältnisse gleich 1 : 1 gewählt. Dann ist    jetzt   beim fehlerfreien Wandler    11=12-12'-I-412.      Ein   Fehler kann nur noch im    Wandlerstrom   412    auf-      treten.      Da      aber      d12.      im      Beispiel      nur      noch      10%      der   gesamten    Durchflutung   entspricht, wird der resultierende Fehler    E12   sehr    klein.   Eine Stabilisierung des    Hilfsstromes   12 ist nicht notwendig,

   da Änderungen durch d12 korrigiert werden und immer    11=12-1-E12=12      -1-d12   gilt. Darin ist der Fehler    E12   nur an d12 gebunden. Da der Wandler nicht immer einen praktisch konstanten Primärstrom messen wird,    wird   man    mit   Vorteil den    Hilfsgleichstrom   12' in seiner Grösse dem Primärstrom    Il   anpassen. Dies geschieht gemäss    Fig.   2 durch einen Magnetverstärker MV in    Selbstsätti-      gungsschaltung,   der vom    Wandlerstrom   d12 gesteuert wird.

   Hierbei kann man den für die Auslegung des Wandlers angenehmen    Betriebszustand      verwirklichen,   dass bei veränderlichem Primärstrom 11 der    Wandlerstrom      d12   und damit auch sein Fehler    E12,   konstant bleiben. Hierzu erhält der Magnetverstärker MV eine annähernd konstante    Vorerre-      gung      1K   von einem    Hilfsgleichrichter,   den die Netzspannung    Ub   speist.

   Da der Kompensationsstrom 12' immer um den Betrag    1K   kleiner sein soll    als   die Pri- 

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    märdurchflutung      1i   bzw. der resultierende Sekundärstrom 12, (ü = 1!), gilt für den Steuerstrom ist    =(12      +IK)-12,;12=d12+12.   Damit ist Ist =    IK   - d12;    d12.-;      IK.   



  Es wird also der Magnetverstärker über zwei Steuerwicklungen in Gegenschaltung (ü = 1) von dem    Wandlerstrom      dJ2   und einem annähernd konstanten    Hilfsstrom      JI;   vormagnetisiert, wobei jetzt ist =    Js   -    dJ2      (ii   = 1) die Regelgrösse ist. Es ist also der    Wandler-      strom      d12   an den    Hilfsstrom      Il;   gebunden und damit praktisch konstant. 



  Das Problem der    Schirmung   ist jetzt wesentlich vereinfacht, da die    Primärdurchflutung,   die sonst den Schirm    vorsättigt,      im   Beispiel bis auf    1011/a   kompensiert ist. Der    Scheinleistungsverbrauch   des Wandlers sinkt auf    1011/a.   Auch die Scheinleistung des Magnetverstärkers beträgt nur einen Bruchteil des bei der bisher    üblichen   Schaltung erforderlichen Betrages. Besondere Anforderungen an die    Wechselspannungs-      quelle   werden nicht mehr gestellt. 



  Die Abschirmung gegen Fremdfelder nach    Fig.   3 umgibt beide Kerne des Gleichstromwandlers. Um    ihre      Vormagnetisierung   durch das restliche Gleichfeld herabzusetzen, ist es    vorteilhaft,   die Schirmzylinder in    regelmässigem   Abstand mit kleinen Luftspalten zu versehen. Man kann den Zylinder beispielsweise bei Parallelschaltung der    Wandlerkerne   aus    übereinandergeschichteten   Ringkernen    aufbauen,   oder ihn aus dünnem Bandeisen auf einen Tragzylinder aus Hartpapier aufwickeln. Die Kompensationswicklung für den    Hilfsstrom   12" wird auf den Schirmzylinder gewickelt.

   Bei sehr grossen Stromstärken, bei denen man zur Verkleinerung der    Windungs-      zahlen   in der Kompensationswicklung für 12' grössere Ströme wählt, nimmt man die Summenbildung von 12' und    dI2,   in einem    Hilfsgleichstromwandler   hoher Genauigkeit mit geeignetem    übersetzungsverhältnis   vor.



   <Desc / Clms Page number 1>
 Direct current converter for very high currents It is known that high direct currents can be measured indirectly with the aid of a premagnetized choke coil, the core of the choke coil being premagnetized by the direct current to be measured. An alternating current winding is located on this core, through which an auxiliary alternating current of constant voltage flows. The size of the auxiliary alternating current, also called the secondary current of the direct current converter, depends on the magnitude of the premagnetization caused by the direct current and thus forms a measure of the direct current to be measured.

   If you want to measure very high direct currents in this way, the dimensions of the core, the length of which increases approximately proportionally with the direct current to be measured, reach values that make the installation of the converter difficult. In contrast, a reduction in the dimensions with an enlarged core cross-section requires a strong increase in the apparent magnetization power.



  These disadvantages are avoided according to the invention in a direct current converter with a premagnetized choke for very high currents, in which part of the flow generated by the primary current is compensated by means of an auxiliary direct current, that the auxiliary direct current and the rectified secondary current of the converter as a total current over the useful load be directed.



     Embodiments of the invention are shown schematically in the drawing.



  In FIG. 1, the rail S carrying the measuring direct current J1 is surrounded by the iron core E of the direct current converter. The auxiliary alternating current emanating from the alternating voltage U; ″ is conducted via the alternating current winding W and the rectifier G to the useful load R, for example a measuring instrument.

