DE4021358A1 - Measuring electric current in conductor - measuring Lorentz force exerted on magnets producing homogeneous magnetic field perpendicular to conductor - Google Patents
Measuring electric current in conductor - measuring Lorentz force exerted on magnets producing homogeneous magnetic field perpendicular to conductorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Stromstärke eines elektrischen Stromes, der in einem Leiter fließt. Sie betrifft auch eine Einrichtung zum Messen der Stromstärke.The invention relates to a method for measuring the current of an electric current flowing in a conductor. they also relates to a device for measuring the current intensity.
Eine Einrichtung zum berührungslosen Messen der Stromstärke eines in einem Leiter fließenden Stromes ist beispielsweise aus der DE-PS 12 46 872 bekannt. Dabei wird davon ausgegangen, daß ein von einem Strom durchflossener Leiter von einem Magnetfeld umgeben ist, dessen Feldstärke abhängig ist von der Stromstärke des Stromes im Leiter.A device for the contactless measurement of the current of a current flowing in a conductor is, for example, from the DE-PS 12 46 872 known. It is assumed that a current-carrying conductor from a magnetic field is surrounded, the field strength of which depends on the current strength of the current in the conductor.
Beim Bekannten wird in das Magnetfeld ein Körper aus magnetostriktivem Werkstoff eingebracht und eine Längenänderung dieses Körpers wird erfaßt. Aus dieser Längenänderung läßt sich die Feldstärke des Magnetfeldes und damit die Stromstärke im Leiter bestimmen.In the acquaintance, a body is made into the magnetic field magnetostrictive material introduced and a change in length this body is grasped. From this change in length can be the field strength of the magnetic field and thus the current in Determine leader.
Eine derartiges Verfahren erfordert eine sehr genaue Messung einer Längenänderung. Eine solche Messung ist nur mit aufwendigen Mitteln möglich.Such a method requires a very precise measurement of a Change in length. Such a measurement is only expensive Funds possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Messen der Stromstärke eines elektrischen Stromes, der in einer Leiter fließt, anzugeben, das berührungslos erfolgt und mit einfachen technischen Mitteln eine hohe Meßgenauigkeit gewähr leistet. Es soll auch eine Einrichtung zum Messen der Strom stärke mit einem solchen Verfahren angegeben werden.The invention has for its object a method for Measuring the current of an electrical current in a Conductor flows, to indicate that is done without contact and with simple technical means guarantee a high measuring accuracy accomplishes. It is also said to be a device for measuring the current strength can be specified with such a method.
Die erstgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein äußeres homogenes Magnetfeld mit bekannter magnetischer Induktion erzeugt wird, das quer, insbesondere senkrecht, zum Leiter ausgerichtet wird, daß Lorentz-Kraft gemessen wird, und daß aus der gemessenen Lorentz-Kraft die Stromstärke des elektrischen Stromes, der im Leiter fließt, bestimmt wird.The first-mentioned object is achieved according to the invention in that that an external homogeneous magnetic field with known magnetic Induction is generated that is transverse, in particular perpendicular, to Conductor is aligned, that Lorentz force is measured, and that from the measured Lorentz force the current of the electrical current flowing in the conductor is determined.
Die Lorentz-Kraft ist abhängig vom äußeren, homogenen
Magnetfeld und vom Magnetfeld des stromdurchflossenen Leiters.
Das Zusammenwirken dieser beiden Magnetfelder ist die Ursache
der Lorentz-Kraft. Das Magnetfeld des stromdurchflossenen
Leiters ist von der Stromstärke im Leiter abhängig. Bei
bekannter magnetischer Induktion des äußeren, homogenen Feldes
ist die Lorentz-Kraft folglich eine Funktion der Stromstärke
des elektrischen Stromes, der im Leiter fließt. Aus der gemes
senen Lorentz-Kraft kann also die Stromstärke bestimmt werden.
Es gilt die Beziehung:
dF = I × dl × B,
wobei dF eine differentielle Lorentz-Kraft auf ein differen
tielles Leiterelement dl ist. I ist die Stromstärke des Stromes
im Leiter, und B ist die magnetische Induktion des homogenen
Magnetfeldes.The Lorentz force depends on the external, homogeneous magnetic field and the magnetic field of the current-carrying conductor. The interaction of these two magnetic fields is the cause of the Lorentz force. The magnetic field of the current-carrying conductor depends on the current in the conductor. With known magnetic induction of the external, homogeneous field, the Lorentz force is consequently a function of the current strength of the electrical current flowing in the conductor. The current strength can thus be determined from the measured Lorentz force. The relationship applies:
dF = I × dl × B,
where dF is a differential Lorentz force on a differential conductor element dl. I is the current intensity of the current in the conductor, and B is the magnetic induction of the homogeneous magnetic field.
