DE2550060A1 - Verfahren und einrichtung zur detektion einer vormagnetisierung - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur detektion einer vormagnetisierungInfo
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Description
Αλ-
138/75 Fd.
10.10.75
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Detektion einer Vormagnetisierung eines Magnetkreises, insbesondere zur Detektion
einer mit einem Magnetkreis verketteten Stromdurchflutung. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Einrichtung zur Durchführung
eines solchen Verfahrens.
Magnetkreise, im allgemeinen in Form von hochpermeablen und insbesondere
ferromagnetischen Magnetkernen, eignen sich zur Detektion
von Magnetfeldern durch die im Magnetkreis vorhandene Magnetisierung,
die im folgenden zwecks Unterscheidung von einer Magnetisierung zur Erzeugung von verlangten Detektionssignalen als "Vormagnetisierung"
bezeichnet wird. Wenn eine solche Vormagnetisierung, einer mit dem Magnetkreis verketteten Stromdurchflutung entspricht,
so ergibt sich eine Stromdetektion, insbesondere z.B. eine· Nulldetektion von Strömen.
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Aufgabe der Erfindung ist in diesem Zusammenhang die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung, mittels deren
eine Vormagnetisierung und insbesondere eine entsprechende Stromdurchflutung mit geringem Aufwand zuverlässig detektiert
werden kann. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe bzw. die entsprechende Einrichtung kennzeichnen
sich durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Hierbei ermöglicht die zusätzlich zu der zu detektierenden
Vormagnetisierung bzw. Stromdurchflutung im Magnetkreis
erzeugt Magnetflussänderung bzw. die entsprechende Stromdurchflutung die Bestimmung von Zeitintervallen, die unmittelbar
oder in Form einer geeigneten, von diesen Intervallen abgeleiteten Punktion - z.B. eines Verhältnisses von Zeitintervallen
- den gegenüber der zyklischen Detektions-M;agnetflussänderung
als stationär zu betrachtenden Vormagnetisierungszustand
bzw. einen entsprechenden Strom kennzeichnen. Solche Zeitintervalle und daraus abgeleitete Funktionen lassen sich
mit den Mitteln der Analog- oder Digitalelektronik vergleichsweise einfach und mit geringem Aufwand bestimmen und zeichnen
sich im Vergleich zu einer unmittelbaren Strom- oder Spannungs-Amplitudendetektion
durch grosse Unempfindlichkeit gegen Störgrössen und Schwankungen von Verfahrens- bzw. Schaltungsparametern
wie Temperatur, Bauelementtoleranzen und dergl. aus.
Als besonders vorteilhaft erweist sich eine Ausführungsform
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des Verfahrens, bei der das Detektionssignal als Punktion von
Zeitintervallen gebildet wird, die bei der zyklischen Magnetflussänderung von der Detektions-Stromdurchflutung oder einer
von dieser abhängigen Grosse zwischen vorbestimmten Werten durchlaufen werden. Insbesondere für eine Detektion von mit
dem Magnetkreis verketteten Stromdurchflutungen ergibt sich
hier eine hohe Detektionsempfindlichkeit, weil durch eine solche Vormagnetisierungs-Stromdurchflutung die Magnetisierungskennlinie
(Magnetfluss als Funktion der Detektions-Stromdurchflutung) in Richtung der Strom- oder Intensitätsachse verschoben wird und sich die Zeitintervalle beim Durch-,
laufen der Magnetisierungskennlinie zwischen vorbestimmten Werten des Stromes oder einer mit dem Strom funktionell verknüpften
Grosse mit der Vormagnetisierungs-Stromdurchflutung
stark ändern. Dabei ist die Vorgabe von intervallbestimmenden Strom-Grenzwerten zwar in mancher Hinsicht vorteilhaft, jedoch
nicht unabdingbar. Es kommt grundsätzlich auch eine Vorgabe von anderen, z.B. auch relativen Grenzwerten wie Maxima,
Minima oder Nulldurchgängen des Stromes oder einer geeigneten Spannung in Betracht.
Insbesondere können mit Vorteil Stromwerte entgegengesetzten Vorzeichens für die Intervallbestimmung vorgegeben werden,
speziell auch solche von gleichem Betrag. Dies ergibt nicht nur einfache schaltungstechnische Realisierungsmöglichkeiten,
sondern auch die Möglichkeit, gewisse, im allgemeinen erwünschte
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Synunetrieeigenschaften der Zeitintervalle als Funktion der
Vormagnetisierungs-Stromdurchflutung herzustellen. Besonders einfache Verhältnisse ergeben sich bei Verwendung der Stromnulldurchgänge
für die Intervallbestimmung.
Weiterhin können die intervallbestimmenden Stromwerte in Bezug auf einen vorgegebenen Bezugs-Magnetisierungszustand gewissen
ausgezeichneten Punkten der - im allgemeinen jedenfalls nichtlinearen - Magnetisierungskennlinie angepasst werden. So ergibt
eine Vorgabe von intervallbestimmenden Stromwerten im Bereich von Wendepunkten der Magnetisierungskennlinie (Magnetfluss als
, Funktion der Detektions-Stromdurchflutung) in einem vorgegebenen
Bezugs-Magnetisierungszustand eine besonders grosse Empfindlichkeit der Detektions-Zeitintervalle oder einer Funktion
dieser Intervalle bezüglich einer Aenderung der zu detektierenden Vormagnetisierung bzw. des zu detektierenden Stromes.
Dabei stellt der genannte Bezugs-Magnetisierungszustand den Ausgangszustand oder Nullpunkt der Detektion dar. Für die spezielle
Aufgabe einer Strom-Nulldetektion bietet sich daher der
Magnetisierungszustand des Magnetkreises ohne verkettete Stromdurchflutungen als vorteilhaft an, im folgenden der Einfachheit
halber kurz "Nullmagnetisierung" mit der entsprechenden "Nullkennlinie" genannt. Letztere ist somit die Magnetisierungskennlinie nur unter dem Einfluss des zyklischen Zeifcverlaufes
der Detektions-Stromdurchflutung, wobei im folgenden vereinfachend
Zyklen mit zusammenfallendem Anfangs- und Endstrom-
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werten vorausgesetzt werden. Bei nullsymmetrischer Detektions-Stromaussteuerung
stellen die Nullkennlinieη also
Kommutierungskurven, im Fall eines Magnetkreises mit ausgeprägter
Sättigung und Aussteuerung bis in die Sättigung Grenzkurven dar.
Für Magnetkreise der letztgenannten Art kommt mit Vorteil insbesondere
eine Vorgabe von intervallbestimmenden Stromwerten in Sättigungsbereichen der Nullkennlinie oder einer anderen
Bezugs-Magnetisierungskennlinie in Betracht, zweckmässig eine paarige Vorgabe in den entgegengesetzten Sättigungsbereichen.
