DD247590A3

DD247590A3 - DEVICE FOR MEASURING EQUIVALENT PROTEINS

Info

Publication number: DD247590A3
Application number: DD25323283A
Authority: DD
Inventors: Jochen Ermisch; Norbert Hertwig; Matthias Reiss
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb; Norbert Hertwig; Matthias Reiss
Priority date: 1983-07-20
Filing date: 1983-07-20
Publication date: 1987-07-15

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung von Gleichstroemen, die nach dem Nullflussprinzip arbeitet. Sie weist mithin neben einer Messwicklung 1 und einer Kompensationswicklung 4 eine Indikatorwicklung 5 und eine Vormagnetisierungswicklung 7 auf. Zur Senkung des Magnetisierungsleistungsbedarfes und zur Vermeidung von HF-Stoerungen weist der Magnetkreis 2 Isthmen 3 auf, die aus Parallelschaltungen magnetischer Leiter bestehen. Ein Leiter 8 dieser Parallelschaltung traegt dabei die Vormagnetisierungswicklung 7 und die Indikatorwicklung 5. Fig. 1The invention relates to a device for measuring Gleichstroemen that operates on the zero-flow principle. It therefore has, in addition to a measuring winding 1 and a compensation winding 4, an indicator winding 5 and a bias winding 7. To reduce the magnetization power requirement and to avoid RF interferences, the magnetic circuit 2 Isthmen 3, which consist of parallel circuits of magnetic conductors. A conductor 8 of this parallel circuit bears the bias winding 7 and the indicator winding 5. FIG. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung von Gleichströmen, die aus einem Magnetkreis mit Isthmus, einer Meßwicklung, einer Kompensationswicklung, einer Indikatorwicklung sowie einer Vormagnetisierungswicklung besteht. Die Meßwicklung führt den zu messenden Gleichstrom, der auch von einer Wechselstromkomponente überlagert sein kann. Sie besteht aus wenigen Windungen bzw. aus einem einzigen Leiter. Die Kompensationswicklung wird von dem Strom durchflossen, der den zu messenden Strom abbildet, welcher von einem Differenzverstärker getrieben wird. Die Indikatorwicklung liefert die Eingangsgrößen für den Differenzverstärker und bewirkt zusammen mit ihm, daß in der Kompensationswicklung stets ein Strom fließt, der im Kern zu einem resultierenden Fluß nahe Null führt.The invention relates to a device for measuring direct currents, which consists of a magnetic circuit with isthmus, a Meßwicklung, a compensation winding, an indicator winding and a Vormagnetisierungswicklung. The measuring winding carries the direct current to be measured, which may also be superimposed by an alternating current component. It consists of a few turns or a single conductor. The compensation winding is traversed by the current, which maps the current to be measured, which is driven by a differential amplifier. The indicator winding provides the inputs to the differential amplifier and, together with it, causes a current to flow in the compensation winding, which in its core results in a resulting flux near zero.

Die Einrichtung arbeitet also nach dem Prinzip des Nullflußwandlers.The device thus operates on the principle of Nullflußwandlers.

Die ebenfalls noch vorgesehene Vormagnetisierungswicklung wird mit einem Wechselstrom beaufschlagt; bevorzugt wird ein Wechselstrom mitdreieckförmigem Verlauf angewandt.The also still provided Vormagnetisierungswicklung is acted upon by an alternating current; an alternating current with a triangular course is preferably used.

(Lisser; Ribberink „Nullfluß-Stromwandler zur Messung von Gleichströmen und Wechselströmen" etz Bd. 100 [1979] H. 24).(Lisser, Ribberink "Zero-Flow Current Transformer for Measuring Direct Current and Alternating Currents" etz Bd. 100 [1979] H. 24).