Eine Kraftmessung ist mit einfachen technischen Mitteln, beispielsweise mit Drucksensoren, durchführbar. Die Meßge nauigkeit ist dabei höher als bei einer Längenmessung. Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird also der Vorteil erzielt, daß mit einfachen technischen Mitteln die Stromstärke eines in einem Leiter fließenden Stromes mit hoher Genauigkeit zu messen ist.Force measurement is simple technical means, for example with pressure sensors. The Meßge accuracy is higher than with a length measurement. With the The method according to the invention therefore has the advantage that with simple technical means the current of one in to measure a conductor of flowing current with high accuracy is.
Beispielsweise ist der Leiter unbeweglich angeordnet und es wird die Lorentz-Kraft auf einen das äußere, homogene Magnetfeld erzeugenden Magneten gegen ein Widerlager gemessen. Die Lorentz- Kraft wirkt in entgegengesetzter Richtung mit gleicher Stärke auf den Leiter und auf die Magnete ein. Mit einer Kraft messung an den Magneten wird der Vorteil erzielt, daß weder ein Strommeßgerät noch ein mechanischer Kraftmesser mit dem Leiter in Kontakt gebracht werden muß. Die Messung erfolgt berühungs los. Die Kraftmessung an den Magneten bringt das gleiche Ergebnis, das eine Kraftmessung am Leiter erbringen würde.For example, the conductor is immovable and it the Lorentz force on the external, homogeneous magnetic field generating magnet measured against an abutment. The Lorentz Power works in the opposite direction with the same strength on the conductor and on the magnets. With a force Measurement on the magnet has the advantage that neither Current measuring device still a mechanical dynamometer with the conductor must be brought into contact. The measurement is carried out with a touch Come on. The force measurement on the magnets brings the same thing Result that a force measurement on the conductor would produce.
Beispielsweise wird das äußere, homogene Magnetfeld von einem entgegengerichteten, veränderbaren, homogenen Kompensations magnetfeld überlagert. Die magnetische Induktion des Kompensa tionsmagnetfeldes wird dann verändert, bis die Lorentz-Kraft gegen ein Widerlager nicht meßbar klein ist. Die dazu notwen dige magnetische Induktion des Kompensationsmagnetfeldes wird registriert. Daraus wird die Stromstärke des elektrischen Stromes, der im Leiter fließt, bestimmt.For example, the outer, homogeneous magnetic field from one opposite, changeable, homogeneous compensation magnetic field superimposed. The magnetic induction of the compensa tion magnetic field is then changed until the Lorentz force is not measurably small against an abutment. The necessary for this dige magnetic induction of the compensation magnetic field registered. From this the current of the electrical Current that flows in the conductor determines.
Das äußere, homogene Magnetfeld wird durch das überlagerte entgegengerichtete, homogene Kompensationsmagnetfeld so weit geschwächt, daß die Lorentz-Kraft gerade nicht mehr meßbar ist. Die dazu erforderliche magnetische Induktion des Kompensations magnetfeldes ist abhängig von der bekannten magnetischen Induktion des äußeren, homogenen Magnetfeldes und von der magnetischen Induktion desjenigen Magnetfeldes, das dem Leiter zuzuordnen ist, und das von der Stromstärke im Leiter abhängt. Aus der magnetischen Induktion des Kompensationsmagnetfeldes kann also die Stromstärke im Leiter bestimmt werden.The external, homogeneous magnetic field is superimposed by the opposing, homogeneous compensation magnetic field so far weakened that the Lorentz force is no longer measurable. The required magnetic induction of the compensation magnetic field is dependent on the known magnetic Induction of the external, homogeneous magnetic field and of the magnetic induction of the magnetic field that the conductor is to be assigned, and this depends on the current strength in the conductor. From the magnetic induction of the compensation magnetic field the current in the conductor can be determined.
Mit einer derartigen Kompensationsschaltung wird vorteilhaft eine noch größere Meßgenauigkeit erzielt.With such a compensation circuit is advantageous achieved an even greater measurement accuracy.
