DD148681A1

DD148681A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR MEASURING THE MEASURE BY MEANS OF A MAGNETIC VOLTAGE METER

Info

Publication number: DD148681A1
Application number: DD21858480A
Authority: DD
Inventors: Werner Brendler
Original assignee: Werner Brendler
Priority date: 1980-01-22
Filing date: 1980-01-22
Publication date: 1981-06-03

Abstract

Dem magnetischen Spannungsmesser ist eine Drossel und ein Operationsverstaerker nachgeschaltet. Die Erfindung verfolgt das Ziel, die Genauigkeit einer solchen Meszanordnung zu erhoehen, wobei die Aufgabe besteht, Permeabilitaetsaenderungen im Eisen der Drossel zu kompensieren. Dies erfolgt gemaesz der Erfindung dadurch, dasz am Ausgang ein Stromwandler oder ein Spannungswandler angeschlossen ist, dessen Sekundaerwicklung die Rueckfuehrspannung des Operationsverstaerkers liefert.The magnetic voltmeter is followed by a throttle and a Operationsverstaerker. The invention aims to increase the accuracy of such a Meszanordnung, wherein the task is to compensate for permeability changes in the iron of the throttle. This is done in accordance with the invention in that a current transformer or a voltage converter is connected to the output, the secondary winding of which supplies the return voltage of the operational amplifier.

Description

Anmelder: Prof.Dr. W, Brendler Dresden, den 13. 12. 1979Applicant: Prof.Dr. W, Brendler Dresden, 13. 12. 1979

Hpp/HoHpp / Ho

Zustellungsbevollmächtigter: InstitutService Agent: Institute

Prüffeld für elektrische HochleistunpstechnikTest field for high power electrical engineering

1 13 ^BerlH} Leninallee 376 1 13 ^Berl H} Leninallee 376

KlassifikationsVorschlag: GO1R 1/2,0Classification proposal: GO1R 1 / 2,0

H01F 40/06 218584 -^-H01F 40/06 218584 - ^ -

Schaltungsanordnung zur Stromessung mittels eines magnetischen SpannungsmessersCircuit arrangement for current measurement by means of a magnetic voltmeter

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft gemäß dem Gattungsbegriff des Erfindungsanspruches eine Schaltungsanordnung zur Strommessung mittels eines magnetischen Spannungsmessers· Dem Spa nnungsmesser ist dabei ein Integrierglied nachgeschaltet, welches aus einer Drosselspule mit Magnetkern und einem Operationsverstärker besteht. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist insbesondere für Strommessungen in elektrischen Netzen und Anlagen geeignet, wo an die Meßgenauigkeit beträchtliche Anforderungen gestellt werden.According to the preamble of the claim of the invention, the invention relates to a circuit arrangement for measuring the current by means of a magnetic voltmeter. The integrator is connected downstream of the spa ning knife, which consists of a choke coil with magnetic core and an operational amplifier. The circuit arrangement according to the invention is particularly suitable for current measurements in electrical networks and systems where considerable demands are placed on the measuring accuracy.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zur Messung von Strömen ist es bekannt, magnetische Spannungsmesser - sogenannte Rogowskispulen - mit nachgeschalteten passiven oder aktiven Integriergliedern einzusetzen (z.B. SZ-PS 350 710; ETZ Ausgabe A (1962) Bd 83 H 11 S 355).Characteristic of the known technical solutions For the measurement of currents it is known to use magnetic voltmeters - so-called Rogowski coils - with downstream passive or active integrators (for example SZ-PS 350 710, ETZ edition A (1962) Bd 83 H 11 S 355).

Des weiteren wurde bereits vorgeschalgen, das Integrierglied dadurch zu verwirklichen, daß am Ausgang des magnetischen Spannungsmessers eine Reihenschaltung aus einerFurthermore, it has already been proposed to realize the integrator in that at the output of the magnetic voltmeter, a series circuit of a

Drosselspule und einem Ohmschen Widerstand, oder stattdessen einem Operationsverstärker vorgesehen wird (Wp GO1R 202 867).Choke coil and an ohmic resistor, or instead an operational amplifier is provided (Wp GO1R 202 867).