Eine alleinige Intervallbestimmung durch Stromwerte in den Sättigungsbereichen setzt - wie im einzelnen noch erläutert
wird - eine nicht bloss konstante Magnetflussänderungsgeschwindigkeit
zwischen den Sättigungs-Grenzpunkten voraus.
Unabhängig von bestimmten Magnetfluss-Zeitverläufen kommt die Vorgabe intervallbestimmender Stromwerte in den Sättigungsbereichen
jedoch in Kombination mit anderen intervallbestimmenden Stromwerten im Verlauf des zyklischen Durchlaufes
der Magnetisierungskennlinie in Betracht. Im allgemeinen bietet die intervallbestimmende Stromvorgabe in den Sättigungsbereichen
den Vorteil vergleichsweise geringer Genauigkeitsanforderungen hinsichtlich der Stromschwellenwerte, weil
die Sättigungsabschnitte der Magnetisierungskennlinie in Bezug auf ein und dieselbe Magnetflussänderungsgeschwindigkeit mit
vergleichsweise grosser Geschwindigkeit durchlaufen werden und
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daher nur schwach in die Bestimmung der Gesamtintervalldauer eingehen.
Ferner können die intervallbestimmenden Stromwerte mit speziellen Vorteilen, wozu vor allem geringe Empfindlichkeit
gegen unsystematische Abweichungen der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit
von eingestellten Sollwerten in den verschiedenen Zeitintervallen bzw. Kennlinienabschnitten gehört, in
den Bereich der Nulldurchgänge des Magnetflusses in einer Bezugs-Magnetisierungskennlinie mit Hysterese gelegt werden,
d.h. in den Bereich der Koerzitivpunkte einer üblichen ferro-,
magnetischen Magnetisierungskennlinie.
Im übrigen ist festzustellen, dass die Intervallbestimmung
nicht unbedingt beidseitig durch den Eintritt vorgegebener Stromwerte oder entsprechender Grössenwerte erfolgen muss.
Vielmehr kann z.B. grundsätzlich mit teilweise fest vorgegebe-'
nen zeitlichen Intervallgrenzen gearbeitet werden, etwa mit einer festen Zyklusdauer der Detektions-Stromdurchflutung in
Verbindung mit magnetisierungsabhängigen Zeitintervallgrenzen innerhalb dieser Zyklusdauer.
Als Detektionsfunktion (Detektionssignal als Funktion von
magnetisierungsabhängigen ZeitIntervallen) kommen wegen der
einfachen Realisierbarkeit und Störunempfindlichkeit bevorzugt
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Verhältnisse in Betracht, insbesondere das Tastverhältnis des zyklischen Zeitverlaufes der Detektions-Stromdurchflutung
oder einer von dieser abhängigen Grosse. Unter der Annahme einer Binärisierung dieses Zeitverlaufes jeweils in den Nulldurchgängen
soll im vorliegenden Zusammenhang als "Tastverhältnis" das Verhältnis des auf einen Binärwert entfallenden
Zeitintervalls bzw. der Summe mehrerer solcher Intervalle innerhalb eines Zyklus zur Gesamtzyklusdauer verstanden werden.
Wenn nun eine nullsymmetrische Binärisierung erfolgt (Umschalten zwischen positiven und negativen Werten gleichen
Betrages), so stellt die Gleichstromkomponente der (als sta-, tionär angenommenen) Pulsfolge unmittelbar das Tastverhältnis
dar, welches somit durch Tiefpassfilterung leicht gewonnen werden kann. .
Der Zeitverlauf der intervallbildenden Detektionsgrösse (Detektions-Stromdurchflutung
oder eine davon abhängige Grosse) wird - abgesehen von der die zu detektierende Grosse repräsentierenden
Magnetisierungskennlinie - vom Zeitverlauf des Magnetflusses und den Eigenschaften des mit dem Magnetkreis verketteten
Detektionsstromkreises bestimmt. Zu letzteren gehört insbesondere die Strom-Spannungskennlinie der den Detektionsstromkreis
speisenden Stromquelle. Dies gilt auch für das Zeitverhalten dieser Stromquelle, jedoch braucht darüber zunächst nur
eine das zyklische Durchlaufen der Magnetisierungskennlinie bewirkende Voraussetzung im übrigen beliebiger Art erfüllt zu
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sein. Dies kann grundsätzlich durch eine periodisch veränderliche elektromotorische Kraft, durch z.B. strom- oder spanhungsabhängiges
Umschalten zwischen verschiedenen Speisequellen bzw. zwischen verschiedenen Strom-Spannungskennlinien
einer Speisequelle oder dergl. erreicht werden.
Wesentlich für den Detektionseffekt ist dagegen die Erzeugung einer Magnetflussänderung, wozu jedenfalls eine geeignete Stromdurchflutung
des mit dem Magnetkreis verketteten Detektionsstromkreises erforderlich ist, und die Erfassung einer vom Magnetisierungszustand
abhängigen Grosse (Detektionsgrösse) mit einem durch die Magnetflussänderung bedingten Zeitverlauf, in
dem sich magnetisierungsabhängige Zeitintervalle bestimmen lassen. Sofern die magnetisierungsabhängigkeit gegeben ist, kommen
also grundsätzlich Ströme wie auch Spannungen als Detektionsgrössen in Betracht. Damit liegen auch die grundsätzlichen Bedingungen
für die Speisung des Detektionsstromkreises fest, insoweit als einerseits die Magnetflussänderung durch diese
Speisung erzeugt werden soll, andererseits aber aus dem Detektionsstromkreis die magnetisierungsabhängige Detektionsgrösse
gewonnen werden muss. Wird also z.B. der Strom als Detektionsgrösse
verwendet, so darf der Innenwiderstand der Speisequelle nicht zu gross sein (eingeprägte Spannung). Entsprechend umgekehrtes
gilt für die Verwendung der Klemmenspannung der Speisequelle oder einer Detektionswicklung des Magnetkreises als
Detektionsgrösse. Im übrigen muss die Abnahme der Detektions-
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grösse nicht unmittelbar im Detektionsstromkreis erfolgen.
Vielmehr ist eine Auskopplung geeigneter Detektionsgrössen wie Strom oder Spannung auch mittels besonderer Stromkreise
möglich.
