DE2452667A1 - Gleichstrom-messwandler insbesondere fuer hohe messtroeme - Google Patents

Description

• Gleichstrom-Meßwandler insbesondere für hohe Meßströme Die Erfindung bezieht sich auf einen Cleichstrom-Meßwandler für hohe Meßströme, mit einer Meßübertraqeranordnung, deren Kernmaterial hochpermeabel ist t: ode eine rechteckige Hystereseschleife aufweist, in deren Pri.mtirkreis der Meßstrom fließt und in deren Sekundärkreis ein Wechselspannungsgenerator den Anzeigestrom liefert, wobei zur erzielung der Proportionalität zwischen Meßstrom und Anzeigestrom in Verhältnis der Windungszahlen der primären und der seirundären Meßübertragerwicklungen der für die strommäßige Kopplung von Primär- und Sekundärkreis maßgebliche maßgeblich, in sich geschlossene kern des Meßübertragers (Meßkern) küstlich im ungesätt@@ten Zustand gehalten wird.
• Gleichstrom meßwandler dieser Art sind bekannt. Sie haben den Vorteil, d.lß wegen @es i17 Sicil geshclossenen Neßkernes eine feste Kopplung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite besteht. Dies vJllkt ich .jünsti.; auf die erzielbare Genauigkeit der Proportionalität zwischen Meßstrom und Anzeigestrom aus. In dieser Hinsicht zeichnen sich dte Meßwandler nach dem Gattungsbegriff insbesondere auch gegenüber den ebenfalls bekannten Gleichstrom meßwandlern das, bei denen ein kern mit Luftspalt vorgeschen ist, in den ein Hall-Element eingefügt ist, mit dessen Hilfe de. Sekundärstrom so geregelt wird daß die Hall-Spannung stets in wesentlihen Null ist, der Kern also ebenfalls künsclich im ungesättigten Zustand gehalten wird. Der so geregelte Stroh s steht ebenfalls in einem bestimmten Verhältnis zum meßstrom, doch setzt der für die Einfügung des Hall-Elements nötige Luitspalt im Eisenkern die magnetische Kopplung zwischen Primär - und Sekundärwicklung nennenswert herab und gibt dadurch zu Fehlern Anlass.
• Bei den bekannten Gleichstrom-Meßwandlern nach dem Gattungsbegriff sintl zwei. Meßübertrager vorgesehen. Die Primärwicklungen dieser Übertrager haben gleiche Windungszahl, sind mit gleichem Wicklungssinn in Serie geschaltet und werden vom Meßstrom durchflossen. Die Sekulidärwicklungen haben ebenfalls gleiche Windungszahl , sind aber im Gegensinn in Serie geschaltet und über einen Vollweq-.Gleichrichter an den Wechselspannungsgenerator sngeschlossen, der eine Wechsel spannung von fester Frequenz liefert. Wegen des Gegensinnes der Sekundärwicklungen wird bei jeder Halbwelle der Wechselspannung wechselweise der eine Kern in seinen ungesättigten Bereich un der andere Kern weit in die Sättigung hineingetrieben. Da also jeder Kern weit aus der Sättigung herausgeholt werden muß, bevor er in den ungesättigten Zustand kommt und überdies die die Magnetisierungskurve keines Ferfomagnetikums genau rechteckig verläuft,zeigt der sich @ckundärseitig einstellende, vom Primärstrom abhängige @echteck-W@chselstrom keine genau senkrechten Flanken. Wer@ nun @@cser Wechselstrom zur Schaffung des zum Primären Gleichstrom im Verbiltnis der Windungszahlen proportionalen Anzeigestroms gleichgerichtet wird, zeigt dieser Anzeigestrom tiefe, bis zum Wert Nullreichende Einbrüche,die das meßergebnis so verfälschen, daß dieser bekannte Gleichstrom-meßwandler hohen Genauigkeitsansprüchen nicht genügt.
• Ein wieterer Nachteil des bekannten Gleichstrom-Meßwandlers besteht darin, daß bei ihm der Anzeigestrom isomer die gleiche Polarität hat, der Meßstrom l;;o unabhängig von seiner Polarität nur seinem Betraq, nicht aber seinem Vorzeichen nach abgebildet wird.
