CH391878A - Einrichtung zur Übertragung von Gleich- und Wechselstrom - Google Patents

Description

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    Einrichtung   zur    Übertragung   von Gleich- und    Wechselstrom   Für die formgetreue    übertragung   eines Wellenstromes hat vor allem die als Gleichstromwandler bekanntgewordene Reihenschaltung von zwei    Trans-      duktorkernen   aus hochpermeablem Material Bedeutung gewonnen. Da die im Idealfall rechteckige Kurvenform des Sekundärstromes in Wirklichkeit    trapez-      förmig   ist, wird allerdings das Bild des Wellenstromes auf der Sekundärseite nach der Gleichrichtung durch    kerbenartige   Einschnitte nach jeder Halbwelle gestört.

   Bei Parallelschaltung der    Transduktorwicklungen   erhält man zwar einen im Mittelwert dem Primärstrom proportionalen Sekundärstrom, aber eine Abbildung des Primärstromes mit seinen Oberwellen findet nicht mehr statt. Ausserdem folgt der Sekundärstrom dem Primärstrom stark verzögert, so dass rasche Änderungen des Primärstromes und    Ausgleichvorgänge   nicht mehr richtig wiedergegeben werden. 



  Nun hat aber die Parallelschaltung den Vorzug, für die Gleichstrommessung nicht nur kleinere    Wand-      lerabmessungen   zu gestatten, sondern auch in einer Kompensationsschaltung ausserordentlich hohe Genauigkeiten zu erzielen. Man kann beispielsweise einen Gleichstromwandler in der Schaltung eines Magnetverstärkers nach Figur 1 die    Primärdurchflutung   w, - i,_ durch seinen Ausgangsgleichstrom    i;

  _   über eine Kompensationswicklung    w_   kompensieren lassen, so dass nur noch die zur Aussteuerung des Verstärkers erforderliche geringe    Durchflutung      d   4 _ =    Wl.   '    i-   -    w2   als Fehler übrig bleibt. Überlässt man in bekannter Weise die Speisung der Kompensationswicklung einem Leistungsverstärker, der von dem Ausgangsstrom des    Wandlerverstärkers   gesteuert wird (Figur 3), so kann man den Primärstrom i,_ mit ausserordentlich hoher Genauigkeit durch den Kompensationsstrom messen. 



  Diese Anordnung    besitzt   aber ausser dem hohen Genauigkeitsgrad der indirekten Gleichstrommessung alle Nachteile der Parallelschaltung. Es wird weder eine    Welligkeit   des Primärstromes übertragen noch die verzögerte Einstellung des Sekundärstromes, die der Zeitkonstante der    Verstärkerkaskade   folgt, unterbunden. 



  Die erfindungsgemässe Einrichtung enthält einen Wandler mit zwei Kernen die beide von einer    Primär-      und   einer    Sekundärwicklung   umschlossen sind, wobei der eine Kern den    Wechselstromanteil   des Primärstromes auf die Sekundärwicklung überträgt, während der andere Kern als Doppelkern ausgebildet in der Schaltung eines Magnetverstärkers der gleichen Sekundärwicklung einen Gleichstrom zuführt, der dem Gleichstromanteil des Primärstromes proportional ist und die primäre    Gleichstromvormagnetisierung   in beiden Kernen kompensiert. Der eine Kern, der von der Primärwicklung und der Kompensationswicklung umschlossen wird, hat z.

   B. die Aufgabe, eine unmittelbare induktive Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung zu bewirken, da er bei Amperewindungsgleichheit völlig    entsättigt   ist. Er befreit nicht nur vollkommen den Sekundärstrom von den    Trans-      duktoroberwellen,   sondern prägt ihm auch    trans-      formatorisch   die Welligkeit des Primärstromes auf. Gleichzeitig überwindet er die hohe Zeitkonstante des    Tranduktors,   indem rasche Stromänderungen des primären Gleichstromes induktiv auf den Sekundärkreis übertragen werden.

   Hierbei hält die hohe In- 

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    duktivität   seines Sekundärkreises jetzt die induzierte Stromänderung    solange   aufrecht, bis der Magnetverstärker mit dem Kompensationsstrom nachgekommen ist. Verschwindet das Gleichstromglied des primären Stromgemisches, so arbeitet der Wandler mit dem anderen Kern als reiner    Wechselstromwandler.   Damit kann der Gleichstromwandler nicht nur auf die kleineren Abmessungen der Parallelschaltung reduziert werden, sondern er erhält    gleichzeitig   universale    Wandlereigenschaften.   Der Primärstrom wird nicht nur mit hoher Genauigkeit, sondern auch ohne jede zusätzliche Verzerrung übertragen. 



