DD246375A1 - Induktive messanordnung fuer elektrische wechselstroeme - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar zur Messung von Stroemen in elektrischen Anlagen, vorzugsweise zur potentialgetrennten Erfassung hoeherer Stroeme fuer informationselektronische Messwertverarbeitungseinrichtungen, wobei mit einfachen Mitteln die Messgenauigkeit erhoeht werden soll. Dieses wird dadurch erreicht, dass der Magnetkreis aus einem Dreischenkelkern besteht, auf dessen einem, insbesondere dem mittleren Schenkel (1) die Wicklungsanordnung aus Messwicklung (11), Kurzschlusswicklung (12) und Primaerwicklung (13) angeordnet ist, waehrend auf einem anderen Schenkel (2) eine weitere Messwicklung (21) und eine weitere Kurzschlusswicklung (22) angebracht sind, wobei die zweite Messwicklung (21) in gleicher Weise wie die erste (11) ueber einen gegengekoppelten Operationsverstaerker (23) scheinbar kurzgeschlossen ist und der Ausgang des zweiten Operationsverstaerkers ueber einen Widerstand (25) an den negativen Eingang des ersten Operationsverstaerkers (37) angeschlossen ist. Fig. 2

Description

angebracht sind, wobei die zweite Meßwicklung in gleicher Weise wie die erste über einen gegengekoppeiten Operationsverstärker scheinbar kurzgeschlossen ist, und der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers über einen Widerstand an den negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers angeschlossen ist.

Die Ausgangspannung des zweiten Verstärkers ist damit im wesentlichen der Feldstärke im Eisenkreis proportional und kann über einen Widerstand geeigneter Größe in den benötigten Strom umgewandelt werden.

Bei spezieller Dimensionierung der zweiten Meßwicklung können die zusätzlichen elektronischen Elemente auch entfallen und die zweite Meßwicklung direkt zur ersten Meßwicklung parallel geschaltet werden.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird somit erreicht, daß in den virtuellen Kurzschlußpunkt der Meßwicklung zusätzlich ein Strom eingspeist wird, der im wesentlichen dem Verlauf der Feldstärke im Eisenkern und somit auch dem Magnetisierungsstrom proportional ist, wobei seine Amplitude so eingestellt ist, daß eine weitgehende Kompensation des Übersetzungsfehlers eintritt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Meßanordnung und Fig. 2: die zugehörige Schaltungsanordnung.

Auf dem Mittelschenkel 1 eines Dreischenkelkernes sind übereinander eine Meßwicklung 11, eine Kurzschlußwicklung 12 und die Primärwicklung 13 angeordnet. Auf dem zweiten Schenkel 2 ist eine Meßwicklung 21 und eine Kurzschlußwicklung 22 aufgebracht.

Dabei stellt der Schenkel 1 mit den Wicklungen 11,12 und 13 und den an der Meßwicklung 11 angeschlossenen Schaltelementen (Operationsverstärkers? und Widerstand 38) die bereits bekannte Meßschaltung dar, mit der ein durch die Eingangsanschlüsse 30,31 fließender Meßstrom auf die Ausgangsanschlüsse 32,33 abgebildet wird.

Auf die Übertragungsgenauigkeit wirkt sich bekanntermaßen diefürdert Kern benötigte Magnetisierungsleistung als Fehleraus:

Durchflutungsgleichgewicht:©^ = Θ11+ 12 + θι · .

Übertragungsfaktor <1 '

