DE1516965B2 - Stromstufenkompensator. knm: Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München - Google Patents

Description

Es ist bereits ein Kompensator vorgeschlagen worden, der eine der Zahl der Kompensatordekaden entsprechende Anzahl von Stromwandlern enthält, deren Primärwicklungen abgestuft sind. Die Abgriffe der Stufen sind Schalterkontakten zugeführt und können durch Schalter wahlweise eingestellt werden. Zwischen den Primärwicklungen der einzelnen Stromwandler jeder Dekade sind andere Stromwandler mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:10 geschaltet. Die gesamte Anordnung wird aus einer Konstantstromquelle mit einem eingeprägten Strom gespeist. Der Stromwandler für die höchste Dekade wird von dem eingeprägten Strom aus der Konstantstromquelle direkt gespeist. Die Primärwicklungen der Stromwandler der folgenden Dekaden werden dagegen nur vom zehnten Teil des Primärstromes eines jeweils vorausgehenden Wandlers durchflossen. Sekundärwicklungen der primärseitig abgestuften Wandler sind über Gleichrichter parallel geschaltet. Der Gleichstrom speist einen Präzisionswiderstand, an dem die Kompensationsspannung abgegriffen wird. Die Kompensationsspannung wird durch die Einstellung des Primärstromes jedes Spannungswandlers bestimmt. Die vorgeschlagene Anordnung kommt mit einem sehr geringen Aufwand an teuren Präzisionswiderständen aus. Zudem können Stromwandler in besserer Präzision hergestellt werden, als Widerstände. Dies erbringt auch einen Vorteil, falls die schon vorgeschlagene Anordnung als Wechselstrom-Stufenkompensator benutzt wird.

Die Erfindung betrifft eine weitere Vereinfachung der vorgeschlagenen Anordnung. Ihr liegt der Gedanke zugrunde, Stromwandler mit abgestufter Primärwicklung mehrfach auszunutzen, so daß die Ziffern einer dekadischen Zahl durch die Abstufung eingestellt werden können, während der Stellenwert der Ziffern durch dekadisch abgestufte Erregerströme für ein und dieselbe Primärwicklung ausgedrückt wird. Ein Stromstufenkompensator, der diesen Gedanken verwirklicht, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe geschaltete Stufen einer unterteilten Primärwicklung eines sekundärseitig den Kompensationsstrom liefernden Stromwandlers mit Hilfe von Schaltmitteln mit einer Klemme einer Konstantstromquelle, deren andere Klemme an einem Ende der Primärwicklung liegt, verbindbar und gleichzeitig über andere Schaltmittel an eine Sekundärwicklung mindestens eines primärwicklungsseitig vom Strom der Konstantstromquelle erregten Untersetzungsstromwandlers anschließbar sind.

In seiner einfachsten Ausführung kann der Kompensator nach der Erfindung also aus einem Stromwandler mit unterteilter Primärwicklung bestehen, die durch dekadisch untersetzte Ströme erregt werden kann. Der Kompensationsstrom ist der Sekundärwicklung zu entnehmen. Man kommt bei dieser Lösung mit einem primärseitig genau unterteilten Stromwandler und mehreren nicht unterteilten einfacheren Untersetzungswandlern aus.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei unterteilte Primärwicklungen auf einem Wandler vorgesehen, deren gegenseitiges Wicklungsverhältnis 1:10 ist. Die Abgriffe dieser Wicklungen können einerseits direkt aus einer Konstantstromquelle mit einem eingeprägten Strom beschickt werden, andererseits können sie gleichzeitig unabhängig davon über einen vom eingeprägten Strom gespeisten Untersetzungsstromwandler mit einem durch den Faktor 100 geteilten Strom beschickt werden. An Schaltern, welche die Wicklungsstufen mit dem erstgenannten Stromkreis verbinden, können so zwei höhere Dekaden, und mit Schaltern, welche die Stufen der Primärwicklung mit dem untersetzten Strom zu speisen gestatten, können zwei niederere Dekaden eingestellt werden. Der Kompensationsstrom ist einer einzigen Sekundärwicklung zu entnehmen. Je zwei weitere, noch niedrigere Dekaden können sinngemäß, über einen zusätzlichen Untersetzungsstromwandler gespeist, angefügt werden.

Die unterteilten Primärwicklungen werden zweckmäßig durch Verseilung einzelner Stränge hergestellt.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das einen Kompensationsgleichstrom liefert, ist an der Sekundärwicklung des primärseitig unterteilten Stromwandlers eine Gleichrichteranordnung angeschlossen. Gibt die Sekundärwicklung nur einen niederen Strom ab, so besteht die Gefahr, daß die Gleichrichteranordnung nicht bis in ein Gebiet ausgesteuert wird, in dem der Durchlaßwiderstand der Gleichrichter mehrere Größenordnungen kleiner ist als der Sperrwiderstand. Dieser Umstand würde zu Fehlern im Kompensationsstrom führen. Er kann vermieden werden durch eine zusätzliche Primärwicklung, die in der Sekundärwicklung einen Vorstrom hervorruft, der die Gleichrichter genügend weit aussteuert. Der Vorstrom wird im Sekundärkreis durch einen genau gleich großen Strom kompensiert, der mit Hilfe eines Stromwandlers und eines weiteren Gleichrichters erzeugt wird. Der Stromwandler liegt primärseitig im Stromkreis des eingeprägten Stromes für den dekadisch unterteilten Stromwandler.

Die Erfindung wird durch zwei Figuren verdeutlicht, die Ausführungsbeispiele darstellen.

