DE1020414B

DE1020414B - Device for measuring the effective value of alternating currents, in particular of impulse currents in welding systems

Info

Publication number: DE1020414B
Application number: DES50147A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Ebbe Rohloff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-08-29
Filing date: 1956-08-29
Publication date: 1957-12-05

Description

Einrichtung zur Effektivwertmessung von Wechselströmen, insbesondere von Impuls strömen in Schweiß anlagen Zur Effektivwertmesssung von Wechselströmen ist bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden, den zu messenden Strom als Magnetisierungsstrom für den Eisenkreis eines Hallgenerators zu verwenden und hierbei einen,eventuell künstlich vergrößerten-Bereich quadratischer Halbleiterkennlinien heranzuzi.hen. Die Einrichtung gestattet eine genaue Messung des Effektivwertes, wenn das Meßgerät fest mit der Anlage verbunden ist.Device for measuring the effective value of alternating currents, in particular of impulse currents in welding systems For measuring the effective value of alternating currents has already been suggested elsewhere to use the current to be measured as the magnetizing current to use for the iron circuit of a Hall generator and here one, possibly to use artificially enlarged area of square semiconductor characteristics. The device allows an accurate measurement of the rms value when the meter is firmly connected to the system.

Handelt es sich dagegen um ein transportables Meßgerät, so stört die Notwendigkeit, um den Stromleiter einen Eisenkreis herumzulegen. Der Eisenkreis muß aufklappbar gemacht werden, was in konstruktiver Hinsicht unter Umständen ungünstig ist. If, on the other hand, it is a portable measuring device, it interferes the need to put an iron circle around the conductor. The iron circle must be made hinged, which may be unfavorable from a constructive point of view is.

Auch bei fe;st mit der Anlage verbundenen Meßgeräten kann es manchmal unerwünscht sein, die vorgescllagcnc Meßeinrichtung zu verwenden, und zwar insbesondere dann, wenn die Ströme sehr groß sind und der Eisenkreis zur Vermeidung von Steuerfehlern mit mehreren Luftspalten versehen sein muß. Eine solche Anordnung verursacht einen gewissen Aufwand, der manchmal nicht tragbar erscheint. Sometimes it can also happen with measuring devices that are permanently connected to the system be undesirable to use the prescllagcnc measuring device, in particular then when the currents are very large and the iron circle to avoid control errors must be provided with several air gaps. Such an arrangement causes one a certain amount of effort that sometimes seems unsustainable.

Die Erfindung überwindet die obengenannten Nachteile bei der Effektivwertmessung von Wechselströmen JM, insbesondere von Impulsströmen in Schweißanlagen, durch die gleichzeitige Verwendung folgender an sich bekannter Einzelgeräte: a) Rogowskigürtel mit nachgeschaltetem Integrator zur Abbildung von 1M b) Hallspannungserzeuger in Quadrierschaltung zur Bildung von JM2, c) Siebmittel zur Bildung des quadratischen Mittelwertes (Effcktivwert) von Der Rogowskigürtel gibt die Möglichkeit, ohne Eisenkreis aus dem zu messenden Strom eine ihm proportionale Größe zu gewinnen, und zwar selbstverständlich nur bei zeitveränderlichen Strömen. Es wird in bekannter Weise zunächst die zeitliche Ableitung des zu messenden Stromes und durch einen nachgeschalteten Integrator daraus eine dem Meßstrom verhälftig Spannung gewonnen. Diese Spannung wird nun, gegebenenfalls nach Verstärkung, einem an sich l, kanntcn l-Ia,llspannungserzeuger in Quadrierschaltulig zugeführt. The invention overcomes the above-mentioned disadvantages in RMS measurement of alternating currents JM, in particular of impulse currents in welding systems, through the simultaneous use of the following known single devices: a) Rogowski belt with downstream integrator for mapping 1M b) Hall voltage generator in Squaring circuit to form JM2, c) filter means to form the square Mean value (effective value) of the Rogowski belt gives the possibility without an iron circle Obviously, to obtain a quantity proportional to it from the current to be measured only with time-varying currents. In a known manner, it will first be the temporal Derivation of the current to be measured and from it by a downstream integrator a voltage that is proportional to the measuring current is obtained. This tension is now, if necessary after amplification, one in itself I know I-Ia, II voltage generator in squaring circuit fed.

