DD148681A1 - Schaltungsanordnung zur strommessung mittels eines magnetischen spannungsmessers - Google Patents

Abstract

Dem magnetischen Spannungsmesser ist eine Drossel und ein Operationsverstaerker nachgeschaltet. Die Erfindung verfolgt das Ziel, die Genauigkeit einer solchen Meszanordnung zu erhoehen, wobei die Aufgabe besteht, Permeabilitaetsaenderungen im Eisen der Drossel zu kompensieren. Dies erfolgt gemaesz der Erfindung dadurch, dasz am Ausgang ein Stromwandler oder ein Spannungswandler angeschlossen ist, dessen Sekundaerwicklung die Rueckfuehrspannung des Operationsverstaerkers liefert.

Description

Anmelder: Prof.Dr. W, Brendler Dresden, den 13. 12. 1979

Hpp/Ho

Zustellungsbevollmächtigter: Institut

Prüffeld für elektrische Hochleistunpstechnik

1 13 ^BerlH} Leninallee 376

KlassifikationsVorschlag: GO1R 1/2,0

H01F 40/06 218584 -^-

Schaltungsanordnung zur Stromessung mittels eines magnetischen Spannungsmessers

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft gemäß dem Gattungsbegriff des Erfindungsanspruches eine Schaltungsanordnung zur Strommessung mittels eines magnetischen Spannungsmessers· Dem Spa nnungsmesser ist dabei ein Integrierglied nachgeschaltet, welches aus einer Drosselspule mit Magnetkern und einem Operationsverstärker besteht. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist insbesondere für Strommessungen in elektrischen Netzen und Anlagen geeignet, wo an die Meßgenauigkeit beträchtliche Anforderungen gestellt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zur Messung von Strömen ist es bekannt, magnetische Spannungsmesser - sogenannte Rogowskispulen - mit nachgeschalteten passiven oder aktiven Integriergliedern einzusetzen (z.B. SZ-PS 350 710; ETZ Ausgabe A (1962) Bd 83 H 11 S 355).

Des weiteren wurde bereits vorgeschalgen, das Integrierglied dadurch zu verwirklichen, daß am Ausgang des magnetischen Spannungsmessers eine Reihenschaltung aus einer

Drosselspule und einem Ohmschen Widerstand, oder stattdessen einem Operationsverstärker vorgesehen wird (Wp GO1R 202 867).

Um die baulichen Abmessungen dieser Induktivität zu senken, wurde bereits in der Beschreibung dieser älteren Anmeldung in Betracht gezogen, die Induktivität zu verwirklichen, indem eine Drosselspule mit einem Magnetkern Anwendung findet. Dieser Magnetkern wird dabei weit unterhalb der Sättigungsgrenze betrieben. Da aber alle Magnetwerkstoffe mit einer relativen Permeabilität У 1 eine nichtlineare Änderung der Permeabilität als Funktion der magnetischen Feldstärke aufweisen, hat es sich trotz der¹vorstehend dargelegten Bemessungsregel als nachteilig erwiesen, daß infolge der Beaufschlagung der Drossel mit verschiedenen Strömen sich solche Änderungen der Permeabilität einstellen, daß die Genauigkeit der Meßanordnung unzulässig beeinflußt wird. Dazu kommt noch, daß auch Änderungen der Umgebungstemperatur zu gewissen Beeinflussungen der Permeabilität des Eisenkernes führen,

3u£ die sich ebenfalls "die Größe der Induktivität und somit auf die Genauigkeit der Meßanordnung auswirken·

Ziel der Erfindung

Mithin besteht der Wunsch, Schaltungsanordnung^]! zur Messung von Strömen mittels magnetischen Spannungsmessers so zu verbessern, daß sie erhöhten Anforderungen an Genauigkeit in weiten Grenzen des Bereichs des zu messenden Stromes, unabhängig von der Umgebungstemperatur gemigen_o

