DE3590658C1 - Verfahren zur Reduzierung des Übertragungsfehlers von Stromwandlern, sowie Praezisionsstromwandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Übertragungsfehlers eines Stromumwandlers, welcher mit einem auf einem Eisenkern angeordneten Primärspulensystem und einem Sekundärspulensystem versehen ist, wobei der Magnetfluß oder die Geschwindigkeit der Magnetflußänderung im Eisenkern des Stromwandlers detektiert und ein zu der Geschwindigkeit der Magnetflußänderung proportionales erstes elektrisches Signal von einem Signalgeber erzeugt wird und eine Kompensationsspule vorhanden ist, und weiterhin betrifft die Erfindung einen Präzisionsstromumwandler mit auf einem Eisenkern angeordnetem Primärspulensystem und Sekundärspulensystem sowie mit einem die Geschwindigkeit der Magnetflußänderung des Eisenkerns detektierenden Signalgeber. Ein derartiges Verfahren und ein derartiger Präzisionsstromwandler sind beispielsweise durch die DE-AS 13 03 532 bekannt.

Bei diesem Stand der Technik soll von außen her eine elektrische Kraft geliefert werden, welche den Strom ausgleicht, der zur Erzeugung des Magnetflusses erforderlich ist, um den Übertragungsfehler auszugleichen, der darin besteht, daß der Strom nicht genau im Verhältnis der Windungszahlen von der Primärseite auf die Sekundärseite übertragen wird. Mit anderen Worten wird der Übertragungsfehler dadurch hervorgerufen, daß infolge der Wicklungswiderstände, von Streuinduktivitäten oder zur Magnetisierung des Stromwandlers ein Strom erforderlich ist.

Zur Behebung derartiger Schwierigkeiten wird bei diesem Stand der Technik vorgeschlagen, einen Verstärker mit einer Spannung zu steuern, die dem Übertragungsfehler entspricht. Diese Spannung wird vom Magnetfluß des Stromwandlers abgeleitet und wirkt auf den Verstärkereingang ein, während der Verstärkerausgang an den Magnetkreis des Stromwandlers angekoppelt oder unmittelbar an einen Hauptstromkreis des Meßwandlers angeschaltet ist. Der Verstärkerausgang ist unmittelbar über ein induktives Kopplungselement auf den Verstärkereingang gegengekoppelt, wobei dieses induktive Kopplungselement das gleiche stromabhängige Übertragungsverhalten besitzt wie derjenige Kopplungsteil des Stromwandlers, der den Übertragungsfehler verursacht.

Hierbei wird die zum Magnetfluß proportionale Spannung von einer ersten Hilfswicklung abgenommen, an welche der Eingangskreis des Verstärkers angeschlossen ist, und der Ausgangskreis des Verstärkers ist an eine weitere Hilfswicklung des Stromwandlers angeschlossen; eine Nachbildung des Stromwandlers weist den voranstehend genannten zwei Hilfswicklungen nachgebildete Wickklungen auf, die gegensinnig an den Verstärker bzw. die erstgenannten Hilfswicklungen angeschlossen sind.

Die Nachbildung des Stromwandlers stellt einen unbelasteten Stromwandler dar und ist entweder ebenso ausgebildet wie der eigentliche Stromwandler oder weist zumindest das gleiche magnetische Verhalten auf. Wird nun der eigentliche Stromwandler durch eine Impedanz belastet, so vergleicht der Verstärker die zum Magnetfluß proportionale Spannung mit der entsprechenden Spannung, die von der unbelasteten Nachbildung des Stromwandlers abgegeben wird, und speist über die zweite Hilfswicklung in den Stromwandler einen Strom zum Ausgleich des Übertragungsfehlers bei Belastung ein.

Eine derartige Anordnung ist offensichtlich recht aufwendig, da der eigentliche Stromwandler durch eine Nachbildung des Stromwandlers ergänzt werden muß, die in der Praxis meist identisch zum eigentlichen Stromwandler aufgebaut sein wird, da sich in der Praxis ein zum eigentlichen Stromwandler identisches stromabhängiges Übertragungsverhalten bei einer unterschiedlich aufgebauten Nachbildung nur schwer verwirklichen läßt.