Das homogene Kompensationsmagnetfeld wird beispielsweise durch einen Elektromagneten erzeugt, und zum Bestimmen der magnetischen Induktion des Kompensationsmagnetfeldes wird die Stromstärke des Stromes durch den Elektromagneten gemessen.The homogeneous compensation magnetic field is, for example, by generates an electromagnet, and for determining the magnetic Induction of the compensation magnetic field becomes the current of the current measured by the electromagnet.
Damit wird der Vorteil erzielt, daß zum berührungslosen Messen der Stromstärke eines Stromes, der durch einen Leiter fließt, nach Kompensation einer Lorentz-Kraft nur die Stromstärke in einer Spule zu messen ist, die weder elektrisch noch mechanisch mit dem Leiter verbunden ist. Das Kompensieren der Kraft ist mit hoher Genauigkeit möglich; die Genauigkeit ist größer als bei einer Kraftmessung. Die Stromstärkemessung an einer Spule ist mit sehr hoher Genauigkeit durchführbar. Mit diesem Verfahren wird also der Vorteil erzielt, daß die Stromstärke eines elektrischen Stromes, der in einem Leiter fließt, berührungslos und mit sehr hoher Genauigkeit und trotzdem mit einfachen technischen Mitteln zu messen ist.This has the advantage that non-contact measurement the current intensity of a current flowing through a conductor, after a Lorentz force has been compensated, only the current in a coil that is neither electrical nor mechanical is connected to the conductor. The compensation of the force is possible with high accuracy; the accuracy is greater than with a force measurement. The current measurement on a coil can be carried out with very high accuracy. With this The method thus has the advantage that the current strength of an electric current flowing in a conductor contactless and with very high accuracy and still with simple technical means.
Zum Kalibrieren des Meßverfahrens kann vor einer Messung an einem Leiter ein bekannter Kalibrierstrom durch eine Leitung geschickt werden, die quer zum äußeren homogenen Magnetfeld und quer zur Richtung der Lorentz-Kraft verläuft. Auf diese Weise kann eine Kalibrierkurve aufgenommen werden, die die Abhängigkeit der Lorentz-Kraft oder des Stromes durch eine Kompensations spule von der Stromstärke im Leiter angibt. Damit wird der Vorteil erzielt, daß nach der Messung einer Lorentz-Kraft oder einer Stromstärke in einer Kompensationsspule sofort aus einer Kalibrierkurve die Stromstärke des Stromes im Leiter zu entnehmen ist. Der Wert der magnetischen Induktion des äußeren, homogenen Magnetfeldes muß dann nicht bekannt sein.To calibrate the measurement method, you can start with before a measurement a known calibration current to a conductor through a line be sent across the homogeneous magnetic field and runs perpendicular to the direction of the Lorentz force. In this way a calibration curve can be recorded that shows the dependency the Lorentz force or the current through a compensation coil indicates the current in the conductor. With that the Advantage achieved that after the measurement of a Lorentz force or a current in a compensation coil immediately from a Calibration curve the current strength of the current in the conductor too can be seen. The value of the magnetic induction of the outside, homogeneous magnetic field then need not be known.
Die zweite genannte Aufgabe, eine geeignete Einrichtung zum Messen der Stromstärke eines elektrischen Stromes, der in einem Leiter fließt, anzugeben, wird gemäß der Erfindung dadurch ge löst, daß den Leiter flankierend zwei Magnete ungleichnamige Pole einander zuwendend angeordnet sind, daß die Magnete oder der Leiter zur Messung der Lorentz-Kraft über zumindest eine Kraftmeßvorrichtung auf einem Widerlager abgestützt angeordnet sind, und daß zumindest eine Kraftmeßvorrichtung mit einer Auswerte- und Anzeigeeinheit verbunden ist.The second task, a suitable facility for Measuring the current of an electrical current in a Conductor flows to indicate, is ge according to the invention triggers that the conductor flanking two magnets of the same name Poles are arranged facing each other that the magnets or the conductor for measuring the Lorentz force over at least one Force measuring device is arranged supported on an abutment are, and that at least one force measuring device with a Evaluation and display unit is connected.