  Anhand der    Fig.   2-8 werden Ausführungsbeispiele der    Erfindung   erläutert.    Legt   man den Kern    II   kastenartig um das Kernsystem I herum, so erhält letzteres die bei sehr hohen Stromstärken    unbedingt   notwendige Abschirmung gegen Fremdfelder, Figur 2. Man kann damit die Querschnitte des Kernsystems I klein machen, zumal die zur Speisung der Sekundärwicklung erforderliche Leistung durch Zwischenschalten einer zweiten    Magnetverstärkerstufe   auf den erforderlichen Wert gebracht wird. Es ist zweckmässig, die zweite Stufe mehrphasig auszubilden, Figur 3. 



  Man kann mit dieser    Anordung      Messgenauigkeiten   erreichen, die weit unter der    I      %o-Grenze   liegen, wenn man jede    Magnetisierungsunsymmetrie   von den    Trans-      duktorkernen   fernhält. Das erreicht man auch bei guter    Schirmung   nur, wenn man die    Transduktor-      wicklung   vor dem Ventil, wie in Figur 4, in mehrere parallele Zweige auflöst.

   Den Gleichströmen    ia,   die in jedem Zweig gleich sein müssen, überlagern sich    jetzt   nach Figur 5    Ausgleichswechselströme   iss, die bei unsymmetrischem Primärfeld die örtlich gestörte Kompensation    AWl   -    AW2   wieder herstellen. überschreitet man die 100    000-A-Grenze,   so müsste der Kern    1I,   der jetzt auch die Abschirmung übernommen hat, einen unwirtschaftlich grossen Querschnitt erhalten.

   Jetzt ist es ratsam, zu dem bekannten Verfahren der    AW2-Anpassung   durch vorher berechnete    un-      gleichmässige   Verteilung der Kompensationswicklung, A, B, C, D, überzugehen, Figur 6, oder aber den    Transduktor   entsprechend seinen vier Schenkelpaaren in vier    Teiltransduktoren   zu zerlegen, von denen jeder die zugeordnete Kompensationswicklung gemäss dem für diese Seite anfallenden    AWl-Betrag   erregt. Der Bürde wird die Summe Kompensationsströme zugeführt, Figur 7. 



  Will man den Wandler für wechselnde Gleichstromrichtung auslegen, so führt man entweder den Magnetverstärker als    Zweirichtungsverstärker   nach dem Prinzip der Zu- und Gegenschaltung aus, Figur 8, wobei man durch eine doppelte Kompensationswicklung,    w2a,      w2,"   den sonst mit dieser Schaltung verbundenen Leistungsverlust vermeiden kann, oder aber man legt nur den Zwischenverstärker für die    Zweirichtungs-      schaltung   aus.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Übertragung von Gleich- und Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wandler mit zwei Kernen (I, 1I) vorgesehen ist, die beide von einer Primär- und einer Sekundärwicklung umschlossen sind, wobei der eine Kern den Wechselstromanteil des Primärstromes auf die Sekundärwicklung überträgt, während der andere Kern als Doppelkern ausgebildet in der Schaltung eines Magnetverstärkers der gleichen Sekundärwicklung einen Gleichstrom zuführt, der dem Gleichstromanteil des Primärstromes proportional ist und die primäre Gleichstromvormagnetisierung in beiden Kernen kompensiert. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern für die Übertragung des Wechselstromanteils lamelliert ist und kastenartig als Schirm die Kerne des Magnetverstärkers umgibt. 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kom- pensations- und Bürdenleistung des Magnetverstärkers durch einen weiteren Magnetverstärker in Kaskadenschaltung erhöht ist. 3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung des Magnetverstärkers in mehrere parallele Zweige aufgeteilt ist, die vor dem gemeinsamen Ventil parallelgeschaltet sind. 4.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationswicklung bei unsymmetrischem Primärfeld gemäss den auf die einzelnen Wandlerseiten entfallenden Durchflutungsbeträgen aufgeteilt ist. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung des Magnetverstärkers gemäss den vier Wandlerseiten in vier Gruppen aufgeteilt ist, die mit eigenen Ventilen zu selbständigen Magnetverstärkern geschaltet sind, von denen jeder mit seinem Ausgangsstrom den zugehörigen Anteil der Kompensationswicklung speist. 6.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Stromumkehr auf der Primärseite der Magnetverstärker mit doppelter Kernzahl in Zu- und Gegenschaltung ausgeführt ist, wobei die Sekundärströme getrennte Kompensationswicklungen gegensinnig erregen, aber gemeinsam die Nutzbürde durchfliessen. 7. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, das bei umkehrbarem Gleichstrom und bei Verwendung einer zusätzlichen Verstärkerstufe nur die Verstärkerstufe für Zu- und Gegenschaltung ausgeführt ist und damit der Kompensationsstrom des Zwischenverstärkers ebenfalls umkehrbar wird.