DE60019822T2

DE60019822T2 - Anordnung zum messen eines Stromes in einer Leitung

Info

Publication number: DE60019822T2
Application number: DE2000619822
Authority: DE
Inventors: Philippe Audoux
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 2000-01-10
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2020-01-11
Also published as: EP1020728A1; FR2788344A1; FR2788344B1; DE60019822D1; EP1020728B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen eines Stromes, der in einem Leiter fließt.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise dazu benutzt, Gleichströme oder sich mit der Zeit ändernde Ströme zu messen.
Man kennt im Stand der Technik (siehe beispielsweise die Druckschrift WO-A-94/23305) eine gewisse Anzahl von Vorrichtungen zum Messen dieser Art, die wenigstens einen Magnetsensor mit Einrichtungen, die einen Magnetkreis bilden, der beispielsweise in Form eines Magnetkernes vorliegt, der um den Leiter herum angeordnet ist und auf dem Einrichtungen angeordnet sind, die eine Wicklung bilden, die mit Einrichtungen zum Versorgen mit einem Kompensationsstrom verbunden sind, um im Magnetkreis ein magnetisches Feld zu erzeugen, dass demjenigen entgegengesetzt ist, das darin durch den zu messenden Strom erzeugt wird, um ein Feld gleich Null in den Einrichtungen zu erhalten, die einen Magnetkreis bilden, und Einrichtungen zum Analysieren des Kompensationsstromes umfassen, um den zu messenden Strom zu bestimmen.
Diese Messvorrichtungen, die Messvorrichtungen mit galvanischer Trennung genannt werden, arbeiten faktisch auf dem Prinzip der magnetischen Kompensation.
Die Einrichtungen, die einen Magnetkreis bei einer derartigen Vorrichtung bilden, tragen im Allgemeinen Einrichtungen, die eine Wicklung aus Nc Windungen bilden, damit der zu messende Strom Ip in den Einrichtungen, die eine Magnetkreis bilden, ein Magnetfeld Hp abgeben.
Ein Strom Ic, der Kompensationsstrom genannt wird, wird in die Einrichtungen geleitet, die ein Wicklung bilden, und gibt ein Magnetfeld Hc ab, das dem Feld Hp entgegengesetzt ist.
Die Versorgungseinrichtungen sind daher so ausgebildet, dass sie den Strom Ic derart regeln, dass Ht (gesamt) = Hp + Hc = 0 oder auch Ip – Nc × Ic = 0 gilt.
Wenn diese Bedingung erfüllt ist, reicht es aus, den Strom Ic zu messen, um den Wert von Ip, d.h. den zu messenden Strom abzuleiten.
Die Regelbedingung Ht = 0 wird beispielsweise mit einem Fühler bestimmt, der im Spalt der Einrichtungen, die einen Magnetkreis bilden, angeordnet ist, wobei der Fühler beispielsweise eine Hall-Sonde oder eine Magnetwiderstandssonde sein kann.
Diese Sonden bestimmen tatsächlich nicht genau Ht = 0 sondern Bt = 0, wobei Bt die Induktion im Kern ist.
Das heißt mit anderen Worten, dass diese Bedingung nicht genau die Bedingung Ht = 0 wiedergibt. Der Unterschied ist mit den Störungen verbunden, die durch die magnetische Hysterese bei einer remanenten magnetischen Induktion Br des magnetischen Materials der Einrichtungen verursacht werden, die den Magnetkreis bilden.
Darüber hinaus sind derartige Einrichtungen im Allgemeinen sehr temperaturempfindlich. Man stellt tatsächlich einen Drift der Offsetspannung der Sonde mit der Temperatur fest. Die Regelversorgungseinrichtungen, deren erstes Bauteil die Messsonde ist, befinden sich im Allgemeinen in der Nähe der Einrichtungen, die den Magnetkreis bilden. Diese Nähe verbietet jede Messung unter ungünstigen Umständen, d.h. wenn die Temperatur über 150°C liegt.
Außerdem arbeiten die Messvorrichtungen nach dem Stand der Technik häufig mit symmetrischen Versorgungen +/– Vcc, wobei Vcc von 6 bis 24 V variieren kann. Es ist relativ schwierig, derartige symmetrischen Spannungen auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuge zu erhalten, auf dem die Messvorrichtungen mit der Batteriespannung versorgt werden, da diese Spannung eine Gleichspannung zwischen beispielsweise 6 und 16 V ist.
