DE2719073B1 - Verfahren zur Erkennung der Induktion Null mittels einer Feldplatte - Google Patents

Description

• Dies gilt jedoch selbstverständlich nur, falls der die Induktionen i B erzeugende Wechselstrom Ja nicht irgendeiner Gleichstromkomponente überlagert ist Wird der überlagerte Wechselstrom hingegen einem positiv gerichteten Gleichstrom überlagert, so wandert der Endpunkt 22 auf der Feldplatten-Kennlinie 20 nach oben und der Endpunkt 23 dementsprechend nach unten. Bei einem negativen Gleichstrom ist die Wirkung selbstverständlich umgekehrt Das erfindungsgemäße Verfahren bietet damit die Möglichkeit, das Vorhandensein einer etwaigen resultierenden Gleichstromkomponente durch Vergleich der zu den Endpunkten n und 23 gehörenden Ordinatenwerte festzustellen und gibt darüberhinaus Aufschluß über die Richtung der Gleichstromkomponente.
• Sind die zu den Endpunkten n und 23 gehörenden Ordinatenwerte gleich, so ist eine resultierende Gleichstromkomponente entweder überhaupt nicht vorhanden oder aber voll kompensiert. Dieser Zustand entspricht der Induktion B=O bei den bekannten Meßverfahren. Beim erfindungsgemäßen Meßverfahren werden die für die Messung ausschlaggebenden Endpunkte 22 und 23 in einen Teil der Feldplatten-Kennlinie 20 mit ausreichender Steilheit verschoben und damit die bisher zwangsläufig gegebenen meßtechnischen Probleme beseitigt. Die Augenblickswerte des Feldplatten-Widerstandes werden in Form der daran abfallenden Spannung jeweils beim negativen und positiven Sptizenwert oder auch bei einem vorgegebenen niedrigeren Wert des überlagerten Wechselstromes gespeichert und - wie bereits erwähnt - miteinander verglichen Die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorteilhafterweise groß und in weiten Grenzen wählbar; sie wird durch die Induktion bestimmt, bei der die Augenblickswerte, z.B. die Ordinatenwerte der Endpunkte 22 und 23, gespeichert werden.
• Der Temperaturgang der Feldplatte wirkt sich auf beide Augenblickswerte gleich aus und wird durch den Vergleich eliminiert. Lediglich die Empfindlichkeit wird durch die Temperatur noch beeinflußt, dies kann jedoch mit einfachen Mitteln weitestgehend verhindert werden.
• Auch die magnetische Vorgeschichte des Eisens hat keinen Einfluß mehr auf das Meßergebnis, da im Falle der Kompensation des Meßstromes durch den Kompensationsstrom die resultierende Induktion Null ist und damit durch das auf den überlagerten Wechselstrom zurückgehende Wechselfeld stets die gleiche symmetrische Magnetisierungsschleife durchlaufen wird, bei der die Ordinatenwerte der Induktionen i B beiden jeweils gleichen Spitzenströmen entgegengesetzter Polarität des überlagerten Wechselstromes gleich sind.
• Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich außer zur Erkennung der Induktion Null und zur Messung von Gleichströmen auch zur Messung von Wechselströmen oder zur Messung von mit Wechselstromanteil behafteten Gleichströmen, wobei die Kompensation solcher Meßströme selbstverständlich durch diesen entsprechende Ströme gleicher Frequenz und Phasenlage erfolgen muß. Die Frequenz der überlagerten Wechselströme ist in einem solchen Fall so zu wählen, daß die Frequenz des Überlagerungsstromes um ein ausreichendes Maß höher liegt als die Frequenz des zu messenden Wechselstromes bzw. des dem Gleichstrom aberlagerten Wechselstromanteils.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Erkennung der Induktion Null mittels einer Feldplatte, insbesondere bei der kontaktlosen Messung von Gleich- und Wechselströmen unter Verwendung eines dem zu messenden Strom in Frequenz und Phase entsprechenden Kompensationsstromes, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der vorhandenen Induktion eine Induktion wechselnder Richtung überlagert wird und die der jeweiligen Gesamtinduktion zugehõrigen Ausgangsgrößen der Feldplatte verglichen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein sinusförmiger Wechselstrom überlagert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus positiven und negativen Trapez-Impulsen bestehender Wechselstrom uberlagert wird
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus positiven und negativen Dreieck-Impulsen bestehender Wechselstrom überlagert wird
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer vorgegebenen Anzahl Halbperioden des überlagerten Wechselstromes eine ebenfalls vorgegebene stromlose Zeit folgt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 zur kontaktlosen Messung von Gleich- und Wechselströmen unter Verwendung eines Eisenkreises, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ausschaltung von Störeinflüssen zwei gleiche Feldplatten in zwei Luftspalten mit gleichen magnetischen Widerständen verwendet und die an den Feldplatten liegenden Spannungen addiert werden.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung der Induktion Null entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

