DD221559A1 - Einrichtung zur messung von gleichstroemen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung von Gleichstroemen. Diese Einrichtung weist neben einem Magnetkern 1 eine von Primaerstrom durchflossene Messwicklung 2 sowie Vormagnetisierungswicklungen 6 und 7 und Indikatorwicklungen 8 und 9 sowie eine Kompensationswicklung auf. Diese gattungsgemaesse Einrichtung wird so weitergebildet, dass sie die Verschiebung der Ausgangsimpulse der Indikatorwicklungen ausnutzt und damit ein gutes dynamisches Uebertragungsvermoegen aufweist. Deshalb werden den Indikatorwicklungen 8 und 9 je ein Differenzierglied 11 und 12 und diesen jeweils ein Diskriminator 13 und 14 nachgeschaltet. Die Signale liegen sodann an einer Logik 15 an, welche Schalter 16 und 17 im Aufladekreis eines Kondensators 18 ansteuert. Die Spannung an Kondensator 15 steuert eine Verstaerker 19, der den Strom durch die Buerde 20 und die Kompensationswicklung treibt. Die Induktionswicklung 21 dient der Verbesserung des Uebertragungsverhaltens und gestattet es auch, die Einrichtung zusaetzlich zur Messung von Wechselstroemen zu verwenden. Figur

Description

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Verstärkers 19 bildet. Dieser Verstärker 19 speist die Kompensationswicklung 3 sowie eine Bürde 20. Darüber hinaus hates sich als zweckmäßig erwiesen, auf den Magnetkreis 1 eine weitere Induktionswicklung 21 aufzubringen, welche gleichfalls auf dem Verstärker 19 arbeitet.

Die vorstehend strukturell erläuterte Schaltung arbeitet wie folgt:

Der zu messende Gleichstrom I_p, der sowohl ein reiner Gleichstrom als auch ein sogenannter Mischstrom sein kann, durchfließt die Meßwicklung 2. Dies hat zur Folge, daß der Magnetkern 1 mit seinen Sonden 4 und 5 magnetisiert wird. Diese Sonden, die bevorzugt gemäß der Lehre der DD-Patentanmeldung H 01 F 253232/5 ausgebildet sind, liefern ein impulsförmiges Ausgangssignal, dessen Frequenz identisch ist der Frequenz des Wechselstromgenerators 10, der die Vormagnetisierungswicklungen 6 und 7 speist. Der zeitliche Abstand dieser Impulse ist abhängig von der Richtung des Stromes l_p als auch von seiner Größe, der die Meßwicklung 2 durchfließt. Zur genaueren Identifizierung der Lage der Impulse der Indikatorwicklungen 8 und 9 zueinander werden die Ausgangsspannungen der Indikatorwicklungen je einem Differenzierglied 11 und 12 zugeführt. Das Ausgangssignal der Differenzierglieder 11 und 12 weist somit einen Nulldurchgang dann auf, wenn das Ausgangssignal der Indikatorwicklungen 8 und 9 jeweils einen Extremwert erreicht. Dieses Ausgangssignal wird mittels der Diskriminatoren 13 und 14durch die Erfassung der Nulldurchgänge der Ausgangssignale der Differenzierglieder 11 und 12 in eine äqüidistante Rechteckspannung umgeformt. Das Tastverhältnis der Rechteckspannung an den Ausgängen der Diskriminatoren 13 und 14 ist proportional zu dem bereits beschriebenen Abstand der Impulse aus den Indikatorwicklungen 8 und 9. Diese Rechteckspannungen werden einer Logik 15 zugeführt. Die Wirkungsweise derselben ist derart, daß bei gleichem Tastverhältnis der Rechteckspannungen der Diskriminatoren 13 und 14 entweder kein Schalter oder beide Schalter gleichsinnig angesteuert werden. Das bedeutet in beiden Fällen, daß der Kondensator 18 nicht geladen bzw. nicht umgeladen wird. Dieser Betriebsfall entspricht dem, daß durch die Meßwicklung 2 kein Strom fließt und somit die Bürde 20 nicht mit einem Strom beaufschlagt werden darf.