Aus der Druckschrift US-A-4,616,174 ist weiterhin eine Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
Die Druckschrift US-A-4,274,052 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen eines Stromes mit einem einzigen Magnetwandler, die das Prinzip der Regelung einer geradzahligen Oberwelle einer an den Anschlüssen der Einrichtung, die eine Wicklung bilden, liegenden Spannung über einen Kompensationsstrom verwendet.
Die Vorrichtungen, die im Stand der Technik bekannt sind, sind schließlich relativ kompliziert und damit mit hohen Kosten zu verwirklichen, zeigen einen relativ hohen Platzbedarf, sind empfindlich gegenüber parasitären Magnetfeldern und haben einen Messbereich, der nicht einfach anzupassen ist.
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, diese Schwierigkeiten zu beseitigen, indem eine Messvorrichtung vorgeschlagen wird, die einfach ist, zuverlässig ist, einen geringeren Platzbedarf und ein geringeres Gewicht hat und deren Kosten bei der Herstellung gleichfalls soweit wie möglich herabgesetzt sind.
Dazu ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zum Messen eines Stromes, der in einem Leiter fließt, mit wenigstens einem Magnetsensor, der dem Leiter zugeordnet ist und Einrichtungen, die einen Magnetkreis bilden, sowie Einrichtungen umfasst, die eine Wicklung bilden, die mit Einrichtungen zum Versorgen mit einem Kompensationsstrom verbunden sind, um in den Einrichtungen, die einen Magnetkreis bilden, ein magnetisches Feld zu erzeugen, das dem Feld entgegengesetzt ist, das darin durch den zu messenden Strom erzeugt wird, und mit Einrichtungen zum Analysieren des Kompensationsstromes, um den zu messenden Strom zu bestimmen, wobei der Magnetsensor ein Differenzsensor ist, der wenigstens zwei Magnetwandler aus einem Magnetkreis und einer Wicklung umfasst, wobei die Wicklungen in Reihe gegeneinander geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrich tungen zum Versorgen Einrichtungen zum Überlagern des Kompensationsstromes mit einem periodischen hochfrequenten Strom und Einrichtungen zum Analysieren einer geradzahligen Oberwelle der sich ergebenden Spannung an den Anschlüssen der Einrichtungen, die eine Wicklung bilden, umfassen, um deren Amplitude auf Null zu regeln, indem der Kompensationsstrom verändert wird.
Die Erfindung wird anhand der Beschreibung weiter verständlich, die nur als Beispiel und anhand der zugehörigen Zeichnungen gegeben wird, in denen
1 in einer synoptischen schematischen Darstellung den Aufbau und die Arbeitsweise einer Vorrichtung zum Messen des Stromes gemäß der Erfindung zeigt,
2 in einer synoptischen schematischen Darstellung den Aufbau und die Arbeitsweise einer Ausbildungsvariante der Vorrichtung zum Messen des Stromes gemäß der Erfindung zeigt und
3 in einer synoptischen schematischen Darstellung des Aufbau und die Arbeitsweise einer weiteren Ausbildungsvariante der Vorrichtung zum Messen eines Stromes gemäß der Erfindung zeigt.
In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Messen eines Stromes Ip zu erkennen, der in einem Leiter fließt, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 bezeichnet ist.
Diese Vorrichtung umfasst wenigstens einen Magnetsensor 1a, der dem Leiter 1 zugeordnet ist und Einrichtungen aufweist, die einen Magnetkreis bilden und in den Figuren mit den Bezugszeichen 2 versehen sind, an denen Einrichtungen angeordnet sind, die eine Wicklung bilden und mit dem allgemeinen Bezugszeichen 3 versehen sind, die mit Einrichtungen zum Versorgen mit einem Kompensationsstrom verbunden sind, die mehr im Einzelnen im Folgenden beschrieben werden.
Der Magnetsensor 1a ist tatsächlich ein Differenzsensor, der wenigstens zwei Magnetwandler 1a und 1b mit Magnetkreis und Wicklung umfasst, die in verschiedenen Abständen vom Leiter 1 angeordnet sind, wobei die Wicklungen in Reihe gegeneinander geschaltet sind.
