DD221559B1

DD221559B1 - Einrichtung zur messung von gleichstroemen

Info

Publication number: DD221559B1
Application number: DD26032184A
Authority: DD
Inventors: Jochen Ermisch; Norbert Hertwig; Matthias Reiss
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1984-02-24
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1988-03-16
Also published as: DD221559A1

Description

Ausführungsbeispiel

Anhand einer, dem Patentanspruch angefügten Figur₍soll die Erfindung näher erläutert werden.

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 Verstärkers 19 bildet. Dieser Verstärker 19 speist die Kompensationswicklung 3 sowie eine Bürde 20. Darüber hinaus ist auf dem Magnetkreis 1 eine weitere Induktionswicklung 21 aufgebracht, welche gleichfalls auf dem Verstärker 19 arbeitet

Die vorstehend strukturell erläuterte Schaltung arbeitet wie folgt:

Der zu messende Gleichstrom l_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-WP 247590 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 14 durch die Erfassung der Nulldurchgänge der Ausgangssignaleder Differenzierglieder 11 und 12 in eine äquidistante 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 12 kein Strom fließt und somit die Bürde 20 nicht mit dem 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 Kondensaator ist dann stets von Null verschieden. Im Sinne eines Nullfließwandlers 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 an liegen, 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 6 und 7 sowie ihre Indikatorwicklungen 8 und 9 werden bevorzugt diametral im Magnetkern 1 angeordnet. Bei der Anordnung von mehr als zwei Indikatorwicklungen 8 und 9 werden diese paarweise in Reihe geschaltet und symmetrisch im Magnetkern 1 angeordnet.

Claims

Einrichtung zur Messung von Gleichströmen, die einen Magnetkern aufweist, der eine Meßwicklung, eine von einem Verstärker gespeiste Kompensationswicklung mit nachgeschalteter Bürde und mindestens eine wechselstromgespeiste Vormagnetisierungswicklung sowie wenigstens zwei beziehungsweise eine geradzahlige Anzahl von Indikatorwicklungen aufweist, wobei an die Indikatorwicklungen jeweils eine Differenzierglied mit nachgeschaltetem Diskriminator angeschlossen sind und eine Induktionswicklung sowie die Indikatorwicklungen auf die Eingänge des Verstärkers einwirken, so daß die Durchflutung im Magnetkern Null wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Diskriminatoren (13,14) jeweils auf einen Eingang einer Logik (15) geschaltet sind, die ausgangsseitig jeweils einen mit einem positiven und negativen Potential verbundenen Schalter (16, 17) derart ansteuert, daß ein Kondensator (18) eines nachgeschalteten Tiefpasses nur dann geladen bzw. umgeladen wird, wenn das Tastverhältnis der Ausgangssignale der Diskriminatoren (13,14) voneinander abweicht.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann überall dort eingesetzt werden, wo Gleichströme potentialfrei gemessen werden müssen.

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 „Nullflußstromwandler 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-WP 247590). Des weiteren ist es bekannt, zur potentialfreien Messung von Strömen einen Magnetkern mit Meßwicklung, einer Vormagnetisierungswicklung 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 Feldstärke 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 dem zu messenden Gleichstrom überlagert sind, gestattet.

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 Ausgänge der Diskriminatoren jeweils auf einen Eingang einer Logik geschaltet sind, wobei die Logik ausgangsseitig jeweils einen mit einem positiven und negativen Potential verbundenen Schalter ansteuert. Die Schalter liegen dabei im Aufladekreis eines Kondensators eines nachgeschalteten Tiefpasses, dessen Spannung eine Eingangsgröße des Verstärkers, der die Kompensationswicklung mit nachgeschalteter Bürde speist, bildet. Die Ansteuerung erfolgt durch die Logik derart, daß der Kondensator nur dann geladen bzw. umgeladen wird, wenn das Tastverhältnis der Ausgangssignale der Diskriminatoren voneinander abweicht.