Bei der genannten Anordnung der beiden Magente befindet sich der Leiter in einem äußeren, homogenen Magnetfeld, das senkrecht zu ihm gerichtet ist. Das Magnetfeld eines Stromes durch den Leiter bewirkt dann eine Lorentz-Kraft. Diese wirkt auf den Leiter und in entgegengesetzter Richtung auf die Magne te ein. Die Lorentz-Kraft ist meßbar mit Kraftmeßvorrichtungen, über die die Magente auf einem Widerlager abgestützt sind. In der Auswerte- und Anzeigeeinheit wird aus der Lorentz-Kraft und der bekannten magnetischen Induktion des äußeren, homogenen Magnetfeldes, sowie aus Parametern des Leiters die Stromstärke des im Leiter fließenden elektrischen Stromes bestimmt und dann angezeigt.In the arrangement of the two magenta is located the conductor in an external, homogeneous magnetic field, the is directed perpendicular to it. The magnetic field of a current a Lorentz force then acts through the conductor. This works on the ladder and in the opposite direction on the magne te one. The Lorentz force can be measured with force measuring devices, over which the magents are supported on an abutment. In the evaluation and display unit becomes the Lorentz force and the known magnetic induction of the outer, homogeneous Magnetic field, as well as the current strength from parameters of the conductor of the electrical current flowing in the conductor is determined and then displayed.
Mit der Einrichtung nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß weder elektrische noch mechanische Anschlüsse am Leiter erforderlich sind, und daß trotzdem eine sehr genaue Messung der Stromstärke möglich ist.With the device according to the invention, the advantage achieved that neither electrical nor mechanical connections on Heads are required, and still a very accurate one Measurement of the current strength is possible.
Es kann auch der Leiter über eine Kraftmeßvorrichtung zum Messen der Lorentz-Kraft an einem Widerlager befestigt sein.It can also be the conductor via a force measuring device Measure the Lorentz force attached to an abutment.
Die Magnete können Permanentmagnete sein oder Elektromagnete, die Spulen aufweisen.The magnets can be permanent magnets or electromagnets, which have coils.
Beispielsweise sind die Magnete von Kompensationsspulen um geben, die entgegengerichtete Magnetfelder erzeugen. Die Windungen der Kompensationsspulen sind dabei z. B. um die Magnete herumgeführt. Die genannten Kompensationsspulen sind in einem Stromkreis angeordnet, in dem die Stromstärke veränderbar ist, und in dem eine Stromstärkemeßvorrichtung vorhanden ist. Diese Stromstärkemeßvorrichtung ist neben den Kraftmeßvorrichtungen mit der Auswerte- und Anzeigeeinheit verbunden. Mit dieser Einrichtung kann die Stromstärke in den ein entgegengerichtetes Kompensationsmagnetfeld erzeugenden Kompensationsspulen so lange verändert werden, bis die in den Kraftmeßvorrichtungen gemessene Lorentz-Kraft verschwindet. Aus der Stromstärke des in den Kompensationsspulen fließenden Stromes läßt sich dann in der Auswerte- und Anzeigeeinheit bei Kenntnis der magnetischen Induktion des äußeren, homogenen Magnetfeldes und anderer Parameter die Stromstärke im Leiter bestimmen und anzeigen.For example, the magnets are around compensation coils that generate opposing magnetic fields. The Windings of the compensation coils are z. B. the Magnets around. The compensation coils mentioned are arranged in a circuit in which the amperage is changeable, and in which a current measuring device is available. This current measuring device is next to the Force measuring devices with the evaluation and display unit connected. With this device, the current in the generating an opposing compensation magnetic field Compensation coils are changed until the in the Force measuring devices Lorentz force measured disappears. Out the current of the flowing in the compensation coils Current can then be added to the evaluation and display unit Knowledge of the magnetic induction of the outer, homogeneous Magnetic field and other parameters the current in the conductor determine and display.
Beispielsweise ist zwischen den Magneten, die das homogene Magnetfeld erzeugen, senkrecht zu diesem Feld und senkrecht zur Meßrichtung der Kraftmeßvorrichtungen eine Kalibrierleitung fest angeordnet. Die Kalibrierleitung ist mit einer variablen Spannungsquelle über einen Schalter verbunden. Zur Kalibrierung wird die Einrichtung nach der Erfindung so aufgestellt, daß kein störendes, fremdes Magnetfeld einwirken kann. Nach Schließen des Schalters fließt dann ein bekannter Strom durch die Kalibrierleitung und bewirkt eine Lorentz-Kraft, die gemessen wird. Die Kraftmessung ist auf diese Weise bestimmten Stromstärken zuzuordnen und dadurch zu kalibrieren. Man erhält eine Kalibrierkurve.For example, between the magnets, this is the homogeneous Generate magnetic field, perpendicular to this field and perpendicular to Measuring direction of the force measuring devices a calibration line firmly arranged. The calibration line is with a variable Voltage source connected via a switch. For calibration the device according to the invention is set up so that no disturbing, foreign magnetic field can act. After closing a known current then flows through the switch Calibration line and causes a Lorentz force that is measured becomes. The force measurement is determined in this way Assign currents and thereby calibrate them. You get a calibration curve.