   If the direct current converter is additionally given a direct current winding K, which carries a current 12 ', the flow of which is opposite to the primary flow through the current II, and this compensation current, which for example should cancel 90% of the primary flow, is passed over the useful burden R , so one can add the secondary converter current d12 to the compensation current 12 'by this parallel connection of the secondary circuit of the direct current converter to the useful burden R.

   To simplify the illustration, all transmission ratios are chosen to be 1: 1. Then 11 = 12-12'-I-412 for the error-free converter. An error can only occur in transformer current 412. But since d12. in the example only corresponds to 10% of the total flow, the resulting error E12 is very small. A stabilization of the auxiliary current 12 is not necessary,

   since changes are corrected by d12 and 11 = 12-1-E12 = 12-1-d12 always applies. The error E12 is only linked to d12. Since the converter will not always measure a practically constant primary current, the size of the auxiliary direct current 12 'will advantageously be adapted to the primary current II. According to FIG. 2, this is done by a magnetic amplifier MV in a self-saturation circuit which is controlled by the converter current d12.

   In this case, the operating state that is pleasant for the design of the converter can be achieved, with the converter current d12 and thus also its error E12 remaining constant if the primary current 11 changes. For this purpose, the magnetic amplifier MV receives an approximately constant pre-excitation 1K from an auxiliary rectifier, which is fed by the mains voltage Ub.

   Since the compensation current 12 'should always be 1K smaller than the primary

 <Desc / Clms Page number 2>

    märflutung 1i or the resulting secondary current 12, (ü = 1!), applies to the control current is = (12 + IK) -12,; 12 = d12 + 12. This means that Ist = IK - d12; d12.-; IK.



  The magnetic amplifier is thus connected to the converter current dJ2 and an approximately constant auxiliary current JI; via two control windings in a counter-circuit (ü = 1). pre-magnetized, where = Js - dJ2 (ii = 1) is now the controlled variable. It is therefore the converter current d12 to the auxiliary current II; bound and therefore practically constant.



  The problem of shielding is now significantly simplified, since the primary flow, which otherwise presaturates the shield, is compensated up to 1011 / a in the example. The converter apparent power consumption drops to 1011 / a. The apparent power of the magnetic amplifier is only a fraction of the amount required in the conventional circuit. There are no longer any special requirements for the AC voltage source.



  The shielding against external fields according to FIG. 3 surrounds both cores of the direct current converter. In order to reduce their pre-magnetization by the remaining constant field, it is advantageous to provide the screen cylinders with small air gaps at regular intervals. You can build the cylinder from toroidal cores stacked one on top of the other, for example when the converter cores are connected in parallel, or you can wind it from thin strip iron onto a support cylinder made of hard paper. The compensation winding for the auxiliary current 12 "is wound onto the umbrella cylinder.

   In the case of very high currents, for which larger currents are selected to reduce the number of turns in the compensation winding for 12 ', the summation of 12' and dI2 is carried out in an auxiliary DC converter of high accuracy with a suitable transmission ratio.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Gleichstromwandler mit einer vormagnetisierten Drossel für sehr hohe Stromstärken, bei dem ein Teil der vom Primärstrom erzeugten Durchflutung mittels eines Hilfsgleichstromes (12) kompensiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsgleichstrom und der gleichgerichtete Sekundärstrom des Wandlers (d12) als Summenstrom über die Nutzbürde geleitet werden. UNTERANSPRÜCHE 1. Gleichstromwandler nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsgleichstrom (12) und der gleichgerichtete Sekundärstrom (d12) einem zusätzlichen Hilfsgleichstromwandler zugeführt sind. 2. PATENT CLAIM Direct current converter with a pre-magnetized choke for very high currents, in which part of the flow generated by the primary current is compensated by means of an auxiliary direct current (12), characterized in that the auxiliary direct current and the rectified secondary current of the converter (d12) are passed as total current over the useful load will. SUBClaims 1. DC converter according to claim, characterized in that the auxiliary direct current (12) and the rectified secondary current (d12) are fed to an additional auxiliary direct current converter. 2. Gleichstromwandler nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsgleichstrom einem Magnetverstärker entnommen wird, der so beaufschlagt wird, dass er die Primärdurchflutung des Gleichstromwandlers bis auf einen Restbetrag kompensiert. 3. Gleichstromwandler nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetverstärker durch die Differenzmagne- tisierung eines annähernd konstanten Gleichstromes (1K) und des Sekundärstromes des Gleichstromwandlers (d12) geregelt wird. 4. Direct current converter according to claim and dependent claim 1, characterized in that the auxiliary direct current is taken from a magnetic amplifier, which is acted upon in such a way that it compensates for the primary flow of the direct current converter up to a residual amount. 3. DC converter according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the magnetic amplifier is regulated by the differential magnetization of an approximately constant direct current (1K) and the secondary current of the direct current converter (d12). 4th Gleichstromwandler nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abschirmung gegen Fremdfelder Schirmzylinder vorhanden sind, die in regelmässigen Abständen mit Luftspalten versehen sind. 5. Gleichstromwandler nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmzylinder aus Bandeisen gewickelt sind. Direct current converter according to patent claims and dependent claims 1-3, characterized in that for shielding against external fields there are shield cylinders which are provided with air gaps at regular intervals. 5. DC converter according to claim and dependent claims 1-4, characterized in that the umbrella cylinders are wound from iron strips.
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