Wie es weiterhin in 1 erkennbar ist, sind die Magnetwandler 1b und 1c einzeln und voneinander getrennt, wobei jeder einen Magnetkreis 2a, 2b jeweils und eine Wicklung 3a, 3b jeweils umfasst.
Wie es weiterhin in dieser Figur dargestellt ist, können die Magnetwandler 1b und 1c Seite an Seite und parallel in einer Ebene quer zur Achse des Leiters 1 angeordnet sein, durch den der zu messende Strom Ip fließt.
Wie es gleichfalls in 1 dargestellt ist, sind die Wicklungen 3a und 3b der Wandler jeweils in Reihe gegeneinander geschaltet.
Der Kompensationsstrom ist mit dem Bezugszeichen Ic in den Figuren bezeichnet.
Die Einrichtungen zum Versorgen sind ihrerseits mit dem allgemeinen Bezugszeichen 4 bezeichnet und so ausgebildet, dass sie den Einrichtungen 3, die eine Wicklung bilden, d.h. den Wicklungen 3a und 3b, die in Reihe gegeneinander geschaltet sind, einen Kompensationsstrom Ic liefern, der es erlaubt, in den Einrichtungen, die einen Magnetkreis bilden, d.h. in den jeweiligen Magnetkreisen der Wandler ein Magnetfeld zu erzeugen, das dem Feld entgegengesetzt ist, das darin durch den zu messenden Strom erzeugt wird.
Die Vorrichtung zum Messen umfasst weiterhin Einrichtungen 5 zum Analysieren des Kompensationsstromes Ic, um den zu messenden Strom Ip zu bestimmen.
Hierzu umfassen die Einrichtungen 4 zum Versorgen Einrichtungen 6a zum Überlagern des Kompensationsstromes Ic mit einem periodischen hochfrequenten beispielsweise sinusförmigen Strom, der in den Figuren mit Irf bezeichnet ist, sowie Einrichtungen 6b zum Analysieren einer geradzahligen Oberwelle der sich ergebenden Spannung an den Anschlüssen der Einrichtungen 3 des Sensors, die eine Wicklung bilden, um deren Amplitude auf Null zu regeln, indem der Kompensationsstrom Ic verändert wird.
Es versteht sich somit, dass die Spannung an den Anschlüssen der Einrichtungen 3, die eine Wicklung bilden, eine zweite Oberwelle V2f = V12f + V22f umfasst, die in Wirklichkeit die Summe der zweiten Oberwelle der Spannung an den Anschlüssen des ersten Wandler 1b, der in ein Magnetfeld H1 getaucht ist, und der zweiten Oberwelle der Spannung ist, die an den Anschlüssen des zweiten Wandlers 1c auftritt, der in ein Magnetfeld H2 getaucht ist.
Die sich ergebende Spannung V2f ist gleich Null in dem Fall, in dem die Magnetfelder H1 und H2 identisch sind, da die Wicklungen in Reihe gegeneinander geschaltet sind.
Im Gegensatz dazu erscheint ein Signal V2f, wenn das mittlere Magnetfeld am ersten Wandler vom mittleren Magnetfeld am zweiten Wandler verschieden ist.
Es versteht sich, dass das Gesamtfeld, das vom Wandler 1b gesehen wird, die Summe des durch den Strom Ip in dem ersten Abstand d1 erzeugten Feldes und des parasitären Magnetfeldes ist.
Das Gesamtfeld, das vom Wandler 1c gesehen wird, ist die Summe des Feldes, das durch den Strom Ip in dem zweiten Abstand d2 erzeugt wird, und des parasitären Magnetfeldes.
Der Beitrag des parasitären Magnetfeldes zu V2f ist gleich Null und der Spannungsunterschied V2f aus den Beiträgen des Stromes Ip in Abhängigkeit von den Abständen d1 und d2 ist proportional zu Ip.
Der differentielle Aufbau erlaubt es, den Einfluss gleichmäßiger parasitärer Magnetfelder beispielsweise des Erdmagnetfeldes auszuschließen und die Verwendung von magnetischen Entstörungseinrichtungen zu vermeiden, um die Auflösung der Vorrichtung zu verbessern.
