DE892476C

DE892476C - Anordnung zur Abbildung eines Gleichstromes

Info

Publication number: DE892476C
Application number: DEST1185D
Authority: DE
Inventors: Harry Forssell
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1942-06-16
Filing date: 1943-06-01
Publication date: 1953-10-08

Description

Anordnung zur Abbildung eines Gleichstromes In dem Patent 744 202 wird eine -Anordnung zur genauen Abbildung eines Gleichstromes mittels in Reihe geschalteter, über gleichstromvormagnetisierte Drosselspulen gespeister Gleichrichter beschrieben. Die vorliegende Erfindung betrifft eine andere Anordnung zu demselben Zweck, die in der Regel einfacher als die vorgenannte wird. Die Erfindung geht von der bekannten Schaltung aus, in der der abzubildende Gleichstrom eine- einzelne Drosselspule vormagnetisiert, deren Wechselstrom gleichgerichtet wird, und zeichnet sich dadurch ans, daß der also gleichgerichtete Strom die Sekundärwicklung eines Hilfsstromwandlers durchfließt, dessen Primärwicklung von dem abzubildenden Strom (Hauptstrom) durchflossen wird. Die Unregelmäßigkeiten des abbildenden Stromes, die von der Magnetisierung und Entmagnetisierung der Drosselspule und von der Kommutierung des Gleichrichters herrühren, bilden einen über den glatten Gleichstrom überlagerten Wechselstrom, aber die Ausbildung dieses. Wecheistromes wird durch die induktive Verkettung mit dem Hauptstrom verhindert, der in Ider Regel einen reinen Gleichstrom darstellt. Jeder über den Gleichstrom in einem Kreis des Stromwandlers überlagerte Wech'sels trom erzeugt nämlich eine Spannung, die sich dem Strom widersetzt. Die Voraussetzung für eine wirksame Glättung in dieser Weise ist selbstverständlich wie für jede genaue Abbildung durch Stromwandler, daß der Scheinwiderstand des Meßstromkreises nicht allzu hoch ist.
Zwei Ausführungsformen der Erfindung sind i.n Abb. I und 2 der Zeichnung schematisch, dargestellt.
In beiden Abbildungen ist 1 ein Gleichstromleiter, dessen Strom abzubilden ist, gewöhnlich in kleinerem Maßstab. Mit diesem Leiter sind eine Gleichstromvormagnetisierungswicklung einer Drosselspule 2 und die Primärwicklung eines Stromwandlers 3 in Reihe geschaltet. Die Wechselstromwicklung der Drosselspule ist an einem Wechselstromnetz 4 in Reihe mit einem Gleichrichter 5 angeschlossen. Der Gleichstrom von dem letzteren durchfließt die Sekundärwicklung des Stromwandlers 3 und eine Bürde 6, z. B. ein Meßgerät, einen Regler oder mehrere ähnliche Apparate.
In der idealen gleichstromvormagnetisierten Drosselspule wind bei glattem Gleichstrom ein Wechselstrom rechteckiger Kurvenform erhalten, der in einem idealen Gleichrichter gleichgerichtet einen glatten, dem primären Gleichstrom genau proportionalen Gleichstrom gibt. Die Proportionalität gilt auch für die Augenblichswerte, so daß zufällige Unebenheiten des primären Gleuchstromes auch in dem durch die Drosselspule und den Gleichrichter bestimmten sekundären Gleichstrom abgebildet werden. Sowohl die gleichstromvormfagnetisierte Drossel wie der Gleichrichter haben jedoch Unvollkommenheiten, die in der sekundären Gleichstromkurve auch bei vollkommen glattem primärem Gleichstrom Unebenheiten verursacht. Diese Unebenheiten treten vorzugsweise zu den Zeitpunkten auf, wenn der Wechselstrom seine Richtung ändert, und können deshalb Kommutierungsscharten genannt werden.
Der Stromwandler 3 gleicht bei geeigneter Ausführung den größten Teil der genannten Unebenheiten aus. Jeder Unterschied zwischen dem primären und sekundären Gleichstrom ruft im Stromwandler eine Magnetisierungsänderung und dadurch eine Spannung hervor, die den Ausgleich bewirkt.
Was besonders die Kommutierungsscharten betrifft, so zeigt eine nähere Untersuchung, daß es jeweils zweckmäßig sein kann, besondere Schritte zu unternehmen, um die entsprechende Magnetisierungsänderung an einen passenden Teil der Stättigungskurve des Stromwandlers zu verlegen.
Die Untersuchung der Wirkungsweise der gleichstromvormagnetisierten Drossel zeigt bekanntlich, daß die Kommutierungsscharten in ihrer Stromkurve während der Zeitabschnitte eintreffen, wenn einer der Drosselkerne gesättigt ist. Falls nun der Stromwandler mit Rücksicht sowohl auf Kern als auch Wicklung mit der gleichstromvormagnetisierten Drossel gleichartig ausgeführt wäre, so würde sein Kern, der auch durch den Unteschied zwischen dem primären Gleichstrom und dem (hier gleichgerichteten) Wechselstrom der Drossel magnetisiert wird, gleichzeitig mit dem einen Drosselkern seine Söttigung erreichen, also bereits wenn die eigentliche Kommutierungsscharte beginnt, weshalb er die für die Ausfüllung der Kommutierungsscharte nötige Spannungswelle nur mit Schwierigkeit liefen könnte.
Um der genannten verfrühten Sättigung des Stromwandlers vorzvibeugen, kann man Schritte verschiedener Art vornehmen. Man kann beispielsweise bei normaler Strombelastung einen gewissen, die Magnetisierungsamperewindungen übersteigenden Unterschied zwischen den primären und sekundären Amperewindungen des Stromwandlers hervorrufen, so daß der Kern dann mehr oder weniger gesätigt ist, und zwar im entgegengesetzten Sinn gegen die Sättigung, die der drch die Kommutierungsscharte bedingte Unterschied hervorrufen will.
Einen Unterschied der erstgenannten Art kann man z. b. durch eine auf dem Stromwandler, der Drossel oder auf beiden liegende zusätuliche Wicklung 7 (Abb. 2) hervorrufen, die von einer konstanten gleichstromquelle 8 vorzugsweise über eine Drossel 9 gespeist wird und in demselben Sinn wie die Sekundärwicklung des Stromwandlers oder die Gleichstromwicklung der Drossel wirkt. Eine andere Maßnahme zu demselben Zweck kann sein, daß das Verhältnis zwischen den Windungszahlen der Sekundär-und Primärwicklung des Stromwandlers etwas größer als das Verhältnis zwischen den Windungszahlen der Wechselstrom- und der Gleichstromwicklung der Drosselspule gemacht wird. Hierbei soll auch auf die Stromverluste im Gleichrichter Rücksicht genommen werden, die gegebenenfalls noch eine Erhöhung der sekundären Windungszahl begründen können.
Eine andere Weise zur Verhinderung einer verfrühten Sättigung des Stromwandlerkernes ist die Ausführung dieses Kernes in solcher Weise, daß der eine größere Amperewindungszahl als der Drosselkern für seine Sättigung erfordert. Zu diesem Zweck kann man den Stromwandlerkern beispielsweise mit einem kleinen Luftspalt versehen oder ihn aus einem Material mit niedrigerer Anfangspermeabilität als den Drosselkern ausführen, beispielsweise aus gewöhnlichen Transformatorblech, während der letztere aus Blech hoher Permeabilität, z. b. sogenanntem My-Metall, ausgeführt ist.
Die vorgeschlagenen Maßnahmen zum Verhindern einer verfrühten Sättigung des Stromwandlerkernes können auch in verschiedener Weise miteinander kombiniert werden.

