DE911518C - Einrichtung zum Messen oder Regeln mittels eines magnetischen Verstaerkers - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Messen oder Regeln mittels eines magnetischen Verstärkers Wenn eine physikalische Größe mittels eines magnetischen Verstärkers gemessen oder geregelt werden soll, wobei der verstärkte Ausgangsstrom der Eingangsgröße des Verstärkers entspricht., so tritt der Nachteil auf, daß die Ausgangsstromstärke außer von der Eingangsgröße auch noch von der Höhe der Speisespannung .des Verstärkers sowie von anderen äußeren Einflüssen abhängig ist. Da derartige Verstärker Gleichrichter enthalten, gehen insbesondere auch die z. B. durch Temperatureinflüsse bedingten Änderungen der Gleichrichterwirkung störend in die Messung ein, so d.aß die Größe des Verstärkungsfaktors häufig geprüft und gegebenenfalls nachgeregelt werden muß. Dieser Nachteil kann bei einer Einrichtung zum Messen oder Regeln einer Eingangsgröße mittels zweier aus einem magnetischen Verstärker entnommener, von der Eingangsgröße in. gleichem Maß, aber in entgegengesetztem Sinn beeinflußter elektrischer Ströme dadurch beseitigt werden, daß erfindungsgemäß Mittel vorgesehen sind, um den Quotienten aus der Differenz und der Summe dieser beiden elektrischen Ströme zu bilden. Die Differenz der beiden Ströme kann, wenn es sich um Wechselströme handelt, z. B. durch einen Differenzstromwandler gebildet werden. Vorzugsweise benutzt man dazu aber eine an sich bekannte Abgleichschaltung, d. h. eine Differenz- oder Brückenschaltung. Gegebenenfalls kann die Summe der beiden Wechselströme auch durch einen Summenstromwandler gebildet werden. Man kann aber bei Benutzung eines Quotientenmeßgeräts mit einer aus zwei getrennten Spulen bestehenden Feldwicklung diesen beiden Spulen zur Summen- oder Differenzbildung auch je einen der beiden Ströme zuführen. Unter Umständen ist aber die Summenbildung auch in einer einfachen Stromüberlagerungsschaltung möglich: Nimmt man an, daß durch Änderungen der Gleichrichterwirkung, z. B. infolge von Temperaturänderungen oder durch andere äußere Einnüsse, die beiden Ströme sich im gleichen Verhältnis verändern, so heben sich diese Änderungen bei der Quotientenbildung heraus, da sich sowohl der Zähler als auch der Nenner des betreffenden Bruches in gleichem Maß ändert. Aber auch dann, wenn die Veränderungen der beiden Ströme nicht genau gleich groß sind, ergibt sich eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bisher bekannten Anordnungen, bei denen nur die Differenz der beiden Ströme gemessen wird'. Außerdem wird die Anzeige oder Regelung gemäß der Erfindung von Änderungen der Speisespannung unabhängig.
• In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in Schaltbildern. dargestellt. Dabei zeigt Fig. i eine Verstärkereinrichtung mit einem an den Ausgangswechselstrom angeschlossenen.Doppelspulinstrument mit zwei getrennten Feldspulen, denen zur Summenbildung je einer der beiden der Eingangsgröße in gleichem Maß, aber in entgegengesetztem Sinn. entsprechenden elektrischen Ströme J1 und J2 zugeführt wird, während die Differenz J,.-J. in einer Abgleichschaltung gebildet wird.
• Fig. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung mit der Summenbildung durch eine Stromüberlagerungsschaltung und der Differenzbildung durch einen Differenzstromwandler und Fig. 3 eine Verstärkereinrichtung mixt einem Gleichstrom-Kreuzspulmeßgerät, wobei die Summenbildung über einen Stromwandler und einen Gleichrichter in einer Wechselstromüberlagerungsschaltung und die Differenzbildung in einer Gleichstromabgleichschaltung erfolgt.