• Der Erfindung li.eqt e @ufgabe zugrunde. die vorstehend angegebenen Mängel der bekannten Gleichstrom-Meßwandler nach dem Gattungsbegiff zu beseit@gen, d.h. eine Gleichstrom-Meßwandler zu schaffen, dessen Anzeigestrom krine tiefen, unsymmetrischen, Einbriiche aufweist, so daf3 Ilns Verhältnis von Meßstrom zu Anmit, zeigestrom weniqstens im Mittel/großte Genauigkeit dem Verhältnis der Windungszahlen der Primär- und Sekundärwicklungen entspricht, und dessen Anzeigestrom auch hinsichtlich der Polar rität mit dem Meßstrom übereinstimmt.
• Gemäß der Erfindung wird die vorstehende isufqabe dadurch gelöst, daß ein einziger Meßiibertrager vorgesehen und diesem ein Fühlerübertrager mit zu den entsprechender Wiclungen des Meßübertraqers in Serie liegenden, die gleiche Windungszahl wie, diese aufweisendon Primär- uiid Sekundärwicklungen zugeord-! net ist, wobei der Fühler2bertrager so beschaffen ist, daß die zur Erzielung der koerzitivfeldstärke im kern nötige sekundärwicklungsdurchflutung wicklungsdurchflutung bei ihm etwas größer ist als beim meßkern.
• Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen meßwandlers wird im einzelnen nachstehend an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Vorweg sei zusammenfassend nur gesagt, daß sich der eri intungsgemäße Wandler wie ein Transformator verhält, d E?r auch Gleichstrom transformiert, was bekanntlich ein gewöhnlicher Transformator nicht vermag. Geringfügige Abweichungen vorn rechnerisch richtigen Wert des Anzeigestromes liegen allenfalls in einer im übrigen auch bei dem bekannten Wandler vorhandenen , durch die nötige Koerzitivdurchflutung des Meßkerns bedingten Welligkeit und in kurzzeitigen wechselweise positiv und negativ gerichteten Zacken vor, die bei deneinzelnen Umpolungen des Wechselspannungsgene rators auftreten. Unbeschadet dessen, daß diesenohnehin gering gen Abweichungen mit in den Unteransprüchen gekennzeichneten Maßnahmen begegnet werden kann zeigen diese bezüglich des rechnerisch richtigen Anzeigestromes eine mindestens weitgehende Symmetrie, so daß sie im Mittel in das Meßergebnis überhaupt nur so geringfügig eingehen können, daß schon vom allgemeinen Prizip her mit dem erfindungsgemäßen Meßwandler eine bisher nicht erreichbare Genauigkeit erzielt wird.
• Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Wand-l lers besteht darin, daß der gleiche Wicklungssinn der Sekundärwicklungen die Möglichkeit bietet, diese in einer einzigen Wicklung zu vereinigen, die e auf die übereinandergelegten Kern des meßübertragers und des Fühlerübertragers in einem Arbeits gang aufgewickelt wird. Hierdurch wrd nicht nur die Wickelarbeit gegenüber einer Ausführung mit je einer eigenen Sekundär wicklung fü jeden Kern halbiert, sondern es wird jegliche Gefahr ausgeschlossen, daß sich die Windungszahlen der Sekundärwicklungen auch nur geringfügig voneinander unterscheiden. Beim Aufwickeln je einer Sekundärwicklung auf jeden kern ist ist insbesondere bei größeren Windungszahlen größte Sorgfalt beim Zählen der Windungen nötig. Eine solche sorgfalt kann praktisch nicht garantiert rdn.
• Die zur Erzielung der koerzit@vfeldstärke in den Kernen nötigen unterschiedl i chen Sekundärwiclungsdurchflutungen können bei dem erfindungsgemäßn Meßwandler in Weiterbildung der Erfindung entweder auf dl.e in den Unteransprüchen 3 und 4 oder auf die im Unteranspruch 5 gekennzeichnete Weise erzielt werden. Die Mannahl,le nach Anspruch 4 ist dalbel. insofern besonders vorteilhaft, als sie auch dazu führt, daß die Koerzitivdurchflutung den Anzeigestrom überhaupt nicht mehr beeinfluß, d. h-. in diesem keine Welligkeit mehr hervorruft.