Das zyklische Durchlaufen der Magnetisierungskennlinie wird
zweckmässig durch Vorzeichenumkehr der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit,
z.B. durch Umpolung der Speisespannung erreicht. Im Interesse einer einfachen schaltungstechnischen
Verwirklichung wird dabei im Magnetkreis vorteilhaft ein
Magnetfluss mit einem Zeitverlauf erzeugt, der wenigstens
ein Paar von Intervallen mit Magnetflussänderungsgeschwin-
digkeiten von wenigstens annähernd übereinstimmendem Betrag
und entgegengesetztem Vorzeichen umfasst. Innerhalb eines solchen Intervalls gleichen Vorzeichens der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit
kann dann insbesondere zeitabschnittsweise mit konstantem Betrag dieser Aenderungsgeschwindigkeit
gearbeitet werden. Im Hinblick auf den typischen/ nichtlinearen Verlauf der Magnetisierungskennlinie üblicher hochpermeabler
Werkstoffe mit Sättigung kann es vorteilhaft sein, den Einfluss bestimmter Kennlinienbereiche durch rascheres Durchlaufen,
d.h. mit grösserer Magnetflussänderungsgeschwindigkeit, zu vermindern bzw. umgekehrt den Einfluss anderer Bereiche
durch längsameres Durchlaufen, d.h. mit geringerer Magnetflussänderungsgeschwindigkeit,
zu vergrössern. Zu diesem Zweck
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können innerhalb eines Zyklus des Zeitverlaufes der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit
wenigstens zwei Intervalle mit unterschiedlichem, vorzugsweise jeweils zeitkonstantem Betrag
und gleichem Vorzeichen der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit eingestellt werden.
Grundsätzlich kann für die Aenderung der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit
nach Betrag und/oder Vorzeichen ein z.B. fester Zeitrahmen vorgegeben werden. Insbesondere empfiehlt sich jedoch
die Auslösung dieser Aenderungen in Abhängigkeit vom Erreichen mindestens eines vorgegebenen Wertes der Detektions-Stromdurchflutung
oder einer von dieser abhängigen Grosse. Die so vollständig oder teilweise erreichbare Autonomie der Zeitablauf
steuerung ergibt eine entsprechende Kompensation von Störgrössen. Demgemäss kann das zyklische Durchlaufen der Magnetisierungskennlinie
dadurch erreicht werden, dass eine Vorzeichenumkehr der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit
vom Erreichen von Endwerten entgegengesetzten Vorzeichens der Detektions-Stromdurchflutung oder des Magnetflusses
erfolgt, wobei diese Endwerte für alle zu detektierenden Werte der Vormagnetisierung in Sättigungsbereichen der Magnetisierungskennlinie liegen. Bei einer Hysterese-Magnetisierungskennlinie
werden dann ausgehend von den Sättigungsbereichen immer die Grenzkurven durchlaufen, so dass der augenblicklich
wirksamen Vormagnetisierung vorangegangene Magnetisierungs-
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zustände ohne Einfluss sind.
Für die bereits erwähnte Hervorhebung von für den Messeffekt ergiebigeren Kennlinienbereichen - im allgemeinen von bezüglich
der Durchflutungsachse steileren Bereichen - kommt unter Berücksichtigung der Vorteile einer autonomen Zeitsteuerung
eine Aenderung der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem wenigstens annähernden Erreichen des Wertes
Null der Detektions-Stromdurchflutung in Betracht. Diese Umsteuerung hat vor allem den Vorteil eines einfachen und genau
reproduzierbaren Schaltkriteriums. Im übrigen kann diese .Umsteuerung allein kein zyklisches Durchlaufen der Magnetisierungskennlinie
bewirken und ist deshalb mit einer Endwertumsteuerung zu kombinieren, etwa einer solchen in den beiderseitigen
Sättigungsbereichen wie vorstehend angeführt. Dies gilt auch für eine Umsteuerung in den Wendepunkten der Magnetisierungskennlinie,
die im übrigen eine besonders grosse Detektions· empfindlichkeit hinsichtlich von Verschiebungen der Magnetisierungskennlinie
in Richtung der Durchflutungsachse ergibt. Als einfacher einstellbare Annäherung der Wendepunkte kommen ferner
bei Hystereseschleifen einfacher Art die Koerzitivpunkte
iri Betracht, d.h. die Nulldurchgänge der Magnetisierungskennlinie.
In den beiden letztgenannten Ausführungen ist für die Einstellung der Durchflutungs- oder Magnetflusswerte der vorgesehenen
Umsteuerung der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit ein bestimmter Magnetisierungszustand vorauszusetzen, z.B. die
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oben bereits erwähnte Nullmagnetisierung.
Eine Verallgemeinerung der durchflutungsabhängigen Steuerung der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit führt zur Speisung
des Detektionsstromkreises durch einen Punktionsgenerator mit vorgegebener Strom-Spannungskennlinie, die im Hinblick auf die
Forderung des zyklischen Durchlaufens der Magnetisierungskennlinie einen hystereseförmigen Verlauf mit mindestens einem
positiven und einem negativen Spannungszweig aufzuweisen hat. Durch die mit üblichen elektronischen Schaltungen ohne weiteres
gegebene, freizügige Gestaltungsmöglichkeit der Strom-Spannungskennlinie einer solchen verallgemeinerten Speisequelle lassen
sich für verschiedenartige Detektionsaufgaben und Störbedingungen optimale Anpassungen erreichen.
Das zyklische Durchlaufen der Magnetisierungskennlinie wird bei einer Speisung der letztgenannten Art zweckmässig durch
Umschaltung zwischen verschiedenen Funktionen der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit
in Abhängigkeit vom Erreichen vorgegebener Werte der Detektions-Stromdurchflutung oder des Magnetflusses
erreicht, und zwar vorteilhaft durch Umschalten zwischen für sich jeweils nullstellenfreien, zueinander entgegengesetztes
Vorzeichen aufweisenden Funktionen. Da eine Umschal-. tung der letztgenannten Art eine Umkehr der Laufrichtung in
der Magnetisierungskennlinie und damit im allgemeinen auch eine
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Richtungsumkehr der Durchflutungsänderung bedeutet, ist hier
durch einseitig gerichtete Umschaltung oder einseitige Richtungsabhängigkeit vom Erreichen des vorgegebenen Umschaltpunktes
in der Magnetisierungskennlinie ein Pendeln um den Schaltpunkt auszuschliessen. Dies lässt sich in den Endpunkten
der Aussteuerung besonders leicht erreichen und wird bei der zuletzt angeführten Verfahrensweise innerhalb der einzelnen
Funktionsbereiche vorteilhafterweise vermieden.
Besondere Vorteile bietet im allgemeinen das mehr oder weniger angenäherte Einprägen einer Spannung in einen mit dem Magnetkreis
verketteten Strompfad, zweckmässig in den Detektions-Stromkreis, zur Bestimmung der zeitlichen Aenderung des Magnetflusses.
Bei einem in Bezug auf eine gegebene Induktivität ausreichend geringen Innenwiderstand der Speisequelle und ebensolchem
Wirkwiderstand des übrigen Strompfades bedeutet dies eine Magnetflussänderungsgeschwindigkeit von geringer Durchflutungs-
bzw. Stromabhängigkeit. Die eintretenden Stromänderungen stellen somit ein besonders empfindliches Mass für die
zu detektierende Vormagnetisierung dar, und zwar noch ausgeprägter bei einer wenigstens zeitabschnittsweise konstanten
Spannung bzw. Magnetflussänderungsgeschwindigkeit, die im übrigen auch besonders einfach schaltungstechnisch zu verwirklichen
ist.