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, einen Gleichstromwandler aus einem Magnetkern, einer Meßwicklung, die quasi die Primärwicklung darstellt, einer Induktionswicklung, die der Sekundärwicklung entspricht sowie einer Vormagnetisierungswicklung aufzubauen, wobei die Vormagnetisierungswicklung einen Wechselstrom führt. Aus dem Stromverlauf in der Induktionswicklung, z. B. seinen Oberwellengehalt, wird auf den Strom im Gleichstromkreis geschlossen. (Schernus, Dissertation TU Braunschweig 1974) Bei Magnetkernen, wo eine vorzeitige magnetische Sättigung bzw. eine Beeinflussung der Magnetisierungskennlinie erwünscht ist, ist es bekannt, bestimmte Strecken im Querschnitt zu verengen. Diese Querschnittsverengung erfolgt z. B. derart, daß . einseitig oder beidseitig Aussparungen mit H-förmiger u/o U-förmiger oder V-förmiger Kontur vorgesehen werden. Auch ist es möglich, eine oder mehrere Bohrungen bzw. Langlöcher im Kernquerschnitt vorzusehen. In diesen, als Isthmus bezeichneten Bereich wurden auch schon Wicklungen vorgesehen, die aber den Fluß des gesamten Magnetkreises umfaßten. (DE-OS 2112315) Des weiteren ist es bekannt, einen Magnetkern an verschiedenen Stellen mit Isthmen zu versehen. Ferner ist es bekannt, den Ausgang der Indikatorwicklung auf einen Verstärker arbeiten zu lassen, und den Verstärkerausgangsstrom, der den zu messenden Strom abbildet, durch eine Kompensationswicklung zu treiben, wobei am Verstärker ein Signal anliegt, wenn der durch die Kompensationswicklung erzeugte Fluß bei vorzeichenrichtiger Addition nicht Null ergibt. Für die Gewinnung des Verstärkereingangssignales finden dabei entweder Hallgeneratoren, Feldplatten oder Indikatorwicklungen Anwendung. (Schernus oder Lisser u. Ribberink a.o.a.O.) Auf eine solche Anordnung mit Indikatorwicklung bezieht sich die nachfolgend beschriebene Erfindung. Diese vorausgesetzte Anordnung hat vor allem den Nachteil, daß für die Vormagnetisierung des gesamten Magnetkernes eine beträchtliche Leistung aufgebracht werden muß und daß nicht nur die Kompensationswicklung sondern auch die Vormagnetisierungswicklung eine hohe Windungszahl aufweisen muß.It is known to construct a DC-DC converter of a magnetic core, a measuring winding which is quasi the primary winding, an induction winding corresponding to the secondary winding and a bias winding, wherein the bias winding carries an alternating current. From the current flow in the induction winding, z. B. its harmonic content, is closed to the current in the DC circuit. (Schernus, Dissertation TU Braunschweig 1974) In magnetic cores, where a premature magnetic saturation or influencing the magnetization characteristic is desired, it is known to narrow certain sections in cross section. This cross-sectional constriction is z. B. such that. recesses with H-shaped u / o U-shaped or V-shaped contour are provided on one or both sides. It is also possible to provide one or more holes or slots in the core cross section. Windings were also provided in these areas, called the isthmus, but they included the flow of the entire magnetic circuit. (DE-OS 2112315) Furthermore, it is known to provide a magnetic core at different locations with Isthmen. Further, it is known to operate the output of the indicator winding on an amplifier and to drive the amplifier output current, which maps the current to be measured, through a compensation winding, with a signal applied to the amplifier when the flux produced by the compensation winding is added at sign-correct addition does not give zero. Either Hall generators, field plates or indicator windings are used to obtain the amplifier input signal. (Schernus or Lisser and Ribberink a.o.a.O.) The invention described below refers to such an arrangement with indicator winding. This presupposed arrangement has the particular disadvantage that for the bias of the entire magnetic core, a considerable power must be applied and that not only the compensation winding but also the bias winding must have a high number of turns.

Object of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen Gleichstromwandler anzugeben, der in wirtschaftlicher Weise herstellbar ist.The invention aims to provide a DC-DC converter which can be produced in an economical manner.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstromwandler nach dem Nullflußprinzip anzugeben, der für seine Vormagnetisierung mittels einer Wechselspannung einer verminderten Leistung bedarf.The invention has for its object to provide a DC-DC converter according to the Nullflußprinzip, which requires a reduced power for its bias by means of an AC voltage.

Diese Aufgabe wird bei einem Wandler gemäß dem Gattungsbegriff des Punktes 1 des Erfindungsanspruches dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Erfindungsanspruches genannten Mittel Anwendung finden.This object is achieved with a transducer according to the preamble of item 1 of the invention claim that according to the invention find the means mentioned in the characterizing part of the invention claim application.