• Dies gilt streng allerdings nur fiir eine vorgegebene Temperatur des Meßkerns. Bei schwankender Temperatur macht sich der negative Temperaturkoeffizient der Koerzitivfeldstärke bemerkt bar, der bei abweichungen von dem vorgegebenen Temperaturwert dazu führt, daß die von der Hilfswicklung aufgebrachte Durchflutung nicht genau der für die bestehende Temperatur nötigen Koerzitivdurchflutung entspricht und die Differenz als-wenn auch sehr geringe-Welligkeit beim Anzeigestrom in Erscheinung tritt.
• Unabhängig von der Größe der Welligkeit und der Zacken beim Anzeigestrom wird deren Einfluß auf das Meßergebnis um so geringer, je-genauer diese Abweichungen zum rechnerisch richtigen Anzeigestrom symmetrisch sind. Vollständige Symmetrie ist dann gegeben, wenn die positiven und negativen Taktzeiten des Wechselspannungsgenerators gleich lang sind. Gleichlange Takt zeiten lassen sich in Weiterbildung der Erfindung durch die in den Ansprüchen 6 bis 8 gekennzeichneten Maßnahmen erzwingen.
• Die Erfindung wird nachstehend an Han<i des aus der Zeichnung ersichtlichen Schaltbildes eines Ausführungsbeispiels näher erläutert erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 da@ prin@@p@@ll@ schaltbild einer bevorzugten Ausführung@form 2@@ @@findungsgemäßen Wandlers, und Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung verschiedener Ströme und Spannungen bei dem Wandler nach Fig. 1, Der Gleichstrom-Meßwandler nach Fig. 1 weist einen Meßübertrager 1, einen Fühlerubertrager 2, einen Wechselspannungsgenerator 3 und @@nen @@@zisichswiderstand R auf. Der meßübertrager 1 hat einen @n sich geschlossenen kern KA und auf diesem eine Primärwicklung a1, eine Sekundärwicklung A2 und eine Hilfswicklung A;3. ist Füh terübertrager 2 besitzt einen in sich geschlossenen Fühlerkern KB und auf diesem eine Primärwicklung B1, eine Sekundärwicklung B2 und eine Hilfswicklung B3.
• Die Primärwicklungen A1 und B1 bestehen aus einem vom Meßstrom Io (z.B. 1000 A) durchflossenen, die kerne KA und KB gleichsinnig durchsetzenden dicken Draht, haben also beim Ausführungsbeispiel @eweils nur eine Windung (wo= 1). Die Sekundär-Wicklungen A2 und B2 haben demgegenüber eine weitaus größere Windungszahl w1 (z.B. 1000 Windungen) and stimmen in ihrer Windungszahl genau überein Sie umschließen den jeweiligen Kern im gleichen Wicklunqssinne und sind mit dem Präzisionswiderstand R in den' den A@zeigestromkreis bildenden Sekundärkreis des Meßwandlers .n Serien an den Wechselspannungsausgang a, b des Weckselspannungsgenerators 3 aiigeschlos sen.
• Der Wechselspannungsge@@ator 3 liefert am Wechselspannungsausgang a, b eine Rechteckspannung ab von z.B. 10 V. Diese wird stets dann umgepolt, wenn die Hilfswicklung B3 infolge Ummagnetisierens des Kerns KB Spannung erhält. Dieses Ummagnetisieren wird weiter unten noch näher erläutert.
• Die Hilfswicklung B3 des Fühlerübertragers 2 benötigt nur wenige Windungen und ist strommäßig praktisch unbelastet.