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Die Erfindung wird weiter anhand der-in den Zeichnungen veranschaulichten
Ausführungsbeispiele erläutert. Hierin zeigt:
Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur Nullstromdetektion
mittels Vormagnetisierung eines Magnetkreises,
Fig.2a das Spannungs-Stromdiagramm einer Speisequelle zur Erzeugung
einer Detektions Stromdurchflutung mit zyklischem Zeitverlauf,
Fig.2b den geradlinig vereinfachten Verlauf der Magnetisierungskennlinie (Magnetfluss über dem der Detektions-Stromdurchflutung
entsprechenden Detektionsstrom) des Magnetkreises,
Fig.2c das Zeitdiagramm des Detektionsstromes entsprechend der
Speisekennlinie (Spannungs-Stromdiagramm, der Speisequelle)
gemäss Fig.2a und der Magnetisierungskenrilinie gemäss
Fig.2b,
Fig. 3 das Wirkschaltbild einer anderen Ausführung einer Einrichtung
zur Nullstromdetektion,
Fig.4a eine spezielle Speisekennlinie für eine Einrichtung
gemäss ~5,
Fig.4b eine geradlinig vereinfachte Magnetisierungskennlinie
mit Hysterese für die Nullstromdetektion,
Fig.4c einen ersten Zeitverlauf des Detektionsstromes für nullsymmetrische
Spannung der Speisequelle,
Flg.4d einen zweiten Zeitverlauf des Detektionsstromes für nullunsymmetrische
Spannung der Speisequelle,
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Fig.5a eine weitere Speisekennlinie mit gestuftem Spannungsverlauf,
Fig.5b eine Magnetisierungskennlinie entsprechend Fig.4b zur
Bestimmung des Detektionsstrom-Zeit verlauf es,
Fig.5c den Detektionsstrom-Zeitverlauf, resultierend aus Fig.5a
und 5b und
Fig. 6 ein Diagramm des Tastverhältnisses als zeitintervallabhängigen
Detektionssignals über einem hinsichtlich Nullabweichung zu detektierenden Strom.
Die Schaltung nach Fig.l umfasst einen Magnetkreis 1 in Form
eines Ringkerns, mit dem eine z.B. hinsichtlich Abweichungen vom Wert Null oder hinsichtlich Ueberschreitung von Grenzwerten
zu überwachende Stromdurchflutung verkettet ist, z.B. eine solche
in Gestalt der resultierenden Durchflutung mehrerer Leiter 2, 3. Mit dem Magnetkreis 1 ist ferner eine z.B. aus mehreren
Windungen bestehende Wicklung 4 eines Detektionsstromkreises verkettet, der über einen Polaritätsumschalter 6 von einer
Quelle 7 gespeist wird. Durch entsprechende Betätigung des Umschalters 6 mittels einer Steuereinrichtung 8 wird in dem Detektionsstromkreis
5 eine zeitlich zyklisch veränderliche Detektions-Stromdurchflutung
erzeugt, die proportional zum Strom i im Detektionsstromkreis ist. Im einfachsten Fall einer Gleichspannungsquelle
7 kann die an der Wicklung 4 liegende Spannung u als betragskonstant mit wechselndem Vorzeichen angesehen
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werden, sofern der Spannungsabfall am Innenwiderstand der Quelle genügend gering gegenüber demjenigen an der Wicklung
4 ist. Wenn ferner bei ausreichender Induktivität der Wicklung in Bezug auf deren Ohmschen Widerstand der Spannungsabfall
an letzterem vernachlässigbar ist, so wird durch die Quellenspannung (Klemmenspannung) unmittelbar eine proportionale
Magnetflussänderungsgeschwindigkeit im Magnetkreis eingeprägt. Der zyklische Zeitverlauf dieser Magnetflussänderung
wird im vorliegenden, einfachsten Fall durch die Polaritätsumschaltung erreicht. Für die selbsttätige Auslösung dieser
Umschaltung kommen verschiedene Kriterien in Betracht, von denen einige noch besonders behandelt werden.
Ueber einen Stromwandler 9 mit einem zum Strom i proportionalen,
ausgangsseitigen Signal Si (Stromsignal) 1st an den Stromkreis Detektionssignalkreis 10 mit zwei eingangsseitig parallelgeschalteten
Grenzwertschaltern 11 und 12 angeschlossen. Nach den schematisch in den Blockdarstellungen dieser Grenzwertschalter
angedeuteten Diagrammen des jeweiligen Ausgangssignals Sa bzw. Sb als Funktion des Stromsignals Si handelt es
sich um Elemente mit binärem, nullsymmetrischem Ausgangssignal,
ferner beim Schalter 11 um einen einzigen Schaltgrenzwert Si=O und beim Schalter 12 um zwei nullsymmetrische Grenzwerte Si=SiI
bzw. Si=Sl4. Der Ausgang des Schalters 11 ist an einen als Tiefpass
ausgebildeten Zeitintervalldetektor 13 angeschlossen, dessen
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Ausgangs signal Sa (im Blocksymbol über der Frequenz f angedeutet)
eine Funktion von Zeitintervallen ist, die sich in Abhängigkeit von der Vormagnetisierung des Magnetkreises 1 und damit
von der resultierenden Vormagnetisierungs-Stromdurchflutung der Leiter 2, 3 im zyklischen Zeitverlauf des Detektionsstroraes i
ausbilden.
Die Detektions-Stromdurchflutung braucht sich von der Vormagnetisierungs-Stromdurchflutung
bzw. dem zu detektierenden Strom nur durch die Zykluszeit ihres Zeitverlaufes ausreichend zu unterscheiden.
Vormagnetisierung bzw. zu detektierender Strom können also durchaus zeitveränderlich sein, sofern nur die Aenderung
innerhalb eines Zyklusintervalls genügend gering gegenüber dem Aenderungshub des Detektionsstromes ist. Im übrigen
geht der zyklische Zeitverlauf des Detektionsstromes bzw. der Magnetflussänderung bei konstanter Dauer der Zyklusintervalle
in einen periodischen Zeitverlauf über, wobei entsprechende Bedingungen für die Periodendauer des genannten Zeitverlaufes
gelten. Im allgemeinen werden der Einfachheit halber periodische Zeitverläufe der Magnetflussänderung anzuwenden sein,
jedoch kommen - z.B. bei in grossen Bereichen sehwankender Aenderungsgeschwindigkeit der Vormagnetisierung - auch zyklische
Zeitverläufe mit veränderlicher Zyklusdauer in Betracht. Im folgenden wird die Vormagnetisierung als während der Zyklus—
dauer konstant angenommen. Bei der zyklischen Detektiona-Magnetflussänderung
wird demgemäss eine Magnetisierungskenn-
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linie (Magnetfluss als Punktion der Detektions-Stromdurchflutung
bzw. des Detektionsstromes) durchlaufen, die mindestens hinsichtlich ihrer Lage von der zu detektierenden Vormagnetisierung
und damit von der zu detektierenden Stromdurchflutung
abhängt. Als Bezugs-Vormagnetisierung wird dabei im folgenden die bereits eingangs definierte Nullmagnetisierung angenommen.
Im Beispiel nach Pig.l wird die Zyklizität der Detektions-Magnetflussänderung
durch Umpolung der Spannung u in Abhängigkeit vom Erreichen der vorgegebenen Stromsignalgrenzwerte ,
SiI und Si4 bewirkt. Dazu ist der Ausgang des Grenzwertschalters
12 an einen auf die wechselnde Polarität von Sb durch entsprechend gegensinnige Schaltvorgänge reagierenden Eingang
der Steuereinrichtung 8 angeschlossen.
Quelle 7 und Umschalter 6 bilden zusammen eine als Funktionsgenerator
aufzufassende Detektions-Speisequelle mit hystereseförmiger
Spannungs-Stromkennlinie, wie sie in Fig.2a in ausgezogenen Linien angedeutet ist. Diese Kennlinie umfasst die für
sich stabilen Zweige u=+U und u=-U, an deren Enden in dem durch Pfeile gekennzeichneten Sinn umgeschaltet wird, und zwar bei
den Stromwerten i. und ij,, denen die Stromsignalwerte SiI und
Si4 gemäss Fig.l zugeordnet sind. Zwischen diesen Stromgrenzwerten
wird nun die in Fig.2b geradlinig vereinfacht sowie ohne Hysterese angenommene Magnetisierungskennlinie 2 über i
durchlaufen. Die Nullkennlinie ist in ausgezogenen Linien,
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die infolge zu detektierender Vormagnetisierung verschobene Magnetisierungskennlinie strichliert angedeutet. Für den Detektionsstrom
i ergibt sich somit ein Verlauf über der Zeit t gemäss Fig.2c, und zwar der ausgezogenen Linien angedeutete
für die Nullkennlinie und der strichlierte für die zu detektierende Vormagnetisierung. Ferner ist in Firg.2c der Zeitverlauf
des Ausgangssignals Sa des Grenzwertschalters 11 angedeutet, d.h. eines binären, nullsymmetrischen Signals mit der
Periodendauer T und Nulldurchgängen in denjenigen des Detektionsstromes i. Ein Vergleich des in ausgezogenen Linien und ·
strichliert angedeuteten Zeitverlaufes für die Nullmagnetisierung und die zu detektierende Vormagnetisierung zeigt un-
mittelbar eine deutliche Veränderung des durch die Zeitintervalle zwischen den Nulldurchgängen bestimmten Tast- oder Schaltverhältnisses,
dem eine entsprechende Veränderung der Gleichstromkomponente von Sa in Form des tiefpassgefilterten Signals
Sg. entnommen werden kann. Letzteres stellt also das gewünschte
Detektionssignal als Funktion von vormagnetlsierungsabhängigen Zeitintervallen dar.
In Fig.2a ist noch die Möglichkeit des Arbeitens mit anderen
als stromkonstanten Speisespannungsfunktionen angedeutet. Der strichpunktierte Kurvenabschnitt u* gilt für einen vergleichsweise
hohen Innenwiderstand der Speisequelle, während der Kurvenabschnitt
u** - ebenfalls strichpunktiert angedeutet - für
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eine Quelle mit entsprechend nichtlinearer Spannungs-Stromkennlinie
gilt. Für die erstgenannte Kurve ergibt sich ein nichtkonstanter Zeitverlauf auch der Speisespannung, so dass
gegebenenfalls auch hieraus ein Detektionssignal ebgeleitet werden kann, während eine Absenkung der Speisespannung gemäss
u** in einem entsprechenden Abschnitt der Nullkennlinie eine stärkere Wirkung der vormagnetisierungsabhangigen Kennlinienverschiebungen
zur Folge haben kann.
Anzumerken ist noch, dass eine Speisequelle mit insgesamt hystereseartiger Strom-Spannungskennlinie nach Art von Fig.2a
grundsätzlich durch einen Oszillator - z.B. einen Relaxationsoszillator oder eine astabile Kippschaltung - verwirklicht
werden kann, gegebenenfalls unter Einschluss geeigneter nichtlinearer Glieder für die Beeinflussung der einzelnen Kennlinienabsehnitte.
Die Schaltung nach Fig.3 unterscheidet sich hinsichtlich der
Elemente 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 und 12 nicht von der Schaltung
nach Fig.l, während an die Stelle der einfachen Spannungsquelle
eine Quelle 14 mit über einen Steuereingang 14a bezüglich
ihres Betrages steuerbarer Klemmenspannung und an die Stelle des hysteresefreien Grenzwertschalters Il ein Grenzwertschalter
15 mit Hysterse-Schaltgrenzwerten Si2 und Si3
entsprechend dem in die Blockdarstellung eingetragenen Diagramm für Sa über Si tritt. Diese und die weiter zu erläuternden
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. 3(1 *
Abwandlungen ermöglichen speziell optimierte Detektionsverfahren.
Dabei übernimmt die steuerbare Spannungsquelle in Verbindung mit einer stromabhängigen Steuerschaltung und dem bereits
für Fig.l erläuterten Polaritätsumschalter 6 sowie seiner Steuereinrichtung 8 die Funktion einer Speisequelle mit programmierbarer
Spannungs-Stromkennlinie und selbsttätiger, insbesondere
stromabhängiger Umschaltung zwischen einem Kennlinienabschnitt mit positiver und einem solchen mit negativer Spannung.
Neigung und Krümmung von Kennlinienabschnitten kann zusätzlich durch einen entsprechenden Innenwiderstand der Spannungsquelle
bzw. durch nichtlineare Schaltungselemente verwirklicht werden, während im Beispiel eine stufenartige Zu-
sammensetzung der Kennlinie aus Abschnitten mit je für sich
Spannungss t romunabhängigem, j ecloch programmierbar-veränderli chem/be trag
angenommen ist. Es versteht sich, dass ein solcher Funktionsgenerator als Speisequelle gegebenenfalls durch einen geeigneten
Oszillator oder dergl. verwirklicht werden kann.
Ausserdem stellt die stromabhängige Steuereinrichtung den Detektionsteil
der Schaltung dar, in dem verschiedenartige Detek-.tionssignale
als Funktion von Zeitintervallen aus dem Zeitverlauf des Detektionsstromes gebildet werden können.
Ausgehend von den mit Fig.l übereinstimmenden Schaltungsteilen und dem bereits erwähnten Grenzwertschalter I5 ist gemäss Fig.3
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255006G
eine Logikschaltung l8 vorgesehen, welche die binären Ausgangssignale
der beiden Grenzwertschalter durch logische Antivalenz (Exklusiv-ODER) verknüpft und an einem Ausgang 19
ein entsprechendes, zeitintervallabhängiges Detektionssignal
liefert. Ausserdem können andersartige, ebenfalls binäre Detektionssignale
unmittelbar an den Ausgängen 16 und 17 abgenommen werden.