Um die baulichen Abmessungen dieser Induktivität zu senken, wurde bereits in der Beschreibung dieser älteren Anmeldung in Betracht gezogen, die Induktivität zu verwirklichen, indem eine Drosselspule mit einem Magnetkern Anwendung findet. Dieser Magnetkern wird dabei weit unterhalb der Sättigungsgrenze betrieben. Da aber alle Magnetwerkstoffe mit einer relativen Permeabilität У 1 eine nichtlineare Änderung der Permeabilität als Funktion der magnetischen Feldstärke aufweisen, hat es sich trotz der¹vorstehend dargelegten Bemessungsregel als nachteilig erwiesen, daß infolge der Beaufschlagung der Drossel mit verschiedenen Strömen sich solche Änderungen der Permeabilität einstellen, daß die Genauigkeit der Meßanordnung unzulässig beeinflußt wird. Dazu kommt noch, daß auch Änderungen der Umgebungstemperatur zu gewissen Beeinflussungen der Permeabilität des Eisenkernes führen,In order to reduce the structural dimensions of this inductance, it has already been considered in the description of this earlier application to realize the inductance by using a choke coil with a magnetic core. This magnetic core is operated far below the saturation limit. However, since all magnetic materials with a relative permeability У 1 have a nonlinear change in permeability as a function of the magnetic field strength, it has proved in spite of the above ¹ rated rule disadvantageous that adjust as a result of the application of the reactor with different currents such changes in permeability in that the accuracy of the measuring arrangement is unduly influenced. In addition, changes in the ambient temperature lead to certain effects on the permeability of the iron core,

3u£ die sich ebenfalls "die Größe der Induktivität und somit auf die Genauigkeit der Meßanordnung auswirken·These also affect the size of the inductance and thus the accuracy of the measuring arrangement.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Mithin besteht der Wunsch, Schaltungsanordnung^]! zur Messung von Strömen mittels magnetischen Spannungsmessers so zu verbessern, daß sie erhöhten Anforderungen an Genauigkeit in weiten Grenzen des Bereichs des zu messenden Stromes, unabhängig von der Umgebungstemperatur gemigen_o Thus, there is a desire, circuit arrangement ^]! to improve the measurement of currents by means of magnetic voltmeter so that they meet increased demands for accuracy within wide limits of the range of the current to be measured, regardless of the ambient temperature _o

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gemäß dem Gattungsbegriff des Erfindungsanspruches so weiter zu bilden, daß Veränderungen der Permeabilität des Mag-netmaterials in der Drosselspule weitgehend ohne Einfluß auf die Meßgenauigkeit sind.The invention has for its object to form an arrangement according to the preamble of the invention claim so that changes in the permeability of Mag-netmaterials in the inductor are largely without influence on the accuracy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß: dadurch gelöst, daß am Ausgang des Operationsverstärkers ein Wandler angeordnet wird. Dieser Wandler wird mit einem Magnetkern versehen, der die gleiche Charakteristik wie der Magnetkern der Drosselspule hat, und wird im gleichen Punkt der Kennlinie betrieben. Der Wandler kann ein entsprechend dimensionierter Zweiwicklungs-Stromwandler oder ein Strom-Spannungswandler (V/p 92 76O) sein. Dann liegt seine Primärwicklung im Ausgangskreis des Operationsverstärkers, in dem der, den zu messenden Strom repräsentierende Strom fließt. Es kann aber auch ein Spannungswandler Anwendung finden, wenn eine Spannung den zu messenden Strom repräsentieren soll. Dann liegt seine Primärwicklung an der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers, die das, den zu messenden Strom repräsentierende Signal darstellt. In beiden Anwendungsfällen liegt die Spannung der Sekundärwicklung des Wandlers als Rückführspannung am Rückführwiderstand, so daß der in diesem Widerstand fließende Strom davon abhängig ist, in welchem Kennlinienpunkt die Drosselspule und der Wandler betrieben wird. Dadurch finden Permeabilitätsänderungen infolge sich ändernder Erregung ihre Kompensation. Sofern Vorsorge getroffen wird, daß die Drosselspule und der Wandler stets von ein und derselben Umgebungstemperatur beeinflußt werden, wird durch diese erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch die Beeinflussung der Permeabilität des Magnetmaterials durch die Betriebstemperatur ausgeglichen. Die Bedingung, beide Magnetkerne stets ein und derselben Umgebungstemperatur auszusetzen wird am zweckmäßigsten dadurch Rechnung getragen, daß sie räumlich nahe zusammen z.B. auf der gleichen Leiterplatte angeordnet werden.This object is achieved according to: in that a converter is arranged at the output of the operational amplifier. This converter is provided with a magnetic core having the same characteristics as the magnetic core of the reactor, and is operated at the same point of the characteristic. The converter can be a suitably dimensioned two-winding current transformer or a current-voltage converter (V / p 92 76O). Then its primary winding is in the output circuit of the operational amplifier in which the current representing the current to be measured flows. However, a voltage converter can also be used if a voltage is to represent the current to be measured. Then its primary winding is connected to the output voltage of the operational amplifier, which represents the signal representing the current to be measured. In both applications, the voltage of the secondary winding of the transducer is used as a return voltage at the feedback resistor, so that the current flowing in this resistor is dependent on the characteristic point in which the choke coil and the converter is operated. As a result, changes in permeability as a result of changing excitation find their compensation. If provision is made that the choke coil and the converter are always influenced by one and the same ambient temperature, the influencing of the permeability of the magnetic material by the operating temperature is compensated by this inventive circuit arrangement. The condition of always exposing both magnetic cores to one and the same ambient temperature is most conveniently accommodated by being spatially close together e.g. be arranged on the same circuit board.