Im Ergebnis eines Stromflusses durch die Meßwicklung 2 ändert sich das Tastverhältnis der Rechteckspannungen am Ausgang der Diskriminatoren 13 und 14 gegensinnig zueinander. Die Logik 15 steuert dann entweder den einen Schalter 16 oder den anderen Schalter 17 oder aber auch entsprechend dem Tastverhältnis beide Schalter mit unterschiedlichen Schließzeiten. In dessen Folge wird der Kondensator 18 geladen oder entladen. Der Mittelwert der Spannung über dem Kondensator ist dann stets von Null verschieden. Im Sinne eines Nullflußwandlers treibt der Verstärker 19 durch die Kompensationswicklung 3 und durch die Bürde 20 einen so großen Strom, daß sich Durchflutungsgleichgewicht im Magnetkern 1 und seinen Sonden 4 und 5 einstellt.

Um zu gewährleisten, daß auch Vorgänge mit sehr hohen Frequenzen, die dem Gleichstrom überlagert sind oder allein an der Meßwicklung 2 anliegen, mit großer Genauigkeit abbilden zu können, ist es vorteilhaft, den Magnetkern 1 noch mit einer weiteren Wicklung, einer sogenannten Induktionswicklung 21 zu versehen, die direkt auf dem Verstärker 19 arbeitet. Eine auf solche Weise weitergebildete Einrichtung zur Messung von Gleichströmen eignet sich auch neben der Messung von Gleichströmen auch zur Messung von reinen Wechselströmen. Die Sonden 4 und 5 mit ihren Vormagnetisierungswicklungen' && und 7 sowie ihren Indikatorwicklungen 8 und 9 werden bevorzugt diametral im Magnetkern 1 angeordnet. Findet eine größere Anzahl von Sonden Anwendung, so werden deren Vormagnetisierungswicklungen paarweise zusammengeschaltet und gegensinnig vom Wechselstromgenerator 10 gespeist. ^

Claims (3)

1. — Δ— £.\i\J Ο£- I i

   Erfindungsansprüche:

   1. Einrichtung zur Messung von Gleichströmen, die einen Magnetkern (1) aufweist, der eine Meßwicklung (2), eine Kompensationswicklung (3) und mindestens eine Vormagnetisierungswicklung (6; 7) sowie wenigstens zwei beziehungsweise eine geradzahlige Anzahl von Indikatorwicklungen (8; 9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannungen der Indikatorwicklungen (8,9) je einem Differenzierglied (11; 12) mit nachgeschalteten Diskriminator (13; 14) zugeführt sind und deren Ausgänge an einer Logik (15) liegen, an deren Ausgängen nur dann eine Impulsfolge mit variablem Tastverhältnis vorliegt, wenn die Indikatoren entweder in positiver oder negativer Richtung magnetisiert sind und daß die Ausgangssignale entsprechend ihrem Tastverhältnis in einem Aufladekreis eines Kondensators (18) liegende Schalter (16; 17) steuern, worin die Spannung des Kondensators eine Eingangsgröße eines Verstärkers (18) ist, der den Strom durch eine Bürde (20) und die mit ihr in Reihe geschaltete Kompensationswicklung (3) treibt.
2. 2. Einrichtung zur Messung von Gleichströmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung von mehr als zwei Indikatorwicklungen diese paarweise in Reihe geschaltet und die paarweise in Reihe geschalteten Indikatoren symmetrisch im Magnetkern (1) angeordnet sind.
3. 3. Einrichtung zur Messung von Gleichströmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern noch eine weitere Wicklung (Induktionswicklung) (21) trägt, deren Ausgangsspannung eine weitere Eingangsgröße des Verstärkers (19) ist, der den Strom durch die Bürde (20) und die mit ihr in Reihe geschaltete Kompensationswicklung (3) treibt.