Bei einer Kompensation der Lorentz-Kraft durch ein durch Kompensationsspulen erzeugtes Kompensationsmagnetfeld kann eine Kalibrierung auf die gleiche Weise vorgenommen werden.When the Lorentz force is compensated by a through Compensation magnetic field generated compensation coil can Calibration can be done in the same way.
Anhand zuvor bestimmter und abgespeicherter Kalibrierkurven kann in der Auswerteeinheit aus der gemessenen Lorentz-Kraft oder aus der gemessenen Stromstärke in einer Kompensations spule die Stromstärke im Leiter bestimmt werden.Based on previously determined and saved calibration curves can in the evaluation unit from the measured Lorentz force or from the measured current in a compensation coil the current in the conductor can be determined.
Mit dem Verfahren und mit der Einrichtung zum Messen eines elektrischen Stromes wird der Vorteil erzielt, daß ein genauer Wert der Stromstärke des elektrischen Stromes in einem Leiter mit einer einfachen Kraftmessung oder sogar mit der Messung der Stromstärke in einer Spule zu erhalten ist. Dabei sind weder elektrische noch mechanische Anschlüsse am Leiter notwendig.With the method and with the device for measuring a electric current has the advantage that a more accurate Value of the current strength of the electrical current in a conductor with a simple force measurement or even with the measurement of the Current strength can be obtained in a coil. There are neither electrical and mechanical connections on the conductor necessary.
Das Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert: The method and the device according to the invention explained in more detail using the drawing:
Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zum berührungslosen Messen eines elektrischen Stromes. Fig. 1 shows a device for the contactless measurement of an electric current.
Fig. 2 zeigt eine sonst gleichartige Einrichtung mit Kompensationsspulen. Fig. 2 shows an otherwise similar device with compensation coils.
Zum Messen der Stromstärke eines elektrischen Stromes, der in einem Leiter 1 fließt, dient nach Fig. 1 eine Einrichtung, die zwei Permanentmagnete 2 und 3 aufweist. Die Permanent magnete 2 und 3 sind ungleichnamige Pole einander zuwendend angeordnet, so daß zwischen ihnen ein homogenes Magnetfeld gebildet wird. Sie sind über Kraftmeßvorrichtungen 4 und 5 auf einem Widerlager 6 abgestützt. Zum Messen der Stromstärke im Leiter 1 wird die Einrichtung so ausgerichtet, daß der Leiter 1 in dem äußeren, homogenen Magnetfeld zwischen den Polen der Permanentmagnete 2 und 3 weitgehend senkrecht zur Feldrichtung und weitgehend senkrecht zur Wirkrichtung der Kraftmeßvorrich tungen 4 und 5 verläuft. Durch Zusammenwirken der Magnetfelder der Permanentmagente 2 und 3 einerseits und des elektrischen Stromes im Leiter 1 andererseits wird eine Lorentz-Kraft erzeugt, die bei fest installiertem Leiter 1 von den Kraftmeßvorrich tungen 4 und 5 gemessen wird. Die Kraftmeßvorrichtungen 4 und 5 stehen mit einer Auswerte- und Anzeigeeinheit 7 in Verbindung. Zwischen den beiden Permanentmagneten 2 und 3 ist eine Kalibrier leitung 8 fest angeordnet, die über einen Schalter 9 mit einer veränderbaren Stromquelle 10 verbunden werden kann. Im Strom kreis der Kalibrierleitung 8 befindet sich ein Stromstärkemes ser 11, der mit der Auswerte- und Anzeigeeinheit 7 verbunden ist.According to FIG. 1, a device which has two permanent magnets 2 and 3 is used to measure the current intensity of an electrical current flowing in a conductor 1 . The permanent magnets 2 and 3 are arranged opposite poles facing each other, so that a homogeneous magnetic field is formed between them. They are supported on an abutment 6 via force measuring devices 4 and 5 . To measure the current in the conductor 1 , the device is aligned so that the conductor 1 in the outer, homogeneous magnetic field between the poles of the permanent magnets 2 and 3 largely perpendicular to the field direction and largely perpendicular to the direction of action of the Kraftmeßvorrich lines 4 and 5 . By interaction of the magnetic fields of the permanent magnets 2 and 3 on the one hand and the electrical current in the conductor 1 on the other hand, a Lorentz force is generated, the lines 4 and 5 measured by the Kraftmeßvorrich lines when the conductor 1 is permanently installed. The force measuring devices 4 and 5 are connected to an evaluation and display unit 7 . Between the two permanent magnets 2 and 3 , a calibration line 8 is fixed, which can be connected via a switch 9 to a variable current source 10 . In the circuit of the calibration line 8 there is a current meter 11 which is connected to the evaluation and display unit 7 .