Ausführungsbeispieleembodiments

Anhand von zwei Beispielen wird nachfolgend dargelegt, wie die Erfindung zweckmäßig verwirklicht werden kann.By means of two examples, it will be explained below how the invention can be implemented appropriately.

In der Zeichnung zeigenIn the drawing show

Pig. 1 die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung unter Anwendung eines StromwandlersPig. 1 shows the circuit arrangement according to the invention using a current transformer

Pig. 2 die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung unter Anwendung eines Spannungswandlers.Pig. 2 shows the circuit arrangement according to the invention using a voltage converter.

Sowohl in der Fig. 1 als auch in der Pig· 2 ist ein, den zu messenden Strom I₁ führender Leiter mit 1 bezeichnet. Dieser Leiter 1 wird von einem magnetischen Spannungsmesser 2 umschlungen, der Jeweils mit einer Drosselspule 3, die einen Wagnetkern aufweist und mit einem Operationsverstärker 4 zusammenarbeitet. Der Operationsverstärker 4 ist jeweils mit einem Rückführwiderstand 5 beschaltet.Is a in both Fig. 1 and in the Pig x 2, the designated current to be measured I ₁ leading conductor 1. This conductor 1 is wrapped by a magnetic voltmeter 2, each with a choke coil 3, which has a Wagnetkern and cooperates with an operational amplifier 4. The operational amplifier 4 is in each case connected to a feedback resistor 5.

In Pig. 1 liegt in Reihe mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 4 eine Primärwicklung 6 eines Stromwandlers sowie der Meßwertindikator 7. Eine Sekundärwicklung des Stromwandlers arbeitet direkt auf den Rücкführwiderst and 5.In Pig. 1 is in series with the output of the operational amplifier 4, a primary winding 6 of a current transformer and the measured value indicator 7. A secondary winding of the current transformer operates directly on the Rücklwiderst and fifth

In Fig. 2 ist anstelle eines Stromwandlers ein Spannungswandler eingesetzt, der eine Primärwicklung 9 und eine Sekundärwicklung 10 besitzt. Die Primärwicklung 9 liegt direkt an der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 4, während die Spannung der Sekundärwicklung einen Strom im Rückführwiderscand 5 treibt.In Fig. 2, instead of a current transformer, a voltage converter is used which has a primary winding 9 and a secondary winding 10. The primary winding 9 is directly connected to the output voltage of the operational amplifier 4, while the voltage of the secondary winding drives a current in the feedback resistor 5.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß sich der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 4 aussteuerungsabhängig und temperaturabhängig gerade so ändert, daß Fehler im Übertragungsverhalten infolge der Änderung der Induktivität der Drosselspule 4 kompensiert werden. Dieses Effekt tritt, --wie ersichtlich - dann ein, wenn der Magnetkern der Drosselspule 3 und der des Stromwandlers bzw. des Spannungswandlers aus Map;netmaterial gleicher Eigenschaften besteht und die Dimensionierung so getroffen wurde, daß stets im gleichen Punkt der Kennlinie gearbeitet wird.By the invention it is achieved that the amplification factor of the operational amplifier 4 modulation-dependent and temperature-dependent changes just so that errors in the transmission behavior due to the change in the inductance of the choke coil 4 can be compensated. This effect occurs, as can be seen, when the magnetic core of the choke coil 3 and that of the current transformer or the voltage transformer consists of magnetic material of the same characteristics and the dimensioning has been made so that the characteristic curve is always worked at the same point.

Claims

- 5 - 218584

invention claim

Circuit for measuring current by means of a magnetic voltmeter and a downstream integrator, which consists of a choke coil with a magnetic core and a counter-coupled Operationsvers tärker,
characterized in that

at the output of the operational amplifier, a current transformer or a voltage converter is located, which has a magnetic core with at least similar permeability behavior as the magnetic core of the choke, and its secondary winding supplies the return voltage of the operational amplifier.

- For this a sheet drawing -