DE893091C

DE893091C - Device for measuring strong direct currents

Info

Publication number: DE893091C
Application number: DES7289D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Geyger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1941-03-07
Filing date: 1941-03-07
Publication date: 1953-10-12

Description

Einrichtung zum Messen starker Gleichströme Es sind Einrichtungen zum Messen starker Gleichströme bekannt, bei denen zwei Eisenkerne sowohl von dem zu messenden Gleichstrom als auch von einem vorzugsweise einem Wechselstromnetz entnommenen Hilfswechselstrom gesetzmäßig beeinfluß werden. Bei diesen zuerst von B e 5 a g angegebenen Einrichtungen wird dieser Milfswechselstrom zwei auf je einem der beiden Eisenkerne angeordneten Wechselstromwicklungen zugeführt, wobei der in diesen Wechselstromwicklungen fließende Wechselstrom als. M.aß für den zu messenden Gleichstrom dient. Eine gewisse Schwierigkeit besteht bei den bekannten Anordnungen dieser Art in manchen Fällen, insbesondere wenn sehr hohe Stromstärken gemessen werden sollen, darin, daß die beiden Eisenkerne stark übersättigt werden und in diesem Fall nicht mehr in der gewünschten Weise arbeiten. Außerdem ergeben sich durch die große Anzahl der Gleichstromamperewindungen bei hohen Strömen unerwünscht große Abmessungen für die Eisenkerne.Device for measuring strong direct currents There are facilities for Measuring strong direct currents known in which two iron cores both from the to measuring direct current as well as from a preferably taken from an alternating current network Auxiliary alternating current are legally influenced. In these first from B e 5 a g specified facilities, this Milfs Alternating current is two on each one of the two Iron cores arranged alternating current windings supplied, the in these alternating current windings flowing alternating current as. M.aß serves for the direct current to be measured. A certain Difficulty arises with the known arrangements of this type in some cases, especially when very high currents are to be measured, in that the both iron cores are strongly oversaturated and in this case no longer in the work in the way you want. In addition, the large number of DC ampere turns with high currents undesirably large dimensions for the iron cores.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es bereits bekannt, auf die Eisenkerne sowohl den zu messenden Strom als auch gleichzeitig einen zweiten, ihm entgegengerichteten Strom einwirken zu lassen, so daß nur die Differenz der von diesen beiden Strömen hervorgerufenen Gleichstrommagnetisierungen in den Eisenkernen wirksam ist und störende Sättigungserscheinungen auf diese Weise vermieden werden. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß sie sehr umständlich ist. To avoid these difficulties, it is already known on the iron cores both the current to be measured and a second one at the same time, to let it act in the opposite direction, so that only the difference of the DC magnetizations in the iron cores caused by these two currents is effective and annoying symptoms of satiety are avoided in this way. However, this arrangement has the disadvantage that it is very cumbersome.