Der Eisenkreis des Hallspannungserzeugers kann nun ganz wesentlich kleiner bemessen werden als ein zur Umfassung des Hauptstroml eiters erforderlicher. The iron circle of the Hall voltage generator can now be very important be dimensioned smaller than one required to enclose the main current conductor.

Man wird die Betriebswerte so bemessen, daß man mit einem einzigen Luftspalt in diesem Kreis auskommt und daß als Eisenkreis für den Hallspannungserzenger eine der üblichen Mantel- oder SchLnlielliern-Bautypen geringer Größe verwendet werden kann. Wünscht man das Meßgerät transportabel, etwa nach Art der Anlegegeräte, aus- zuführen, so wirkt sich besonders vorteilhaft aus, daß der um den stromführenden Leiter zu legende Geräteteil (Zange) ausschließlich aus dem leichten und biegsamen. Rogowskigürtel besteht. Dies hat insbesondere Bedeutung bei schwer zugänglichen Strom leitern. Die übrigen Teile des Meßgerätes können in einem Gehäuse zusammengefaßt werden, das ebenfalls klein und leicht ausfällt, da in dem Meßgerät n.ur sehr wenig Eisen vorhanden ist.The operating values are measured in such a way that one Air gap in this circle comes from and that as an iron circle for the Hall voltage arsenic one of the usual small-sized jacket or loop designs is used can be. If you want the measuring device to be transportable, for example in the manner of the feeder, the end- feed, it has a particularly advantageous effect that the around the current-carrying Head to be laid device part (pliers) exclusively from the light and flexible. Rogowski belt exists. This is particularly important for those that are difficult to access Conduct electricity. The remaining parts of the measuring device can be combined in one housing which is also small and light, since only very little in the measuring device Iron is present.

Einzelheiten der Erfindung seien im folgenden an Hand des in der Zeichnung sch,eematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung ist mit 1 der Leiter bezeichnet, dessen Strom gemessen werden soll. Um den Leiter ist der Rogowskigürtel 2 angeordnet, der über ein Integrierglied aus Widerstand 3 und Kondensator 4 einen Verstärker 6 speist. Der Verstärker ist mittels des Widerstandes 5 stark gegengekoppelt, um ein genaues Abbildungsergebnis zu erzielen. Details of the invention are given below with reference to the in the Drawing sch, eematically illustrated embodiment described. In the drawing 1 denotes the conductor whose current is to be measured. To the head the Rogowski belt 2 is arranged, which has an integrating element of resistance 3 and capacitor 4 feed an amplifier 6. The amplifier is by means of the resistor 5 strongly counter-coupled in order to achieve an accurate imaging result.

An den Ausgang des Verstärkers ist ein Hallspannungserzeuger in Quadrierschaltung angeschlossen, d. h., die Erregerwicklung 8 des Eisenkreises 7 ist mit dem Steuerstromkreis des Halbleiterplättchens 9 in Reihe geschaltet, so daß der Magnetisierungsstrom gleichzeitig auch den, Steuerstrom darstellt. An. den Hallelektroden 10 und 11 entsteht also eine Spannung, die dem Quadrat des Ma gnetisierungsstromes und damit dem Quadrat des zu messenden. Stromes JM proportional ist. A Hall voltage generator in a squaring circuit is connected to the output of the amplifier connected, d. that is, the excitation winding 8 of the iron circuit 7 is connected to the control circuit of the semiconductor chip 9 connected in series so that the magnetizing current at the same time also represents the control current. At. the Hall electrodes 10 and 11 arises a voltage that is equal to the square of the magnetizing current and thus the square of the to be measured. Current is proportional to JM.

