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Meßvorrichtung für Gleichstrom Es ist bereits eine Meßvorrichtung
für Gleichstrom bekanntgeworden, bei der durch die magnetische Einwirkung des Gleichstromes
die Induktion eines Wechselstromkreises geändert wird und die Änderung an einem
vom Wechselstrom beeinflußten Mießinstrument erkennbar wird (Patent 272 748). Bei
dieser bekannten Einrichtung wird eine Eisendrosselspule benutzt und das Meßinstrument
mit der Wechselstromwicklullg der Drosselspule in Reihe geschaTtet; die von der
Gleichstromwicklung der Drosselspule bewirkte Änderung des Magnetfeldes wird dann
von dem Meßinstrument angezeigt. Um die induktiven Einwirkungen der Wechselstromwicklungen
auf den Gleichstromkreis zu beseitigen, ist es auch bereits bekannt, bei einer solchen
Meßeitrichtung die Wechselstromwicklung so anzuordnen bzw. den Eisenkörper so auszubilden,
daß sie keine magnetische Verkettung mit dem Gleichstromleiter bzw. mit der Gleichstrom
wicklung aufweist. Diese bekannte Meßvorrichtung hat verschiedene Nachteile. Die
Anzeige des Wechselstrominstrumentes ist nur für einen gewissen Bereich des Gleichstromes
proportional dem zu messenden Gleichstrom.
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Bei größeren Gleichstromindultionen, mithin bei großen zu messenden
Gleichströmen. versagt das Verfahren, da der Eisenkern übersättigt wird. Die Anzeige
des Wechselstrominstrumentes ist ferner nicht allein von dem zu messenden Gleichstrom.
sondern auch von der Höhe der Wechselspannung und von der Frequenz der Wechselspannung
abhängig, und zur Eliminierung dieser Abhängigkeiten ist man gezwungen, sehr umständliche
Kunstschaltungen anzuwenden. Um den durch eine Übersättigung des Eisenkernes hervorgerufenen
Mangel zu beseitigen ist es schon hekanntgeworden,
den Eisenkern
mittels einer zusätzlichen Wicklung, welche in einem dem zu messenden, Gleichstrom
entgegengesetzten Sinne den Eisenkern beeinflußt. zu entmagnetisieren und die Wechselstromwicklung
nur als Kriterium für das Gleichgewicht zwischen Primär- und Sekundärgleichstromamperewindungszahl
hinzuzuziehen. Es ist auch schon bekanntgeworden die Regelung des in der Sekundärwicklung
fließenden Gleichstromes durch die Wechselstromwicklung automatisch vornellmen zu
lassen, beispielsweise durch eine Verkettung der beide Kreise mittels Elektronenröhren.
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Alle diese Verfahren haben den Nachteil, daß sie verhältnismäßig
umständliche Hilfsapparaturen benötigen. Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Meßvorrichtung für Gleichstrom
mit einem Eisenkern. der mit einer von einer Wechselspannung gespeisten Wicklung
versehen ist und dessen magnetische Leitfähigkeit für Wechsel@üsse unter der Einwirkung
des zu messenden Gleichstromes geändert wird und bei dem der durch den zu messenden
Gleichstrom hervorgerufene Fluß mit Gleichstrom kompensiert ist. die dadurch gekennzeichnet
ist, daß der die Vechselstromwicklung durchfließende Wechselstrom unmittelbar über
eine statisch arbeitende Gleichrichteranordnung' fließt, deren Gleichspannungsklemmen
über ein Anzeigeinstrument an die zur Kompensation dienende Gleichstromwicklung
auf dem Eisenkern angeschlossen sind.
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Der Eisenkern des Gegenstandes der Erfindung kann vier Schenkel aufweisen,
von denen die beiden äußeren die Wechselstromwicklung tragen, während die über den
Gleichrichter gespeiste Gleichstromwiclilun: auf einem oder beiden Jochen des mittleren,
vom zu messenden Gleichstrom durchsetzten Kernfensters untergebracht ist. Die Anordnung
kann aber auch so getroffen sein. daß die Wechselstromwicklung aus zwei Teilen besteht,
die in gegenläufigem Sinne auf den aus zwei Teilen bestehenden Eisenkern aufgebracht
sind. Der über die Gleichrichter gespeisten Gleichstromwicklung wird zwecl;-mäßig
ein Kondensator parallel geschaltet.
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Bekannt ist jedoch audi ein Gleichstrommeßwandler, der einen von
dem Primlärleiter durchsetzten Eisenkern besitzt und eine Öffnung zur Aufnahme eines
von einem Motor angetriebenen Gleichstromankers hat. Dessen EMK wird einer auf dem
Eisenkern befindlichen, zur Kompensation dienenden Wicklung zugeführt. Diese bekannte
Anordnung kann man als einen über ein Meßinstrument geschlossenen Hauptschlußgleichstromgenerator
bezeichnen, dessen Erregereisen von der Diilerellz aus dem zu messenden Gleichstrom
und dem Generatorstrom magnetisiert wird Die für die Erfindung wesentliche wechselstromgespeiste
Wicklung fehlt bei diesem bekannten Gleichstromwandler.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele für Meßeinrichtungen
nach der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt.