• Die Die Kerne KA und KB sind untexein.lnder gleich und bestehen aus einem Material mit rechteckiger Hystereseschleife. Sie benötigen somit auch die gleiche Koerzitivdurchflutung. Die Koerzitivdurchflutung eines Magnetkerns ist bekanntlich diejenige , die die Koerzitivfeldstärke bewirkt, also die Feldstärke Hc, bei welcher der lein induktionsfrr.'i ist. Für die nachstehend noch zu erörternde Arbeitsweise des Wandlers nach der Erfindung ist es wesentlich, daß der Fühlerübertrager 2 so beschaffen ist, daß der jeweils auf die Sekundärwicklung entfallende Beitrag zur koerzitivdurchflutung bei ihm dem Betrage nach größer ist als beim Meßkern Dies ist prinzipiell auf verschiedene Weisen errei«hbar.
• Eine erste, beim Ausführungsbeispiel jedoch nicht angewendete Möglichkeit besteht darin, die Iverlle KA und KB so zu gestalten, daß der Fühlerkern KE eine größere Koerzitivdurchflutung benötigt als der Merkern K, und die Bereitstellung der Koerzitivdurchfltung zur Gänze oder zumindest zu einem gleichen prozentualen Anteil den Sekundärwicklungen A2, B2 zu überlassen, so daß wegen der größeren Koerzitivdurchflutung bei von Kern zu Kern gleicilem Prozentualem Anteil und gleicher Windungszahl die Sekundärwicklung B2 des Fühlerübertragers 2 einen groberen Koerzitivsttorn bzw. koerzitivteilstrom zum Ummagnetisieren benötigt als die Sekundärwicklung A2 des Meßübertragers 1. Unterschiedliche koerzitivdurchflutungen sind beispielsweise bei gleichem Kernmaterial durch verschiedene Kernlängen oder aber bei gleicher Kernlänge durch Materialien von unterschiedlicher Koerzitivfeldstärke Hc erreichbar. Die größere Länge bzw. das Material mit der größeren Koerzitivkraft muß dabei der Fühlerkern haben.
• Eine zweite Moglichkeit besteht darin, den Meßkern und den Fühlerkern so zu gestalten, daß sie die. gleiche Koerzitivdurchtlutung benötigen, im übrigen aber den Meßübertrager 1 und den Fühlerübertrager 2 so auszuführen, daß die jeweilige Sekundärwicklung Sekundärwicklung A2 bzw 2 an der Bereitstellung der Koerzitivdurchflutung für ihren I;ern beim ersteren weniger beteiligt.
• ist als beim letzteren. Von der letztgenannten Möglichkeit wird beim Ausfährungsbeispiel gemäß Fig. 1 der Zeichnung Gebrauch gemacht. Hier wird mit wechselnder Folarität im Arbeitstakt des Wechselspannungsgen@ rators 3 ein dem Betragen nach konstanter Strom von solcher Größe in die Hilfswicklung A3 des Meßübertragers 1 eingeprägt, das die von der Wicklung A3 erzeugte Erregung für sich allein eine im wesentlichen der Koerzitivfeldstärke Hc entsprechende Feldstärke im kern herbeiführt. Demzufolge braucht sicli di.e Sekundärwicklung A2 des Meßübertragers 1 überhaup@ nicht am Koerzitivstrom zu beteiligen. Während die Sekundärwicklung B@ beim Fühlerübertrager 2 delngegeniiber die qanze koerzitivfeldstärke für ihren Kern KB aufbringen, d.h. den ganzen koerzitibstrom bereitstellen muß.
