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Die Erfindung bezieht sich auf einen richtungsabhängig abbildenden
Gleichstrommeßwandler mit zwei parallelen, magnetisch getrennten Sekundärstrompfaden,
die je eine Sekundärwicklung in Reihe mit einer Antiparallelschaltung aus zwei in
Abhängigkeit der Richtung des Wandlerprimärstromes gesteuerten Ventilen enthalten.
Jede der Sekundärwicklungen nimmt einen Strom auf, dessen eine Halbwelle den primären
Gleichstrom abbildet und dessen andere Halbwelle eine Ausgleichsspitze mit schmaler
Basis und hohem Effektivwert darstellt. Diese Halbwellen werden durch Stromrichterweichen
voneinander getrennt, und die Halbwellen, die den primären Gleichstrom abbilden,
überlagern sich derart, daß ein lückenloser, dem Primärstrom proportionaler Gleichstrom
entsteht; bei Richtungsumkehr des primären Gleichstromes wird die Sekundärseite
mittels Schaltgliedern umgeschaltet, so daß der sekundäre Gleichstrom wieder als
Abbild des Primärstromes vorzeichenrichtig über die Meßbürde fließt.
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In Gleichstromanlagen, insbesondere der Antriebs-und Walzwerkstechnik,
werden häufig Gleichstrom messende Geräte eingesetzt, die für beide Stromrichtungen
benutzbar sein müssen, wobei ein automatisches, schnelles Umschalten besonders erwünscht
ist.
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Es sind bereits Gleichstromwandler bekannt, die bei Richtungsumkehr
des primären Gleichstroms diesen vorzeichenrichtig abbilden.
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Bei Wandlern, die aus einem weichmagnetischen Kern, einer Primär-
und aus mehreren Sekundärwicklungen bestehen, ist die für die Speisung der Sekundärwicklung
notwendige Stromquelle bezüglich ihrer Polarität umsteuerbar eingerichtet. Die Umsteuerung
der Polarität erfolgt in dem Augenblick, in dem der weichmagnetische Kern den Zustand
der Sättigung erreicht. Durch das kurzzeitige Arbeiten im Sättigungsbereich treten
im Sekundärstrom Spitzen auf, die sich bei Regelschaltungen, bei denen der Augenblickswert
von Bedeutung ist, störend auswirken.
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Es sind auch Anordnungen mit zwei weichmagnetischen Kernen bekannt,
bei denen die Meßvorrichtung im Sekundärkreis bei Richtungswechsel des primären
Gleichstroms umgepolt wird. Diese Wandler arbeiten als stromsteuernde Transduktoren
in Reihenschaltung, die, bedingt durch den Luftfluß im Sättigungsgebiet, nach der
Gleichrichtung des Sekundärstroms eine Stromlücke aufweisen. Zur Erzielung einer
hohen Kassengenauigkeit ist eine Feherkompensation notwendig. Sie besteht aus einer
Induktivität im sekundären Gleichstromkreis, die den Sekundärstrom in der Lücke
nur wenig abfallen läßt. Bei oberwellenhaltigem Gleichstrom, wie er z. B. bei Speisung
von Walzwerksanlagen vorhanden ist, führt diese Drossel zu einem Oberschwingungsfehler,
wodurch auch diese Wandler für Regelschaltungen hoher Genauigkeit nicht geeignet
sind.
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Bei den eingangs genannten und bekannten Parallelmeßtransduktoren
ist ein einfaches Umpolen der Meßvorrichtung nicht möglich, da nach Richtungswechsel
des primären Gleichstroms die Stromspitzen über die Bürde fließen. Vielmehr ist.
wie bereits anderweitig vorgeschlagen wurde, die Durchlaßrichtung der Antiparallelschaltungen
der in Abhängigkeit der Richtung des Wandlerprimärstromes gesteuerten Ventile umzuschalten,
so daß auch bei Umkehr der primären Stromrichtung die sekundären Stromspitzen
weiterhin
direkt durch die Ventile geleitet werden, während der Meßstrom dann in ebenfalls
umgekehrter Richtung durch die Meßeinrichtung fließt.
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Die automatische Umsteuerung der Ventile ist mit anderen Mitteln
gelöst, wobei aber der Schaltungsaufwand erheblich ist. Demgegenüber ist die Aufgabe
der Erfindung, die automatische Umschaltung der Ventile eines solchen Parallelmeßtransduktors
mit geringem Aufwand zu verwirklichen, der kaum größer als bei ebenfalls vorzeichenrichtig
messenden Transduktoren in Reihenschaltung ist. Gleichzeitig soll aber im Gegensatz
zu diesen eine hohe Meßgenauigkeit und Unempfindlichkeit gegen Oberschwingungen
erreicht sein.
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Ausgehend von einem Gleichstrommeßwandler der eingangs beschriebenen
Art besteht die Erfindung darin, daß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
angegebenen Ausgestaltungen vorgesehen sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Wandlers nach der Erfindung kennzeichnen
die Unteransprüche.