Zur weiteren Vervollkommnung bzw. zur Erreichung von untergeordneten Zielen ist die Anwendung der in den Unterpunkten definierten Maßnahmen zweckmäßig.For further improvement or for the achievement of subordinate goals, the application of the measures defined in the sub-items is expedient.

embodiment

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einschließlich zweckmäßiger Weiterbildungen der erfinderischen Lösung erläutert.Reference to a drawing, an embodiment of the invention including expedient developments of the inventive solution will be explained.

In der, dem Schutzanspruch angefügten Zeichnung zeigen:In the attached to the protection claim drawing show:

Fig. 1: einen Gleichstromwandler in Einleiterausführung gemäß der Erfindung Fig.2: zeigt in den Einzelheiten a bis g verschiedene Konfigurationen von magnetischen Leitern 8Fig. 1: a DC-to-DC converter according to the invention Fig. 2: shows in details a to g various configurations of magnetic conductors 8

In der Fig. 1 ist ein Gleichstromwandler in Einleiterbauweise gezeigt, wo ein, den zu messenden Gleichstrom führender Leiter 1 im Zentrum eines Magnetkreises 2 angeordnet ist. Dieser Magnetkreis 2 weist in zwei Schenkeln je einen Isthmus 3 auf. Die vorausgesetzte Gattung eines nach dem Nullflußprinzip arbeitenden Gleichstromwandlers bedingt weiterhin die Anordnung einer Kompensationswicklung 4, die in nicht gezeichneter Weise möglichst gleichmäßig über den Umfang des Magnetkreises verteilt ist, und die einen Strom führt, der den Strom in der Meßwicklung 1 abbildet, also quasi der Sekundärstrom ist. In Reihe mit dieser Kompensationswicklung 4 liegt eine Bürde 10. Kompensationswicklung 4 und Bürde werden von einem Differenzverstärker 6 gespeist, derart, daß in der Kompensationswicklung 4 stets ein Strom fließt, der einen Fluß erzeugt, welcher bei vorzeichenrichtiger Addition mit dem Fluß, der vom Strom in der Meßwicklung 1 hervorgerufen wird, den Betrag Null bzw. quasi Null ergibt.In Fig. 1, a DC-DC converter is shown in single-conductor design, where a, to be measured direct current leading conductor 1 is arranged in the center of a magnetic circuit 2. This magnetic circuit 2 has an isthmus 3 in two legs. The presupposed genus of working on the Nullflußprinzip DC converter further requires the arrangement of a compensation winding 4, which is distributed in a non-illustrated manner as evenly as possible over the circumference of the magnetic circuit, and which carries a current that maps the current in the measuring winding 1, so to speak Secondary current is. Compensation winding 4 and burden are fed by a differential amplifier 6, such that in the compensation winding 4 is always a current flowing, which generates a flux, which at sign-correct addition to the flow of the current is caused in the measuring winding 1, the amount of zero or quasi zero results.

Zu diesem Zweck wird der Differenzverstärker 6 von Spannungen gesteuert, die mittels Indikatorwicklungen 5 erzeugt werden.For this purpose, the differential amplifier 6 is controlled by voltages which are generated by means of indicator windings 5.

Selbige sind in erfindungsgemäßer Weise zusammen mit je einer Vormagnetisierungswicklung 7 auf einen magnetischen Leiter 8 aufgebracht, welcher im Isthmus 3 angeordnet ist und dort zusammen mit Teilen des Magnetkreises 2 eine Parallelschaltung magnetischer Leiter bildet. Durch diese Anordnung der Vormagnetisierungswicklung 7 und der Indikatorwicklung 5 auf einen Leiter einer Parallelschaltung von Leitern wird erreicht, daß nicht der gesamte Magnetkreis 2 sondern nur der, die Wicklungen und 7 tragende magnetische Leiter 8 mit seinen Rückschlüssen der Ummagnetisierung bedarf. Infolge des wesentlich kleineren Volumens dieses Leiters gegenüber dem Volumen des gesamten Magnetkreises 2 sinkt der Leistungsbedarf der Vormagnetisierungswicklung 7 beachtlich. Dies führt dazu, daß ein, die Vormagnetisierungswicklung 7 speisender Wechselstromgenerator 11 leistungsarm aufgebaut werden kann.The same are applied in accordance with the invention together with each one Vormagnetisierungswicklung 7 on a magnetic conductor 8, which is arranged in the Isthmus 3 and there forms together with parts of the magnetic circuit 2, a parallel circuit magnetic conductor. By this arrangement of the bias winding 7 and the indicator winding 5 on a conductor of a parallel circuit of conductors is achieved that not the entire magnetic circuit 2 but only that, the windings and 7 supporting magnetic conductor 8 with its inferences of the magnetization reversal requires. Due to the much smaller volume of this conductor relative to the volume of the entire magnetic circuit 2, the power requirement of the bias winding 7 drops considerably. This results in that one, the bias winding 7 dining AC generator 11 can be constructed low power.