   f Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung von Gleichströmen, wobei die Messung potentialfrei erfolgt. Sie geht von einer Anordnung aus, die einen Magnetkern aufweist, der eine Meßwicklung — die den zu messenden Strom führt —, sowie zwei oder eine geradzahlige Anzahl von Vormagnetisierungswicklungen und Indikatorwicklungen trägt; die Vormagnetisierungswicklungen sind mit einem Wechselstrom beaufschlagt, während die Indikatorwicklungen die Signale für die nachfolgende Auswerteschaltung bereitstellen. Darüber hinaus trägt der Kern noch eine Kompensationswicklung, die mit dem Strom beaufschlagt ist, der den zu messenden Strom abbildet, was bedeutet, daß die Einrichtung nach dem Nullflußprinzip arbeitet.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Es wurde bereits eine Einrichtung zur Messung von Gleichströmen vorgeschlagen, die von einer Anordnung ausgeht, die eine Meßwicklung, einen Magnetkreis mit Isthmus, eine Kompensationswicklung, eine Vormagnetisierungswicklung und eine Indikatorwicklung aufweist (Lisser und Ribberink „Nullfluß-Stromwandler.zur Messung von Gleichströmen und Wechselströmen" etz Bd 100 (1979) H 24) und die darüber hinaus im Isthmus eine Parallelschaltung magnetischer Leiter

   ^. aufweist, wovon einer sowohl die Vormagnetisierungswicklung als auch die Indikatorwicklung trägt. Solche Isthmen mit

   ~ Wicklungen sind mehrfach im Magnetkreis, vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet (DD-Patentanmeldung H 01 F 253232/5).
   Des weiteren ist es bekannt, zur potentialfreien Messung von Strömen einen Magnetkern mit Meßwicklung, einer

   ¹^ Vormagnetisierungwicklung und einer Indikatorwicklung auszustatten und an die Indikatorwicklung einen Differenzierer und

   einen nachgeschalteten Schwellwertschalter zur Erzeugung einer Ausgangsimpulsspannung, deren Impulsdauer ein Maß für die Größe des Meßstromes ist, zu schalten. (DE-AS 2834499). Die Anordnung eines Differenziergliedes und eines Schwellwertschalters verfolgt hier den Zweck, einen, den Gleichstrom abbildenden Impuls überlagerten Impuls (der im Zeitbereich des Wendepunktes des Vormagnetisierungsstromes auftritt), zu eliminieren.

   Neben der Bewertung der Impulsdauer wurde bei Einrichtungen zur Messung der magnetischen Feldstärke auch schon die sich ergebende zeitliche Verschiebung der Ausgangsimpulse auf dem Oszillografenschirm als Maß für die Feistärke ausgenutzt (Trenkler „Die Messung schwacher magnetischer Felder mittels Magnetometer mit direkter Zeitverschlüsselung" Dissertation an der TU Braunschweig 1968).
   Auf die Anwendung dieses Prinzipes bei Gleichstromwandlern bezieht sich die nachstehend beschriebene Erfindung.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Messung von Gleichströmen anzugeben, die sowohl eine genaue Messung von Gleichströmen als auch eine hinreichend genaue Übertragung von höherfrequenten Vorgängen, die den zu messenden Gleichstrom überlagert sind, gestattet.

   c Darlegung des Wesens der Erfindung

   Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Messung von Gleichströmen zu konzipieren, die auf der Ausnutzung der Verschiebung der Ausgangsimpulse für die Zwecke der Erzeugung eines Signals beruht, das den zu messenden Gleichstrom (bzw. Mischstrom) repräsentiert.

   Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches genannten Mittel Anwendung finden. Zur weiteren Vervollkommnung bzw. zur Erreichung von untergeordneten Zielen ist die Anwendung der in den Unteransprüchen definierten Maßnahmen zweckmäßig.

   Ausführungsbeispiel

   Anhand einer, den Patentansprüchen angefügten Zeichnung wird eine Einrichtung zur Messung von Gleichströmen beispielhaft erläutert.

   Auf einen Magnetkreis 1 sind eine Meßwicklung 2 und eine Kompensationswicklung 3 aufgebracht.

   Im Magnetkreis 1 sind zwei Isthmen vorgesehen, in denen jeweils Sonden 4 und 5 angeordnet sind. Selbige tragen jeweils eine Vormagnetisierungswicklung 6 und 7 sowie jeweils eine Indikatorwicklung 8 und 9. Den Indikatorwicklungen 8 und 9 sind jeweils Differenzierglieder 11 und 12 nachgeschaltet, deren Ausgänge an Diskriminatoren 13 und 14 anliegen. Die Ausgangsspannungen der Diskriminatoren werden zur Steuerung einer Logik 15 genutzt, die ihrerseits Schalter 16 und 17 ansteuert. Die Schalter 16 und 17 liegen im Aufladekreis eines Kondensators 18, dessen Spannung eine Eingangsgröße eines