F i g. 1 stellt einen Stromstufenkompensator zur Erzeugung eines Kompensationswechselstromes bzw. einer Kompensationswechselspannung dar; in

F i g. 2 ist eine gleichartige Einrichtung dargestellt, die jedoch einen Kompensationsgleichstrom bzw. eine Kompensationsgleichspannung liefert.

In Fig. 1 trägt ein Stromwandler TrI zwei neunfach verseilte Primärwicklungen W₁. Die Seilwindungszahlen der beiden Wicklungen verhalten sich wie 10:1. Mit der verseilten Wicklung wird eine minimale Streuinduktivität erzielt. Eine Sekundärwicklung W₂ des Stromwandlers 7Vl hat eine von der jeweiligen Dimensionierung bestimmte Windungszahl. Die Stränge jedes Seiles der Primärwicklungen sind, wie aus der Figur ersichtlich, in Serie geschaltet. Die Verbindungsstellen der einzelnen Stränge sind als Anzapfungen herausgeführt und an Stufenschalter S₁, S₂, S₃ und S₄ gelegt, die sinngemäß auch aus Relaiskontakten oder elektronischen Schaltstrecken gebildet sein können. Gleichzahlige Stufenkontakte der Stufenschalter S₁ und S₃ bzw. der Stufenschalter S₂ und S₄ sind jeweils parallel geschaltet und an die zugehörige Anzapfung der gestuften Primärwicklung des Stromwandlers angeschlossen. Über die Stufenschalter S₁ und S₂ können die hintereinandergeschalteten Stränge der verseilten Wicklungen in den Stromkreis eines von einer Konstantstromquelle erzeugten, eingeprägten Stromes eingeschaltet werden. Mit Hilfe der Stufenschalter S₁ und S₂ kann auf diese Weise der eingeprägte Strom ein beliebiges ganzzahliges Vielfaches eines einfachen Wicklungs-

stranges zwischen O und 99 durchfließen. Im Stromkreis des eingeprägten Stromes liegt außerdem ein Stromwandler Tr 2, der den Strom im Verhältnis 1:100 herabsetzt. Der herabtransformierte Strom steht sekundärseitig potentialfrei zur Verfügung. Mit Hilfe der Stufenschalter S₃ und S₁ kann der herabtransformierte Strom dem eingeprägten Strom in den einzelnen Wicklungssträngen additiv überlagert werden. Er ist ebenfalls in jedes beliebige ganzzahlige Vielfache eines einfachen Wicklungsstranges zwisehen 0 und 99 einspeisbar. Der Kompensationsstrom kann sekundärseitig aus der Wicklung W₂ entnommen werden.

Im Stromwandler TrI findet jeder Strompfad in allen Dekaden die gleichen magnetischen und elektrischen Verhältnisse vor, so daß sich temperaturbedingte Änderungen oder Alterungen auf alle vier Dekaden gleichartig auswirken und so nur zu Fehlern zweiter Ordnung führen.

Die Schalter^ bis S₁ können auch durch Relais oder elektronische Schalter verwirklicht sein. Der Stufenkompensator nach der Erfindung läßt sich dann in Verbindung mit einer bekannten automatischen Abgleicheinrichtung als selbsttätiger Kompensator verwenden.

Zu einer Erweiterung des Kompensators um zwei Dekaden wird nur ein zusätzlicher Stromwandler mit einer Übersetzung von 1:100 und zwei weitere Stufenschalter benötigt.

In F i g. 2 sind gleichartige Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 versehen. Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist gegenüber dem Beispiel nach F i g. 1 für die Erzeugung eines Kompensationsgleichstromes bestimmt. Der Stromwandler TrI trägt aus diesem Grunde eine zusätzliche Primärwicklung W₃, die in der Sekundärwicklung W₂ einen Vorstrom erzeugt. Der Vorstrom bezweckt die ausreichende Aussteuerung eines Gleichrichters G₁ auch bei kleinen, dem Kompensator entnommenen Kompensationsströmen. Dieser Vorstrom, der auch im Kompensationsstromkreis fließen würde, wird für diesen unwirksam gemacht durch einen entgegengesetzt gerichteten Strom, der von einem zusätzlichen Stromwandler Tr 3 über einen Gleichrichter G₂ in den Kompensationsstromkreis eingespeist wird.

Die Kompensation des Vorstromes im Kompensatorausgang kann gegebenenfalls auch vorteilhaft dadurch erfolgen, daß der sekundäre Strom des Wandlers Tr 3 gleichgerichtet über einen gesonderten Festwiderstand geleitet wird und an diesem eine Spannung hervorruft, die gleich ist der Spannung des Vorstromes an einem Kompensationswiderstand R_K. Durch gegensinnige Serienschaltung beider Widerstände wird so die Wirkung des Vorstromes auf den Ausgang des Kompensators ebenfalls eliminiert.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Stromstufenkompensator, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe geschaltete Stufen einer unterteilten Primärwicklung eines sekundärseitig den Kompensationsstrom liefernden Stromwandlers (TrI) mit Hilfe von Schaltmitteln (51) mit einer Klemme einer Konstantstromquelle, deren andere Klemme an einem Ende der Primärwicklung liegt, verbindbar und gleichzeitig über andere Schaltmittel (S 2) an eine Sekundärwicklung mindestens eines primärwicklungsseitig vom Strom der Konstantstromquelle erregten Untersetzungsstromwandlers (Tr 2) anschließbar sind.

2. Stromstufenkompensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen aus jeweils zwei unterteilten Wicklungen besteht, deren Wicklungsverhältnis 10:1 ist.

3. Stromstufenkompensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen verseilt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen