DE1516209B2 - Gleichstrom-Stufenkompensator - Google Patents

Description

Es sind Stufenkompensatoren bekannt, deren Aufbau so getroffen ist, daß die Übergangswiderstände der Schalter keinen oder nur einen geringen Einfluß auf den Abgleich des !Compensators haben. Ein Beispiel für derartige Kondensatoren ist der sogenannte Diesselhorst-Kompensator. Eine andere Möglichkeit, den Einfluß der Schaltstrecken zu eliminieren, besteht darin, den Kompensator mit einer Vielzahl stabilisierter Stromquellen auszustatten. Diese Lösung ist wegen der vielen Stromquellen sehr aufwendig, während beim schon erwähnten Diesselhorst-Kompensator eine Parallelanordnung von gleichen Widerstandstufen und eine Reihe äußerst präziser Schalter benötigt werden.

Durch die Erfindung wird eine Lösung des oben angedeuteten Problems gezeigt, die nur mit einer einzigen stabilisierten Wechselstromquelle auskommt. Der hierin vorgeschlagene Gleichstrom-Stufenkompensator ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zahl der Kompensatorstufen entsprechende Anzahl von Stromwandlern mit ihren Primärwicklungen in Reihe geschaltet ist und gemeinsam an einer konstanten Wechselstromquelle liegt, und die einzelnen Sekundärwicklungen der Stromwandler über je eine Gleichrichteranordnung und Schaltmittel Präzisionswiderstände speisen.

Es lassen sich beliebig viele Stromwandler primärseitig in Reihe schalten. Sie werden dann alle vom gleichen Strom durchflossen.

Jede Kompensatorstufe verfügt auf diese Weise über eine potentialfreie Gleichstromquelle, deren Strom durch die Eigenschaften der Stromwandler in die Kompensatorwiderstände eingeprägt wird. Deshalb ist der veränderliche Widerstand der dazwischen liegenden Schaltstrecken bzw. Gleichrichteranordnung ohne Einfluß auf die am Präzisionswiderstand abgegriffene Spannung.

Die Stromstärken der Sekundärströme stehen in einem festen Verhältnis zueinander. Wird der Primärstrom der Wandler konstant gehalten, so sind auch die Sekundärströme konstant. Als konstante Wechselstromquelle zur Speisung der Primärwicklungen der Stromwandler kann eine elektronisch stabilisierte Wechselstromquelle verwendet werden.

Jede einzelne Sekundärwicklung und Gleichrichter-Anordnung kann mit Hilfe der Schaltmittel entweder durch einen Präzisionswiderstand oder durch einen gleichgroßen Widerstand für dessen Widerstandswert jedoch eine erheblich größere Toleranz zugelassen werden kann, belastet sein.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung weist eine der Zahl der Kompensator-Dekaden entsprechende Anzahl von Stromwandlern auf, deren Primärwicklungen abgestuft sind. Die Abstufungen sind an Schalterkontakte geführt und können durch Stufenschalter beliebig eingestellt werden. Zwischen den abgestuften Primärwicklungen der einzelnen Stromwandler liegen in Serie mit diesen Sparstromwandlern mit einer Übersetzung von 1: 10, so daß die Primärwicklungen einander folgender abgestufter Stromwandler immer nur vom zehnten Teil des Primärstromes des jeweils vorangehenden Wandlers durchflossen werden. Alle Sekundärwicklungen der abgestuften Wandler sind über Gleichrichteranordnungen parallel geschaltet und speisen einen einzigen Präzisionswiderstand, an dem die Kompensationsspannung abgegriffen werden kann. Die Kompensationsspannung wird demnach durch Abstufung der den einzigen Präzisionswiderstand durchfließenden Ströme eingestellt. Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet also an Stelle vieler verschiedener Präzisionswiderstände einen einzigen Präzisionswiderstand. Die Abstufung wird mit Hilfe der gestuften Stromwandler vorgenommen. Dies erbringt einerseits einen bedeutenden wirtschaftlichen Vorteil, weil Präzisionswiderstände ungefähr viermal teurer sind als die für den Kompensator nach der Erfindung vorgesehenen Stromwandler. Andererseits können die Stromwandler mit einem Übersetzungsfehler in der Größenordnung von 10-° bis 10-"' gebaut werden, während Präzisionswiderstände nicht besser als mit einem Fehler von 10 ~⁴ hergestellt werden können.

Die in dem Stufenkompensator nach der Erfindung verwendeten Schaltmittel können auch elektronische Schalter, beispielsweise Schalt-Transistoren, sein. Diese Schaltmittel sind ohne Schwierigkeit zu verwenden, da ihre endlichen Sperr- und Durchlaßwiderstände nicht im Meß- bzw. Kompensatorkreis zu liegen brauchen.

Die konstante Wechselstromquelle, aus der die Primärwicklungen der Stromwandler gespeist werden, kann für einen Wechselstrom mit höherer als"technischer Wechselfrequenz ausgelegt sein. Dies ermöglicht die Verwendung von" Stromwandlern mit kleinen Ferritkernen, also eine raumsparende Bauweise. Wird der Kompensator als selbstabgleichender Stufenkompensator mit einer Steuerung der Abgleichschritte durch die Frequenz des Speisewechselstroms eingerichtet, so wird durch die höhere Frequenz auch eine höhere Abgleichgeschwindigkeit ermöglicht.

Die Erfindung wird an Hand von 2 Figuren, die zwei verschiedene Ausführungsbeispiele darstellen, verdeutlicht. In Fig. 1 ist mit 1 eine konstante Wechselstromquelle bezeichnet. An ihre Ausgangsklemmen 2 und 3 sind in Reihe liegende Primärwicklungen 4 bis 10 von Stromwandlern 11 bis 17 angeschlossen. Sekundärwicklungen 18 bis 24 dieser Stromwandler speisen Gleichrichter-Anordnungen 25. An die Gleichstrom-Anschlüsse der GleichrichterAnordnungen 25 sind über Umschalter 26 beispielsweise zwei Widerstände Rl, Rl' bzw. R2, Rl' bis R 7 bzw. R1' anschließbar. Die Kompensatorspannung wird an zwei Klemmen 27 und 28 abgenommen.

Dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 wird über Klemmen 30 und 31 ein konstanter Wechselstrom zugeführt. Der Stromweg verläuft über eine abgestufte Primärwicklung 32 eines Stromwandlers 33. Die herausgeführten Abgriffe der Primärwicklung 32 sind über einen Stufenschalter 34 wählbar. Vom Stufenschalter 34 aus führt der Stromweg an eine Anzapfung eines Sparwandlers 35. Im Sparwandler wird die Stromstärke im Verhältnis 1 : 10 herabgesetzt und einem zweiten Stromwandler 36 zugeführt, der genau wie der Stromwandler 33 mit einer abgestuften Primärwicklung 37 versehen ist. Im dargestellten Beispiel wiederholt sich die gleiche Anordnung von Stromwandlern mit abgestufter Primärwicklung und Sparwandlern zur dekadischen Transformation des Stromes noch zweimal, so daß insgesamt vier Dekaden vorliegen. Die nachfolgenden Dekaden sind der Einfachheit halber nicht mehr mit Bezugszeichen versehen. Sekundärseitig speisen Sekundärwicklungen 38, 39, 40 und 41 der abgestuften Stromwandler je eine Widerstandsanordnung 42, 43, 44 und 45. Die

Gleichstromquellen dieser Widerstandsanordnungen sind parallel geschaltet und speisen einen Präzisionswiderstand 46. An Klemmen 47 und 48 wird die Kompensatorspannung abgenommen. Diese Spannung ist mit Hilfe des Abgriffschalters 34 und der weiteren Abgriffschalter einstellbar.

Der Kompensationsmeßbereich des Kompensators nach F i g. 2 kann bei Spannungsmessungen in einfacher Weise durch Wahl der Größe des Präzisionswiderstandes 46 festgelegt werden. Wird der Präzi- xo sionswiderstand 46 aus der Schaltung entfernt, so kann der Kompensator zur Erzeugung eingeprägter und gestuft einstellbarer Kompensatorströme benützt werden.

Durch Vorschalten grobtolerierter Widerstände R vor die Anzapfung der Primärwicklungen der Stufenstromwandler kann für einen hinreichend konstanten Eingangswiderstand des Kompensators gesorgt werden. Die Konstantstromquelle wird damit unabhängig von der Einstellung des Kompensators mit einem angehend konstanten Widerstand belastet.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gleichstrom-Stufenkompensator, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zahl der Kompensatorstufen entsprechende. Anzahl von Stromwandlern mit ihren Primärwicklungen in Reihe geschaltet ist und gemeinsam an einer konstanten Wechselstromquelle liegt und die einzelnen Sekundärwicklungen der Stromwandler über je eine Gleichrichteranordnung und Schaltmittel Präzisionswiderstände speisen.

2. Stufenkompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sekundärwicklung und Gleichrichteranordnung mit Hilfe der Schaltmittel entweder durch einen Präzisionswiderstand oder durch einen gleich großen Widerstand größerer Toleranz belastet ist.

3. Stufenkompensator nach Anspruch 1, dahingehend abgeändert, daß eine der Zahl der Kompensatordekaden entsprechende Anzahl von Stromwandlern abgestufte Primärwicklungen aufweist, die über Stufenschalter einstellbar sind und zwischen den einzelnen Primärwicklungen Sparwandler mit einer Übersetzung von 1: 10 liegen und daß alle Sekundärwicklungen über Gleichrichteranordnungen parallelgeschaltet und mit einem einzigen Präzisionswiderstand belastet sind.

4. Stufenkompensator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel elektronische Schalter sind.

5. Stufenkompensator nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel nicht im Meß- bzw. Kompen-' sationskreis liegen.

6. Stufenkompensator nach Anspruch t""öcler einenuder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Wechselstromquelle mit einer höheren als der technischen Wechselfrequenz betrieben wird.

7. Stufenkompensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Anzapfungen der abgestuften Primärwicklungen Widerstände vorgeschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen