DE1296256B

DE1296256B - Directional imaging direct current transducer

Info

Publication number: DE1296256B
Application number: DE1967W0043263
Authority: DE
Original assignee: WERNER DR ING; WUETHERICH
Current assignee: WERNER DR ING; WUETHERICH
Priority date: 1967-01-31
Filing date: 1967-01-31
Publication date: 1969-05-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen richtungsabhängig abbildenden Gleichstrommeßwandler mit zwei parallelen, magnetisch getrennten Sekundärstrompfaden, die je eine Sekundärwicklung in Reihe mit einer Antiparallelschaltung aus zwei in Abhängigkeit der Richtung des Wandlerprimärstromes gesteuerten Ventilen enthalten. Jede der Sekundärwicklungen nimmt einen Strom auf, dessen eine Halbwelle den primären Gleichstrom abbildet und dessen andere Halbwelle eine Ausgleichsspitze mit schmaler Basis und hohem Effektivwert darstellt. Diese Halbwellen werden durch Stromrichterweichen voneinander getrennt, und die Halbwellen, die den primären Gleichstrom abbilden, überlagern sich derart, daß ein lückenloser, dem Primärstrom proportionaler Gleichstrom entsteht; bei Richtungsumkehr des primären Gleichstromes wird die Sekundärseite mittels Schaltgliedern umgeschaltet, so daß der sekundäre Gleichstrom wieder als Abbild des Primärstromes vorzeichenrichtig über die Meßbürde fließt. The invention relates to a direction-dependent imaging DC current transducer with two parallel, magnetically separated secondary current paths, each one secondary winding in series with an anti-parallel connection of two in Dependence of the direction of the primary converter flow controlled valves included. Each of the secondary windings draws a current, one half-wave of which is the primary Direct current maps and its other half-wave has a compensating tip with a narrow Base and high rms value. These half-waves are generated by converters separated from each other, and the half-waves that represent the primary direct current, are superimposed in such a way that a continuous direct current proportional to the primary current arises; when the direction of the primary direct current is reversed, the secondary side becomes switched by means of switching elements, so that the secondary direct current again as The image of the primary current flows over the measuring burden with the correct sign.

In Gleichstromanlagen, insbesondere der Antriebs-und Walzwerkstechnik, werden häufig Gleichstrom messende Geräte eingesetzt, die für beide Stromrichtungen benutzbar sein müssen, wobei ein automatisches, schnelles Umschalten besonders erwünscht ist. In direct current systems, especially in drive and rolling mill technology, Devices measuring direct current are often used for both current directions must be usable, with automatic, fast switching being particularly desirable is.

Es sind bereits Gleichstromwandler bekannt, die bei Richtungsumkehr des primären Gleichstroms diesen vorzeichenrichtig abbilden. There are already DC converters known that reverse direction of the primary direct current map this with the correct sign.

Bei Wandlern, die aus einem weichmagnetischen Kern, einer Primär- und aus mehreren Sekundärwicklungen bestehen, ist die für die Speisung der Sekundärwicklung notwendige Stromquelle bezüglich ihrer Polarität umsteuerbar eingerichtet. Die Umsteuerung der Polarität erfolgt in dem Augenblick, in dem der weichmagnetische Kern den Zustand der Sättigung erreicht. Durch das kurzzeitige Arbeiten im Sättigungsbereich treten im Sekundärstrom Spitzen auf, die sich bei Regelschaltungen, bei denen der Augenblickswert von Bedeutung ist, störend auswirken. For converters that consist of a soft magnetic core, a primary and consist of several secondary windings, is the one for the supply of the secondary winding necessary power source set up reversible with regard to their polarity. The change of direction the polarity takes place in the moment in which the soft magnetic core the state reached saturation. Step through the short-term work in the saturation area peaks in the secondary current, which occur in control circuits in which the instantaneous value is significant, disruptive.