Die vorliegende Erfindung, bei der ebenfalls in den Eisenkernen eine von dem zu messenden Gleichstrom hervorgerufene Gleich stromm agnetisierung und außerdem eine zusätzliche, ihr entgegenwirkende Gleichstrommagnetisierung wirksam ist, zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus und arbeitet auch bei sehr großen Stromstärken einwandfrei. Außerdem kommt man durch die Verringerung der Gleichstromamperewindungszahl, gleiche Meßströme hier und bei der Besagschaltung vorausgesetzt, mit kleineren Ringkernen aus bzw. es lassen sich bei,. gleichen Ringkerne mit der erfindungsgemäßen Anordnung größere Ströme messen. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Gleichstrommagnetisierung, die der von dem zu messenden Gleichstrom in den beiden Eisenkernen hervorgerufenen Gleichstrommagnetisierung entgegenwirkt, im Gegensatz zu der bisher bekanntenAnordnung durch pulsierende Gleichströme (Wellenströme) hervorgerufen, und zwar besteht die Erfindung darin, daß den auf den beiden Eisenkernen vorgesehenen, mit je einer Gleichrichteranordnung verbundenen Wicklungen zwei der Wechselstromquelle entnommene pulsierende Gleichströme (Wellenströme) so zugeführt werden, daß die von diesen Gleich strömen in den beiden Eisenkernen hervorgerufenen Gleichstrommagnetisierungen den von dem zu messenden Gleichstrom erzeugten Gleichstrommagnetisierungen entgegenwirken und daß diese pulsierenden Gleichströme als Maß für den zu messenden Gleichstrom benutzt und durch Anzeige-, Schreib- oder Zählgeräte gemessen werden. The present invention, in which also in the iron cores a DC generated by the direct current to be measured direct current agnetisierung and In addition, an additional, counteracting direct current magnetization is effective is, is characterized by its particular simplicity and also works with very large ones Currents perfect. Also, you get through the reduction the number of direct current ampere turns, the same measurement currents here and in the circuit provided with smaller toroidal cores or it can be with. same toroidal cores measure larger currents with the arrangement according to the invention. With the present Invention is the direct current magnetization, that of the direct current to be measured counteracts direct current magnetization caused in the two iron cores, in contrast to the previously known arrangement through pulsating direct currents (wave currents) caused, namely the invention consists in that on the two iron cores provided, each connected to a rectifier arrangement, two of the windings Alternating current source extracted pulsating direct currents (wave currents) so supplied become so that those produced by these equal streams in the two iron cores DC magnetizations the DC magnetizations generated by the direct current to be measured counteract and that these pulsating direct currents as a measure of the to be measured Direct current used and measured by display, writing or counting devices.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. The invention is illustrated below with reference to two exemplary embodiments explained.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. I ruft der zu messende, in einem LeiterL von großem Querschnitt fließende Gleichstrom Ix in den beiden Eisenkernen K1, K2, durch die dieser Leiter hindurchgesteckt ist, eine Gleichsfrommagnetisierung hervor, deren Stärke dem zu messenden Strom Ix entspricht. In the first embodiment according to FIG. Direct current Ix flowing in a conductor L of large cross-section in the two iron cores K1, K2, through which this conductor is inserted, a same-frame magnetization whose strength corresponds to the current Ix to be measured.

Die auf dem Eisenkern K1 sitzende Gleichstromwicklung W1 ist mit einer Gleichrichteranordnung G1 und einem Nebenwiderstand R; mit dazugehörigem Meßinstrument (Gleichstromamperestundenzähler) M1 in Reihe geschaltet. In ähnlicher Weise ist die auf dem Eisenkern K2 angebrachte Gleichstromwicklung W2 ntit einem Nebenwiderstand R2 nebst dazugehörigem Meßsinstrument (Drehspultintenschreiber) M2 und einer Gleichrichteranordnung G2 in Reihe geschaltet. Diese Teile sind in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise so miteinandef verbunden und an die zweckmäßig dem Wechsel stromnetz entnommene Wechselspannung U angeschlossen, daß die den Gleichstromwicklungen W1,W2 zugeführten pulsierenden Gleichströme I1, I2 in den Eisenkernen K1, K2 eine Gleichstrommagnetisierung hervorrufen, die der von dem zu messenden Gleichstrom IX in diesen Eisenkernen erzeugten Gleichstrommagnetisierung stets entgegenwirkt. Weiterhin befinden sich auf den Eisenkernen K1, K2 besondere Hilfswicklungen W3, W4, die über eine zusätzliche Gleichrichteranordnung G3 und einen, Vorwiderstand R3 an die Wechselspannung U angeschlossen sind. Der von diesem Gleichrichter abgegebene Hilfsgleichstrom I3 durchfließt die Hilfswicklungen W3, W4 in einer solchen Richtung, daß die von diesem Strom in den Eisenkernen K1, K2 hervorgerufene Gleichstrommagnetisie rund die gleiche Richtung hat wie die von dem zu messenden Strom Ix erzeugte. The direct current winding W1 sitting on the iron core K1 is with a rectifier arrangement G1 and a shunt resistor R; with associated measuring instrument (DC ampere-hour meter) M1 connected in series. In a similar way it is the DC winding W2 attached to the iron core K2 with a shunt resistor R2 together with the associated measuring instrument (rotating desk recorder) M2 and a rectifier arrangement G2 connected in series. These parts are as shown in FIG. 1 connected to one another and to the AC voltage expediently taken from the alternating current network U connected so that the pulsating supplied to the DC windings W1, W2 Direct currents I1, I2 in the iron cores K1, K2 cause direct current magnetization, that of the direct current magnetization generated in these iron cores by the direct current IX to be measured always counteracts. Furthermore, there are special ones on the iron cores K1, K2 Auxiliary windings W3, W4, which have an additional rectifier arrangement G3 and a series resistor R3 are connected to the AC voltage U. The one from this one Auxiliary direct current I3 output by the rectifier flows through the auxiliary windings W3, W4 in such a direction that the current in the iron cores K1, K2 induced DC magnetism has roughly the same direction as that of the generated current Ix to be measured.