Das Maß des Stromes Ip ergibt sich somit direkt in der oben beschriebenen Weise.
Der Kompensationsstrom Ic ist tatsächlich proportional zum zu messenden Strom Ip nach der folgenden Gleichung: Ip = K × Ic
Der Empfindlichkeitskoeffizient K wird durch eine genaue Eichung erhalten. Er ist eine Funktion der Abstände, die jeweils den ersten und den zweiten Wandler vom Leiter trennen, der Anzahl der Windungen der Wicklungen und deren Geometrie. Für Präzisionsmessungen erfordert dieser Koeffizient eine einzelne Eichung der Sensoren und die Berücksichtigung des Temperaturverlaufs des Empfindlichkeitskoeffizienten.
Der periodische hochfrequente Strom Irf hat beispielsweise die Form Irf(t) = I0 × Sin (2π × FO × t) und wird dem Kompensationsstrom Ic in den Einrichtungen 3 des Sensors überlagert, die eine Wicklung bilden. Dieser Strom Irf erzeugt ein Feld Hrf in den Einrichtungen, die einen Magnetkreis bilden.
Wenn IO ausreichend groß ist, sättigt dieses Feld auf beiden Seiten des Materials, das in den Einrichtungen vorliegt, wenn ein Gleichfeld im Sensor fehlt.
Wenn das Feld Ht gleich Null ist, ist das magnetische Material auf beiden Seiten periodisch und symmetrisch gesättigt. Die herbeigeführte Induktion B und der Fluss f zeigen somit gleichfalls per Definition eine Symmetrie. Die an den Anschlüssen der Einrichtungen 3, die eine Wicklung bilden, induzierte Spannung ist eine Funktion des Flusses f, der sich mit der Zeit (Lenzsche Regel) ändert. Diese Spannung zeigt somit eine Symmetrie bezüglich der Bezugsspannung der Einrichtungen, die eine Wicklung bilden, und eine Aufteilung eines derartigen Spannungssignals in Oberwellen zeigt, dass die Oberwellen der Ordnung 2n, d.h. die geradzahligen Oberwellen, wobei n eine positive ganze Zahl nicht gleich Null ist, gleich Null sind.
Im anderen Fall, in dem Ht von Null verschieden ist, zeigt sich, dass unter denselben Anregungsbedingungen das Spannungssignal, das an den Anschlüssen der Einrichtungen auftritt, die eine Wicklung bilden, nicht mehr symmetrisch ist. Die Analyse der Oberwellen eines derartigen Signals zeigt das Auftreten von Oberwellen der Ordnung 2n, wobei n eine positive ganze Zahl ungleich 0 ist, deren Amplitude und Phase Funktionen des Feldes Ht sind.
Die Einrichtungen zur Versorgung sind somit so ausgebildet, dass sie beispielsweise die zweite Oberwelle analysieren können, die in der Spannung an den Anschlüssen der Einrichtungen 3 auftritt, die eine Wicklung bilden, und den Kompensationsstrom Ic auf der Grundlage der Information regeln können, dass die Amplitude der zweiten Oberwelle gleich Null ist.
Es versteht sich gleichfalls, dass diese Regelung auch mit irgendeinem anderen geradzahligen harmonischen Signal möglich ist.
Hierzu umfassen die Überlagerungseinrichtungen, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 6a bezeichnet sind, beispielsweise einen Oszillator der in den Figuren mit dem allgemeinen Bezugszeichen 7 versehen ist. Im Fall der Analyse der zweiten Oberwelle des Spannungssignals liefert dieser Oszillator ein Signal mit einer Frequenz gleich dem Doppelten der Frequenz des periodischen Stromes Irf an den Eingang eines durch Zwei teilenden Frequenzteilers, der mit dem Bezugszeichen 8 versehen ist, dessen Ausgang mit einem signalformenden Modul verbunden ist, der das allgemeine Bezugszeichen 9 trägt und mit den Einrichtungen 3 verbunden ist, die eine Wicklung bilden.
