DE1233469B - Anordnung zur Grenzwerterfassung eines Gleichstromes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

G05f

Deutsche Kl.: 21c-46/31

Nummer: 1233 469

Aktenzeichen: S 75310 VIII b/21 c

Anmeldetag: 16. August 1961

Auslegetag: 2. Februar 1967

Für die Sicherheitsüberwachung von Atomreaktoren werden Strahlungsmeßgeräte, wie z.B. Ionisationskammern, verwendet, die mit Grenzwertgebern zusammengeschaltet sind. Diese Einrichtung veranlaßt ζ. B. die Auslösung einer Alarmanlage oder die automatische Abschaltung eines Reaktors, wenn das Signal vom Strahlungsmeßgerät den im Grenzwertgeber fest eingestellten Wert überschreitet.

Früher wurden für ähnliche Meßzwecke magnetische Verstärker verwendet, bei denen den Induktivitäten auch Kondensatoren parallel geschaltet waren. Empfindlichkeit und Abschaltgenauigkeit solcher Einrichtungen ließen jedoch zu wünschen übrig. Für Abschaltezwecke in der Starkstromtechnik sind auch schon Überstromwandler mit einem Eisenkern von annähernd rechteckiger Magnetisierungskennlinie vorgeschlagen worden. Heute arbeiten in der Schwach- und Feinststrommeßtechnik dagegen Grenzwertgeber meist nach dem Ja-Nein-Prinzip mit Hilfe von röhren- oder transistorbestückten Kippstufen. Dies bedeutet, daß die Ausgangsspannung nur zwei an sich konstante Werte einnehmen kann. Dieses Verhalten läßt Rückschlüsse auf den Signalzustand nicht zu, auch werden fehlerhafte Änderungen des Grenzwertgebers selbst erst dann angezeigt, wenn der Fehler sich schließlich in der Auslösung des Kippvorganges anzeigt. Er kann sich aber auch in entgegengesetzter Richtung auswirken, so daß es überhaupt nicht zur Auslösung des Kippvorganges kommt, wenn das Signal zum Gefahrenwert ansteigt. Ein Fortfall des Eingangssignals seitens des Meßfühlers wird ebenfalls nicht gemeldet.

Zur Vermeidung der dadurch gegebenen Unsicherheiten ist eine Einrichtung wünschenswert, deren Arbeitszustand bei größtmöglicher Empfindlichkeit und Ansprechgenauigkeit jederzeit kontrolliert werden kann. Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe und bezieht sich auf eine Anordnung zur Grenzwerterfassung eines Gleichstromes unter Verwendung von durch den Gleichstrom vormagnetisierbaren Übertragern, denen ein Kondensator parallel geschaltet ist, insbesondere für Sicherheitsschaltungen von Atomreaktoren. Erfindungsgemäß besitzt der Übertrager eine rechteckige Magnetisierungskennlinie und hat der Kondensator eine solche elektrische Kapazität, daß eine Resonanzabstimmung auf die Frequenz der über einen Widerstand an diesen Schwingungskreis angelegten Wechselspannung erst beim Erreichen des zu erfassenden Grenzwertes des Gleichstromes erfolgt.

Die genannten Vorteile gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich aus dem Grundprinzip der vor-

Anordnung zur Grenzwerterfassung eines
Gleichstromes

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:
Herbert Troeger, Baiersdorf

liegenden Erfindung, das darin besteht, daß die Kippeigenschaften einer vormagnetisierbaren Drossel, die in an sich bekannter Weise auf einer steilen Induktivitätsänderung derselben auf Grund der Rechteckcharakteristik des verwendeten Magnetkernes beruhen, mit der durch einen Schwingungskreis erzielbaren Spannungsüberhöhung im Resonanzfall kombiniert sind. Ein diese Grundidee verwirklichendes

as Schaltungsbeispiel (s. Fig. 1 und 2) funktioniert folgendermaßen:

Der dem Strahlungsmeßgerät 12 entnommene Gleichstrom speist die Wicklungen 14 und 15, die zusammen mit den Wicklungen 4 und 5 sowie 24 und 25 auf einem Magnetkern mit Rechteckcharakteristik gewickelt sind. Den Wicklungen 4 und 5 ist ein einstellbarer Kondensator 3 parallel geschaltet. Der dadurch entstehende Schwingungskreis ist über einen Widerstand 2 an eine Wechselspannungsquelle mit

z. B. einer Frequenz von 50 Hz angeschlossen. Durch den Vorwiderstand 2 erhält der durch die Anordnung fließende Strom den Charakter eines eingeprägten Stromes, der am Widerstand 2 und am Schwingungskreis, bestehend aus den Wicklungen 4 und 5 sowie dem Kondensator 3, zu entsprechenden Spannungsabfällen führt.