• Der Gleichstrom-Wandler nach Fig. 1 arbeitet folgendermaßen: Solange dei Kern KA mit. einem bestimmter, Sekundärstrom 11 ummagnetisiert, d.h. sich im ungesättigten Zustande befindet, ist dieser Strom um@@@en Betrag, der @er von der Wicklung A3 gel@e@@@@en koerzitiv@@@@bilutung des kers@s Ka entspricht, für die Ummagnetisierung des k@@ns KB. Der diese Koerzitivdurchflutung nicht zusatzlich erhält, zu klein. Demnach verteilt sich die SpanTlunq den Wechselspannungsgenerators 3 auf die Dauer der Ummagnetisierung ton Kern K.Z auf die Wicklung A2 des, Meßübertragers L und auf den Meßwiderstand R. Die Sekundärwicklung B2 des Fühlerübertragers 2 hat keine induzierte Spannung. Da wegen der rechteckigen Hystereseschleife des Kernmaterials von KA die Summe der Amperewindungen am ungesättigten kern Null ist und die Koerzitivdurchflutung für den Kern KA unabhängig vom Sekundärkries geliefert wird, der Kern also für den Primärkreis und den Sekundärkreis die scheinbare Koerzitivfeldstärke 0 aufweist, gilt tür die Dauer der Ummagnetisierung des Kerns KA für den vorgenannten Sekundärstrom I1 die Beziehung Beziehung Auf die Dauer der Ummagnetisierung von KA ist also der Sekundärstrom I1 im Verhältnis der Windungszahlen w0/ w1 der primären und der sekundären Meßübertragerwicklungen A1 und A2 genau dem Meßstrom I0 proportional und kann so als Anzeigestrom dienen, der am Präzisionswiderstand R eine den Meßstrom 1 0 genau abbildende Spannung A erzeugt.
• Erst wenn der Kern KA in Sättigung kommt, steigt sein Magnetisierungsstrom, so daß dann der Sekundärstrom 11 weiter wachsen und den knapp huber dem bisherigen Wert liegenden Wert erreichen kann, bei dem nun auch der Fühlerkern KB umzumagnetisieren beginnt. Da dabei an allen Wicklungen des Fühlerüber-.
• tragers Spannung entsteht, bekommt auch die Hilfswicklung B3 zum erstenmal Spannung und polt mit dieser sofort den Wechselspannungsgenerator 3 um. Dies bewirkt, daß der Sekundärstrom I1 sofort wieder auf den Wert zurückfällt, den er bei der vorhergehenden Ummagnetisierung des Kerns KA hatte, rund der Kern KA wegen der nurmehr gleichzeitig umgepolten Koerzitivdurchflutung, die er über die Hilfswicklung A3 des Meßübertragers 11 erhält, mit der Rückmagnetisierung beginnt. Für den Fühlerkern ist dieser Strom wieder zu klein, so daß dieser Kern nicht mehr magnetisiert. Auch bei der Rückmagnetisierung des Xeßkerns KA gilt somit wieder die Beziehung Erst wenn der Menkern K die Sättigung der entgegengesetzten Polarität erreicht , sinkt 11 weiter ab, so daß auch der FUhlerkern kern Kg rückzurnaqnetisi ercn beginnt; aber dann schaltet die Hilfswicklung B3 den wechselspannungsgenerator 3 wieder um und der Vorgang beginnt von Neuem. Der Fühlerübertrager 2 liefert also stets nur einen kurzen Spannungs impuls, sobald der Meßkern KA in Sättigunq kommt, und polt damit den Generator 3 um. Der Meßkern KA aber magnetisiert stets im wesentlichen von negativer sättigung bLs zur positiven Sättigung und zurück, so daß der Sekundärstrom keinel-lei tiefe unsymmetrische Einbrüche aufweist, sondern bis auf kleine , wechselweise positiv und negativ gerichtete Zacken, die im Verhältnis zur Taktzeit des Wechselspannungsgenerators sehr kurzzeitig sind und sich im Mittel kompensieren, zu dem Meßstrom ganz genau im Verhältnis der Windungszahlen pxportional ist.
• Die Sekundärwicklungen fo2 und B sind in Fig. 1 als eigene Wicklungen dargestellt und wurden hinsichtlich ihrer Funktion im Vorstehenden auch so besprochen, um das Verständnis der Arbeitsweise zu erleichtern. An der letzteren sowie an den Einzelfunktionen der Sekundärwicklungen A2 und B2 ändert sich aber nichts, wenn diese Wicklungen in einer einzigen Wicklung vereinigt werden, die mit beiden Kernen KA und KB verkettet ist. Diese Wicklung wlrd nach dem Bewickeln der einzelnen Kerne mit den flilfswicklungen A3 und 83 um die beiden sodann übereinandergelegten Kerne herumgewickelt. Dadurch wird nicht nur die Wickelarbeit fur die Sekundärwicklungen gegenüber der zeichnerisch dargestellten ausführung halbiert, sondern es wird darüberhinaus auch jegliche Gefahr ausgeschlossen, daß sich die Sekundärwicklungen auch nur geringfügig in der Windungszahlen unterscheiden. Das letztere ist von gravierender Bedeutung, weil die sonst nötige Sorgfalt beim Wickeln praktisch nicht garantiert wird.