Zum Kalibrieren der Einrichtung wird diese so aufgestellt, daß kein Leiter 1 zwischen den Permanentmagneten 2 und 3 vorhanden ist. Dann wird durch Schließen des Schalters 9 ein bekannter Strom durch die Kalibrierleitung 8 geleitet. Der dabei mit den Kraftmeßvorrichtungen 4 und 5 gemessenen Lorentz-Kraft wird die Stromstärke in der Kalibrierleitung 8 zugeordnet. Dazu ist im Stromkreis der Kalibrierleitung 8 der Stromstärkemesser 11 angeordnet, der mit der Auswerte- und Anzeigeeinheit 7 in Verbindung steht. Mit mehreren Kalibriermessungen erhält man eine Kalibrierkurve, die in der Auswerte- und Anzeigeeinheit 7 abgespeichert wird. Bei geöffnetem Schalter 9 kann anhand dieser Kalibrierkurve aus den Werten der Kraftmeßvorrichtungen 4 und 5 die Stromstärke in einem Leiter 1 bestimmt werden, dem die Einrichtung nach der Erfindung zuvor zugeordnet worden ist.To calibrate the device, it is set up so that no conductor 1 is present between the permanent magnets 2 and 3 . Then a known current is passed through the calibration line 8 by closing the switch 9 . The Lorentz force measured here with the force measuring devices 4 and 5 is assigned the current intensity in the calibration line 8 . For this purpose, the current meter 11 , which is connected to the evaluation and display unit 7, is arranged in the circuit of the calibration line 8 . With several calibration measurements, a calibration curve is obtained which is stored in the evaluation and display unit 7 . When switch 9 is open, this calibration curve can be used to determine the current strength in a conductor 1 from the values of force measuring devices 4 and 5 , to which the device according to the invention has previously been assigned.
Statt der Permanentmagnete 2 und 3 können auch Elektromagnete eingesetzt sein.Instead of permanent magnets 2 and 3 , electromagnets can also be used.
Nach Fig. 2 sind den Permanentmagenten 2 und 3 Kompensations spulen 12 und 13 zugeordnet. Die Windungen dieser Kompensations spulen 12 und 13 sind um die Permanentmagnete 2 und 3 herum geführt. Dabei sind die Kompensationsspulen 12 und 13 derart an Spannungsquellen 14 und 15 angeschlossen, daß ihr Magnetfeld dem Magnetfeld der Permanentmagnete 2 und 3 entgegengerichtet ist. In den Stromkreisen der Kompensationsspulen 12 und 13 be finden sich weitere Stromstärkemesser 16 und 17. Die Spannungs quellen 14 und 15 sind steuerbar. Sowohl die Kraftmeßvorrich tungen 4 und 5, die auf dem Widerlager 6 abgestützt sind, als auch die steuerbaren Spannungsquellen 14 und 15 und die Strom stärkemesser 16 und 17 stehen mit der Auswerte- und Anzeigeein heit 7 in Verbindung. Von dort aus wird die Spannung der Span nungsquellen 14 und 15 und damit der Strom durch die Kompensa tionsspulen 12 und 13 so verändert, daß die zunächst an den Kraftmeßvorrichtungen 4 und 5 gemessene Lorentz-Kraft Null wird. Die in diesem Zeitpunkt an den Stromstärkemessern 16 und 17 gemessene Stromstärke in den Kompensationsspulen 12 und 13 ist dann eine Maß für die Lorentz-Kraft und damit für die Strom stärke im Leiter 1. Zur Kalibrierung der Einrichtung dient auch hierbei die Kalibrierleitung 8, die mit einer Stromquelle 10 über einen Schalter 9 und einen Stromstärkemesser 11 verbunden ist. Zur Aufnahme einer Kalibrierkurve ist die Stromquelle 10 veränderbar und der Stromstärkemesser 11 steht mit der Auswerte und Anzeigeeinheit 7 in Verbindung.According to FIG. 2 the Permanentmagenten 2 and 3 are assigned compensation coils 12 and 13. The windings of these compensation coils 12 and 13 are guided around the permanent magnets 2 and 3 . The compensation coils 12 and 13 are connected to voltage sources 14 and 15 in such a way that their magnetic field is opposite to the magnetic field of the permanent magnets 2 