Weiterhin ist durch die DE-OS 28 12 303 eine sogenannte "eisenlose" Stromwandleranordnung bekanntgeworden, also eine gattungsfremde Stromwandleranordnung. Diese weist einen als toroidförmigen Luftübertrager ausgeführten Stromwandlertransformator auf sowie einen ebenfalls als toroidförmigen Luftübertrager ausgeführten Kompensationstransformator. Der Stromwandlertransformator und der Kompensationstransformator sind gegeneinander magnetisch entkoppelt, und die Sekundärwicklung des Stromwandlertransformators, die Sekundärwicklung des Kompensationstransformators und ein Widerstand sind zur Bildung eines Kompensationsstromkreises in Reihe geschaltet. Hierbei wird der an dem ersten Widerstand erscheinende, durch die Sekundärwicklung des Stromwandlertransformators erzeugte Spannungsabfall einer gegengekoppelten Verstärkerschaltung zugeführt, an dessen Ausgangsanschluß ein dem zu messenden Strom proportionaler Strom abgenommen wird. Dieser wird als Rückführungsgröße zur Bildung eines Reglerkreises der Primärwicklung des Kompensationstransformators zugeführt. Hierdurch soll in der Sekundärwicklung des Kompensationstransformators eine dem Strom durch die Sekundärwicklung des Stromwandlertransformators entgegenwirkende Spannung erzeugt werden und damit der Stromfluß durch die Sekundärwicklung des Stromwandlertransformators und durch die Sekundärwicklung des Kompensationstransformators bis auf eine verbleibende Regelabweichung aufgehoben werden. Die Wandlerkonstante der Stromwandleranordnung wird durch Veränderung der Windungszahl sämtlicher Wicklungen beeinflußt, und der dem zu messende Strom proportionale Strom wird nach Durchfließen der Primärwicklung des Kompensationstransformators als dem Meßwert proportionale Größe und als Ausgangsstrom an einem Ausgangsanschluß der Stromwandleranordnung abgenommen. Hierbei sind der Stromwandlertransformator, der Kompensationstransformator, der erste Widerstand und die gegengekoppelte Verstärkerschaltung in einem hochpermeablen Abschirmgehäuse zur Abschirmung gegen störende äußere Felder angeordnet.

Hierbei kann die Windungszahl der Primärwicklung des Stromwandlertransformators und die Windungszahl der Primärwicklung des Kompensationstransformators fest vorbestimmt sein, wogegen die Windungszahl der Sekundärwicklung des Stromwandlertransformators und die Windungszahl der Sekundärwicklung des Kompensationstransformators je nach vorliegendem Betriebsfall veränderbar ist.

Bei den gattungsgmäßen, einen Eisenkern aufweisenden Stromwandlern läßt sich daher zwar, wie eingangs erwähnt, nur der Übertragungsfehler ausgleichen, der durch den zur Aufmagnetisierung des Eisenkerns erforderlichen Magnetisierungsstrom hervorgerufen wird.

Alle diese technischen Maßnahmen sind jedoch gegenüber den durch die Wicklungskapazitäten der Wicklungen des Stromwandlers hervorgerufenen Fehlern erfolglos, welche bei hoher Windungszahl bzw. bei hohen Anforderungen hinsichtlich der Genauigkeit einen nicht vernachlässigbaren Übertragungsfehler zur Folge haben. Entsprechend der fachlichen Auffassung kann der durch die Wicklungskapazitäten hervorgerufene Fehler nicht beseitigt, sondern durch die Verwendung von speziellen, kapazitätsarmen, dicken Schichtisolationen mit kleiner Dielektrizitätskonstante oder von speziellen kapazitätsarmen Wicklungsarten lediglich reduziert werden. Auf diese Weise kann zwar eine 2 . . . 4fache Verbesserung erreicht werden, was aber in vielen Fällen nicht ausreichend ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und einen Stromwandler zu entwickeln, mittels derer der durch die Windungskapazitäten hervorgerufene Fehler in bedeutendem Maße reduziert werden kann.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der durch die Windungskapazitäten hervorgerufene Fehler dadurch kompensiert werden kann, daß im Eisenkern des Stromwandlers die Geschwindigkeit der Magnetflußänderung detektiert wird und mit einem dazu proportionalen Signal eine auf dem Eisenkern angeordnete Kompensationsspule gespeist wird.

