DE3715528A1

DE3715528A1 - Current monitoring circuit with inductive converters

Info

Publication number: DE3715528A1
Application number: DE19873715528
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Kahmann
Original assignee: HAMBURGER ELEKTRONIK GmbH; ZERA ELEKTRISCHE PRUEFGERAETE
Current assignee: HAMBURGER ELEKTRONIK GmbH; ZERA ELEKTRISCHE PRUEFGERAETE
Priority date: 1987-05-09
Filing date: 1987-05-09
Publication date: 1988-11-24
Also published as: DE3715528C2

Abstract

The current to be measured (I) is applied to the primary windings (3, 4) through resistors (1, 2). There windings connect with oppositely wound coils (5, 6). Error compensation is provided by indicator windings (23, 24) coupled to an amplifier (15, 16) in both winding circuits (N1, N2). The output depends upon the primary and secondary circuit winding (7, 8). An adder circuit provided by resistors (11, 12, 13) and an operational amplifier (14) provides a voltage (O) that is proportional to the measured current (I).

Description

Stromwandler, insbesondere solche für den Einsatz in Elektrizitätszählern, sollen bei vorgegebener Meßunsicherheit mit möglichst geringem Materialaufwand und möglichst geringer Gleichstromempfindlichkeit realisiert werden. Bei bekannten Stromwandleranordnungen wird die Primärwicklung deshalb so ausgeführt, daß nur ein Teil des zu messenden Primärstromes einen Beitrag zur Durchflutung im Wandlerkern liefert. Dieser kann dann entsprechend kleiner dimensioniert werden. Es sind Lösungen bekannt, bei denen die Aufteilung dadurch erreicht wird, daß der Primärwicklung ein sehr niederohmiger Widerstand parallelge schaltet und somit der Hauptanteil des zu messenden Stromes an dem Wandlerkern vorbeigeführt wird. Es sind ebenfalls Lösungen bekannt, bei denen eine Reduktion der Durchflutung durch zwei parallelgeschaltete Primärwicklungen mit annähernd gleichem Widerstand aber entgegengesetztem Wicklungssinn erreicht wird. Alle diese bekannten Anordnungen besitzen den Nachteil, daß bei der Berechnung des jeweiligen Wandler-Übersetzungsverhältnisses die Widerstandswerte der aufgeteilten Primärwicklung und somit deren Instabilitäten in das Ergebnis eingehen.Current transformers, especially those for use in Electricity meters, with a given measurement uncertainty as little material expenditure as possible and as little as possible DC sensitivity can be realized. At acquaintances The primary winding is therefore the current transformer arrangement stated that only a part of the primary current to be measured Contributes to the flooding in the converter core. This can then be dimensioned accordingly smaller. They are solutions known in which the division is achieved in that the Primary winding a very low resistance parallelge switches and thus the main part of the current to be measured in the Transformer core is passed. They are also solutions known in which a reduction in the flow through two primary windings connected in parallel with approximately the same Resistance but opposite winding sense is reached. All of these known arrangements have the disadvantage that at the calculation of the respective converter gear ratio the resistance values of the divided primary winding and thus whose instabilities are included in the result.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wandleranordnung mit reduzierter Durchflutung zu realisieren, bei der der Widerstand der Primärwicklung ohne Einfluß bleibt.The invention lies based on the task of a converter arrangement with reduced Realize flooding at which the resistance of the Primary winding remains without influence.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine aus zwei Teilwandlern, die jeweils mehrere Primärwicklungen besitzen, aufgebaute Schaltung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der zu messende Strom I mittels eines Leitwert-Stromteilers in zwei Teilströme mit den Stromstärken C · I und (1-C) · I, wobei sich die Konstante C, die auch komplex sein kann, aus den beiden Einzelleitwerten des Stromteilers ergibt, zerlegt wird, daß eine auf den ersten Teilwandler aufgebrachte Primärwicklung mit positivem Wicklungssinn und der Windungszahl W 11 von dem Strom C · I durchflossen und eine auf den zweiten Teilwandler aufgebrachte Primärwicklung mit positivem Wicklungssinn und der Windungszahl W 21 von dem Strom (1-C) · I durchflossen wird, daß eine andere Primärwicklung des ersten Teilwandlers mit negativem Wicklungssinn und der Windungszahl W 12 und eine andere Primärwicklung des zweiten Teilwandlers mit negativem Wicklungssinn und der Windungszahl W 22 von dem zu messenden Strom I durchflossen wird, daß für W 11 und für W 12 einerseits und W 21 und W 22 andererseits Windungszahlen gewählt werden, bei denen in beiden Teilwandlern allein schon dadurch annähernd Durchflutungsgleichgewicht herrscht und schließlich daß die Sekundärkreise der Teilwandler in einer Weise unterschiedlich dimensioniert werden, bei der durch Addition der beiden Sekundärsignale der Einfluß der Konstante C und damit eine durch die Stromteilung bedingte Instabilität der Übertragungsfunktion der Gesamtanordnung beseitigt wird.The object is achieved according to the invention by a circuit constructed from two sub-converters, each having a plurality of primary windings, which is characterized in that the current I to be measured is divided into two sub-currents with the currents C · I and (1- C) by means of a conductance current divider ) · I , whereby the constant C , which can also be complex, results from the two individual conductance values of the current divider, is decomposed so that the current C · I flows through a primary winding with a positive winding sense and the number of turns W 11 applied to the first partial converter and a current applied to the second partial converter with a positive winding sense and the number of turns W 21 is traversed by the current (1- C) * I , so that another primary winding of the first partial converter with a negative winding direction and the number of turns W 12 and another primary winding of the second one Partial converter with negative winding sense and the number of turns W 22 flowed through by the current I to be measured It will be said that for W 11 and for W 12 on the one hand and W 21 and W 22 on the other hand, winding numbers are selected in which the partial flux balance is almost the same in both partial transducers, and finally that the secondary circuits of the partial transducers are dimensioned differently in such a way that by adding the two secondary signals, the influence of the constant C and thus an instability of the transfer function of the overall arrangement due to the current division is eliminated.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Fig. 1 erläutert.The invention is explained below using an exemplary embodiment with the aid of FIG. 1.