and 3 . In the circuits of the compensation coils 12 and 13 there are further amperometers 16 and 17 . The voltage sources 14 and 15 are controllable. Both the Kraftmeßvorrich lines 4 and 5 , which are supported on the abutment 6 , as well as the controllable voltage sources 14 and 15 and the ammeter 16 and 17 are connected to the evaluation and display unit 7 . From there, the voltage of the voltage sources 14 and 15 and thus the current through the compensation coils 12 and 13 is changed so that the Lorentz force initially measured on the force measuring devices 4 and 5 becomes zero. The current measured in the compensation coils 12 and 13 at the time at the current meters 16 and 17 is then a measure of the Lorentz force and thus of the current in the conductor 1 . The calibration line 8 , which is connected to a current source 10 via a switch 9 and a current meter 11 , also serves to calibrate the device. To record a calibration curve, the current source 10 can be changed and the current meter 11 is connected to the evaluation and display unit 7 .
An die Stelle der Permanentmagnete 2 und 3 können auch Elektromagnete treten.Permanent magnets 2 and 3 can also be replaced by electromagnets.
Nach Fig. 2 wird für jede Stromstärke in der Kalibrierleitung 8 diejenige Stromstärke des Stromes durch die Kompensations spulen 12 und 13 abgespeichert, die notwendig ist, um die Lorentz-Kraft zu kompensieren, die durch die Kraftmeßvor richtungen 4 und 5 bestimmt wird. Hierbei erhält man eine Kalibrierkurve.According to Fig. 2 of the stream is performed for each current intensity in the calibration line 8 that current coils by the compensation stored 12 and 13, which is necessary in order to compensate the Lorentz force, the directions through the Kraftmeßvor 4 and 5 is determined. Here you get a calibration curve.
Bei geöffnetem Schalter 9 wird bei einer Messung der Strom durch die Kompensationsspulen 12 und 13 solange verändert, bis die von den Kraftmeßvorrichtungen 4 und 5 gemessene Lorentz- Kraft verschwindet. Die in diesem Moment gemessene Stromstärke in den Kompensationsspulen 12 und 13 dient zusammen mit der Kalibrierkurve zum Bestimmen der Stromstärke im Leiter 1.When switch 9 is open, the current through the compensation coils 12 and 13 is changed during a measurement until the Lorentz force measured by the force measuring devices 4 and 5 disappears. The current intensity measured in the compensation coils 12 and 13 together with the calibration curve serves to determine the current intensity in the conductor 1 .
Die Lorentz-Kraft kann nach den Fig. 1 und 2 statt an den Magneten 2 und 3 auch am Leiter 1 gemessen werden, wenn die Magnete 2 und 3 fest installiert sind und der Leiter 1 über eine gestrichelt gezeigte Kraftmeßvorrichtung 18 mit einem Widerlager 19 verbunden ist.The Lorentz force may according to FIGS. 1 and 2 are held on the magnets 2 and 3 and in terms of conductors 1, if the magnets are permanently installed 2 and 3 and the conductor 1 via a dashed line shown force measuring device 18 with an abutment 19 is.
Falls keine Kalibrierkurven vorhanden sind, können an ihre Stelle zum Bestimmen der Stromstärke im Leiter 1 aus der Lorentz-Kraft oder aus der Stromstärke in den Kompensations spulen 12 und 13 bekannte Parameter der Magnete 2 und 3, der Kompensationsspulen 12 und 13 und auch des Leiters 1 treten.If there are no calibration curves, instead of determining the current in the conductor 1 from the Lorentz force or from the current in the compensation coils 12 and 13 known parameters of the magnets 2 and 3 , the compensation coils 12 and 13 and also the conductor 1 kick.
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ID=6409677
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