Die Erfindung besteht somit einerseits in einem Verfahren zur Reduzierung des Übertragungsfehlers eines Stromwandlers gemäß Anspruch 1.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen gemäß Anspruch 1 ist der durch die Windungskapazitäten hervorgerufene Fehler in einem bedeutenden Maße, um etwa zwei Größenordnungen, reduzierbar, d. h. praktisch beseitigbar.

Es ist äußerst vorteilhaft, wenn die Kompensationsspule mit einer zu der Geschwindigkeit der Änderung des Magnetflusses proportionalen ersten Spannung über einen in Reihe geschalteten Kondensator gespeist wird. In diesem Falle ist nämlich die Fehlerkompensation annähernd unabhängig von der Frequenz.

Es wurde weiterhin erkannt, daß infolge der Abhängigkeit des sich aus den Windungskapazitäten ergebenden Fehlers von der sich dem Sekundärspulensystem anschließenden Lastimpedanz eine noch vollkommenere Kompensation erreicht werden kann, wenn auch ein zu der Geschwindigkeit der Änderung des Magnetflusses proportionales, zweites elektrisches Signal erzeugt wird und die sich dem Sekundärspulensystem anschließende Lastimpedanz mit dem zweiten elektrischen Signal gespeist wird. Auch in diesem Falle ist es zur Gewährleistung der Frequenzunabhängigkeit vorteilhaft, wenn die Lastimpedanz mit der zur Geschwindigkeit der Änderung des Magnetflusses proportionalen zweiten Spannung über einen in Reihe geschalteten zweiten Kondensator gespeist wird.

Bei Sromwandlern, deren Meßbereich umschaltbar ist, kann eine noch vollkommenere Fehlerkompensation dadurch gesichert werden, daß der Proportionalitätsfaktor zwischen der Geschwindigkeit der Änderung des Magnetflusses und dem ersten bzw. zweiten elektrischen Signal in Abhängigkeit von dem Meßbereich des Stromwandlers geändert wird.

Die Erfindung besteht andererseits in einem Präzisions- Stromwandler gemäß Anspruch 6. Die Anordnung der Kompensationsspule auf dem Eisenkern ermöglicht eine nachträgliche Erweiterung, während bei der Anordnung auf dem Indikatorkern die induktive Rückkopplung nicht zu berücksichtigen ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist an den Ausgang des Signalgebers ein zweiter Verstärker angeschlossen, dessen Ausgang an eine zur Lastimpedanz des Sekundärspulensystems führende Klemme angeschlossen ist. In diesem Falle wird der Fehler von der Lastimpedanz unabhängig.

Der Signalgeber kann äußerst einfach durch eine auf dem Eisenkern angeordnete Detektorspule ausgebildet werden, es sind jedoch auch andere Lösungen möglich, zum Beispiel die Anwendung einer Hall-Sonde, welche den Magnetfluß im Eisenkern detektiert.

Auch eine solche Ausbildung ist vorteilhaft, bei welcher der erste bzw. zweite Verstärker mit einstellbarem Verstärkungskoeffizienten ausgebildet ist und an seinem Ausgang ein Kondensator in Reihe geschaltet ist. Der in Reihe geschaltete Kondensator gewährleistet die Frequenzunabhängigkeit der Fehlerkompensation.

Bei einem Stromwandler mit umschaltbarem Meßbereich kann die Genauigkeit noch weiter erhöht werden, wenn der Stromwandler mit einem Schaltsystem versehen ist, das den Verstärkungskoeffizienten des Stromwandlers synchron mit der Änderung des Meßbereiches einstellt. Dieses kann zum Beispiel durch Umschalten des Rückkopplungswiderstands von Operationsverstärkern erfolgen.