Der zu messende Strom I wird durch die unterschiedlichen Wicklungswiderstände (1, 2) der Primärwicklungen (3, 4) aufgeteilt. Der gesamte Strom I fließt in beiden Teilwandlern (W 1, W 2) in je einer Primärwicklung (5, 6) mit umgekehrtem Wicklungssinn. Dadurch kann bei geeigneter Wahl der Windungszahlen der Primärwicklungen in den Kernen beider Teilwandler die resultierende Primärdurchflutung sehr klein gehalten werden. Das bekannte Prinzip der Fehlerkompensation mittels einer Indikatorwicklung (13, 14) und einem Verstärker (15, 16) sorgt in beiden Teilwandlern dafür, daß jeweils Durchflutungsgleichgewicht herrscht und somit die Wandlerübersetzungen allein von den Windungszahlen der aufgebrachten Primär- und Sekundärwicklungen (7, 8) abhängen. Ein Addierer, der durch drei Widerstände (11, 12, 13) und einen Operationsverstärker (14) gebildet wird, erlaubt es, durch die Addition der Spannungen, die die Ströme I 1 und I 2 an den Bürdenwiderständen (9, 10) hervorrufen, eine Signalspannung U zu erzeugen, die proportional zum Strom I ist, in der aber die Werte der Wicklungswiderstände und damit deren Temperaturabhängigkeiten nicht auftreten.The current I to be measured is divided by the different winding resistances ( 1, 2 ) of the primary windings ( 3, 4 ). The total current I flows in both partial converters (W 1 , W 2 ) in one primary winding ( 5, 6 ) with the opposite winding sense. With a suitable choice of the number of turns of the primary windings in the cores of both partial transducers, the resulting primary flooding can thus be kept very small. The known principle of error compensation by means of an indicator winding ( 13, 14 ) and an amplifier ( 15, 16 ) ensures that there is a flow equilibrium in each of the two partial converters and thus the converter ratios solely from the number of turns of the applied primary and secondary windings ( 7, 8 ) depend. An adder, which is formed by three resistors ( 11, 12, 13 ) and an operational amplifier ( 14 ), makes it possible, by adding the voltages which the currents I 1 and I 2 cause to the load resistors ( 9, 10 ), generate a signal voltage U that is proportional to the current I , but in which the values of the winding resistances and thus their temperature dependencies do not occur.

Die hierzu erforderliche Dimensionierungsvorschrift für die Windungszahlen, die Widerstandswerte der Bürdenwiderstände und der Addierwiderstände läßt sich aus der Gesamtübertragungsfunktion U = f(I) einfach analytisch bestimmen.The required dimensioning specification for the number of turns, the resistance values of the load resistances and the addition resistances can be determined analytically from the overall transfer function U = f (I) .

