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DE1233469B - Arrangement for limit value detection of a direct current - Google Patents

Arrangement for limit value detection of a direct current

Info

Publication number
DE1233469B
DE1233469B DE1961S0075310 DES0075310A DE1233469B DE 1233469 B DE1233469 B DE 1233469B DE 1961S0075310 DE1961S0075310 DE 1961S0075310 DE S0075310 A DES0075310 A DE S0075310A DE 1233469 B DE1233469 B DE 1233469B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
direct current
transformer
circuit
capacitor
amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE1961S0075310
Other languages
German (de)
Inventor
Herbert Troeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Priority to DE1961S0075310 priority Critical patent/DE1233469B/en
Publication of DE1233469B publication Critical patent/DE1233469B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/45Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of non-linear magnetic or dielectric devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CI.:Int. CI .:

G05fG05f

Deutsche Kl.: 21c-46/31 German class: 21c -46/31

Nummer: 1233 469Number: 1233 469

Aktenzeichen: S 75310 VIII b/21 cFile number: S 75310 VIII b / 21 c

Anmeldetag: 16. August 1961Filing date: August 16, 1961

Auslegetag: 2. Februar 1967Opened on: February 2, 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.For the safety monitoring of nuclear reactors, radiation measuring devices such as ionization chambers, used that are interconnected with limit monitors. This facility causes ζ. B. the triggering of an alarm system or the automatic shutdown of a reactor, if that The signal from the radiation measuring device exceeds the value set in the limit indicator.

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.In the past, magnetic amplifiers were used for similar measuring purposes, in which the inductances capacitors were also connected in parallel. Sensitivity and shutdown accuracy of such However, facilities left something to be desired. For shutdown purposes in heavy current engineering are also overcurrent transformers with an iron core with an approximately rectangular magnetization characteristic has been proposed. Today work in the weak and ultra-fine current measuring technology against it Limit indicators mostly based on the yes-no principle with the help of flip-flops fitted with tubes or transistors. This means that the output voltage can only assume two inherently constant values. This Behavior does not allow conclusions to be drawn about the signal state, and incorrect changes to the The limit indicator itself is only displayed when the error finally results in the triggering of the tilting process indicates. But it can also work in the opposite direction, so that it works at all the tipping process is not triggered if the signal rises to the danger level. A Loss of the input signal from the sensor is also not reported.

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.To avoid the resulting uncertainties, it is desirable to have a device whose working condition can be checked at any time with the greatest possible sensitivity and response accuracy can. The present invention solves this problem and relates to an arrangement for detecting limit values of a direct current using transformers that can be pre-magnetized by the direct current, where a capacitor is connected in parallel, especially for safety circuits of Nuclear reactors. According to the invention, the transformer has a rectangular magnetization characteristic and the capacitor has such an electrical capacitance that a resonance tuning to the frequency the alternating voltage applied to this oscillating circuit via a resistor only when The limit value of the direct current to be detected is reached.

Die genannten Vorteile gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich aus dem Grundprinzip der vor-The advantages mentioned over the prior art result from the basic principle of the

Anordnung zur Grenzwerterfassung eines
Gleichstromes
Arrangement for limit value detection of a
Direct current

Anmelder:Applicant:

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

Als Erfinder benannt:
Herbert Troeger, Baiersdorf
Named as inventor:
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 verwirklichendeslying invention, which consists in the fact that the tilting properties a pre-magnetizable choke, which in a known manner on a steep change in inductance the same due to the rectangular characteristics of the magnetic core used, combined with the voltage increase that can be achieved by an oscillating circuit in the case of resonance are. One that realizes this basic idea

as Schaltungsbeispiel (s. Fig. 1 und 2) funktioniert folgendermaßen:he circuit example (see Fig. 1 and 2) works as follows:

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 mitThe direct current taken from the radiation measuring device 12 feeds the windings 14 and 15, which are wound together with the windings 4 and 5 as well as 24 and 25 on a magnetic core with rectangular characteristics. An adjustable capacitor 3 is connected in parallel to the windings 4 and 5. The resulting oscillation circuit is connected to an alternating voltage source via a resistor 2

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. z. B. connected to a frequency of 50 Hz. The series resistor 2 gives the arrangement flowing current has the character of an impressed current that occurs at resistor 2 and at the oscillating circuit, consisting of the windings 4 and 5 and the capacitor 3, leads to corresponding voltage drops.

