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Einrichtung zur Übertragung von Gleich- und Wechselstrom Für die formgetreue übertragung eines Wellenstromes hat vor allem die als Gleichstromwandler bekanntgewordene Reihenschaltung von zwei Trans- duktorkernen aus hochpermeablem Material Bedeutung gewonnen. Da die im Idealfall rechteckige Kurvenform des Sekundärstromes in Wirklichkeit trapez- förmig ist, wird allerdings das Bild des Wellenstromes auf der Sekundärseite nach der Gleichrichtung durch kerbenartige Einschnitte nach jeder Halbwelle gestört.
Bei Parallelschaltung der Transduktorwicklungen erhält man zwar einen im Mittelwert dem Primärstrom proportionalen Sekundärstrom, aber eine Abbildung des Primärstromes mit seinen Oberwellen findet nicht mehr statt. Ausserdem folgt der Sekundärstrom dem Primärstrom stark verzögert, so dass rasche Änderungen des Primärstromes und Ausgleichvorgänge nicht mehr richtig wiedergegeben werden.
Nun hat aber die Parallelschaltung den Vorzug, für die Gleichstrommessung nicht nur kleinere Wand- lerabmessungen zu gestatten, sondern auch in einer Kompensationsschaltung ausserordentlich hohe Genauigkeiten zu erzielen. Man kann beispielsweise einen Gleichstromwandler in der Schaltung eines Magnetverstärkers nach Figur 1 die Primärdurchflutung w, - i,_ durch seinen Ausgangsgleichstrom i;
_ über eine Kompensationswicklung w_ kompensieren lassen, so dass nur noch die zur Aussteuerung des Verstärkers erforderliche geringe Durchflutung d 4 _ = Wl. ' i- - w2 als Fehler übrig bleibt. Überlässt man in bekannter Weise die Speisung der Kompensationswicklung einem Leistungsverstärker, der von dem Ausgangsstrom des Wandlerverstärkers gesteuert wird (Figur 3), so kann man den Primärstrom i,_ mit ausserordentlich hoher Genauigkeit durch den Kompensationsstrom messen.
Diese Anordnung besitzt aber ausser dem hohen Genauigkeitsgrad der indirekten Gleichstrommessung alle Nachteile der Parallelschaltung. Es wird weder eine Welligkeit des Primärstromes übertragen noch die verzögerte Einstellung des Sekundärstromes, die der Zeitkonstante der Verstärkerkaskade folgt, unterbunden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung enthält einen Wandler mit zwei Kernen die beide von einer Primär- und einer Sekundärwicklung umschlossen sind, wobei der eine Kern den Wechselstromanteil des Primärstromes auf die Sekundärwicklung überträgt, während der andere Kern als Doppelkern ausgebildet in der Schaltung eines Magnetverstärkers der gleichen Sekundärwicklung einen Gleichstrom zuführt, der dem Gleichstromanteil des Primärstromes proportional ist und die primäre Gleichstromvormagnetisierung in beiden Kernen kompensiert. Der eine Kern, der von der Primärwicklung und der Kompensationswicklung umschlossen wird, hat z.
B. die Aufgabe, eine unmittelbare induktive Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung zu bewirken, da er bei Amperewindungsgleichheit völlig entsättigt ist. Er befreit nicht nur vollkommen den Sekundärstrom von den Trans- duktoroberwellen, sondern prägt ihm auch trans- formatorisch die Welligkeit des Primärstromes auf. Gleichzeitig überwindet er die hohe Zeitkonstante des Tranduktors, indem rasche Stromänderungen des primären Gleichstromes induktiv auf den Sekundärkreis übertragen werden.
Hierbei hält die hohe In-
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duktivität seines Sekundärkreises jetzt die induzierte Stromänderung solange aufrecht, bis der Magnetverstärker mit dem Kompensationsstrom nachgekommen ist. Verschwindet das Gleichstromglied des primären Stromgemisches, so arbeitet der Wandler mit dem anderen Kern als reiner Wechselstromwandler. Damit kann der Gleichstromwandler nicht nur auf die kleineren Abmessungen der Parallelschaltung reduziert werden, sondern er erhält gleichzeitig universale Wandlereigenschaften. Der Primärstrom wird nicht nur mit hoher Genauigkeit, sondern auch ohne jede zusätzliche Verzerrung übertragen.
Anhand der Fig. 2-8 werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Legt man den Kern II kastenartig um das Kernsystem I herum, so erhält letzteres die bei sehr hohen Stromstärken unbedingt notwendige Abschirmung gegen Fremdfelder, Figur 2. Man kann damit die Querschnitte des Kernsystems I klein machen, zumal die zur Speisung der Sekundärwicklung erforderliche Leistung durch Zwischenschalten einer zweiten Magnetverstärkerstufe auf den erforderlichen Wert gebracht wird. Es ist zweckmässig, die zweite Stufe mehrphasig auszubilden, Figur 3.
Man kann mit dieser Anordung Messgenauigkeiten erreichen, die weit unter der I %o-Grenze liegen, wenn man jede Magnetisierungsunsymmetrie von den Trans- duktorkernen fernhält. Das erreicht man auch bei guter Schirmung nur, wenn man die Transduktor- wicklung vor dem Ventil, wie in Figur 4, in mehrere parallele Zweige auflöst.