• Weiter oben wurde dargelegt, daß der für den erfindungsqemäßen Meßwandler benötigte geringere sekundärseitige Koerzitivstrom-Beitrag strom-Beitrag anders als Leim Ausführungsbeispiel auch bei gleicher prozentualer Heteiligung der Sekundärwicklungen an der Koerzitivdurchflutung erzielt werden kann, wenn die Kerne so ausgeführt sind, dan der Ijihlerkern eine größere Koerzitivdurchflutung benötigt In diesem Falle ist allerdings der Sekundarstrom 11 zu dem Primärstrom I0 von Takt zu Takt des Wechselspannungsgenerators nicht qanz genau im Verhältnis der Windungszahlen w0/ wl proportional, sondern bei der Ummagnetisierung des Neßkernes in der einen Richtung um den Koerzitivstrom bzw. -Teilstrom zu klein und bei der Ummagnetisierung in der anderen Richtung um diesen Strom zu groß. Im Mittel tritt dieser Fehler aber nicht in Erscheinung, sofern die Zeitdauer des positiven Taktes und die Zeitdauer des negativen Taktes des Generators gleich groß snd.
• Bei Verwendung der Hilfswicklung A,3 treten die vorstehenden Abweichungen von vornberein überhaupt nicht erst auf. Insofern ist dem Ausführungsbeispiel der Vorzug zu geben,wenn auch die oben erwähnte andere Möglichkeit hinsichtlich der erzielbaren Genauigkeit bereits zu sehr guten resultate führt.
• Wenn vorstehend dargelegt wurde, daß bei Verwendung der Hilfswicklllncg A3, die die qanze Koerzitivdurchflutung fiir den Kern KA aufbringt, der Sekundärstrom keine koerzitivstrombedingte Welligkeit aufweist, dann qilt dies allerdings nur für den Fall,daß die Kerntemperatur eine hohe Konstanz aufweist. Dies würde einen hohen Aufwand bedingen. Wenn jedoch Temperaturschwankungen zugelassen werden, dann macht sich der negative # Temperaturkoeffizient, den die Koerzitivfeldstärke aller Ferromagnetika aufweist, in Form einer geringen Welligkeit bemerkbar, die, wenn höchste Genauigkeit verlangt wird, dann störend in Erscheinung tritt, enn ihr Mittelwert nicht Null ist. Der Mittelwert wird nur dann zu Null, wenn die positive Taktzeit des Generators 3 gleich seiner negativen ist.
• Bei Strom I0 - 0 und damit auch etwa T1 = 0 ist diese Gleichheitsbedingung heitsbedingung erfüllt, wenn die beiden Amplituden des Rechteckgenerators 3 je auf eine leute Spannunq +U0 und -U0 stabllisiert werden. Bei Strom 1o + Null genugt diese Stabilisierung aber nicht , weil der hierdurch hedingte Spannungsabfall am Widerstand R und am ohmschen Widerstand der Wicklungen A2 und B2 bei festen Spannungen U0 und -U zu unterschiedlichen 0 Taktzeiten für die positive und die negative Halbwelle führen würde. Die Taktzeiten werden bei Strom 1o + Null jedoch wieder gleich lang, wenn die Grenzen der Genratorspannung additiv um den Betrag des vorgenannten Spannungsabfalles angehoben werden. Dies kann in Ausgestaltung der Erfindung auf zwei Weisen geschehen: Da der Spannungsabfall am aj, ohmschen Widerstand von A2 und B2 in einem vorbestimmten Verhältnis zum Spannungsabfall am Widerstand R steht, kann der Spannungsabfall an diesem als Maß, d.h. als Steuersignal für die additive Anhebung der Taktspannung des Genrators 3 benutzt werden.
• Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Amplitude der Gene-1 ratorspannung zu regeln itnd für diese Amplitudenregelung als Reforenz eine Spannung @U0 und .U0, als Meßsignal, d.h. Ist-Wert, dieser Regelung »1ber die Spannung an der Wicklung A3 des Übertragers 1 zu benutzen. Wenn die letztgenannte Spannung auf gleich große positive und negative amplitude geregelt wird, muß die positive Taktzeit der negativen Taktzeit gleich werden' und entsprechend wird die Ausgangsspannung des Generators 3 durch die Regelung additiv verschoben.
• Auf die vorstehende Weise ist alos auch erreichbar, daß der ne gative Temperaturkoeffizient der Koerzitivfeldstärke des Kern materials bei TemperaLur.'chwankungen das Meßergebnis nicht verfilseht. Damit hat der Gleichstrom-Meßwandler auch eine bisher nicht erreichte Temperaturstabilität.
• Die Die Gestaltung des Generators in der Weise, daß er die vorstehend beschriebenen Puiiktionen erfüllt, hereitet dem Durch schnittsfachmann keine Schwierigkeiten, so daß darauf verzichtet werden kann, hierfür eine beispielsweise Ausführung anzugeben. Im Schaltbild gemäß Fig.l sind lediglich die verschiedenen Generatoranschlüsse anqedeutet. Danach bezeichnen a und b die Ansenlußklemmen fiir den Sekundärkreis, an denen die Rechteck-Wechse.lspannung U a ab auftritt, c und d den Generatoroausgang zur Versorgung der Hilfswicklung A3 mit dem einqeprägten Koerzitivstrom 1c für den Kern KA, e und f den Steuereingang des Generators, an dem die Taktimpulse Ur von der Wicklung B3 anliegen, g und h den Generatoreingdng für das Regel- bzw. Steuersignal zur Erzielung gleich langer positiver und negativer Taktzeitexl der Generatorausgangsspannung Ua, » an a und b. Dieses Signal besteht, wie bereits gesagt, entweder aus dem Spannungsabfall am Widerstand R (strichpunktiert) oder aus der Spannung an der Hilfseicklung A3 (gestrichelt).
• Die Fig. 2 gibt in einem Diagramm den prinzipiellen zeitlichen Verlauf verschiedener Strömt und Spannungen der Schaltung nadh Fig. 1 wieder, wobei von einem angenommenen Strom Io ausgegangen worden ist.
• Die Zacken beim Sekundärstrom Ii sind die Folge des kurzzei- 1 tigen Ansteigens bzw. Abnehmens des Stromes nach der jeweiligen Ummagnetisierung des Kernes A bis zur Ummagnetisierung 1 des Kernes B und haben im Mittel auf das Meßergebnis keinen verfälschenden Einfliin. im iibriqen folgt der sekundäre Anzeig4-strom strom 11 dem Verlauf des primären Meßstromes 1o und wechselt auch mit diesem die Polari.tfit, was für viele Anwendungen von großem Vorteil ist. Meßstrom und Allzeigestrom stehen mit größter Genauigkeit in einem durch die Windungszahlen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Meßübertragers 1 festgelegten Verhältnis zueinander.
• Beim Diagramm ist davon ausgegangen worden, daß sich die Kerntemperatur im Betrachtungszeitraum nicht ändert una den Wert hat, bei dem der in die Hilfswicklung A3 eingeprägte Strom genau die Koerzitivfeldstärke des Kernmaterials herbeiführt.
• Schwankungen der Temperatur könnten wegen der Regelung auf konstante positive und negative Taktzeiten, wie sie aus dem Diagramm ersichtlich sind, zu kleinen Schwankungen des Stromes I1 symmetrisch zu dem aus dem Diagramm ersichtlichen Verlauf führen und würden wegen dieser Symmetrie ebenso wie die Spitzen auf I1 im Mittel nicht in das Meßergebnis eingehen.