Fig. 2 zeigt den funktionellen Zusammenhang zwischen den in der erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. I wirksamen Gleichströmen. Wie man daraus ersieht, verläuft der Strom I1 nach einer Kurve, die an einer Stelle ein Minimum hat und von einem bestimmten Punkt ab. sehr angenähert linear ansteigt. Die Hilfswicklungen W3 und W4 haben nun den Zweck, durch den in ihnen fließenden Strom 13 die Kurve des Stromes 11 gewissermaßen so zu verschieben, daß der lineare Teil bei einem Strom IX = 0 beginnt. Der Hilfsstrom ist also so zu bemessen, daß der Strom I1 sich linear oder sehr angenähert linear ändert, wenn der zu messende Strom Ix von Null bis zu einem bestimmten. Höchstwert ansteigt. Fig. 2 shows the functional relationship between the in the invention Arrangement according to Fig. I effective direct currents. As you can see from it, it runs the current I1 according to a curve that has a minimum at one point and from one certain point. increases very approximately linearly. The auxiliary windings W3 and The purpose of W4 is to use the current 13 flowing in them to create the curve of the current 11 to a certain extent shift so that the linear part at a current IX = 0 begins. The auxiliary current is to be dimensioned so that the current I1 is linear or changes very approximately linearly when the current to be measured Ix changes from zero to one certain. Maximum value increases.

Wenn Stromstärken gemessen werden sollen, die betriebsmäßig bis auf den Wert Null abnehmen, so ist es nötig, dafür zu sorgen, daß die Wellenströme sich möglichst linear ändern, wenn der zu messende Strom von Null bis zu einem bestimmten Höchstwert ansteigt. Dies kann dadurch erreicht werden, däß ein zweckmäßig einer weiteren Gleichrichteranordnung G3 entnommener Hilfsgleichstrom 13 je einer auf jedem der Eisenkerne K1, K2, vorgesehenen Hilfswicklung W3, W4 zugeführt wird, deren Windungssinn so. gewählt ist, daß die von dem Hilfsgleichstrom I3 erzeugte Gleichstrommagnetisierung dieselbe Richtung hat wie die von dem zu messenden Strom Ix erzeugte Gleichst-rommagnetisierung. If currents are to be measured that are operationally up to decrease the value of zero, it is necessary to ensure that the wave currents are Change as linearly as possible when the current to be measured from zero to a certain Maximum value increases. This can be achieved in that an expedient one further rectifier arrangement G3 drawn auxiliary direct current 13 each on one each of the iron cores K1, K2, provided auxiliary winding W3, W4 is supplied, the Winding sense like that. it is selected that the direct current magnetization generated by the auxiliary direct current I3 has the same direction as the DC magnetization generated by the current Ix to be measured.

Da der Strom 11 linear oder sehr angenähert linear mit dem zu messenden. Strom Ix ansteigt, so wird auch der in dem Tintenschreiber l12 fließende Strom mit Ix linear ansteigen, wie es aus Fig. 2 erkennbar ist. Since the current 11 is linear or very approximately linear with that to be measured. If the current Ix increases, then the current flowing in the ink pen l12 also increases Ix increase linearly, as can be seen from FIG.

Es fließt jedoch bei Ix = o in dem Tintenschreiber M2 ein bestimmter Strom, der einen bestimmte Ausschlag des Tintenschreibers verursacht. Dieser Ausschlag verschwindet jedoch, wenn die Wechselspannung U aus. irgendeinem Grund ausbleibt. Praktisch wirkt sich dies in der Weise aus, daß bei Ix=o der Zeiger des Tintenschreibers M2 auf den entsprechend bezeichneten Skalen anfang einspielt, daß er aber, wenn die Wechselspannung U ausbleibt, hinter den Skalenanfang zuriickschlägt und dort beispielsweise an einer dort angebrachten roten Marke anzeigt, daß die Wechselspannung ausgeblieben und die Messung gestört ist. However, when Ix = o, a certain flow in the ink pen M2 Electricity causing a specific rash in the pen. This rash disappears, however, when the alternating voltage U off. there is no reason. In practice, this has the effect that at Ix = o the pointer of the ink pen M2 at the beginning plays on the correspondingly marked scales, but that he, if the alternating voltage U does not occur, falls behind the start of the scale and there For example, a red mark there indicates that the AC voltage failed and the measurement is disturbed.