Nachstehend werden das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Präzisions-Stromwandler anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei die Figur ein Schaltschema einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Der in der Figur dargestellte aktive, zweistufige Präzisions-Stromwandler 1 enthält je ein auf einem toroidförmigen Eisenkern angeordnetes Primärspulensystem 5 und Sekundärspulensystem 6, eine im Innern des Eisenkerns 4 (Arbeitskern) befindliche, auf einem ebenfalls toroidförmigen Indikatorkern 7 angeordnete Indikatorspule 8 und ein Kompensationsspulensystem 9 sowie einen Indikatorverstärker 10. In der dargestellten Ausführungsform sind das Primärspulensystem 5 und das Sekundärspulensystem 6 zur Realisierung der Meßbereichsumschaltung durch je eine Spule mit mehreren Abgriffen ausgebildet. Es sind jedoch auch davon abweichende Ausbildungen möglich, z. B. kann das Primärspulensystem 5 oder das Sekundärspulensystem durch eine einzige Spule mit zwei Ausgängen gebildet werden.

An den Präzisions-Stromwandler 1 schließt sich ein den zu messenden Strom I₁ symbolisierender Generator 2 über Klemmen K und L an. Die Klemme K ist mit einem Ende des Primärspulensystems 5 verbunden, während die Klemme L entsprechend dem eingestellten Meßbereich mit einer der Klemmen L₁, L₂ . . . L_n-1, L_n des Primärspulensystems 5, in der Figur mit der Klemme L₁, verbunden ist. Das Primärspulensystem 5 ist zwischen den Klemmen K und L₁ mit einem Abschnitt mit einer Windungszahl N₁₁, zwischen den Klemmen L₁ und L₂ mit einem Abschnitt mit einer Windungszahl N₁₂ usw. und zwischen den Klemmen L_n-1 und L_n mit einem Abschnitt mit einer Windungszahl N_1n ausgebildet, wobei die Windungskapazitäten der Abschnitte entsprechend C₁₁, C₁₂ . . . C_1n sind.

Dem Präzisions-Stromwandler 1 schließt sich eine Lastimpedanz 3 mit einer Impedanz Z₂ über die Klemmen k und 1l an. Die geerdete Klemme k ist mit einem Ende des Sekundärspulensystems 6 verbunden, während die Klemme 1l entsprechend dem eingestellten Meßbereich an eine der Klemmen l₁, l₂ . . . l_m-1, l_m des Sekundärspulensystems 6 - in der Figur an die Klemme l₁ - angeschlossen ist. Das Sekundärspulensystem 6 ist zwischen den Klemmen k und l₁ mit einem Abschnitt mit einer Windungszahl N₂₁, zwischen den Klemmen l₁ und l₂ mit einem Abschnitt mit einer Windungszahl N₂₂ usw. und zwischen den Klemmen l_m-1 und l_m mit einem Abschnitt mit einer Windungszahl N_2m ausgebildet, wobei diese Abschnitte entsprechende Windungskapazitäten C₂₁, C₂₂ . . . C_2m aufweisen.

Zur Kompensierung des durch den Magnetisierungsstrom des Eisenkerns hervorgerufenen Fehlers wird dem in dem Sekundärspulensystem 6 induzierten Strom ein Strom I_ma zugefügt. Zu diesem Zweck wird die Klemme l mit einer der Klemmen l′₁, l′₂ . . . l′_m-1, l′_m des auf dem Indikatorkern 7 befindlichen Kompensationsspulensystem 9 - in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Klemme l′₁ - verbunden, wobei die Klemme l′₁ der Klemme l₁ des Sekundärspulensystems 6 entspricht. Zwischen dem einen Anschluß des Kompensationsspulensystems 9 und der Klemme l′₁ bzw. den Klemmen l′₁, l′₂ . . . l′_m-1, l′_m - entsprechend dem Sekundärspulensystem 6 - befinden sich Abschnitte mit Windungszahlen N′₂₁, N′₂₂ . . . N′_2m. Der erwähnte Anschluß des Kompensationsspulensystems 9 ist an den Ausgang des Indikatorverstärkers 10 geführt, an dessen Eingänge die Anschlüsse der auf dem Indikatorkern 7 befindlichen Indikatorspule 8 mit einer Windungszahl N_e angeschlossen sind.