Durch die Schaltgrenzwerte Si3 und Si4 ist der Aussteuerbereich
des Stromes i beim Durchlauf in Richtung zunehmenden Stromes und durch die Schaltgrenzwerte Si2 und SiI beim Durchlauf in Richtung
abnehmenden Stromes in jeweils zwei Abschnitte aufgeteilt, wobei jedem Abschnitt eine binäre Ausgangssignalkombination,
d.h. eine zweistellige Binärzahl, der Grenzwertschalter 12, zugeordnet ist. Demgemäss sind die Ausgänge dieser Schalter an
eine Logikschaltung 22 geführt, die für jede der genannten Ausgangssignalkombinationen
eine eingangsseitig parallelgeschaltete Gruppe von UND-Gattern 22a, 22b, 22c, 22d umfasst. In Fig.3
ist jeweils nur ein UND-Gatter für jede Gruppe dargestellt. Bei Auftreten einer Ausgangssignalkombination, wenn also der Strom i
zunehmend oder abnehmend in einem bestimmten Abschnitt des Aussteuerbereiches
liegt, wird somit jeweils eine zugeordnete Gruppe der UND-Gatter 22a bis 22d zur Abgabe eines bejahenden Ausgangssignals
vorbereitet, welches noch von jeweils einem weiteren Eingang 22al, 22bl, 22cl, 22dl abhängt. Wenn jede Gruppe von UND-Gattern
22a, 22b, 22c, 22d also z.B. drei Gatter umfasst, so sind
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- 25 - 138/75
• Si*
weitere Eingänge 22a2, 22a3; 22b2, 22b3» 22c2 usw. vorhanden.
Alle Eingänge 22al, 22bl, 22cl, 22dl sind zusammen an einen Ausgang eines Codierers 21, die weiteren Eingänge 22a2, 22b2
usw. sowie 22a3, 22bj5 usw. an je einen anderen zugeordneten Ausgang dieses Codierers angeschlossen, der seinerseits über
einen Analog-Digitalwandler 20 mit dem Stromsignal Si angesteuert wird. Insgesamt wird also für jede Ausgangssignalkombination
Sa, Sb der Grenzwertschalter 12, 15 eine zugeordnete
Gruppe von UND-Gattern 22a, 22b usw. vorbereitet und vom Ausgangsvielfach des Codierers 21 mit einem codierten Binär-Stromsignal
angesteuert, dessen Stellenzahl der Ausgangszahl des Codierers und der Anzahl von Gattern in den Gruppen 22a, 22b
usw. entspricht. Jeder der letztgenannten Gruppen ist weiter ein z.B. programmierbarer Lesespeicher 2j5a bzw. 23b bzw. 23c
bzw. 23d mit entsprechendem Eingansvielfach der zugehörigen,
adressgesteuerten Leseschaltung (nicht näher dargestellt) nachgeordnet. Die Ausgänge dieser Speicher-Leseschaltungen sind über
ein entsprechendes Vielfach von ODER-Gattern 24 an einen Digital-Analogwandler
25 geführt, der seinerseits über den Eingang 14a die Spannungsquelle lh steuert. Damit kann grundsätzlich
für jeden Wert des Detektionsstromes ein beliebig gewählter
Wert der Speisespannung bzw. der EMK im Detektionsstromkreis selbsttätig eingestellt werden, und zwar nach einer vorgebbaren
Einteilung - ausserdem für zunehmenden und abnehmenden Strom getrennt - des Strom-Aussteuerbereiches in Abschnitte mit je
für sich eindeutiger Zuordnung von Spannung und Strom und mit
709815/0243
138/75
'■34.
selbsttätiger, stromabhängiger Fortschaltung zwischen den
Funktionsabschnitten sowie zwischen positiver und negativer Spannung in den Stromendwerten. Damit ist die Möglichkeit
eines allgemeinen Spannungs-Strom-Funktionsgenerators für
das zyklische Durchlaufen der Magnetisierungskennlinie gezeigt, wobei die Freizügigkeit der Funktionsprogrammierung
innerhalb der Stromabschnitte nur von der Stufen- bzw. Stellenzahl des quantisierenden Binärsystems begrenzt ist. Einfachere
und praktische Realisierungen sind entsprechend durch geeignete Oszillatoren an sich bekannter Art möglich, wiederum gegebenenfalls
in Verbindung mit vorgegebenem Innenwiderstand der Quelle f und/oder nichtlinearen Elementen zur Kennlinienbeeinflussung.
Im folgenden wird die grundsätzliche Wirkungsweise unter der
Annahme von vergleichsweise einfachen Strom-Spannungskennlinien, zu deren Einstellung die Möglichkeiten der Schaltung nach Fig.3
nur teilweise ausgenutzt werden, sowie mit linear vereinfachten Magnetisierungskennlinien gezeigt, letztere jedoch mit Sättigung
und Hysterese.
Bei der Arbeitsweise gemäss Fig.4a und 4b ist zunächst wieder
eine einfache Spannungs-Stromkennlinie mit stromkonstanten
Spannungszweigen bei +U und -U sowie Umschaltung zwischen diesen bei i=ii bzw. I=U in den Sättigungsbereichen der ausgezogenen
Nullkennlinie in Fig.4b angenommen. Abweichend sind nun
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138/75
,r 2S50060
jedoch - mittels des Grenzwertschalters 15 in Fig.3 - Stromgrenzwerte
ip und i, eingestellt, und zwar in den Nulldurchgängen
(Koerzitivpunkte) der Nullkennlinie gemäss Fig.Mb.
Diese Grenzwerte werden unter Benutzung des Detektionsstrom-Zeitverlaufes
gemäss Fig.4c für die Bestimmung von vormagnetisierungsabhängigen Zeitintervallen herangezogen, und zwar
in Form des binären Ausgangssignals Sa des Grenzwertschalters 15 mit seinen Nulldurchgängen bei i, im aufsteigenden und bei
i im absteigenden Zweig der Magnetisierungskennlinie, d.h. bei positiver bzw. negativer Speisespannung u.
In Fig.4b ist wieder strichliert eine durch die zu detektierende
Vormagnetisierung verschobene Magnetisierungskennlihie eingetragen, in Fig.4c ebenso der entsprechende Zeitverlauf von i und Sa.
Die Veränderung des Tastverhältnisses von Sa in den hier gleichen Teilperioden T, und T2 durch die zu detektierende Vormagnetisierung
tritt hier deutlich hervor. Bei unsymmetrischer Speisespannung - in Fig.4a durch die grössere negative Spannung
-U-, veranschaulicht - ändert sich gemäss Fig.4d zwar das
Verhältnis der Teilperiodendauer (Tl gegenüber Tp verkürzt),
jedoch offensichtlich nicht das Tastverhältnis in den Teilperioden
und damit auch nicht das Gesamt-Tastverhältnis von Sa, d.h. der Nullpunkt des Detektionssignals. Diese Spannungsunabhängigkeit
des Nullpunktes stellt einen besonderen Vorteil dar.