Θ13

Der mit der Kerndurchflutung G₁ verbundene magnetische Fluß durchsetzt dabei beide Außenschenkel gleichermaßen. Durch Aufbringen der Kurzschlußwicklung 22 auf dem Außenschenkel 2 wird dieser nahezu flußfrei, gleichzeitig erzeugt der Kurzschlußstrom in Wicklung 22 eine mit der Kerndurchflutung θι etwa gleiche Kerndurchflutung ©2- Die Messung der Durchflutung Θ2 geschieht mittels der Wicklung 21 und dem virtuell kurzgeschlossenen (Kurzschlußpunkt 36) Operationsverstärker 23, der über den Widerstand 24 rückgekoppelt ist. Über den Widerstand 25 wird ein so hoher Strom in den virtuellen Kurzschlußpunkt 35 zusätzlich zu dem Strom aus Wicklung 11 eingespeist, daß die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 37 weitgehend proportional zur Druchflutung Q₁₃ wird, womit die Übertragungsgenauigkeit wesentlich verbessert wird. Paßt man die Dimensionierung der Wicklungen 22,21 auf Schenkel 2 speziell an die der Wicklungen 11,12,13 auf Schenkel 1 an, so kann man die Meßwicklung 21 ohne separate elektronische Schaltungselemente direkt mit der Meßwicklung 11 parallelschalten.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Induktive Meßanordnung für elektrische Wechselströme mit einer PrimäV- und zwei Sekundärwicklungen, von denen eine als Kurzschlußwicklung ausgebildet ist und die andere als über einen elektronischen Verstärker scheinbar kurzgeschlossene Meßwicklung arbeitet, gekennzeichnet dadurch, daß der Magnetkreis aus einem Dreischenkelkern besteht, auf dessen einem, insbesondere dem mittleren Schenkel (1) die Wicklungsanordnung aus Meßwicklung (11), Kurzschlußwicklung (12) und Primärwicklung (13) angeordnet ist, während auf einem anderen Schenkel (2) eine weitere Meßwicklung (21) und eine weitere Kurzschlußwicklung (22) angebracht sind, wobei die zweite Meßwicklung (21) in gleicher Weise wie die erste (11) über einen gegengekoppelten Operationsverstärker (23) scheinbar kurzgeschlossen ist und der· Ausgang des zweiten Operationsverstärkers über einen Widerstand (25) an den negativen Eingang des ersten Operationsverstärkers (37) angeschlossen ist.
2. 2. Induktive Meßanordnung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die zweite Meßwicklung (21) direkt zur ersten Meßwicklung (11) parallelgeschaltet ist, derart, daß die zugehörigen elektronischen Bauelemente (23,24,25) entfallen.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung . .

   Die Erfindung ist anwendbar zur Messung von elektrischen Wechselströmen in elektrischen Anlagen, vorzugsweise zur potentialgetrennten Erfassung höherer Ströme für informationselektronische Meßwertverarbeitungseinrichtungen.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Obwohl zur Messung von Wechselströmen in elektrischen Anlagen gegenwärtig noch die Anwendung induktiver Stromwandler dominiert, wurden u.a. unter den Gesichtspunkten Materialeinsparung, Genauigkeitsverbesserung, Anpassung an elektronische Verarbeitungseinrichtungen neue Lösungsmöglichkeiten für die Funktion der Stromwandler vorgeschlagen:

   — So existiert eine Vielzahl von Lösungen, die auf der Erfassung des zu messenden Stromes mittels Gegeninduktivitäten und Integrierverstärkern (z.B. nach DE-AS 2833035) beruhen.

   — Für die Erfassung von Strömen in einem breiten Frequenzbereich (einschl. Gleichstrom) wurde das Prinzip des Nullflußwandlers in den letzten Jahren breit ausgebaut (z. B. nach DE-OS 2030542, DE-AS 2621302, DE-AS 2825397). Bei diesem Prinzip wird das Problem hoher Übersetzungsverhältnisse durch die konstante Lage des magnetischen Arbeitspunktes in Nullnähe weitgehend beseitigt. Zur Kompensation der Meßfehler werden häufig auch Brückenschaltungen angegeben (z. B. DD-WP 217240, DE-OS 2812303).

   — Zur Realisierung hoher Übersetzungsverhältnisse sind ferner Lösungen bekannt, bei denen sich neben der Primärwicklung und der mit einer Elektronik verbundenen Meßwicklung noch eine Kurzschlußwicklung auf dem Magnetkreis befindet (z.B. DD-PS 211877)

   Nachteilig ist bei den genannten Lösungsvorschlägen, daß für die Fehlerkompensation immer ein beträchtlicher zusätzlicher Aufwand benötigt wird, z.B. für einen zusätzlichen Kompensationswandler oder für einen elektronischen Verstärker zum Aufbringen der Kompensationsleistung.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, eine induktive Meßanordnung hoher Genauigkeit für Wechselströme zu schaffen, die nur einen geringen Aufwand an Kern- und Wickelmaterial sowie an elektronischen Schaltungsbestandteilen auch bei großen Meßstromstärken benötigt.

   Wesen der Erfindung

   Die technische Aufgabe:

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine induktive Meßanordnung mit zwei Sekundärwicklungen, von denen eine als Kurzschlußwicklung ausgebildet ist und die andere als über einen elektronischen Verstärker scheinbar kurzgeschlossene Meßwicklung wirkt, eine Lösung anzugeben, die eine Steigerung der Meßgenauigkeit mit möglichst geringem Zusatzaufwand an Material und Schaltungstechnik ermöglicht.

   Merkmale derfrfindung:

   Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Magnetkreis aus einem Dreischenkelkern besteht, auf dessen einem, insbesondere dem mittleren Schenkel die Wicklungsanordnung aus Meßwicklung, Kurzschlußwicklung und Primärwicklung angeordnet ist, während auf einem anderen Schenkel eine weitere Meßwicklung und eine weitere Kurzschlußwicklung