Es sind auch Anordnungen mit zwei weichmagnetischen Kernen bekannt, bei denen die Meßvorrichtung im Sekundärkreis bei Richtungswechsel des primären Gleichstroms umgepolt wird. Diese Wandler arbeiten als stromsteuernde Transduktoren in Reihenschaltung, die, bedingt durch den Luftfluß im Sättigungsgebiet, nach der Gleichrichtung des Sekundärstroms eine Stromlücke aufweisen. Zur Erzielung einer hohen Kassengenauigkeit ist eine Feherkompensation notwendig. Sie besteht aus einer Induktivität im sekundären Gleichstromkreis, die den Sekundärstrom in der Lücke nur wenig abfallen läßt. Bei oberwellenhaltigem Gleichstrom, wie er z. B. bei Speisung von Walzwerksanlagen vorhanden ist, führt diese Drossel zu einem Oberschwingungsfehler, wodurch auch diese Wandler für Regelschaltungen hoher Genauigkeit nicht geeignet sind. Arrangements with two soft magnetic cores are also known, in which the measuring device in the secondary circuit when the direction of the primary changes DC current is polarized. These converters work as current-controlling transducers in series connection, which, due to the air flow in the saturation area, after the Rectification of the secondary current have a current gap. To achieve a For high checkout accuracy, an error compensation is necessary. It consists of one Inductance in the secondary DC circuit that carries the secondary current in the gap drops only a little. With harmonics containing direct current, as z. B. when feeding of rolling mills is present, this choke leads to a harmonic error, as a result, these converters are also unsuitable for high-precision control circuits are.

Bei den eingangs genannten und bekannten Parallelmeßtransduktoren ist ein einfaches Umpolen der Meßvorrichtung nicht möglich, da nach Richtungswechsel des primären Gleichstroms die Stromspitzen über die Bürde fließen. Vielmehr ist. wie bereits anderweitig vorgeschlagen wurde, die Durchlaßrichtung der Antiparallelschaltungen der in Abhängigkeit der Richtung des Wandlerprimärstromes gesteuerten Ventile umzuschalten, so daß auch bei Umkehr der primären Stromrichtung die sekundären Stromspitzen weiterhin direkt durch die Ventile geleitet werden, während der Meßstrom dann in ebenfalls umgekehrter Richtung durch die Meßeinrichtung fließt. In the case of the known parallel measuring transducers mentioned at the beginning a simple reversal of the polarity of the measuring device is not possible, since after a change of direction of the primary direct current, the current peaks flow through the burden. Rather is. as has already been suggested elsewhere, the forward direction of the anti-parallel circuits to switch the valves controlled depending on the direction of the converter primary current, so that even if the primary current direction is reversed, the secondary current peaks Farther are passed directly through the valves, while the measuring current is then also in flows in the opposite direction through the measuring device.

Die automatische Umsteuerung der Ventile ist mit anderen Mitteln gelöst, wobei aber der Schaltungsaufwand erheblich ist. Demgegenüber ist die Aufgabe der Erfindung, die automatische Umschaltung der Ventile eines solchen Parallelmeßtransduktors mit geringem Aufwand zu verwirklichen, der kaum größer als bei ebenfalls vorzeichenrichtig messenden Transduktoren in Reihenschaltung ist. Gleichzeitig soll aber im Gegensatz zu diesen eine hohe Meßgenauigkeit und Unempfindlichkeit gegen Oberschwingungen erreicht sein. The automatic reversal of the valves is by other means solved, but the circuit complexity is considerable. Opposite is the task of the invention, the automatic switching of the valves of such a parallel measuring transducer to be realized with little effort, which is hardly greater than with likewise signed measuring transducers is connected in series. At the same time, however, should be in contrast to this a high measuring accuracy and insensitivity to harmonics be achieved.

Ausgehend von einem Gleichstrommeßwandler der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Ausgestaltungen vorgesehen sind. Starting from a DC transducer of the type described above The nature of the invention is that in the characterizing part of claim 1 specified configurations are provided.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Wandlers nach der Erfindung kennzeichnen die Unteransprüche. Characterize advantageous developments of this converter according to the invention the subclaims.

Eine Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung zeigt F i g. 1. F i g. 2 stellt eine Umschaltvorrichtung zum Zünden der Gleichrichter dar, während der entsprechende Signalverlauf aus den F i g. 3 und 4 hervorgeht. An embodiment of the circuit according to the invention is shown in FIG G. 1. F i g. 2 represents a switching device for firing the rectifier, while the corresponding signal curve from FIGS. 3 and 4.