Wenn das Meßinstrument nicht durch ein Ausschlaginstrument (Anzeige- oder Schreibgerät), sondern durch einen elektrischen Zähler, z. B. durch einen Gleichstromamperestunfzähler M1 gebildet wird, hat jedoch der bei Ix=o diesen Zähler beeinflussende Strom 11 insofern einen schädlichen Einfluß, als der Zäher sich bereits dreht, obgleich der zu messende Strom Ix = o. ist. Um diesen tYbelstand zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung die Anordnung so gewählt, daß der Zähler M, von der Differenz des Gleichstromes I1 und eines besonderen Ausgleichstromes 14 beeinflußt wird, und zwar ist die Größe des dem Wechselstromnetz U über einen weiteren Gleichrichter G4 und über Vorwiderstände R4 und R5 entnommenen. Ausgleichstromes 14, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht, so gewählt, daß für Ix=o der Strom 14 gleich dem Strom I1 ist. In diesem Fall ist der den Zähler M1 beeinflussende Differenzstrom I1 bis I4 gleich Null, wenn Ix gleich Null ist, und es ist dann dieser Differenzstrom I1 bis I4 eine lineare oder sehr angenähert lineare Funktion des zu messenden Stromes Ix, wodurch eine einwandfreie Zählung gewährleistet ist. If the measuring instrument is not replaced by a removal instrument (display or writing instrument), but by an electric counter, e.g. B. by a DC amperestunf counter M1 is formed, but has the current 11 influencing this counter at Ix = o a detrimental influence in so far as the tougher is already turning, although the current to be measured Ix = o. To avoid this risk, according to the Invention the arrangement chosen so that the counter M, from the difference in the direct current I1 and a special equalizing current 14 is influenced, namely is the Size of the alternating current network U via a further rectifier G4 and series resistors R4 and R5 removed. Compensating current 14, as can be seen from Fig. 2, chosen so that for Ix = o the current 14 is equal to the current I1. In this case it is the counter Differential currents I1 to I4 influencing M1 are equal to zero if Ix is equal to zero, and then this differential current I1 to I4 is linear or very approximate linear function of the current to be measured Ix, which ensures correct counting is guaranteed.

In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt. Hier werden die beiden den Gleichstromwicklungen W1, W2 zugeführten pulsierenden Gleichströme I1, I2 über die Gleichrichteranordnungen G1, G2 der mit Mittelanzapfung versehenen Sekundärwicklung eines an die Wechselspannung U angeschlossenen Isoliertransformators T entnommen und dem Meßinstrument (Anzeige-, Schreib-oder Zählgerät) M so zugeführt, daß in dem Meßinstrument M die Summe der pulsierenden Gleichströme I1 und I2 wirksam ist. Der Stromkreis R3 G3 W3 W4 erfüllt hier die gleiche Aufgabe wie bei der Einrichtung nach Fig. I und liefert außerdem den dem Hilfsgleichstrom 13 verhältnisgleichen Ausgleichstrom I4, der durch entsprechende Wahl der Widerstände R4 und R5 so bemessen ist, daß der das Meßinstrument M beeinflussende Differenzstrom I1 + I2 - I4 gleich Null ist, wenn der zu messende Gleichstromlx gleich Null ist. Im übrigen ist die Wirkungsweise dieser Einrichtung die gleiche wie bei, der Einrichtung nach Fig. I. In Fig. 3 another embodiment is shown. Be here the two pulsating direct currents supplied to the direct current windings W1, W2 I1, I2 via the rectifier arrangements G1, G2 of the one provided with a center tap Secondary winding of an insulating transformer connected to the AC voltage U T removed and fed to the measuring instrument (display, writing or counting device) M in such a way that that in the measuring instrument M the sum of the pulsating direct currents I1 and I2 is effective is. The circuit R3 G3 W3 W4 fulfills the same task here as in the device according to FIG. I and also supplies the auxiliary direct current 13 which is the same as the ratio Compensating current I4, which is dimensioned by selecting the resistors R4 and R5 accordingly is that the measuring instrument M influencing differential current I1 + I2 - I4 is equal Is zero when the DC current to be measured is equal to zero. By the way, is the Operation of this device is the same as in the device according to Fig. I.