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gemäß dem Gattungsbegriff des Erfindungsanspruches so weiter zu bilden, daß Veränderungen der Permeabilität des Mag-netmaterials in der Drosselspule weitgehend ohne Einfluß auf die Meßgenauigkeit sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß: dadurch gelöst, daß am Ausgang des Operationsverstärkers ein Wandler angeordnet wird. Dieser Wandler wird mit einem Magnetkern versehen, der die gleiche Charakteristik wie der Magnetkern der Drosselspule hat, und wird im gleichen Punkt der Kennlinie betrieben. Der Wandler kann ein entsprechend dimensionierter Zweiwicklungs-Stromwandler oder ein Strom-Spannungswandler (V/p 92 76O) sein. Dann liegt seine Primärwicklung im Ausgangskreis des Operationsverstärkers, in dem der, den zu messenden Strom repräsentierende Strom fließt. Es kann aber auch ein Spannungswandler Anwendung finden, wenn eine Spannung den zu messenden Strom repräsentieren soll. Dann liegt seine Primärwicklung an der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers, die das, den zu messenden Strom repräsentierende Signal darstellt. In beiden Anwendungsfällen liegt die Spannung der Sekundärwicklung des Wandlers als Rückführspannung am Rückführwiderstand, so daß der in diesem Widerstand fließende Strom davon abhängig ist, in welchem Kennlinienpunkt die Drosselspule und der Wandler betrieben wird. Dadurch finden Permeabilitätsänderungen infolge sich ändernder Erregung ihre Kompensation. Sofern Vorsorge getroffen wird, daß die Drosselspule und der Wandler stets von ein und derselben Umgebungstemperatur beeinflußt werden, wird durch diese erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch die Beeinflussung der Permeabilität des Magnetmaterials durch die Betriebstemperatur ausgeglichen. Die Bedingung, beide Magnetkerne stets ein und derselben Umgebungstemperatur auszusetzen wird am zweckmäßigsten dadurch Rechnung getragen, daß sie räumlich nahe zusammen z.B. auf der gleichen Leiterplatte angeordnet werden.

Ausführungsbeispiele

Anhand von zwei Beispielen wird nachfolgend dargelegt, wie die Erfindung zweckmäßig verwirklicht werden kann.

In der Zeichnung zeigen

Pig. 1 die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung unter Anwendung eines Stromwandlers

Pig. 2 die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung unter Anwendung eines Spannungswandlers.

Sowohl in der Fig. 1 als auch in der Pig· 2 ist ein, den zu messenden Strom I₁ führender Leiter mit 1 bezeichnet. Dieser Leiter 1 wird von einem magnetischen Spannungsmesser 2 umschlungen, der Jeweils mit einer Drosselspule 3, die einen Wagnetkern aufweist und mit einem Operationsverstärker 4 zusammenarbeitet. Der Operationsverstärker 4 ist jeweils mit einem Rückführwiderstand 5 beschaltet.

In Pig. 1 liegt in Reihe mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 4 eine Primärwicklung 6 eines Stromwandlers sowie der Meßwertindikator 7. Eine Sekundärwicklung des Stromwandlers arbeitet direkt auf den Rücкführwiderst and 5.

In Fig. 2 ist anstelle eines Stromwandlers ein Spannungswandler eingesetzt, der eine Primärwicklung 9 und eine Sekundärwicklung 10 besitzt. Die Primärwicklung 9 liegt direkt an der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 4, während die Spannung der Sekundärwicklung einen Strom im Rückführwiderscand 5 treibt.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß sich der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 4 aussteuerungsabhängig und temperaturabhängig gerade so ändert, daß Fehler im Übertragungsverhalten infolge der Änderung der Induktivität der Drosselspule 4 kompensiert werden. Dieses Effekt tritt, --wie ersichtlich - dann ein, wenn der Magnetkern der Drosselspule 3 und der des Stromwandlers bzw. des Spannungswandlers aus Map;netmaterial gleicher Eigenschaften besteht und die Dimensionierung so getroffen wurde, daß stets im gleichen Punkt der Kennlinie gearbeitet wird.

Claims (1)

1. - 5 - 218584

   Erfindungsanspruch

   Schaltungsanordnung zur Strommessung mittels eines magnetischen Spannungsmessers und eines nachgeschalteten Integriergliedes, welches aus einer Drosselspule mit Magnetkern und einem gegengekoppelten Operationsvers tärker besteht,
   gekennzeichnet dadurch, daß

   am Ausgang des Operationsverstärkers ein Stromwandler oder ein Spannungswandler liegt, der einen Magnetkern mit mindestens ähnlichen Permeabilitätsverhalten wie der Magnetkern der Drossel aufweist, und dessen Sekundärwicklung die Rückführspannung des Operationsvertärkers liefert.

   - Hierzu ein Blatt Zeichnung -