   Die kontaktlose Messung von Strömen mit Feldplatten ist an sich bekannt. Die Feldplatten dienen dabei als magnetisch steuerbare Widerstände; ihre Wirkung ist die eines ohmschen Widerstandes, dessen Widerstand im Magnetfeld zunimmt. Dies gilt in gleicher Weise für beide Polaritäten des Feldes. Bei geeigneter Ausführung ist die Kennlinie R=f(B) mit großer Genauigkeit symmetrisch. Im unteren Teil der Kennlinie ist ihr Verlauf annähernd quadratisch und wird mit steigender Induktion allmählich linear.

   Um in einem Teil mit ausreichender Steilheit oder im linearen Teil arbeiten zu können, müssen die Feldplatten magnetisch vorgespannt werden, und zwar sowohl bei Verwendung einzelner Feldplatten als auch bei Verwendung von Feldplatten in Brückenschaltung.

   Für die Induktion B= 0 ergeben sich insofern meßtechnische Schwierigkeiten als die Erkennung einer Induktion B-0 mittels einer Feldplatte wegen des waagerechten Verlaufs der Kennlinie in diesem Bereich nur sehr ungenau möglich ist.

   Bei der kontaktlosen Messung von Gleichströmen mittels Kompensation der magnetischen Spannung des zu messenden Stromes in einem Eisenkreis durch die magnetische Spannung eines Kompensationsstromes werden diese Schwierigkeiten bisher beispielsweise dadurch vermieden, daß man den resultierenden Strom nicht bis zum Erreichen einer Induktion B-0 kompensiert, sondern einen resultierenden Reststrom fließen läßt Dieser Reststrom bewirkt die nötige magnetische Vorspannung und wird beim Meßergebnis entsprechend berücksichtigt Es ist auch bereits bekannt, die sich aus dem waagerechten Verlauf der Feldplatten-Kennlinie im Bereich B-0 ergebenden geringen Genauigkeiten dadurch zu verbessern, daß durch einen Permanentmagneten eine bestimmte magnetische Vorspannung erzeugt wird.

   Die erwähnten Methoden haben jedoch entscheidende Nachteile. So kann bei einem resultierenden Reststrom der relativ große Temperaturgang der Feldplatte nur unvollkommen kompensiert werden.

   Dies führt unvermeidlich zu Fehlmessungen. Ähnliche Probleme ergeben sich bei der Erzeugung einer magnetischen Vorspannung durch einen Permanentmagneten, da dieser nicht ausreichend stabil ist Schließlich geht bei den bekannten Verfahren auch die magnetische Vorgeschichte des Eisens sehr stark in das Meßergebnis ein.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Feldplatten sowie einen Kompensationsstrom verwendenden Verfahren zur kontaktlosen Messung von Gleich- und Wechselströmen zu verbessern.

   Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit Hilfe der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen MaBnahmen.

   Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren 1 bis 6 beispielsweise erläutert Es zeigt F i g. 1 eine Feldplatten-Kennlinie und Fig. 2-10 unterschiedliche Ausbildungen des zu überlagernden Wechselstromes.

   Wie die in F i g. 1 dargestellte Feldplatten-Kennlinie 20 erkennen läßt, verläuft diese im Bereich der Induktion B 0 waagerecht Aus diesem Grunde ist die Erkennung der Induktion B- 0 mit Hilfe einer Feldplatte nur sehr ungenau möglich. Erst bei steigenden Werten für die Induktion B ändert sich das Verhältnis aus magnetisch beeinflußtem Widerstand Rb zu magnetisch unbeeinflußtem Widerstand Ro so, daß sich für höhere Induktionen i B praktisch ein linearer Verlauf der Feldplatten-Kennlinie 20 ergibt Unter Berücksichtigung der Hystereseerscheinungen eines Eisenkreises ergibt sich unter Einwirkung eines die Induktion +B erzeugenden Wechselstromes Ja die Schleife 21. Diese Schleife als f(la)verlãuftsymmetrisch zum Nullpunkt Die beiden Endpunkte 22 und 23 weisen gleiche Ordinatenwerte auf.