Die Analyseeinrichtungen 6b umfassen ihrerseits einen Bandpassverstärker, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehen ist und mit den Einrichtungen 3, die eine Wicklung bilden, verbunden ist, um die geradzahlige Oberwelle zu verstärken und zu wählen, die dem Spannungssignal an dessen Anschlüssen entspricht, wobei der Ausgang dieses Bandpassverstärkers mit einem Multiplikator 11 verbunden ist, der gleichfalls am Eingang ein Signal empfängt, das von dem Oszillator 7 mit einer Frequenz von 2FO ausgegeben wird, um eine synchrone Erfassung zu ermöglichen.
Der Ausgang dieses Multiplikators ist mit einem Tiefpassfilter 12 verbunden, das ein Spannungssignal V2h, das proportional zur Amplitude und Phase der entsprechenden Oberwelle ist, einem Korrigierglied beispielsweise vom PID-Typ liefert, das mit dem allgemeinen Bezugszeichen 13 versehen ist.
Der Ausgang dieses Korrekturgliedes vom PID-Typ ist mit einem Spannungsstromwandler verbunden, der das allgemeine Bezugszeichen 14 trägt und den Kompensationsstrom den Einrichtungen 3 liefert, die eine Wicklung bilden.
Die Einrichtungen 5 zum Analysieren des Kompensationsstromes Ic umfassen ihrerseits einen Widerstand, der in der Figur mit dem allgemeinen Bezugszeichen 15 versehen ist und in Reihe zu den Einrichtungen 3 geschaltet ist, die eine Wicklung bilden, und mit dessen Anschlüssen die Eingänge eines Verstärkers 16 verbunden sind, dessen Ausgang mit einem Tiefpassfilter 17 verbunden ist, das eine Spannung Vs proportional zu diesem Kompensationsstrom Ic und somit zum zu messenden Strom Ip liefert, wenn die im Vorhergehenden genannten Bedingungen erfüllt sind.
Es versteht sich somit, dass in der beschriebenen Weise ein Verfahren zur synchronen Erfassung zur Analyse der zweiten Oberwelle des Spannungssignals an den Anschlüssen der Einrichtungen 3, die eine Wicklung bilden, ausgeführt wird.
Der Bandpassverstärker 10 bewirkt eine Vorauswahl und eine Verstärkung der zweiten Oberwelle während die Anordnung aus Multiplikator 11 und Tiefpassfilter 12 eine Oberwellenanalyse ausführen und am Ausgang die Spannung V2h liefern, die proportional zur Amplitude und der Phase der zweiten Oberwelle der Spannung V1 an den Anschlüssen der Einrichtungen ist, die eine Wicklung bilden.
Diese Spannung V2h, die die zweite Oberwelle abbildet, wird durch das Korrekturglied 13, beispielsweise vom PID-Typ verarbeitet und der Spannungsstromwandler 14 liefert den Kompensationsstrom Ic den Einrichtungen, die eine Wicklung bilden.
Die Module 7, 8, 9 des Oszillators, des Teilers und des Signalformers erzeugen den periodischen Strom Irf mit einer Frequenz von F0 und das Bezugssignal mit einer Frequenz 2F0 für die synchrone Erfassung, wobei der sich ergebende periodische hochfrequente Strom Irf dem Strom Ic, der vom Wandler 14 kommt, in den Einrichtungen 3 überlagert wird, die eine Wicklung bilden.
Der in diesen Einrichtungen fließende Strom, d.h. Irf + Ic wird aufgrund des Widerstandes 15, der ein Präzisionsnebenschlusswiderstand sein kann, und des Verstärkers 16 abgegriffen. Die Hochfrequenzinformation wird vom Tiefpassfilter 17 herausgefiltert, um am Ausgang eine Spannung Vs = A × Ip zu liefern, wobei A ein bestimmter Koeffizient ist, was es ermöglicht, den zu messenden Strom Ip zu erhalten.
Es können verschiedene Herstellungstechniken für die Einrichtungen, die einen Magnetkreis bilden, und die Einrichtungen, die eine Wicklung bilden, in Betracht gezogen werden.
Als Beispiel kann eine Technik der linearen Wicklung mit einem klassischen oder einem wärmehaftenden Draht verwandt werden.
Eine andere Technik, die Planartechnik genannt wird, kann gleichfalls in Betracht gezogen werden, wobei dann die Wicklung durch Gravieren und den Anschluss von Kupferbahnen verwirklicht wird.