In F i g. list der Primärpfad P, der den zu messenden Gleichstrom wechselnder Polarität Jj führt, über hochpermeable Kerne K mit den Wechselstromwicklungen W gekoppelt. Der den sekundären Strom J2 führende Sekundärpfad wird mit einer Wechselspannung U beaufschlagt und besteht aus zwei parallelen Pfaden, die aus je einer Hintereinanderschaltung eines Widerstandes R, einerWechselstromwicklung W und der Antiparallelschaltung zweier steuerbarer Gleichrichter I und II bestehen. Eine Bürde B verbindet die den Gleichrichtern zugewandten Enden der Wechselstromwicklungen W miteinander. Im Sekundärkreis befindet sich weiterhin eine Induktivität L, an der eine Hilfsspannung OF abgegriffen wird. In Fig. list is the primary path P, which is the direct current to be measured alternating polarity Jj leads via highly permeable cores K with the alternating current windings W coupled. The secondary path carrying the secondary current J2 is supplied with an alternating voltage U is applied and consists of two parallel paths, each of which is connected in series a resistor R, an AC winding W and the anti-parallel connection two controllable rectifiers I and II exist. A burden B connects them Rectifiers facing ends of the AC windings W with each other. In the secondary circuit there is also an inductance L at which an auxiliary voltage OF is tapped will.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: An den Widerständen R wird eine Spannung OE abgegriffen, die den Zweigströmen proportional ist. Der Verlauf der zwischen den Punkten 0 und E auftretenden Spannung ist in F i g. 3 und 4 (oben) skizziert. The circuit works as follows: On the resistors R a voltage OE is tapped, which is proportional to the branch currents. Of the The course of the voltage occurring between points 0 and E is shown in FIG. 3 and 4 (above) outlined.

Aus den Kurven ist zu ersehen, daß die Spannung ausgeprägte Spitzen aufweist, die je nach Richtung des primären Gleichstroms positiv (Fig.4) oder negativ (F i g. 3) sind. Aus der Richtung der gemessenen Spannungsspitzen kann geschlossen werden, welche Gleichrichter gezündet sein müssen. Beim Einschalten der richtigen Gleichrichtergruppe fließt in dem Bürdenzweig ein dem Primärstrom proportionaler Gleichstrom. It can be seen from the curves that the tension has pronounced peaks has, depending on the direction of the primary direct current positive (Fig.4) or negative (Fig. 3). A conclusion can be drawn from the direction of the measured voltage peaks which rectifiers must be ignited. When you turn on the correct A rectifier group flows in the burden branch which is proportional to the primary current Direct current.

Das Abtasten der Spannungsspitzen und das Zünden der Gleichrichter kann mit einer Umschaltvorrichtung gemäß F i g. 2 erfolgen. The sampling of the voltage peaks and the ignition of the rectifiers can with a switching device according to FIG. 2 take place.

Die zwischen den Punkten 0 und E liegende Spannung wird einem elektronischen Schalter (etwa einem Schmitt-Trigger) Sir. 1 zugeführt, der z. B. bei -0,15V eine und bei i-0,15V ausschaltet. Überschreitet diese Spannung die Eine und dann wieder die Ausschaltschwelle, so erscheint am Ausgang A des Triggers eine Rechteckspannung konstanter Amplitude. In einem Fall (Fig. 3) wird der Trigger durch die Spannungsspitzen ein-, im anderen Fall (Fig. 4) ausgeschaltet. Durch Abtasten im richtigen Augenblick mittels eines Tastimpulses C wird geprüft, welcher der beiden Fälle jeweils vorhanden ist. The voltage between points 0 and E becomes an electronic one Switch (like a Schmitt trigger) sir. 1 supplied, the z. B. at -0.15V one and switches off at i-0.15V. If this tension exceeds one and then again the switch-off threshold, a square-wave voltage appears at output A of the trigger constant amplitude. In one case (Fig. 3) the trigger is caused by the voltage spikes switched on, switched off in the other case (Fig. 4). By feeling in the right moment A key pulse C is used to check which of the two cases is present is.