• In allen Fällen ist als Eingangsgröße eine Gleichspannung U = angenommen:, während als Hilfsstromquelle ein Transformator vorgesehen ist, dessen Sekundärwicklung in zwei Hälften i und 2 unterteilt und dessen Primärwicklung 3 an eine Wechselspannung U - angeschlossen ist. Der magnetische Verstärker besteht aus vier geschlossenen Eisenkernen q,, 5, 6, 7. Diese tragen je drei Wicklungen, nämlich Erregerwicklungen 8, g, io, i i, Eingangswicklungen 12, 13, 14, 15, die in Reihenschaltung an die Spannung U = angeschlossen sind; und Hilfswicklungen 16, 17, 18, ig, die über Gleichrichter 2o bzw. 21 von gleichgerichteten Strömen gespeist werden, die den von den Sekundärspulen i bzw. 2 ausgehenden Wechselströmen J1 bzw. J2 entsprechen. I In Fig. i ist als Qnotientenmeßgerät ein elektrodynamisches Doppelspulinstrument vorgesehen, dessen Feldwicklung aus zwei getrennten Spulen 22 und 23 besteht, die von den Strömen J, bzw. J2 durchflossen werden. Die mit einem Zeiger :z4 verbundenen Drehspulen sind mit 25 und 26 bezeichnet. Die Meßspule 25 liegt nun in dem Abgleichzweig einer Differenzschaltung und wird daher von einem Strom 11-J2 durchflossen, während die Richtspule 26 in der üblichen Weise über einen induktiven Widerstand 27 geschlossen ist. Da sich die Drehspulen somit in einem Wechselfeld befinden, das durch die Summe der von den Strömen J1 und 12 herrührenden. Amperewindungen erzeugt wird, so ist der Ausschlag des Zeigers 24 .dem Quotienten (J1 - J2) : (Ji +l2) proportional.
• Wenn man die Stromrichtung in der Wicklung 23 der in der Wicklung 22 entgegengesetzt wählen würde, so wäre das Feld; in. dem sich die Drehspulen bewegen, .der Differenz der Amperewindungen proportional. In diesem Fall müßten die Sekundärwicklungen i und 2 so miteinander verbunden werden, daß die Ströme J1 und 1, sich in .der Meßspule 25 summieren.
• Beider in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist ein Doppelinstrument mit einer ungeteilten Feldwicklung 28 vorgesehen. In diesem Fall ist angenommen, -daß die Wicklungen i und 2 so geschaltet sind, daß in der Feldspule 28 die Summe 1, -i- J2 der beiden Zweigströme fließt. Hinter der Feldspule 28 teilen sich die Ströme wieder und durchfließen je eine Primärwicklung 2g bzw. 30 eines Differenzstromwandlers, an dessen Sekundärwicklung 31 die Meßspule 25 des Doppelspulinstruments angeschlossen ist, während die Richtspule 26 wie in dem vorigen Beispiel über einen Widerstand 27 geschlossen ist. Im übrigen stimmt die Schaltung mit der Anordnung nach Fig. i überein. Auch die Wirkung ist die gleiche, -da die Feldspule von der Summe J1 -I- J2 und die Meßspule von einem der Differenz Ji-J2 der beiden Zweigströme proportionalen Strom durchflossen wird, so,daß .der Ausschlag des Zeigers -dem Ouotienten (J1-12) : (J1+ J2) entspricht.
• Die Anordnung könnte aber auch so getroffen werden, daß die Feldspule 28 von der Differenz Il- 1, durchflossen und dafür statt eines Differenzwandlers ein Summenwandler benutzt wird, so daß in .der Sekundärwicklung 31 ein Strom erzeugt wird, der der Summe Il -f- J2 entspricht.
• In Fig. 3 ist von. der Mitte der Sekundärwicklung 1, 2 die Primärwicklung 32 eines Stromwandlers 33 abgezweigt, an dessen Sekundärwicklung 34 ein Gleichrichter 35 angeschlossen ist. Von diesem wird die Richtspule 36 eines Gleichstromquotientenmeßgeräts gespeist: Die Meßspule 37 des nur durch die beiden Spulen angedeuteten Quotientenmeßgeräts ist nun in Differenzschaltung an die beiden aus je einem Gleichrichter 2o bzw. 2i und den zugehörigen Hilfswicklungen 16, 17 bzw. 18, ig bestehenden Stromkreise angeschlossen, so daß in der Meßspule 37 ein Strom 1'- 1 'J2 fließt, wenn J1' und J2 die durch Gleichrichtung aus den Wechselströmen J, bzw. J2 entstandenen Gleichströme sind. Wenn nun die Sekundärwicklungen i und 2 so miteinander verbunden .sind, daß in der Primärwicklung 32 des Stromwandlers 33 ein Summenstrom 11 + J2 fließt, so entsteht in der Sekundärwicklung 34 ein Strom, der der Summe il + J2 proportional ist, so daß in. der Richtspule 36 ein Strom fließt, der ebenfalls der Summe J1 +J2 entspricht. Auch in diesem Fall entsteht also ein Ausschlag des Zeigers 2,4 entsprechend dem Quotienten (Jl-J2) : (J1 + J2).