Besonders günstige Eigenschaften ergeben sich, wenn man bei der erfindungsgemäßen Einrichtung in an sich bekannter Weise Eisenkerne aus hochpermeablem Werkstoff, beilspielsweise aus einer Nickeleisenlegierung, vorsieht. Dabei wird man zweckmäßig die Sättigung dieser Eisenkerne so wählen, daß bei einem bestimmten Wert des Stromes Ix die bei Änderungen der Hilfswechselspannung U auftretenden Änderungen der pulsierenden Gleichströme I1, I2 ein Minimum werden. Particularly favorable properties are obtained when one in the invention Device in a known manner iron cores made of highly permeable material, for example from a nickel iron alloy, provides. In doing so, one becomes expedient choose the saturation of these iron cores so that at a certain value of the current Ix the changes in the pulsating voltage that occur when the auxiliary AC voltage U changes Direct currents I1, I2 become a minimum.

Um eine besonders hohe Genauigkeit zu erreichen, kann es in manchen Fällen zweckmäßig sein, d!ie der Meßanordnung zugeführte Wechselspannung U in an sich bekannter Weise durch einen elektromagnetischen Spannungsgleichhalter selbsttätig konstant zu halten.In order to achieve a particularly high level of accuracy, in some In some cases it may be expedient to use the alternating voltage U in an supplied to the measuring arrangement known way automatically by an electromagnetic voltage equalizer to keep constant.

Da die Eisenkerne K1, K2 gleichzeitig von Gleichströmen und außerdem von den Wechselstromkomponenten der pulsierenden Gleichströme I1, 12 beeinflußt werden, so treten entsprechende Veränderungen des zeitlichen Verlaufs der in diesen Eisenkernen wirksamen magnetischen Flüsse und demzufolge Wehselströme von doppelter Frequenz auf, die in manchen Fällen stören können. Um Störwirkungen durch derartige Wechselströme von doppelter Frequenz zu vermeiden, kann man in an sich bekannter Weise auf den beiden Eisenkernen K1, K2 zwei zusätzliche Hilfswicklungen vorsehen, die so miteinander verbunden sind, daß die Ströme doppelter Frequenz sich in diesen Wicklungen gegenseitig ausgleichen. Because the iron cores K1, K2 simultaneously from direct currents and moreover influenced by the alternating current components of the pulsating direct currents I1, 12 there will be corresponding changes in the temporal course of the in these Iron cores have effective magnetic fluxes and consequently alternating currents of double Frequency, which can interfere in some cases. To disruptive effects of such Avoiding alternating currents of double frequency can be known in and of itself Way, provide two additional auxiliary windings on the two iron cores K1, K2, which are so interconnected that the currents of double frequency are in them Compensate the windings.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for measuring strong direct currents with Help of two iron cores, which are simultaneously from the direct current to be measured and are influenced by an auxiliary alternating current flowing on the iron cores arranged auxiliary windings, characterized in that ground on the two Iron cores (K1, 1C2) provided, each with a rectifier arrangement (Gt, G2) connected windings (W1, W2) two of the alternating current source (U) removed pulsating Direct currents (wave currents Ii, I2) are supplied so that the direct currents of these (II, I2) DC magnetism caused in the two iron cores (Kl, K2) The direct current magnetizations generated by the direct current (Ix) to be measured counteract and that these pulsating direct currents (II, I2) as a measure of the to be measured direct current (Ix) used and by display, writing or counting devices be measured.

2. Device according to claim 1, characterized in that a preferably Auxiliary direct current (I3) taken from a further rectifier arrangement (G3) each an auxiliary winding (Ws, W4) provided on each of the iron cores (Kt, K2) whose direction of winding is chosen so that that generated by the auxiliary direct current (I3) DC magnetization has the same direction as that of the current to be measured (1x) generated direct current magnetization and which is dimensioned so that the shaft currents (I ,, I2) change linearly or almost linearly if the current to be measured (IX) increases from zero to a certain maximum value.

3. Device according to claim I, characterized in that a measuring instrument (M1), which measures the pulsating direct current (I1), from the difference in this current (Il) and an additional compensation current (I4) is influenced, which is so dimensioned is that the differential current influencing the measuring instrument (I1 to I4) is the same Is zero when the direct current (IX) to be measured is equal to zero.

4. Device according to claim I, characterized in that the auxiliary alternating voltage (U) expediently automatically by means of an electromagnetic voltage equalizer is kept constant.

5. Device according to claim I, characterized by two on the both. Iron cores (K1, K2) distributed in the sense of leading the auxiliary current. Windings arranged additional windings that are directly connected to one another.