Die logische Schaltung DI = (A und C) V (Df und C) entscheidet, welche der steuerbaren Ventile gezündet werden müssen. Die Entscheidung wird dann bis zum darauffolgenden Abtastvorgang aufrechterhalten.The logic circuit DI = (A and C) V (Df and C) decides which the controllable valves must be ignited. The decision will then be made by maintain the subsequent scanning process.

Die Erzeugung der Abtastimpulse C geschieht über die Induktivität L (Fig. 1), einen elektronischen Schalter, der beispielsweise als Schmitt-Trigger STr. II ausgeführt ist, und die daran angeschlossene Impulsstufe. The generation of the sampling pulses C takes place via the inductance L (Fig. 1), an electronic switch, for example as a Schmitt trigger STr. II is executed, and the connected pulse stage.

Die Induktivität L differenziert den Wechselstrom 12 und liefert die Spannung OF (F i g. 3 bzw. 4), die von dem Schmitt-Trigger STr. II in die Rechteckspannung B umgeformt wird. Die darauffolgende Impulsstufe liefert bei jeder Änderung der Ausgangsspannung B den kurzen, immer gleichgerichteten Abtastimpuls C. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß der Abtastimpuls ungefähr im Maximum bzw. Minimum des Wechselstroms 12 erzeugt wird. The inductance L differentiates the alternating current 12 and delivers the voltage OF (FIG. 3 or 4), which is generated by the Schmitt trigger STr. II into the square wave voltage B is reshaped. The next pulse level delivers each time the Output voltage B the short, always rectified sampling pulse C. Through this Arrangement ensures that the sampling pulse is approximately at its maximum or minimum of the alternating current 12 is generated.

Das Zünden der Gleichrichter erfolgt mit Gleichstrom, der durch Gleichrichtung einer über Übertrager zugeführten rechteckförmigen Wechselspannung gewonnen wird. The rectifier is ignited with direct current, which is achieved by rectification a square-wave alternating voltage supplied via a transformer is obtained.

Mit dem Gleichstromwandler gemäß der Erfindung ist eine verhältnismäßig einfache Messung unter Berücksichtigung der primären Stromumkehr möglich. With the DC / DC converter according to the invention one is relative simple measurement possible taking into account the primary current reversal.

Patentansprüche: 1. Richtungsabhängig abbildender Gleichstrommeßwandler mit zwei parallelen, magnetisch getrennten Sekundärstrompfaden, die je eine Sekundärwicklung in Reihe mit einer Antiparallelschaltung aus zwei in Abhängigkeit der Richtung des Wandlerprimärstromes gesteuerten Ventilen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der parallelen Sekundärstrompfade je ein ohmscher Widerstand (R) an solcher Stelle eingeschaltet ist, daß die Widerstände an einem Ende unmittelbar miteinander verbunden sind, und daß die nicht miteinander verbundenen Enden der Widerstände (R) den Eingang einer Ventilsteuerschaltung bilden, die unter Ausnutzung des Vorzeichens der an den Widerständen (R) auftretenden Spannungsspitzen zwei eine paarweise Steuerung der Ventile ermöglichende Spannungen liefert. Claims: 1. Direction-dependent imaging direct current transducer with two parallel, magnetically separated secondary current paths, each with a secondary winding in series with an anti-parallel connection of two depending on the direction of the Contain converter primary flow controlled valves, characterized in that an ohmic resistor (R) connected to each of the parallel secondary current paths Place is switched on that the resistors at one end are directly connected to each other are connected, and that the unconnected ends of the resistors (R) form the input of a valve control circuit that takes advantage of the sign the voltage peaks occurring at the resistors (R) two a pairwise control which supplies the voltages enabling valves.

Claims

2. A transducer according to claim 1, characterized in that the valve control circuit a decision circuit known per se, additionally controlled by an auxiliary voltage (OF) (F i g. 2) and that the auxiliary voltage is used in a common converter alternating current path lying inductive resistance (L).

3. transducer according to claim 2, characterized in that the valve control circuit supplies two square-wave voltages on the output side, which are transmitted via transformer and rectifier reach the valves.