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Eine Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung zeigt F i
g. 1. F i g. 2 stellt eine Umschaltvorrichtung zum Zünden der Gleichrichter dar,
während der entsprechende Signalverlauf aus den F i g. 3 und 4 hervorgeht.
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In F i g. list der Primärpfad P, der den zu messenden Gleichstrom
wechselnder Polarität Jj führt, über hochpermeable Kerne K mit den Wechselstromwicklungen
W gekoppelt. Der den sekundären Strom J2 führende Sekundärpfad wird mit einer Wechselspannung
U beaufschlagt und besteht aus zwei parallelen Pfaden, die aus je einer Hintereinanderschaltung
eines Widerstandes R, einerWechselstromwicklung W und der Antiparallelschaltung
zweier steuerbarer Gleichrichter I und II bestehen. Eine Bürde B verbindet die den
Gleichrichtern zugewandten Enden der Wechselstromwicklungen W miteinander. Im Sekundärkreis
befindet sich weiterhin eine Induktivität L, an der eine Hilfsspannung OF abgegriffen
wird.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: An den Widerständen
R wird eine Spannung OE abgegriffen, die den Zweigströmen proportional ist. Der
Verlauf der zwischen den Punkten 0 und E auftretenden Spannung ist in F i g. 3 und
4 (oben) skizziert.
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Aus den Kurven ist zu ersehen, daß die Spannung ausgeprägte Spitzen
aufweist, die je nach Richtung des primären Gleichstroms positiv (Fig.4) oder negativ
(F i g. 3) sind. Aus der Richtung der gemessenen Spannungsspitzen kann geschlossen
werden, welche Gleichrichter gezündet sein müssen. Beim Einschalten der richtigen
Gleichrichtergruppe fließt in dem Bürdenzweig ein dem Primärstrom proportionaler
Gleichstrom.
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Das Abtasten der Spannungsspitzen und das Zünden der Gleichrichter
kann mit einer Umschaltvorrichtung gemäß F i g. 2 erfolgen.
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Die zwischen den Punkten 0 und E liegende Spannung wird einem elektronischen
Schalter (etwa einem Schmitt-Trigger) Sir. 1 zugeführt, der z. B. bei -0,15V eine
und bei i-0,15V ausschaltet. Überschreitet diese Spannung die Eine und dann wieder
die Ausschaltschwelle, so erscheint am Ausgang A des Triggers eine Rechteckspannung
konstanter Amplitude. In einem Fall (Fig. 3) wird der Trigger durch die Spannungsspitzen
ein-, im anderen Fall (Fig. 4) ausgeschaltet. Durch Abtasten im richtigen
Augenblick
mittels eines Tastimpulses C wird geprüft, welcher der beiden Fälle jeweils vorhanden
ist.
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Die logische Schaltung DI = (A und C) V (Df und C) entscheidet, welche
der steuerbaren Ventile gezündet werden müssen. Die Entscheidung wird dann bis zum
darauffolgenden Abtastvorgang aufrechterhalten.
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Die Erzeugung der Abtastimpulse C geschieht über die Induktivität
L (Fig. 1), einen elektronischen Schalter, der beispielsweise als Schmitt-Trigger
STr. II ausgeführt ist, und die daran angeschlossene Impulsstufe.
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Die Induktivität L differenziert den Wechselstrom 12 und liefert
die Spannung OF (F i g. 3 bzw. 4), die von dem Schmitt-Trigger STr. II in die Rechteckspannung
B umgeformt wird. Die darauffolgende Impulsstufe liefert bei jeder Änderung der
Ausgangsspannung B den kurzen, immer gleichgerichteten Abtastimpuls C. Durch diese
Anordnung wird gewährleistet, daß der Abtastimpuls ungefähr im Maximum bzw. Minimum
des Wechselstroms 12 erzeugt wird.
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Das Zünden der Gleichrichter erfolgt mit Gleichstrom, der durch Gleichrichtung
einer über Übertrager zugeführten rechteckförmigen Wechselspannung gewonnen wird.
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Mit dem Gleichstromwandler gemäß der Erfindung ist eine verhältnismäßig
einfache Messung unter Berücksichtigung der primären Stromumkehr möglich.
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Patentansprüche: 1. Richtungsabhängig abbildender Gleichstrommeßwandler
mit zwei parallelen, magnetisch getrennten Sekundärstrompfaden, die je eine Sekundärwicklung
in Reihe mit einer Antiparallelschaltung aus zwei in Abhängigkeit der Richtung des
Wandlerprimärstromes gesteuerten Ventilen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß
in jedem der parallelen Sekundärstrompfade je ein ohmscher Widerstand (R) an solcher
Stelle eingeschaltet ist, daß die Widerstände an einem Ende unmittelbar miteinander
verbunden sind, und daß die nicht miteinander verbundenen Enden der Widerstände
(R) den Eingang einer Ventilsteuerschaltung bilden, die unter Ausnutzung des Vorzeichens
der an den Widerständen (R) auftretenden Spannungsspitzen zwei eine paarweise Steuerung
der Ventile ermöglichende Spannungen liefert.