Es versteht sich somit, dass die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine gewisse Anzahl von Vorteilen bezüglich der deutlichen Ausbildung im Kleinformat, der geringeren Herstellungskosten, der geringeren Empfindlichkeit gegenüber parasitären Magnetfeldern, was die Verwendung von magnetischen Hilfabschirmungen vermeiden lässt, und der problemlosen Anpassung des Messbereiches ohne Änderung des Sen sors einfach durch eine Regulierung des Abstandes, der den Leiter und den Sensor trennt, hat.
Eine derartige Messvorrichtung bildet ein messtechnische Element, das mit einer Gleichspannung arbeitet, für ein System zum Steuern eines elektrischen Stromes wobei die verschiedenen elektronischen Einrichtungen, die den Einrichtungen zugeordnet sind, die einen Magnetkreis und eine Wicklung bilden, in einem Abstand davon angeordnet werden können und miteinander über Signalübertragungsleitungen verbunden werden können, was eine Fernbetätigung erlaubt, wobei die synchrone Erfassung den Ausschluss von vorhandenen parasitären elektromagnetischen Störungen ermöglicht.
Diese Fernmessung ermöglicht es, einen oder mehrere Sensoren dieses Typs im elektrischen Netz eines Kraftfahrzeuges beispielsweise anzuordnen und die elektronischen Einrichtungen in einem an einem geschützten Bereich angeordneten Rechner, beispielsweise im Steuerrechner für die Funktion des Motors des Kraftfahrzeuges usw. einzuschließen.
Als Beispiel kann der Magnetkreis jedes Wandlers einen magnetischen Querschnitt aufweisen, dessen Fläche zwischen 0,05 mm² und 0,4 mm² liegt. Jede Wicklung kann ihrerseits in herkömmlicher Wiese bestimmt werden.
Es versteht sich, dass verschiedene Ausbildungsformen dieser Vorrichtung in Betracht gezogen werden, wie es in den 2 und 3 dargestellt ist, in denen identische Bezugszeichen Bauteile bezeichnen, die zu denen in 1 identisch oder analog sind.
Die in 2 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Vorrichtung im Wesentlichen durch eine andere Anordnung der beiden Magnetwandler 1b, 1c des Differenzsensors 1a. Während in 1 die Wandler 1b, 1c Seite an Seite und parallel zueinander angeordnet waren, sind bei der in 2 dargestellten Vorrichtung die Wandler 1b und 1c mit ihren Achsen schräg und versetzt bezüglich des Leiters angeordnet, wobei sie beispielsweise in einer Linie zueinander ausgerichtet sein können.
Bei dem dargestellten Beispiel umfassen die Wandler 1b und 1c jeweils eine Magnetkreis 2a, 2b und eine Wicklung 3a, 3b, die getrennt sind. Es versteht sich, dass auch ein gemeinsamer Magnetkreis für beide Wandler verwandt werden kann. Man ordnet dann an diesem gemeinsamen Magnetkreis die beiden Wicklungen der beiden Wandler in umgekehrten Sinn ihrer Wicklung an, um ihre Schaltung in Reihe und gegeneinander zu ermöglichen.
Die Arbeitsweise dieser Ausbildungsform ist die gleiche wie bei der in 1 dargestellten Vorrichtung, so dass sie nicht nochmals im Einzelnen beschrieben wird.
Andere Ausbildungsformen der Vorrichtung können gleichfalls in Betracht gezogen werden, wie es in 3 dargestellt ist, in der der Leiter 1 in einem gleichen Abstand zwischen den Wandlern 1b und 1c angeordnet ist.
Der Beitrag des Stromes Ip ist die Summe der Beiträge der Wandler 1b und 1c. Die Vorrichtung arbeitet somit differentiell, jedoch nur bezüglich der parasitären Felder.
Es versteht sich, dass Magnetkreise und Wicklungen in anderen Formen verwandt werden können.
Man kann diverse identische Formen der Magnetkreise für die beiden Wandler wählen und symmetrisch bezüglich einer Achse in einer Ebene senkrecht zum Stromleiter anordnen, beispielsweise in Form von Kreis- oder Ellipsenbögen.