Bei abgeschaltetem Gleichstrom ist dieser Schwingungskreis nicht auf Resonanz abgestimmt. Beim Zuschalten des Ionisationskammerstromes, der vormagnetisierend wirkt, ändert sich die Induktivität der Wicklungen 4 und 5, so daß der Schwingungskreis dadurch auf Resonanz abgestimmt wird. Da jedoch infolge der Rechteckcharakteristik des Magnetkernes der Wechselstromwiderstand und damit die Spannung an den Spulen 4 und 5 nach Überschreiten der Knickstellen der Magnetisierungskurve zusammenbricht, gerät der Schwingungskreis plötzlich außer Resonanz.

709 507/287

Claims (2)

Die Kombination der Eigenschaften eines Parallelresonanzkreises und das Kippverhalten einer auf einen Eisenkern mit Rechteckcharakteristik aufgebrachten Drosselwicklung ergeben gegenüber einer einfachen Schaltung ohne Kondensator 3 eine erhebliehe Zunahme an Empfindlichkeit. So kann z. B. ein derartiger Grenzwertgeber bereite mit 100 μΑ ausgesteuert werden. Ein weiterer Vorteil besteht ferner darin, daß der genannte Kippvorgang nur etwa 30 ms benötigt im Gegensatz zu üblichen magnetischen Kippgliedern, die etwa 300 ms benötigen. Die an den Ausgangswicklungen 24 und 25 auftretende Spannung hat dann etwa den Verlauf nach Fig. 2, die in Abhängigkeit des Steuerstromes aufgetragen ist. Dabei kann die Form dieser Kurve durch entsprechende Einstellung des Kondensators 3 und in gewissem Umfang auch durch den Widerstand 2 geändert werden. In jedem Fall wird durch Steigerung des Steuerstromes ein Spannungsmaximum erreicht, dem beim weiteren Steuerstromanstieg ein leichtes Wiederabsinken mit plötzlichem Spanmmgszusammenbruch folgt, der bei entsprechend konstanten Betriebsbedingungen auf l°/oo genau reproduzierbar erfolgt. Zur Vermeidung der Übertragung einer Wechsel-Stromkomponente auf den gleichen Stromkreis sind die Vormagnetisierungswicklungen in bekannter Weise entgegengesetzt in Reihe geschaltet. Das Ausgangssignal wird, wie bereits erwähnt, über die Wicklung 24 und 25 diesem Schwingungskreis-Übertrager entnommen und dem Übertrager 32 zugeführt, der mit seiner Ausgangswicklung an den Verstärker 33 angeschlossen ist. Dieser Zwischenübertrager 32 ist notwendig, damit der im Eingangskreis des Verstärkers 33 fließende Gleichstrom keine störende Wirkung auf den Hauptübertrager ausübt. Der Verstärker 33 kann ein Röhren- oder auch Transistorverstärker sein und ist über den Ausgangsübertrager 34 an die Auslöseeinrichtung, ein Relais 38, angeschlossen. Diesem Gleichstromrelais 38, das über die Gleichrichter 35 und 36 und den Glättungskondensator 37 an den Übertrager 34 angeschlossen ist, ist eine Meßeinrichtung 39 als Teil einer Meßwertvergleichsanordnung, wie nachstehend geschildert, vorgeschaltet, das den Betriebszustand des gesamten Gerätes jederzeit zu überwachen gestattet. Die Verwendung derartiger Grenzwertgeber beschränkt sich selbstverständlich nicht auf Atomreaktoren, vielmehr ist sie überall dort angebracht, wo von Überwachungsgeräten, z. B. Thermoelementen, schwacher Signalgleichstrom geliefert wird. Dabei sind auch noch andere Schaltungsanordnungen, die von derjenigen in Fig. 1 abweichen, denkbar. Allen gemeinsam ist jedoch das Prinzip der Überlagerung der Resonanzüberhöhung eines Schwingungskreises und der Veränderung der Induktivität mit Hilfe eines vormagnetisierenden Signalgleichstromes unter Ausnutzung des Kippverhaltens der Induktivität, die durch die Rechteckcharakteristik des verwendeten Magnetkernes bedingt ist. Es wird dabei darauf hingewiesen,, daß selbstverständlich insbesondere die Verwendung eines Serienresonanzkreises in entsprechender Schaltung möglich ist. Patentansprüche:

1. Anordnung zur Grenzwerterfassung eines Gleichstromes unter Verwendung von durch den Gleichstrom vormagnetisierbaren Übertragern, denen ein Kondensator parallel geschaltet ist, insbesondere für Sicherheitsschaltungen von Atomreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager eine rechteckige Magnetisierungskennlinie besitzt und der Kondensator eine solche elektrische Kapazität hat, daß eine Resonanzabstimmung auf die Frequenz der über einen Widerstand an diesen Schwingungskreis angelegten Wechselspannung erst beim Erreichen des zu erfassenden Grenzwertes des Gleichstromes erfolgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bis zu einem maximalen Wert etwa stetig ansteigende und dann steil abfallende Ausgangssignal über einen Zwischenübertrager an einem Verstärker, der einem Anzeige- und Auslösesystem vorgeschaltet ist, anliegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 815 200, 916 650;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1104 599;
Zeitschrift Kerntechnik, 1960, H. 12, S. 408 bis 410.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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