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.When the direct current is switched off, this oscillating circuit is not tuned to resonance. When switching on of the ionization chamber current, which has a pre-magnetizing effect, changes the inductance of the Windings 4 and 5, so that the oscillation circuit is thereby tuned to resonance. However, since due to the square wave characteristics of the magnetic core, the alternating current resistance and thus the voltage collapses on coils 4 and 5 after crossing the kinks of the magnetization curve, the oscillation circuit suddenly goes out of resonance.

709 507/287709 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:The combination of the properties of a parallel resonant circuit and the tilting behavior of a choke winding applied to an iron core with a rectangular characteristic result in a considerable increase in sensitivity compared to a simple circuit without capacitor 3. So z. B. such a limit indicator ready to be controlled with 100 μΑ. Another advantage is that the mentioned tilting process only takes about 30 ms in contrast to conventional magnetic flip-flops, which need about 300 ms. The voltage occurring at the output windings 24 and 25 then has approximately the course according to FIG. 2, which is plotted as a function of the control current. The shape of this curve can be changed by setting the capacitor 3 and, to a certain extent, also by the resistor 2. In any case, by increasing the control current, a voltage maximum is reached which, when the control current continues to rise, is followed by a slight decrease again with a sudden voltage collapse, which is reproducible with an accuracy of l% under correspondingly constant operating conditions. To avoid the transmission of an alternating current component to the same circuit, the bias windings are connected in opposite series in a known manner. As already mentioned, the output signal is taken from this oscillating circuit transformer via the windings 24 and 25 and fed to the transformer 32, which is connected to the amplifier 33 with its output winding. This intermediate transformer 32 is necessary so that the direct current flowing in the input circuit of the amplifier 33 does not have a disruptive effect on the main transformer. The amplifier 33 can be a tube or transistor amplifier and is connected to the triggering device, a relay 38, via the output transformer 34. This DC relay 38, which is connected to the transformer 34 via the rectifiers 35 and 36 and the smoothing capacitor 37, is preceded by a measuring device 39 as part of a measured value comparison arrangement, as described below, which allows the operating status of the entire device to be monitored at any time. The use of such limit indicators is of course not limited to nuclear reactors, rather it is appropriate wherever monitoring devices such. B. thermocouples, weak signal direct current is supplied. Other circuit arrangements that differ from that in FIG. 1 are also conceivable. What they all have in common, however, is the principle of superimposing the resonance amplification of an oscillating circuit and changing the inductance with the aid of a pre-magnetizing direct current signal using the tilting behavior of the inductance, which is caused by the rectangular characteristic of the magnetic core used. It should be noted that, of course, the use of a series resonant circuit in a corresponding circuit is possible. Patent claims: 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. 1. Arrangement for limit value detection of a direct current using by the Direct current bias transformers to which a capacitor is connected in parallel, in particular for safety circuits of nuclear reactors, characterized in that the transformer has a rectangular magnetization characteristic and the capacitor has a Such electrical capacitance has that a resonance tuning to the frequency of the one Resistance to this oscillation circuit applied alternating voltage only when reaching the to detected limit value of the direct current takes place. 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. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that up to a maximum Value approximately steadily increasing and then steeply decreasing output signal via an intermediate transformer to an amplifier which is connected upstream of a display and trigger system. 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.
Considered publications:
German Patent Nos. 815 200, 916 650;
German Auslegeschrift No. 1104 599;
Kerntechnik magazine, 1960, no. 12, pp. 408 to 410.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 709 507/287 1.67 © Bundesdnickerei Berlin709 507/287 1.67 © Bundesdnickerei Berlin
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE815200C (en) * 1950-05-04 1951-10-01 Feinmechanik Magnetic amplifier
DE916650C (en) * 1951-09-18 1954-08-16 Oskar Vierling Dr Magnetic amplifier
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