Claims

PATENTANSPRÜcHE: 1. Anordnung zur Abbildung eines gleichstromes mittels einer von demselben vormagnetisierten Drosselspule, deren Wechselstromwicklung mit einem gleichrichtersatz in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromkreis des Gleichrichters (5) die Sekundärwicklung eines Hilfsstromwandlers (3) enthält, dessen Primärwicklung von dem abzubildenden Gleichstrom durchflossen wird.
2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei normaler Strombelastung ein gewisser, den gewöhnlichen Magnetisierungsbedarf bedeutend übersteigender Unterschied zwischen den primären und sekundären Amperewindungen des Stromwandlers herrscht, und zwar entgegengesetzt dem Unterschied, der beim momentanen Absinken des gleichgerichteten Stromes der Drosselspule auf Null auftritt.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler oder die Drosselspule oder beide eine konstant gespeiste Zusatzwicklung (7) haben, die mit der Sekundärwicklung des ersteren oder mit der Gleichstromwicklung der letzteren zusammenwirkt.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Windungszahlen der Sekundär- und Primärwicklung des Stromwandlers (3) etwas größer ist als das Verhältnis der Windungszahlen der Wechselstromwicklung und der Gleichstromwicklung der Drosselspule (2).
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Stromwandlers (3) derart ausgeführt ist, daß er eine größere Amperewindungszahl zur Erreichung seiner Sättigung als der Kern (der Drosselspule (2) erfordert.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandlerkern einen Luftspalt besitzt.
7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandlerkern aus einem Material niedrigerer Anfangspe-rmeabili -tät als ,der Drosselkern besteht.