DE2735054B1 - Zangenstrommesser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zangenstrommesser mit einem als Zange ausgebildeten, eine Wicklung und in einem Luftspalt ein Hallelement aufnehmenden Magnetgestell und mit einer die Hallspannung auswertenden Einrichtung.

Bei einer üblichen Strommessung ist es erforderlich, den stromführenden Leitungszug aufzutrennen und in ihn ein Meßelement, sei es ein Amperemeter oder ein Meßwiderstand, an dem der Spannungsabfall gemessen werden kann, einzufügen. Die Unterbrechung der meßstromführenden Leitung kann vermieden werden, wenn um die Leitung ein sogenannter Zangenstrommesser gelegt wird. Für Wechselstrommessungen wurden schon seit langem Zangenstromwandler eingesetzt Nach Einführung technisch brauchbarer Hallelemente sind Zangenstrommesser auch für Gleichstrommessungen möglich geworden.

Wie bekannt, besteht ein sogenannter Hallgenerator aus einem rechteckigen Halbleiterplättchen, an dessen Schmalseiten Kontakte für die Zuführung eines Steuerstromes angebracht sind. Wird dieses Element so in den Luftspalt eines Magnetgestells oder allgemein in ein Magnetfeld gebracht, so kann an entsprechenden Kontakten an seinen Längsseiten eine sogenannte Hallspannung abgegriffen werden, die proportional dem Strom durch das Halielement und proportional dem das Hallelement senkrecht durchsetzenden magnetischen Fluß ist

Der Umsetzungsfaktor, der in dieser Beziehung zwischen Hallspannung, magnetischem Fluß und Steuerstromstärke vorkommt, ist allerdings nicht konstant Er unterliegt Schwankungen, die auf die Eigenschaften des Halbleitermaterials des Hallelements und auch auf Eigenschaften des Magnetgestells zurückzuführen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzusehen, um bei verschiedenen Messungen von dem schwankenden Umsetzungsfaktor möglichst

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unabhängig zu sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an die Wicklung über einen Stromwende· schalter eine Referenzstromquelle anschließbar ist

Werden nun für die Ermittlung der in einem vom Magnetgestell eingeschlossenen Leiter fließenden Stromstärke zwei Messungen mit unterschiedlicher Referenzstromrichtung bzw. -stärke in der auf dem Magnetgestell angeordneten Wicklung getätigt, so kann nach einer Differenzbildung der gemessenen Hallspannungen der Umsetzungsfaktor eliminiert werden.

Es bieten sich zwei vorteilhafte Betriebsverfahren für den neuen Zangenstrommesser an. Bei einem wird nach einer Messung der Hallspannung bei abgeschalteter Referenzstromquelle eine Messung mit im Sinne einer Schwächung der vom Meßstrom hervorgerufenen magnetischen Induktion eingeschalteter Referenzstromquelle durchgeführt und aus beiden Meßergebnissen nach einer Differenzbildung der Umsetzungsfaktor errechnet

Beim zweiten Verfahren werden zwei Messungen der Hallspannung bei stromrichtungsmäßig unterschiedlichem Anschluß der Referenzstromquelle vorgenommen und aus deren Ergebnissen nach einer Differenzbildung der Umsetzungsfaktor errechnet

Rechnungsmäßig ergeben sich für das erstgenannte Betriebsverfahren folgende Zusammenhänge. Dabei ist

Uh\ die sich aus einer ersten Messung ergebende

Hallspannung,

UHi die Hallspannung einer zweiten Messung,

K der Umsetzungsfaktor,

Im der zu messende Strom,

I_nr der Referenzstrom und

w die Windungszahl der Wicklung.