Zur Kompensierung der Wirkung der Windungskapazitäten C₁₁ . . . C_1n und C₂₁ . . . C_2m ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Kompensationsspule 11 mit einer Windungszahl N_c auf dem Eisenkern 4 (Arbeitskern) angeordnet, wobei die Kompensationsspule 11 über einen Verstärker 14 von einem Signalgeber 13 gespeist wird, welcher ein zu der Änderungsgeschwindigkeit des in dem Eisenkern 4 auftretenden Magnetflusses Φ proportionales Signal erzeugt.

In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Signalgeber 13 durch eine auf dem Eisenkern 4 angeordnete, an eine ihrer Klemmen geerdete Detektorspule 12 mit einer Windungszahl N_d gebildet. Der Signalgeber 13 kann jedoch auch auf eine andere Weise ausgebildet sein, z. B. durch ein einem mit einer Hall-Sonde versehenen Flußdetektor nachgeschaltete Differenzierglied. Die andere Klemme der Detektorspule 12 ist mit dem Eingang des Verstärkers 14 verbunden, wobei dieser Eingang über einen in Reihe geschalteten Widerstand 17 mit einem Wert R₂₁ an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 16 geführt ist. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 16 ist geerdet, während der Ausgang des Operationsverstärkers 16 über einen Widerstand 18 mit veränderbarem Wert R₂ mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 16 verbunden ist und über je einen in Reihe geschalteten Widerstand 19 mit einem Wert R₃ und einen Kondensator 20 mit einer Kapazität C₁ an eine Klemme der Kompensationsspule 11 geführt ist. Die andere Klemme der Kompensationsspule 11 ist geerdet. Es ist vorteilhaft, in dem Präzisions-Stromwandler 1 die geerdete Kompensationsspule 11 und die geerdete Detektorspule 12 in der Nähe des Sekundärspulensystems 6, von dem Primärspulensystem 5 weiter entfernt, anzuordnen. Dadurch ist zur Erzielung der vorgeschriebenen Betriebsspannung keine zusätzliche Isolierung erforderlich. Die Kompensationsspule 11 kann abweichend von dem Ausführungsbeispiel in der Figur statt auf dem Eisenkern 4 auf dem Indikatorkern 7 oder auf einem den Indikatorkern 7 umgebenden "Glättungskern" angeordnet sein. Auch in diesem Falle kann die Speisung durch den Verstärker 14 gemäß der Figur erfolgen.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn sich die Detektorspule 12 nicht nur dem Verstärker 14, sondern auch dem Eingang des Verstärkers 15 anschließt. Der Eingang des Verstärkers 15 ist über einen in Reihe geschalteten Widerstand 22 mit einem Wert R₄ mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 21 verbunden, dessen nichtinvertierender Eingang geerdet ist, während sein Ausgang einerseits über einen Widerstand 23 mit veränderbarem Wert R₅ an den invertierenden Eingang, und andererseits über eine Reihenschaltung eines stabilisierenden Widerstands 24 mit veränderbarem Wert R₆ und eines Kondensators 25 mit einer Kapazität C₂ an die Klemme l angeschlossen ist. Auf diese Weise wird dem in dem Sekundärspulensystem induzierten Strom neben dem Strom I_ma ein Strom I_z zugefügt.

Der in der Figur veranschaulichte Präzisions-Stromwandler funktioniert folgenderweise:

Der sinusförmige Strom I₁ des Generators 2 erregt den eine Windungszahl N₁₁ aufweisenden Abschnitt des Primärspulensystems 5, worauf in dem eine Windungszahl N₂₁ aufweisenden Abschnitt des Sekundärspulensystems 6 ein Strom induziert wird. Durch Zugabe eines Stromes I_ma zu diesem Strom fließt über die Lastimpedanz 3 ein Strom

wenn von der Wirkung der Wickelkapazitäten C₁₁ . . . C_1n, C₂₁ . . . C_2m abgesehen wird. Der Strom I_ma wird von dem Indikatorverstärker 10 auf bekannte Weise derart erzeugt, daß in dem Indikatorkern 7 mit guter Annäherung ein Nullmagnetfluß mittels des in das Kompensationsspulensystem 9 erzwungenen Stromes I_ma eingestellt wird. Auf diese Weise kann also praktisch der durch den Magnetisierungsstrom hervorgerufene Fehler beseitigt werden.