Der magnetische Leiter 8, der die Indikatorwicklung 5 und die Vormagnetisierungswicklung 7 trägt, kann in verschiedener Weise ausgeführt sein.The magnetic conductor 8, which carries the indicator winding 5 and the bias winding 7, can be designed in various ways.

Fig. 2 zeigt verschiedene Formen dieses Leiters.Fig. 2 shows various shapes of this conductor.

Im Bild 2a weist der Leiter 8 die geometrisch einfache Gestalt eines im Querschnitt konstanten rechteckförmigen Bleches auf.In Figure 2a, the conductor 8 has the geometrically simple shape of a rectangular cross-sectionally constant sheet.

Die Bilder 2 b bis 2 e zeigen eine Form nach Bild 2 a mit dem Unterschied, daß der Leiter selbst einen Isthmus aufweist, wobei die Konturen des Isthmus verschieden gestaltet sind.The images 2 b to 2 e show a shape according to Figure 2 a with the difference that the conductor itself has an isthmus, wherein the contours of the isthmus are designed differently.

Bild 2f zeigt einen Leiter 8 nach Bild 2a, aber mit mehreren Isthmen. Im Bild 2g ist ein magnetischer Leiter mit rundem Querschnitt gezeigt. Selbiger Querschnitt ist besonders beim Einsatz magnetischer Leiter aus magnetischen Drähten z. B. aus amorphem Material geeignet.Figure 2f shows a ladder 8 as shown in Figure 2a, but with several actual height. Figure 2g shows a magnetic conductor with a round cross-section. The same cross section is especially when using magnetic conductors of magnetic wires z. B. suitable from amorphous material.

Die Leiter 8 sind aus hochpermeablen Material hergestellt, wobei die Materialsorten den Vorzug genießen, die hohe Permeabilität in Nullpunktnähe aufweisen.The conductors 8 are made of high permeability material, with preference given to the materials having high permeability near zero.

Neben einer hohen Permeabilität soll das Material für den magnetischen Leiter 8 eine möglichst geringe Koerzitivfeldstärke aufweisen. Des weiteren sollte das Material eine Charakteristik B = f(H) aufweisen, die durch einen steilen Anstieg der Magnetisierungskennlinie gekennzeichnet ist und auch als Rechteckcharakter bezeichnet wird.In addition to a high permeability, the material for the magnetic conductor 8 should have the lowest possible coercive force. Furthermore, the material should have a characteristic B = f (H), which is characterized by a steep rise in the magnetization characteristic and is also called a rectangular character.

Neben dem Vorteil eines geringen Magnetisierungsleistungsbedarfes weist die rferfindungsgemäße Anordnung noch den wesentlichen Vorteil auf, daß sich der, durch den Strom in der Vormagnetisierungswicklung 7 erzeugte hochfrequente Fluß sich überwiegend in der Parallelschaltung der magnetischen Leiter schließt und dmait eine Induktion einer höherfrequenten Spannung in der Meßwicklung 1 ausgeschlossen wird.In addition to the advantage of a low magnetizing power requirement, the arrangement according to the invention still has the significant advantage that the high-frequency flux generated by the current in the bias winding 7 predominantly closes in the parallel connection of the magnetic conductors and thus induces a higher-frequency voltage in the measuring winding 1 is excluded.

Damit ist zur Verwirklichung einer Einrichtung zur Gleichstrommessung nur ein einziger Magnetkreis erforderlich, da die bisher zur Kompensation der induzierten höherfrequenten Spannungen erforderlicher Kompensationskerne zur Vermeidung von HF-Störungen entfallen können. Damit wird auch der Vormagnetisierungsbedarf dieser Kompensationskerne eingespart.Thus, only a single magnetic circuit is required for the realization of a device for DC measurement, since the previously required to compensate for the induced higher-frequency voltages compensation cores can be omitted to avoid RF interference. This also saves the premagnetization requirement of these compensation cores.