Bei der Arbeitsweise nach Fig.5a bis 5c wird jeweils in den
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- as - 138/7ί5
Stromgrenzwerten ip und i^, bei abnehmendem bzw. zunehmendem
Strom eine Verminderung des Betrages der Speisespannung vorgenommen. Damit ergibt sich eine zusätzliche Nichtliniearität '
im Zeitverlauf von Sa und i, wie in Fig.5c angedeutet, die
jedoch ersichtlich eine verstärkte Aenderung des Tastverhältnisses von Sa in der zweiten Teilperiode und damit insgesamt
auch des Gesamt-Tastverhältnisses bei einer zu Fig.4b gleichen Verschieburig der Magnetisierungskennlinie zur Folge hat. Das
bedeutet eine höhere Detektionsempfindlichkeit.
Im übrigen ändert sich die Dauer der Teilperioden in Abhängigkeit
von der Vormagnetisierungsänderung gemäss Fig.5c um
/ T, bzw. /__ Tpi und zwar gegensinnig, so dass das Verhältnis
der zwischen den gegenpoligen Stromspitzen leicht zu bestimmenden Teilperioden als Detektionssignal herangezogen werden
kann. Dies ergibt sich ohne weiteres am Ausgang 16 des Grenzwertschalter 12 in Gestalt des Signals Sb.
Es können weiterhin die Tastverhältnisse in den einzelnen Teilperioden ausgewertet werden, wenn das binäre Detektionssignal
- abweichend von Fig.4c und 5c - nicht nur bei den Zwischenstromwerten i? und i^,, sondern auch bei den Endstromwerten i, und I1. umgeschaltet wird. Gegebenenfalls ist dann
eine Gleichrichtung zur Gewinnung des Detektionssignals einzuschalten. Das Detektionssignal ergibt sich z.B. am Ausgang
19 der Logikschaltung 18 in der Ausführung nach Fig.3.
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- 3?. - 138/75
Wie aus Pig.5c ersichtlich, sind die'gegensinnigen Aenderungen
der Teilperiodendauern für eine Verschiebung der Magnetisierungskennlinie nicht ganz vom gleichen Betrag, so dass eine
Aenderung der Gesamtperiodendauer, d.h. der Frequenz des zyklischen Durchlaufens der Magnetisierungskennlinie verbleibt.
Dieser Effekt ist auf die endliche Neigung der Sättigungszweige der Magnetisierungskennlinie in Bezug auf die mittleren
Kennlinienzweige zurückzuführen und fällt demgemäss bei den praktisch verfügbaren Magnetwerkstoffen tatsächlich geringer
aus.
Das vorliegende Detektionsverfahren zeichnet sich grundsätzlieh
durch geringe Temperaturempfindlichkeit des Nullpunktes und auch durch geringe Temperaturabhängigkeit der Detektionsempfindlichkeit
im Bereich beiderseits des Nullpunktes des Detektionssignals aus. Hierzu zeigt Fig.6 Messergebnisse des
Tastverhältnisses/von Sa in einem Verfahren gemäss Fig.5a bis
5c als Funktion einer Vormagnetisierungs-Stromdurchflutung θ des Magnetkreises, und zwar für einen Temperaturbereich zwischen
-40 C und +100 C. Ersichtlich sind beide vorgenannten
Einflüsse im Nullpunktsbereich sehr gering. Demgegenüber zeigt die starke Temperaturabhängigkeit in den praktisch nicht interessierenden
Randbereichen A und B, dass die erzielte Unempfindlichkeit nicht durch den Magnetwerkstoff, sondern durch die
Schaltung bzw. das Detektionsverfahren bedingt ist.
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Claims (1)
138/75
Patentansprüche
\1, Verfahren zur Detektion einer Vormagnetisierung eines Magnetkreises,
insbesondere zur Detektion einer mit dem Magnetkreis verketteten Stromdurchflutung, dadurch gekennzeichnet,
dass mittels einer mit dem Magnetkreis verketteten Detektions-Stromdurchflutung
eine zeitlich zyklische Magnetflussänderung erzeugt und ein Detektionssignal als Punktion von
vormagnetisierungsabhängigen Zeitintervallen gebildet wird.
"2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Detektionssignal als Punktion von Zeitintervallen gebildet wird, die bei der zyklischen Magnetflussänderung von der
Detektions-Stromdurchflutung oder einer von dieser abhängigen Grosse zwischen vorbestimmten Werten durchlaufen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssignal als Punktion von Zeitintervallen zwischen
dem Eintritt vorgegebener Werte entgegengesetzten Vorzeichens der Detektions-Stromdurchflutung oder einer von dieser abhängigen
Grosse gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für
die Bildung des Detektionssignals Werte wenigstens annähernd
709815/024 3 QRiGiNAL INSPECTED
gleichen Betrages und entgegengesetzten Vorzeichens der Detektions-Stromdurchflutung oder einer von dieser abhängigen
Grosse vorgegeben werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssignal als Punktion von
Zeitintervallen gebildet wird, die wenigstens einseitig durch den wenigstens annähernden Eintritt des Wertes Null
der Detektions-Stromdurchflutung oder einer von dieser abhängigen Grosse bestimmt sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssignal als Punktion von
Zeitintervallen gebildet wird, die wenigstens einseitig durch den Eintritt eines vorgegebenen Wertes der Detektions·
Stromdurchflutung oder einer von dieser abhängigen Grosse bestimmt sind, und dass dieser vorgegebene Wert wenigstens
annähernd einem Wendepunkt der Punktion des Magnetflusses von der Detektions-Stromdurchflutung bei einer gegebenen
Vormagnetisierung entspricht.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssignal unter Verwendung
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138/75
eines Magnetkreises mit ausgeprägter Sättigung als Funktion
von Zeitintervallen gebildet wird, die wenigstens einseitig durch den Eintritt eines vorgegebenen Wertes der Detektions-Stromdurchflutung
oder einer von dieser abhängigen Grosse bestimmt sind, und dass dieser vorgegebene Wert der Detektions-Stromdurchflutung
für alle zu detektierenden Werte der Vormagnetsisierung in einem Sättigungsbereich der Funktion
des Magnetflusses von der Detektions-Stromdurchflutung liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssignal unter Verwendung
eines Magnetkreises mit einer Hysterese-Magnetisierungskennlinie als Funktion von Zeitintervallen gebildet wird,
die wenigstens einseitig durch den Eintritt eines vorgegebenen Wertes der Detektions-Stromdurchflutung oder einer
von dieser abhängigen Grosse bestimmt sind, und dass dieser vorgegebene Wert der Detektions-Stromdurchflutung wenigstens
annähernd einem Nulldurchgang der Funktion des Magnetflusses von der Detektions-Stromdurchflutung bei einer
gegebenen Vormagnetisierung entspricht.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssignal als Funktion
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- 3ft - - 138/75
eines Verhältnisses von Zeitintervallen gebildet wird, die wenigstens einseitig durch den Eintritt eines vorgegebenen
Wertes der Detektions-Stromdurchflutung bestimmt sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionssignal als Funktion des Tastverhältnisses des
zyklischen Zeitverlaufes der Detektions-Stromdurchflutung oder einer von dieser abhängigen Grosse gebildet wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Magnetkreis Magnetflussänderungsgeschwindigkeiten
wechselnden Vorzeichens erzeugt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Magnetkreis ein Magnetfluss mit einem Zeitverlauf
erzeugt wird, der wenigstens ein Paar von Intervallen mit Magnetflussänderungsgeschwindigkeiten von wenigstens annähernd
übereinstimmendem Betrag und entgegengesetztem Vorzeichen umfasst.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in dem Magnetkreis eine zeitabschnittsweise konstante Magnetflussänderungsgeschwindigkeit erzeugt
wird.