Die Meßergebnisse folgen den Gleichungen U₁₁₂ = KI_M-I_refKw. Daraus wird durch Differenzbildung

U_H\ - U_H2 = /_re/ · Kw

ι K =

U_H1 - U„₂

50 I_ref ■ w

Durch Einsetzen der Gleichung für K in das erste Meßergebnis ergibt sich für den Meßstrom

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, UHi ■ Iref ■ W

u_Hl - u_H2 ■

Das zweite Betriebsverfahren liefert bei zwei Messungen Ergebnisse, die den untenstehenden Beziehungen folgen

U_Hl = K ■ l_M + I_ref Kw

65 U„₂ = K ■ I_u - l_reI ■ K ■ w . Daraus entsteht durch Differenzbildung

Es folgt daraus

K =

h 2

2 I

re/

und nach Einsetzen dieses Wertes Tür den Meßstrom

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Die Verfahren bieten sich insbesondere für Geräte an, in denen die Auswerteeinrichtung der Hallspannung einen Kleincomputer oder Mikroprozessor einschließt Es können dann von dieser Auswerteeinrichtung auch die für eine Ermittlung eines Stromwertes erforderlichen zwei Messungen gesteuert, ihre Ergebnisse gespeichert und verarbeitet werden.

Für den neuen Zangenstrommesser ergibt sich der zusätzliche Vorteil einer leichten Nullpunktskorrektur. Dazu werden bei freiliegender Zange, d. h., wenn kein stromführender Leiter von der Zange umschlossen ist, zwei Messungen der Hallspannung bei eingeschalteter Referenzstromquelle mit unterschiedlicher Stromrichtung durchgeführt Die Addition der beiden Meßergebnisse liefert unmittelbar den doppelten Wert der Offsetspannung, der zur Korrektur des Nullpunktes eingesetzt werden kann.

Besonders vorteilhaft erweist sich die Verwendung des neuen Zangenstrommessers bei der Diagnose von Fahrzeugen mit elektrischen Einrichtungen.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung mit einer Figur erläutert

Ein Magnetgestell, das aus einem U-förmigen Teil 1 und einem I-förmigen Teil 2 besteht, weist einen Luftspalt 3 auf, in den ein Hallelement 4 eingefügt ist. Das Magnetgestell umschließt im Meßfall einen stromführenden Leiter 16. Das Hallelement hat vier Anschlüsse 5 bis 8. An die Anschlüsse 5 und 6 kann eine Steuerstromquelle 9 angeschlossen werden; an den Anschlüssen 7 und 8, denen die Hallspannung entnommen werden kann, ist eine Auswerteeinrichtung 10 angeschlossen. Auf einem Schenkel des U-förmigen Teils 1 des Magnetgestells ist eine Wicklung 11 aufgebracht. Die Wicklungsenden sind mit Kontakten eines Stromwendeschalters 12 verbunden. Eine Zuleitung des Stromwendeschalters ist an eine Referenzstromquelle 13 angeschlossen. Die andere Zuleitung des Stromwendeschalters 12 ist über einen Kontakt 14 an einen Kondensator 15 anschließbar. In einer anderen Stellung des Kontaktes 14 ist der Kondensator mit einer Spannungsquelle verbunden. Nach seiner Aufladung kann er über die Wicklung 11 entladen werden. Er bildet zusammen mit der Wicklung einen Schwingkreis, in dem eine abklingende Stromschwingung entsteht, die das Magnetgestell 1, 2 auf eine mittlere Hysterese-Kurve einstellt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zangenstrommesser mit einem als Zange ausgebildeten, eine Wicklung und in einem Luftspalt s ein Hallelement aufnehmenden Magnetgestell und einer die Hallspannung auswertenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an die Wicklung (11) über einen Stromwendeschalter (12) eine Referenzstromquelle (13) anschließbar ist ι ο

2. Betriebsverfahren für einen Zangenstrommesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Messung der Hallspannung bei abgeschalteter Referenzstromquelle (13) eine Messung mit im Sinne einer Schwächung der vom Meßstrom hervorgerufenen magnetischen Induktion eingeschalteter Referenzstromquelle (13) erfolgt und aus beiden Meßergebnissen nach Differenzbildung der Umsetzungsfaktor errechnet wird.

3. Betriebsverfahren für einen Zangenstrommesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Messungen der Hallspannung bei stromrichtungsmäßig unterschiedlichem Anschluß der Referenzstromquelle erfolgen, aus deren Ergebnissen nach Differenzbildung der Umsetzungsfaktor errechnet wird.