Infolge der gezeigten Anordnung von zwei Isthmen mit Parallelschaltung magnetischer Leiter ist es möglich, den Einfluß von Fremdfeldern zu unterdrücken, wenn die Indikatorwicklungen 5 so geschaltet sind, daß sich der Einfluß der Fremdfelder kompensiert.As a result of the arrangement of two Isthmen shown with parallel circuit magnetic conductor, it is possible to suppress the influence of extraneous fields when the indicator windings 5 are connected so that compensates for the influence of the extraneous fields.

Zu diesem Zweck ist es auch möglich, mehr als zwei Isthmen verteilt auf den Magnetkreis 2 vorzusehen.For this purpose, it is also possible to provide more than two Isthmen distributed on the magnetic circuit 2.

Im Differenzverstärker 6 wird die von den Indikatorwicklungen 5 herrührenden Spannungen so verarbeitet, daß in der Kompensationswicklung 4 ein, den zu messenden Strom repräsentierenden Strom fließt. Zur meßtechnischen Erfassung von Wechselanteilen an den in der Meßwicklung 1 fließenden Gleichstrom ist es vorteilhaft, auf den Magnetkreis 2 eine Induktionswicklung 9 vorzusehen, die eine Spannung liefert, welche die Wechselanteile am Fluß des Magnetkreises 2 abbildet.In the differential amplifier 6, the voltages resulting from the indicator windings 5 are processed in such a way that a current representing the current to be measured flows in the compensation winding 4. For metrological detection of alternating components of the current flowing in the measuring coil 1 DC, it is advantageous to provide an induction coil 9 on the magnetic circuit 2, which supplies a voltage which images the alternating components at the flux of the magnetic circuit 2.

Diese Wicklung 9 arbeitet ebenfalls auf den Differenzverstärker 6 und bewirkt, daß diese so modifizierte Differenzverstärkfirannrriniinn in Hpr KnmnfineatinnsuuirHnnn A anrh oinon Wopheolctrnm troihtThis winding 9 also operates in the differential amplifier 6 and causes them so modified Differenzverstärkfirannrriniinn in Hpr KnmnfineatinnsuuirHnnn A anrh oinon Wopheolctrnm troiht

Claims

Invention claim:

1. A device for measuring direct currents, consisting of a measuring winding, which leads to be measured direct current, a magnetic circuit with isthmus, a compensation winding, which immediately leads to the current to be measured imaging current, an indicator winding that drives a differential amplifier, the current in the compensation winding drives and a bias winding, which is acted upon by an alternating current, characterized in that the magnetic circuit (2) in the region of the isthmus (3) consists of a parallel circuit of magnetic conductors, of which one (8) both the premagnetization winding (7) and carries the indicator winding (5).

2. Device according to item 1, characterized in that the magnetic conductor (8) of the parallel circuit in the region of the isthmus (3), which carries the windings (5 and 7), consists of highly permeable material with low coercive force and nearly rectangular characteristic.

3. Device according to item 1, characterized in that all the magnetic conductors of the parallel circuit in the region of the isthmus including their magnetic connections made of high-permeability material with low coercive force and nearly rectangular characteristic.

4. Device according to item 1, characterized in that the magnetic circuit (2) comprises a plurality of, preferably evenly distributed in the magnetic circuit Isthmen with parallel circuits magnetic conductor.

5. Device according to item 1 to 4, characterized in that the magnetic conductor (8) of the parallel circuit carrying the windings (5 and 7), even an isthmus or Isthmen.

6. Device according to item 1 and 5, characterized in that the indicator winding (5) in the region of the isthmus or the Isthmen of the magnetic conductor (8) is arranged.

7. Device according to item 1 and 4, characterized in that an even number of parallel circuits of magnetic conductors in the Isthmen is provided and the Vormagnetisierungswicklungen (7) are connected in anti-parallel or antiserial, while the indicator windings (5) are in series.

8. Device according to item 1 to 3, characterized in that the magnetic conductors of the parallel circuits are made of amorphous magnetic material.

9. Device according to item 1, characterized in that a further indicator winding on the magnetic circuit (2) is applied, which influences the differential amplifier (6) for the purpose of measuring alternating current components so that in the compensation winding (4) to be measured AC imaging current additionally flows.