• Auch hier könnte die Polung so gewählt werden, daß in der Primärwicklung 32 ein Differenzstrom il -J2 und dafür in der Meßsp.ule 37 ein Summen-Strom Ji + l2 fließt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Messen oder Regeln einer Eingangsgröße mittels zweier aus einem magnetischen Verstärker entnommener, von der Eingangsgröße in gleichem Maß, aber in entgegengesetztem Sinn beeinflußter elektrischer Ströme, gekennzeichnet durch Mittel, um den Quotienten aus der Differenz (J1-J.) und der Summe (J1 + J2) dieser beiden elektrischen Ströme zu bilden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (Ji-J2) der beiden Ströme in einer Abgleich,schaltung gebildet wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (J,-J2) der beiden Ströme in einem Differenzstromwandler gebildet wird.. q.. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe (J1 + J2) der beiden Ströme in einem Summenstromwandler gebildet wird. 5. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklung des Quotientenmeßgeräts aus zwei getrennten Spulen besteht, denen zur Summen- oder Differenzbildung je einer der beiden Ströme (J1 bzw. J2) zugeführt wird. 6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe (J1 + J2) der beiden Ströme in einer Stromüberlagerungsschaltung gebildet wird. 7. Einrichtung nach Anspruch i mit einem Transformator, dessen Primärwicklung (3) an eine Wechselstromquelle (U-) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des Transformators ,in zwei Hälften (1, 2) unterteilt ist, die über je einen Gleichrichter (2o bzw. 21) und die Erregerwicklungen (8, 9 bzw. io, i i) je zweier durch die Eingangsgröße (U =) beeinflußter Eisenkerne (q., 5 bzw. 6, 7) über eine gemeinsame Leitungsstrecke geschlossen sind, in der die Summe (J1 + 12) oder die Differenz (J1-J.) der beiden Zweigströme fließt. B. Einrichtung nach Anspruch 3 und 7 mit einem Wechselstrom@doppelspulinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspule (28) des Doppelinstruments in der gemeinsamen Leitungsstrecke von. der Summe (J1 +J2) der beiden Zweigströme durchflossen wird und die Sekundärwicklung (31) eines Differenzstromwandlers, dessen Primärwicklung (29, 30) von je einem der beiden Ströme (J1 bzw. J2) durchflossen wird, an die Meßspule (25) des Doppelspulinstruments angeschlossen ist. 9. Einrichtung nach Anspruch q. und 7 mit einem Wechselstromdoppelspulinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspule (28) des Doppelspulinstruments in der gemeinsamen Leitungsstrecke von der Differenz (Ji-J2) der beiden Zweigströme durchflossen wird und die Sekundärwicklung (3i) eines Summenstromwandlers, dessen Primärwicklung (29, 30) von je einem der beiden Ströme (l1 bzw. J2) durchflossen wird, an die Meßspule (25) des Doppelspulinstruments angeschlossen ist. io. Einrichtung nach den Ansprüchen 2, 6 und 7 mit einem Gleichstromquotiemtenmeßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtspule (36) des Quotientenmeßgeräts über einen Gleichrichter (35) an die Sekundärspule (34) eines Stromwandlers (33) angeschlossen ist, dessen Primärwicklung (32) in einer die Sekundärwicklungen (1, 2) enthaltenden Stromübertragungsschaltung von der Summe (J1 +J2) der beiden Zweigströme durchflossen wird und die Meßspule (37) des Quotientenmeßgeräts von den durch die Gleichrichter (2o bzw. 21) gespeisten, die Hilfswicklungen (16, 17 bzw. 18, i9) der Eisenkerne (q., 5 bzw. 6, 7) durchfließenden Gleichströmen (J1' bzw. J2) in Differenzschaltung durchflossen wird. i i. Einrichtung nach den Ansprüchen 2, 6 und 7 mit einem Gleichstromquotientenmeßgerät, dadurch gekennzeichnet, -daß die Richtspule (36) des Quotientenmeßgeräts über einen Gleichrichter (35) an die Sekundärspule (34) eines Stromwandlers (33) angeschlossen ist, dessen Primärwicklung (32) in einer die Sekundärwicklungen (1, 2) enthaltenden Differenzschaltung von der Summe (J1 + J2) der beiden Zweigströme durchflossen wird und die Meßspule (37) des Quotientenmeßgeräts von dem durch die Gleichrichter (2o bzw. 21) gespeisten, die Hilfswicklungen (16, 17 bzw. 18, i9) der Eisenkerne (q., 5 bzw. 6, 7) durchfließenden Gleichströmen (J l' bzw. J2) in Stromüberlagerungsschaltung durchflossen wird.