Ein besonderer Vorteil der Schaltungsanordnung besteht darin, daß sie aufgrund ihrer besonderen Wirkungsweise, die durch eine spezielle Auslegung der Primärwicklungen einerseits und durch eine rein additive Verknüpfung der Sekundärsignale andererseits erzielt wird, auf der Grundlage beliebiger Wandlerformen, also z. B. Passiv-, Aktiv-, Einkern- oder Zweikern-Typen, ausgeführt werden kann. Dabei ist es nicht nur möglich, die Addition der Sekundärsignale, wie in Fig. 1 gezeigt ist, spannungsmäßig vorzunehmen, sondern sie kann auch strommäßig, z. B. wie in Fig. 2 dargestellt ist, durch Parallelschalten von Sekundärwicklungen vollzogen werden. Auch bei der in Fig. 2 schematisch gezeigten Anordnung zur Messung des Stromes I enthält die am Bürdenwiderstand R abfallende Spannung U keine Komponente durch die Stromteilerkonstante C, die sich aus den Leitwerten des nicht gezeichneten ohmschen Stromteilers ergibt. Um den erwünschten Wegfall des Einflusses von C zu erreichen, müssen die Induktivitäten die WerteA particular advantage of the circuit arrangement is that due to its special mode of action, which is achieved on the one hand by a special design of the primary windings and on the other hand by a purely additive combination of the secondary signals, on the basis of any converter shapes, that is to say, for. B. passive, active, single-core or dual-core types can be performed. It is not only possible to carry out the addition of the secondary signals, as shown in FIG. 1, in terms of voltage, but also in terms of current, e.g. B. as shown in Fig. 2, by parallel connection of secondary windings. In the arrangement for measuring the current I shown schematically in FIG. 2, the voltage U dropping across the load resistor R does not contain any component due to the current divider constant C , which results from the conductance values of the ohmic current divider, not shown. In order to achieve the desired elimination of the influence of C , the inductances must have the values

L, L/K2 und K2 · L L, L / K 2 and K 2 · L

besitzen. K ist dabei eine Wicklungskonstante.have. K is a winding constant.

Weiterhin ist es möglich, die Addition durchflutungsmäßig zu bewirken. Fig. 3 zeigt hierzu eine Beispielsanordnung, bei der das Summieren mittels eines dritten Kerns erreicht wird. Die Nomenklatur entspricht der von Fig. 2.It is also possible to effect the addition in terms of flow. Fig. 3 shows this example, a configuration in which the summing is achieved by means of a third core. The nomenclature corresponds to that of FIG. 2.

Schließlich besteht ein weiterer wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung darin, daß wegen des rechnerischen Wegfalls von Termen, die die Widerstandswerte der Primärwicklungen enthalten, auf besondere konstruktive Maßnahmen, die der Temperaturabhängigkeit entgegenwirken sollen, verzichtet werden kann.Finally, there is another important benefit of circuit according to the invention in that because of the computational Eliminate terms that reflect the resistance values of the primary windings included, on special constructive measures that the Counteracting temperature dependency should be dispensed with can.

Claims

1. A current transformer circuit constructed from two partial converters, each having a plurality of primary windings, which is characterized in that the current I to be measured is divided into two partial currents with the currents C · I and (1- C) · by means of a conductance current divider. I , whereby the constant C , which can also be complex, results from the two individual conductance values of the current divider, is broken down into the fact that a primary winding applied to the first partial converter with a positive winding sense and the number of turns W 11 flows through the current C * I and one applied to the second partial converter primary winding with positive winding sense and the number of turns W 21 by the current (1- C) * I that another primary winding of the first partial converter with negative winding sense and the number of turns W 12 and another primary winding of the second partial converter with negative winding sense and the number of turns W 22 is traversed by the current I to be measured, that for W 11 and f r W 12 on the one hand and W 21 and W 22 on the other hand, winding numbers are selected in which there is almost a flow equilibrium in the two partial transducers, and finally that the secondary circuits of the partial transducers are dimensioned differently in such a way that the influence of the by adding the two secondary signals Constant C and thus an instability of the transfer function of the overall arrangement caused by the current division is eliminated.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the Secondary signals in the form of currents are added.

3. Circuit according to claim 1, characterized in that the Secondary signals in the form of currents derived Voltages are added.

4. Circuit according to claim 1, characterized in that the required addition by summing floods in one further converter core is performed.

5. Circuit according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that as the two conductance values of the current divider Winding conductance values of primary windings can be used.

6. Circuit according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the two conductance values of the current divider from separate resistors and the winding conductivities of Primary turns are formed.