Durch die Wicklungskapazitäten C₁₁ . . . C_1n, C₂₁ . . . C_2m ergibt sich jedoch ein solcher Fehler, welcher auf obenerwähnte Weise nicht kompensiert werden kann.

Bei einem in dem Eisenkern 4 entstehenden sinusförmigen Magnetfluß Φ mit einer Kreisfrequenz ω induzieren sich nämlich in dem Primär- bzw. Sekundärspulenabschnitt mit einer Windungszahl N_1i bzw. N_2k Spannungen ωΦN₁₁ bzw. ωΦN_2k; infolgedessen fließt in dem Spulenabschnitt und der dazugehörigen Wicklungskapazität C_1i bzw. C_2k ein Strom

I_1i = ω²ΦN_1iC_1i

bzw.

I_2k = ω²ΦN_2kC_2k.

Deswegen entsteht in jedem einzelnen Spulenabschnitt eine parasitäre Erregung

I_1iN_1i = ω²ΦC_1iN_1i² (1)

bzw.

I_2kN_2k = ω²ΦC_2kN_2k². (2)

Gemäß der Erfindung sind die parasitären Erregungen durch einen in die Kompensationsspule 11 mit einer Windungszahl N_c eingespeisten Strom I_c dann kompensierbar, wenn folgende Bedingung gewährleistet wird:

Es ist offensichtlich, daß der Strom I_c bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform annähernd durch folgende Beziehung bestimmt werden kann:

wenn der Wert des den Regelungskreis stabilisierenden Widerstandes 19 viel kleiner als die Impedanz des Kondensators 20 ist, d. h.

Durch Einsetzen der Beziehungen (1), (2) und (4) in die Beziehung (3) wird folgende Bedingung erhalten:

Daraus ist ersichtlich, daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die sich aus den Wicklungskapazitäten ergebenden parasitären Erregungen unabhängig von der Frequenz kompensierbar sind. Die Einstellung erfolgt durch die Änderung des Wertes R₂ des Widerstandes 18.

Bei höheren Ansprüchen bezüglich der Genauigkeit kann es erforderlich sein, daß über die obige Kompensation hinaus auch in der Lastimpedanz 3 ein Strom I_z von entsprechender Größe erzwungen wird, um eine noch höhere Unabhängigkeit des Fehlers des Präzisions-Stromwandlers 1 von der Größe der Lastimpedanz 3 zu gewährleisten. Die Größe des Stromes I_z kann durch Änderung des Wertes R₅ des Widerstandes 23 eingestellt werden.

Die oben erwähnten Einstellungen können mittels einer an sich bekannten Kalibriereinrichtung mit Stromkomparatoren derart durchgeführt werden, daß die Größen der Ströme I_c und I_z derart geregelt werden, daß der Fehler des Präzisions-Stromwandlers 1 unabhängig von der Größe der Lastimpedanz 3 innerhalb der vorgegebenen Fehlergrenzen liegt.

Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, den Wert des Widerstandes 18 bzw. 23 in Abhängigkeit von dem Meßbereich des Stromwandlers 1 zu verändern, wodurch die Genauigkeit noch weiter gesteigert werden kann. Dieses kann zum Beispiel derart realisiert werden, daß der Präzisions-Stromwandler mit einem Schaltsystem versehen ist, welches gemeinsam mit der Änderung des Meßbereiches Widerstände 18 bzw. 23 mit verschiedenen Werten in die Schaltung einfügt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Schaltungsanordnung kann der durch die Wicklungskapazitäten hervorgerufene Fehler um ca. zwei Größenordnungen reduziert werden. Der Erfindung kann sowohl bei passiven als auch bei aktiven, ein- und mehrstufigen Stromwandlern verwendet werden.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der durch die Wicklungskapazitäten des Primärspulensystems bzw. Sekundärspulensystems hervorgerufene Fehler auch frequenzunabhängig kompensiert werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Kompensation auch durch nachträgliche Erweiterung von fertigen Stromwandlern, d. h. durch Anordnung der Kompensationsspule 11 auf einem Indikatorkern 7, realisiert werden kann.