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138/75
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Zyklus des Zeitverlaufes der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit
wenigstens zwei Intervalle mit konstantem, jedoch unterschiedlichem Betrag und von gleichem
Vorzeichen der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit eingestellt werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom Erreichen mindestens
eines vorgegebenen Wertes der Detektions-Stromdurchflutung oder einer von dieser abhängigen Grosse eine 'Änderung
der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit herbeigeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Vorzeichenumkehr der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Erreichen von Endwerten entgegengesetzter
Vorzeichen der Detektions-Stromdurchflutung oder des Magnetflusses erfolgt und dass diese Endwerte für alle
zu detektierenden Werte der Vormagnetisierung in Sättigungsbereichen der Magnetisierungskennlinie liegen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aenderung der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit
709815/0243
2550QSO
138/75
in Abhängigkeit von einem wenigstens annähernden Erreichen des Wertes Null der Detektions-Stromdurchflutung erfolgt.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Aenderung der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit für einen Magnetkreis mit ausgeprägter Sättigung bei einem·
Wert der Detektions-Stromdurchflutung erfolgt, der bei einer gegebenen Vormagnetisierung wenigstens annähernd einem Wendepunkt der Magnetisierungskennlinie entspricht.
eine Aenderung der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit für einen Magnetkreis mit ausgeprägter Sättigung bei einem·
Wert der Detektions-Stromdurchflutung erfolgt, der bei einer gegebenen Vormagnetisierung wenigstens annähernd einem Wendepunkt der Magnetisierungskennlinie entspricht.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
für einen Magnetkreis mit einer Hysterese-Magnetisierungskennlinie eine Aenderung der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Erreichen eines Wertes der
Detektions-Stromdurchflutung erfolgt, der bei einer gegebenen Vormagnetisierung wenigstens annähernd einem Nulldurchgang der Magnetisierungskennlinie entspricht.
für einen Magnetkreis mit einer Hysterese-Magnetisierungskennlinie eine Aenderung der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Erreichen eines Wertes der
Detektions-Stromdurchflutung erfolgt, der bei einer gegebenen Vormagnetisierung wenigstens annähernd einem Nulldurchgang der Magnetisierungskennlinie entspricht.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Magnetkreis eine von der jeweils
herrschenden Detektions-Stromdurchflutung nach einer vorgegebenen Punktion abhängige Magnetflussänderungsgeschwindigkeit
erzeugt wird.
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- Td - 138/75
Λ- ■
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung zwischen verschiedenen Funktionen der
Magnetflussänderungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom
Erreichen vorgegebener Werte der Detektions-Stromdurchflutung oder des Magnetflusses vorgenommen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine zyklische Umschaltung zwischen mindestens zwei verschiedenen,
für sich jeweils nullstellenfreien, zueinander entgegengesetztes Vorzeichen aufweisenden Punktionen der
Magnetflussänderungsgeschwindigkeit von der Detektions-Stromdurchflutung erfolgt.
23. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie des Magnetflusses als Punktion der Detektions-Stromdurchflutung
von einem ersten, in einem Sättigungsbereich liegenden Grenzwert der Detektions-Stromdurchflutung
ausgehend mit wenigstens annähernd konstanter Magnetflussänderungsgeschwindigkeit zu einem ersten Umschaltwert
der Detektions-Stromdurchflutung mit Uebergang zu einem geringeren Betrag der Magnetflussänderungsgeschwin-
' digkeit und hierauf zu einem Grenzwert der Detektions-Stromdurchflutung
im entgegengesetzten Sättigungsbreich
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138/75
mit Uebergang zu einer Magnetflussänderungsgeschwindigkeit
umgekehrten Vorzeichens sowie anschliessend über einen zweiten Umschaltwert der Detektions-Stromdurchflutung mit Uebergang
zu einem grösseren Betrag der Magnetflussänderungsgeschwindigkeit
zurück zum ersten Grenzwert der Detektions-Stromdurchf lutung durchlaufen wird.
21I. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die zeitliche Aenderung des Magnetflusses durch Einprägen einer Spannung an einem mit dem
Magnetkreis verketteten Strompfad erfolgt.
25. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens
ein mit dem Magnetkreis (1) verketteter Detektionsstromkreis (5) sowie eine Speisequelle mit zyklischem Strombzw.
Spannungszeitverlauf und mindestens ein an den Detektionsstromkreis angeschlossener Grenzwertschalter (11) mit
einem nachgeordneten Zeitintervalldetektor (13) vorgesehen ist..
26. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf mindestens einen Stromgrenzwert im Detektionsstrom-
kreis ansprechender Grenzwertschalter (11) vorgesehen ist.
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- 5* - 138/75
■i. .
27. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf mindestens zwei nullsymmetrische Stromgrenzwerte
im Detektionsstromkreis ansprechender Grenzwertschalter (15) vorgesehen ist.
28. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsstromkreis eine Stromquelle mit einem im Vergleich
zum äusseren Widerstand dieses Stromkreises geringen Innenwiderstand aufweist.
29. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grenzwertschalter ein Zeitintervall-Verhältnisdetektor
nachgeordnet ist.
30. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grenzwertschalter mit binärem, nullsymmetrischem Ausgangssignal
vorgesehen ist.
31. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitintervalldetektor ein Tiefpassglied aufweist.
32. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Detektionsstromkreis eine Stromquelle mit einer Strom-
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- S? - 138/75
Spannungskennlinie vorgesehen ist, die eine zyklisch durchlaufene Hystereseschleife aufweist.
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.
7098 15/0243
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ATE15553T1 (de) * | 1981-05-26 | 1985-09-15 | Siemens Ag | Verfahren und anordnung zur bestimmung eines magnetfeldes. |
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1976
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- 1976-10-08 SE SE767611227A patent/SE406512B/xx not_active IP Right Cessation
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