Den Gleichströmen ia, die in jedem Zweig gleich sein müssen, überlagern sich jetzt nach Figur 5 Ausgleichswechselströme iss, die bei unsymmetrischem Primärfeld die örtlich gestörte Kompensation AWl - AW2 wieder herstellen. überschreitet man die 100 000-A-Grenze, so müsste der Kern 1I, der jetzt auch die Abschirmung übernommen hat, einen unwirtschaftlich grossen Querschnitt erhalten.
Jetzt ist es ratsam, zu dem bekannten Verfahren der AW2-Anpassung durch vorher berechnete un- gleichmässige Verteilung der Kompensationswicklung, A, B, C, D, überzugehen, Figur 6, oder aber den Transduktor entsprechend seinen vier Schenkelpaaren in vier Teiltransduktoren zu zerlegen, von denen jeder die zugeordnete Kompensationswicklung gemäss dem für diese Seite anfallenden AWl-Betrag erregt. Der Bürde wird die Summe Kompensationsströme zugeführt, Figur 7.
Will man den Wandler für wechselnde Gleichstromrichtung auslegen, so führt man entweder den Magnetverstärker als Zweirichtungsverstärker nach dem Prinzip der Zu- und Gegenschaltung aus, Figur 8, wobei man durch eine doppelte Kompensationswicklung, w2a, w2," den sonst mit dieser Schaltung verbundenen Leistungsverlust vermeiden kann, oder aber man legt nur den Zwischenverstärker für die Zweirichtungs- schaltung aus.
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Device for the transmission of direct and alternating current For the accurate transmission of a wave current, the series connection of two transducer cores made of highly permeable material, which has become known as a direct current converter, has gained importance. Since the ideally rectangular curve shape of the secondary current is actually trapezoidal, the image of the wave current on the secondary side is disturbed by notch-like incisions after each half-wave after rectification.
When the transducer windings are connected in parallel, a secondary current proportional to the mean value of the primary current is obtained, but the primary current and its harmonics are no longer mapped. In addition, the secondary current follows the primary current with a considerable delay, so that rapid changes in the primary current and compensation processes are no longer correctly reproduced.
However, the parallel connection has the advantage of not only allowing smaller transformer dimensions for direct current measurement, but also of achieving extraordinarily high levels of accuracy in a compensation circuit. For example, a direct current converter can be used in the circuit of a magnetic amplifier according to FIG. 1, the primary flow w, - i, _ through its output direct current i;
_ Allow to compensate via a compensation winding w_, so that only the low flow rate required for modulating the amplifier d 4 _ = Wl. 'i- - w2 remains as an error. If the supply of the compensation winding is left to a power amplifier, which is controlled by the output current of the converter amplifier (FIG. 3), the primary current i, _ can be measured with extremely high accuracy by the compensation current.
Besides the high degree of accuracy of the indirect direct current measurement, this arrangement has all the disadvantages of the parallel connection. Neither a ripple of the primary current is transmitted nor the delayed setting of the secondary current, which follows the time constant of the amplifier cascade, is prevented.
The device according to the invention contains a converter with two cores, both of which are enclosed by a primary and a secondary winding, one core transmitting the alternating current component of the primary current to the secondary winding, while the other core is designed as a double core in the circuit of a magnetic amplifier of the same secondary winding Direct current supplies, which is proportional to the direct current component of the primary current and compensates for the primary direct current bias in both cores. One core, which is enclosed by the primary winding and the compensation winding, has z.
B. the task of causing a direct inductive coupling between the primary and secondary windings, since it is completely desaturated when the ampere turns are equal. It not only completely frees the secondary current from the transducer harmonics, but also transforms it into the ripple of the primary current. At the same time, it overcomes the high time constant of the transformer by inductively transferring rapid changes in the primary direct current to the secondary circuit.
The high domestic
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the induced current change is now maintained until the magnetic amplifier has complied with the compensation current. If the direct current element of the primary current mixture disappears, the converter works with the other core as a pure alternating current converter. In this way, the direct current converter can not only be reduced to the smaller dimensions of the parallel connection, but it also has universal converter properties. The primary current is not only transmitted with high accuracy, but also without any additional distortion.
Exemplary embodiments of the invention are explained with reference to FIGS. 2-8. If the core II is placed around the core system I like a box, the latter receives the shielding against external fields, which is absolutely necessary for very high currents, Figure 2 a second magnetic amplifier stage is brought to the required value. It is advisable to design the second stage in multiple phases, FIG. 3.
With this arrangement it is possible to achieve measuring accuracies that are far below the I% o limit if you keep any magnetization asymmetry away from the transducer cores. This can only be achieved with good shielding if the transducer winding in front of the valve is broken up into several parallel branches, as in FIG. 4.
The direct currents ia, which must be the same in every branch, are now superimposed according to FIG. If the 100,000 A limit is exceeded, the core 1I, which has now also taken over the shielding, would have to have an uneconomically large cross section.
Now it is advisable to switch to the known method of AW2 adaptation through a previously calculated uneven distribution of the compensation winding, A, B, C, D, Figure 6, or to split the transducer into four partial transducers according to its four pairs of legs, each of which excites the associated compensation winding according to the AWl amount that arises for this side. The total compensation currents are fed to the load, Figure 7.
If the converter is to be designed for alternating direct current directions, either the magnetic amplifier is designed as a bidirectional amplifier according to the principle of connection and counter connection, Figure 8, whereby a double compensation winding, w2a, w2, "avoids the power loss associated with this circuit can, or only the intermediate amplifier is designed for the bidirectional circuit.