An. die Ha,llelelitroden ist ein Siebglied 12 angeschlossen, welches in an sich bekannter Weise die Aufgabe hat, die dem momentanen Wert von JM2 pro portionale Spannung von Oberwellen zu befreien. At. the Ha, llelelitroden is connected to a sieve member 12, which has the task in a known manner, which the current value of JM2 pro relieve partial tension from harmonics.

Der verbleibende Gleichspannungsmitteiwert entspricht dann dem quadratischen Mittelwert des zu messenden Stromes und kann gegebenenfalls über einen Verstärker 13 einer Speicher- und Anzeigevorrichtung 14 zugeführt werden. Sämtliche Schaltelemente des Meßgerätes, mit Ausnahme des Rogowskigürtels werden vorteilhaft in ein gemeinsames Gebäude 15 eingebaut und für Netzanschluß eingerichtet.The remaining DC voltage mean value then corresponds to the quadratic Average value of the current to be measured and can, if necessary, via an amplifier 13 are fed to a storage and display device 14. All switching elements of the measuring device, with the exception of the Rogowski belt, are advantageous in a common Building 15 installed and set up for network connection.

Für das Halbleiterplättchen 9 könnte an sich jedes magnetfeldabhängige Leitermaterial verwendet wer den, beispielsweise Germanium. Es ist jedoch vorteilhaft, einen Hallgenerator zu verwenden, d. b. einen Halbleiter des bekannten Typs i BV, insbesondere aus Indiumarsenid od,er Indiumantimonid. Solche Hallgeneratoren sind dank der hohen Trägerbeweglichkeit des Halbleiters hoch belastbar, was im vorliegenden Fall deshalb von Vorteil ist, weil an die Hallelektroden Siebmittel zur Entfernung der Oberwellen angeschlossen sind. Diese Siebmittel weisen einen bestimmten Leistungsverbrauch auf, der vom Hallgenerator ohne weiteres gedeckt werden kann. For the semiconductor wafer 9 could be any magnetic field-dependent Conductor material used who, for example germanium. However, it is beneficial to use a hall generator, d. b. a semiconductor of the known type i BV, in particular from indium arsenide od, he indium antimonide. Such hall generators are thanks to the high mobility of the carrier of the semiconductor highly resilient, what in the present Case is therefore advantageous because the Hall electrodes are screen means for removal the harmonics are connected. These sieve means have a certain power consumption which can be easily covered by the Hall generator.

Nicht belastbare Hallspannungserzeuger dagegen würden unter Umständen ihre Hall spannung nicht aufrechterhalten können.Hall voltage generators that cannot be loaded, however, would under certain circumstances Cannot maintain their reverb voltage.

Neben den Vorteilen des Wegfalls eines Eisenkreises um den stromführenden Leiter und einer Quelle für die Versorgung des üblichen Hallgenerators mit konstantem Steuerstrom bei dem früheren Vorschlag wird auch der Fortschritt erzielt, daß die Anzeige weitgehend temperaturunabhängig ist, da der Temperaturgang des Halbleiters bei der erfindungsgemäßen Schaltung viel weniger zur Wirkung kommt. In addition to the advantages of the elimination of an iron circle around the current-carrying one Head and a source for the supply of the usual Hall generator with constant Control current in the earlier proposal is also made progress that the The display is largely independent of temperature, as the temperature response of the semiconductor is much less effective in the circuit according to the invention.

Die neue Meßeinrichtung stellt daher ein genaues, einfaches und insbesondere auch leicht transportahles Betriebsgerät dar.The new measuring device therefore provides an accurate, simple and particular one also represents an easily transportable operating device.

Claims

PATENT CLAIM 1. Device for measuring the effective value of alternating currents (JM), in particular of pulse currents in welding systems, characterized by the. simultaneous use of the following known single devices: a) Rogowski belt with downstream integrator for mapping b) Hall voltage generator in a squaring circuit for the formation of JAf2 c) sieve means for the formation of the square mean value (effective value) of 2. Device according to claim 1, characterized in that as a Hall voltage generator a Ha, llgenerator, in particular made of indium arsenide or indium antimonide, is used.