Claims

Vorrichtung zum Messen eines Stromes, der in einem Leiter (1) fließt, mit wenigstens einem Magnetsensor (1a), der dem Leiter (1) zugeordnet werden kann und Einrichtungen (2), die einen Magnetkreis bilden, sowie Einrichtungen (3) umfasst, die eine Wicklung bilden, die mit Einrichtungen (4) zum Versorgen mit einem Kompensationsstrom (Ic) verbunden sind, um in den Einrichtungen (2), die einen Magnetkreis bilden, ein magnetisches Feld zu erzeugen, das dem Feld entgegengesetzt ist, das darin durch den zu messenden Strom erzeugt wird, und mit Einrichtungen (5) zum Analysieren des Kompensationsstromes, um den zu messenden Strom (Ip) zu bestimmen, wobei der Magnetsensor (1a) ein Differenzsensor ist, der wenigstens zwei Magnetwandler (1b, 1c) aus einem Magnetkreis und einer Wicklung umfasst, wobei die Wicklungen (3a, 3b) in Reihe gegeneinander geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (4) zum Versorgen Einrichtung (6a) zum Überlagern des Kompensationsstromes (Ic) mit einem periodischen hochfrequenten Strom (Irf) und Einrichtungen (6b) zum Analysieren einer geradzahligen Oberwelle der sich ergebenden Spannung an den Anschlüssen der Einrichtungen (3), die eine Wicklung bilden, umfassen um deren Amplitude auf Null zu regeln, indem der Kompensationsstrom (Ic) verändert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetwandler (1b, 1c) einzeln und voneinander getrennt und parallel Seite an Seite angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (1b, 1c) so ausgebildet sind, dass sie mit ihren Achsen bezüglich des Leiters (1) geneigt und versetzt angeordnet werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (1b, 1c) getrennte Magnetkreise und Wicklungen umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (1b, 1c) zueinander ausgerichtet angeordnet sind und jeweils eine Wicklung umfassen, die an einem gemeinsamen Magnetkreis angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Versorgen einen Oszillator (7) umfassen, der ein Signal mit einer Frequenz gleich einem Vielfachen der Frequenz des periodischen Stroms (Irf) dem Eingang eines Frequenzteilers (8) liefert, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Moduls (9) zum Formen von Signalen verbunden ist, dessen Ausgang mit den Einrichtungen (3) verbunden ist, die eine Wicklung bilden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Versorgen einen Bandpassverstärker (10) umfassen, dessen Eingang mit den Einrichtungen (3) verbunden ist, die eine Wicklung bilden, um die entsprechende geradzahlige Oberwelle zu verstärken und auszuwählen, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Multiplikators (11) verbunden ist, der an einem Eingang gleichfalls das Ausgangssignal des Oszillators (7) empfängt und dessen Ausgang mit dem Eingang eines Tiefpassfilters (12) verbunden ist, um das Signal synchron zu analysieren und ein Span nungssignal (V2h) abzugeben, das zu der Amplitude und der Phase der entsprechenden Oberwelle proportional ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Tiefpassfilters (12) mit dem Eingang eines Korrekturgliedes (13) vom Proportional-Integral-Differenzial-Typ verbunden ist, dessen Ausgang mit einem Spannungsstromwandler (14) verbunden ist, dessen Ausgang mit den Einrichtungen (3) verbunden ist, die eine Wicklung bilden, um diesen den Kompensationsstrom (Ic) zu liefern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (5) zum Analysieren des Kompensationsstromes (Ic) einen Widerstand (15) in Reihe mit den Einrichtungen (3), die eine Wicklung bilden, einen Verstärker (16), der mit den Anschlüssen dieses Widerstandes (15) verbunden ist, und ein Tiefpassfilter (17) umfassen, das mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist, um ein Ausgangssignal (Vs) zu liefern, das proportional zum Kompensationsstrom (Ic) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Oberwelle die zweite Oberwelle ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Magnetkreis einen magnetischen Querschnitt aufweist, dessen Fläche zwischen 0,05 mm² und 0,4 mm² liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (2), die einen Magnet kreis bilden, und die Einrichtungen (3), die eine Wicklung bilden, einerseits und die verschiedenen Einrichtungen der Vorrichtung, die damit verbunden sind, andererseits, in einem Abstand voneinander angeordnet und über Signalübertragungsleitungen miteinander verbunden sind.