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In Abb. I durchsetzt der vom zu messelldel Gleichstrom J durchilossene
Leiter 1 1 das mittlere Fenster eines vierschenkligen Eisenkernes 1 2. Auf den beiden
Außenschenkeln 13 und 14 des Eisenkernes 12 sind zwei Wicklungen 15 und 16 aufgebracht,
die an eine Wechselstromquelle 17 angeschlossen und derart geschaltet sind, daß
die Summe ihrer Flüsse in ihrer Einwirkung auf den Gleichstromleiter 11 ZU Null
wird. Im Zuge der Wechselstromwicklungen 15, 16 liegt eine Gleichrichteranordnung
1 S in Grätzschaltung. an deren Gleichstromklemmen eine Gleichstromwicklung 19-.
20 angeschlossen ist, die auf die beiden Joche 21, 22 des mittleren vom Leiter 11
durchsetzten Kernfensters verteilt ist und die Wirkung des zu messenden Gleichstromes
aufzuheben trachtet. Ein Meßinstrument 23 mißt den durch die Gleichstromwicklung
19. 20 fließenden Strom.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Der zu messende Gleichstrom
J magnetisiert die joche und die vier Schenkel des Eiseikernes 12. Durch diese Gleichstrommagnetisierung
sinkt der Wechselstromwiderstand der auf den Außenschenkeln liegenden Wechselstromwicklungen
15, 16. Wenn der Wechselstromwiderstand sinkt, so steigt der durch die Wicklungen
15 und 16 fließende Stron und damit der durch die Gleichstromwicklung 19, 20 fließende
Gleichstrom. Die Gleichstromwicklung 19. 20 bildet also sozusagen die Sekundärwicklung
zu der Gleichstromprimärwicklung 11. Im Beharrungszustande wird die P rim ärgleichstromamp
erexlindungszahl gleich der Sekundärgleichstromamperewindungszahl plus einer Rest-AW-Zahl
sein. Diese Rest-AW-Zahl ist so groß, als erforderlich ist, mn den Gleichstromwiderstand
der Wicklungen auf dem dritten und vierten Schenkel genügend weit herabzusetzen.
An dem Meßgerät kann man also die Größe des durch den Primärleiter 11 fließenden
Gleichstromes ohne weiteres ablesen. Die Einrichtung arbeitet demnach sozusagen
wie ein Wechselstromwandler. Um einen gut geglätteten Sekundär gleichstrom zu bekommen,
ist die Gleichstromseite des Gleichrichters durch einen gro ßen Kondensator 24 überbrückt,
der außerdem die Aufgabe übernimmt, den Wandler als Wechselstromwandler für die
Oberwellen im
zu messenden Gleichstrom arbeiten zu lassen.
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Beim Vorhandensein solcher Oberwellen werden dieselben transformatorisch
in die Gleichstromsekundärwicklung übertragen und können sich über das Meßinstrument
und den er wähnten Kondensator ausgleichen.
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Bei dem in Abb. 2 schematisch dargestellten Beispiel sind statt eines
vierschenkligen Eisenkernes zwei rahmenförmige oder ringförmige Eisenkerne 25 und
26 angeordnet, die eine gemeinsame Primärwicklung 27 für den zu messenden Gleichstrom
J, eine gemeinsame Sekundärwicklung 28 für den dem Gleichrichter 29 entnommenen
Sekundärstrom und je eine Wechselstromwicklung 30 und 31 tragen, die in ihren Windungsrichtungen
so angeordnet sind, daß die in ihnen fließenden Wechselströme die Primär- oder Sekundär-'
wicklung nicht induktiv beeinflussen können.
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Das zur Anzeige dienende Meßinstrument ist mit 32, der der Wicklung
28 parallel geschaitete Kondensator mit 33 bezeichnet. Die Wirkungsweise dieser
Einrichtung ist im übrigen die gleiche wie bei dem in Abb. I gezeichneten Beispiel.
Als statisch arbeitende Gleichrichter werden vorzugsweis!e Trockengleichrichter
verwendet, da diese einer Wartmlg bedürfen.
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PATENTANSPRSCHE: I. Meßvorrichtung für Gleichstrom mit einem Eisenkern,
der mit einer von einer Wechselspannung gespeisten Wicklung versehen ist und dessen
magnetische Leitfähigkeit für Wechselflüsse unter der Einwirkung des zu messenden
Gleichstromes geändert wird und hei dem der durch den zu messenden Gleichstroin
hervorge ruiene Fluß mit Gleichstrom kompensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
der die Wechselstromwicklung durchfließende Wechselstrom unmittelbar über eine statisch
arbeitende Gleichrichteranordnung fließt, deren Gleichspannungsklemmen über ein
Anzeigeinstrument an die zur Kompensation dienende Gleichstromwicklung auf dem Eisenkern
angeschlossen sind.