Claims (10)

1. Verfahren zur Reduzierung des Übertragungsfehlers eines Stromwandlers (1), welcher mit einem auf einem Eisenkern (4) angeordneten Primärspulensystem (5) und einem Sekundärspulensystem (6) versehen ist, wobei der Magnetfluß oder die Geschwindigkeit der Magnetflußänderung im Eisenkern (4) des Stromwandlers (1) detektiert und ein zu der Geschwindigkeit der Magnetflußänderung proportionales erstes elektrisches Signal von einem Signalgeber (13) erzeugt wird und eine Kompensationsspule (11) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem ersten elektrischen Signal die Kompensationsspule (11) derart gespeist wird, daß die sich aus den Wicklungskapazitäten ergebenden Erregungen kompensiert werden, wobei für die Windungszahl (N_c) der Kompensationsspule (11) und den diese durchfließenden Strom (I_c) gilt: wobei bedeuten:
I₁, I₂: Strom in den Primär- bzw. Sekundärspulenabschnitten 1 bis n bzw. 1 bis m;
N₁, N₂: Windungszahlen der Primär- bzw. Sekundärspulenabschnitte 1 bis n bzw. 1 bis m.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspule (11) mit einer zu der Geschwindigkeit der Magnetflußänderung proportionalen ersten Spannung über einen in Reihe geschalteten ersten Kondensator (C1, 20) gespeist wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu der Geschwindigkeit der Magnetflußänderung proportionales zweites elektrisches Signal erzeugt wird, mit welchem eine sich an das Sekundärspulensystem (6) anschließende Lastimpedanz (Z2) gespeist wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastimpedanz (Z2) mit einer zu der Geschwindigkeit der Magnetflußänderung proportionalen zweiten Spannung über einen in Reihe geschalteten zweiten Kondensator (C2, 25) gespeist wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalitätsfaktor zwischen der Geschwindigkeit der Magnetflußänderung und dem ersten bzw. zweiten elektrischen Signal in Abhängigkeit von dem Meßbereich des Stromwandlers (1) geändert wird.

6. Präzisionsstromwandler (1) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspule (11) auf dem Eisenkern (4) oder einem zugeordneten Indikatorkern (7) angeordnet und ein an den Ausgang des Signalgebers (13) angeschlossener erster Verstärker (14) vorgesehen ist, wobei der Ausgang des ersten Verstärkers (14) an die Kompensationsspule (11) angeschlossen ist.

7. Präzisionsstromwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Signalgebers (13) ein zweiter Verstärker (15) angeschlossen ist, wobei der Ausgang des zweiten Verstärkers (15) an eine zur Lastimpedanz (3) des Sekundärspulensystems (6) geführte Klemme (1) elektrisch angeschlossen ist.

8. Präzisionsstromwandler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (13) durch eine auf dem Eisenkern (4) angeordnete Detektorspule (12) gebildet ist.

9. Präzisionsstromwandler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste bzw. zweite Verstärker (14, 15) als Verstärker mit einstellbarem Verstärkungskoeffizient ausgebildet ist und der jeweilige Ausgang mit einem Kondensator (20, 25) in Reihe geschaltet ist.

10. Präzisionsstromwandler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärspulensystem (5) und/oder Sekundärspulensystem (6) zur Umschaltung des Meßbereiches mit mehreren herausführenden Klemmen (L₁ . . . L_n, l₁ . . . l_m) versehen ist und der Präzisionsstromwandler (1) ein Schaltsystem zu einer mit der Meßbereichsänderung synchronen Einstellung des Verstärkungskoeffizienten des/der Verstärkers/Verstärker (14, 15) aufweist.