• Die Wirkung der Regelung auf gleiche positive und negative Taktzeiten bei der Spannung U a b zeigt sich im Diagramm daran, daß die Rechteckwelle Ua,b bei jeder Årlderung des Meßstromes 10 im ganzen aus ihr er zur Nullinie symmetrischen Lage heraus verschoben wird, ausgenommen beim Wert Null des primären Menstromes, bei dem allein splnnungSsymmetrie gegeben ist.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Gleichstrom-Meßwandler für hohe Meßströme, mit einer Meßübertrageranordnung, deren Kernmaterial hochpermeabel ist oder eine rechteckige Hystereseschleife aufweist, in deren Primärkreis der Meßstrom fließt und in deren Sekün därkreis ein Wechselspannungsgenerator den Anzeigestrom liefert, wobei zur Erzielung der Proportinalität zwischen Meßstrom und Anzeigestrom im Verhältnis der Windungszahlen der primären und der sekundären Meßübertragerwicklungen der für die strommäßige Kopplung von Primär-und Sekundärkreis maßgebliche, in sich geschlossene- Kern des Meßübertragers (Meßkern) künstlich im ungesättigten Zustand gehalten wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß ein einziger Meßübertrager (l) vorgesehen und diesem ein Fühlerübertrager (2) mit zn den entsprechenden Wicklungen (A1, A2) des Meßübertragers (l) in Serie liegenden, die gleiche Wi.ndungszahl wie diese aufweisenden Primär-und Sekundärwicklunqen (B1, B2) zugeordnet ist, wobei der Fühlerübertraa,er (2) so beschaffen ist, daß die zur Erzielung der Koerzitivfeldstärke im Kern nötige Sekundärwicklungsdurchflutung bei ihm etwas größer ist als beim Meßkern (KA).

2. Gleichstrom-Meßwandler nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen (A2, B2) in einer einzigen Wicklunt vereinigt sind. die mit beiden Kernen (KA, KB) gleicherrnaßen verkettet ist.

3. Gleichstrom-Meßwandier nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h gekennzeichnet, daß der Meßkern (KA) und der Kern (KB) des Fühlerübertragers (2) (Fühlerkern) untereinander gleich sind und beim Meßübertrager (1) mindestens ein Tei.t der zur Erzielung der Koerzitivfeldstärke im Kern benötigten Durchflutung (Koerzitivdurchflutung) von einer Hilfswicklung (A3) bereitgestellt wird, die unabheingiq vom Sekundärkreis in synchroner Arbeitsweise mit dem Yechce3 spannllngsgenerator (3) mit einem eingeprägten Wechselstrom beliefert wird.

4. Gleichstrom-Meßwandler nach Anspruch 3, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Durchflutung der Hilfswicklung (A3) des Meßübertragers (1) der Koerzitivdurchflutung des Meßkernes <KA) eatspricht.

5. Gleichstrom-Meßwandler nach Anspruch 1 oder 2, d ad u r c h gekennzeichnet, daß nur die Primär- und Sekundärwicklungen (A1, B1, A2, B2) von Strom durchflossen sind und der Fühlerkern (K) eine größere Koerzitivdurchflutung aufweist als der Meßkern (KA).

6. Gleichstrom-Meßwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u 1" r h gekennzeichnet, daß durch additive Verlagerung der Generatorspannung (Uab) im Sekundärkreis bezüglich des Null-Bezugspotentials gleiche positive und Negative Taktzeiten dieser Spannung erzwungen werden.

7. gleichstrom-Meßwandler nach Anspruch 6, d a d u r c h qckEnnzeichnet, daß die additive Verlagerung der Generatorspannung (Uab) im Sekundärkreis abhängig von dem Spannungsabfall (UA) gesteuert ist, den der Sekundärstrom (I1) an einem ohmschen Widerstand (R) erzeugt.

8. Gleich. strom-Meßwandler nach Anspruch 6, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die additive Verlagerung der Generatorspannung (Uab) im Sekundärkreis dadurch erzielt wird, daß die an einer vom Primär- und Sekundärkreis unabhängigen Hilfswicklung (A3) des Meßübertragers auftretend@ Spannung mit dem Generator als Regelstrecke auf g@e@chgroße vorgegebene positive und negative Amplitude ger@gelt wird.

L e e r s e i t e