CH211137A - Einrichtung zur indirekten Messung des Stromes eines von Gleichstrom durchflossenen Leiters. - Google Patents

Description

  



  Einrichtung zur indirekten Messung des Stromes eines von Gleichstrom durchtiossenen Leiters.



   Die Messung des in Leitungen fliessenden Gleichstromes geschieht meist mit Hilfe eines in die Leitung eingebauten   NebensehluB :    widerstandes, an dessen   Elemmen das    den Gleichstrom messende Instrument   angeschlos-    sen wird. Bei sehr groBen Stromstärken oder bei   hochgespanntem    Gleichstrom ist aber der Einbau   solcher NebenschluBwiderstände nicht    mehr erw nscht, und man hat bereits Einrichtungen geschaffen, welche die Messung ohne jeglichen Einbau in die den   Gleich-    strom führende Leitung gestatten.



   , So hat man beispielsweise den Leiter durch den Raum zwischen den Polen eines verhältnismäBig kleinen Generators hindurchgeführt, so daB der Gleichstrom des Leiters das Magnetsystem des Generators erregte. Der   Generatorstrom    ist dann eine Funktion dieser Erregung und ein MaB für den Gleichstrom des Leiters. Der Antrieb des Generators erfolgt durch einen von einem Hilfsnetz gespeisten Motor. Diese   Einrich-      tung    erfordert aber dauernd rotierende Teile, die sich abnutzen und besondere Aufsicht und Wartung   erfordern. Ihr sind Einrich-    tungen mit ruhenden oder wenig bewegten Teilen vorzuziehen.

   Ein anderer Vorschlag für eine ruhende Apparatur geht dahin, den Leiter mit einem schon bei geringer   MMK      hochgesättigten Eisenring    zu umgeben, der eine von einer Hilfsstromquelle mit Wechselstrom gespeiste Wicklung trägt. Der Magnetisierungsstrom nimmt, wenn ein Gleichstrom im Leiter flie¯t, eine rechteckige Kurvenform an, und durch   G-leiichrichtn.ngerhält    man so einen nahezu konstanten Gleichstrom, dessen H¯he mit der H¯he des den Eisenkern magnetisierenden Gleichstromes   überein-    stimmt.

   Die Rückwirkung dieses Magnetisie  rungsstromes    rechteckiger Kurvenform auf das speisende Netz ist aber nicht günstig, da eine sehr groBe Zahl   Oberharmonischer    in dieser Stromkurve enthalten ist, die zu Un  zuträglichkeiten      AnlaB    geben können.   Ausser-    dem wird in vielen Fällen, insbesondere bei   Hochspannungsanlagen    weniger   hoher Lei-    stung, der Leiterstrom zur Erreichung der   Sättigungsgrenze des Eisens nicht ausreichen,    und in derartigen Fällen ist diese   Einrich-      tung zur Messung    des Gleichstromes überhaupt nieht brauchbar.

   Man ist zudem an bestimmte Eisensorten gebunden und von den oft wechselnden Eigenschaften des Materials abhängig.



   Eine von   solehen    Bedingungen und Voraussetzungen freie   Losung der Aufgabe    ist Gegenstand der Erfindung. Der Gleichstrom des Leiters lässt sich nämlich gemäss der Er  findung auch dadurch    in Beziehung zu dem   Magnetisierungswechselstrom    der   Eisendros-    sel bringen, daB man das vom   Leiter-Gleich-    strom erzeugte Gleichstromfeld mindestens in einem Teil des   Eisenkernes    der Drossel ihrem Wechselfeld in rÏumlich senkrechter Richtung überlagert. Untersuchungen über den EinfluB eines solchen   quermagnetisierenden    Feldes auf den Hysteresisverlauf einer mit Wechselstrom gespeisten Spule sind vor vielen Jahren bereits   angestellt worden.

   Da,-    bei hatte man festgestellt, da¯ die   Permeabi-    lität des Eisens f r den   Weehselstrom dureh    die Gleichstromquermagnetisierung herabgesetzt wird, aber es hat die   Erkenntnis ge-    fehlt, daB hierdurch gerade auf dem Gebiet der   Gleichstromwandler    ein   wesentlicher Vor-    teil erzielt werden kann. Nun gibt aber gerade diese die Permeabilität beeinflussende Eigenschaft der   Quermagnetisierung dem    Techniker ein Mittel an die Hand, den   Gleich-    strom eines Leiters mit   verhältnismässig ein-    facher Apparatur auf indirektem Wege zu messen.

   Durch. die   Quermagnetisierung wird    der magnetische Widerstand des   Eisenkernes    der Drossel erh¯ht, so daB bei zugeführter   konstanter Wechselspannung der Magnetisie-    rungswechselstrom der Drossel mit zunehmender   Quermagnetisierung      wäehst.    Der Magne  tisierungswechselstrom    ist somit eine   Funk-    tion des   Leiter-Gleichstromes    und kann un   mittelbarodernachGleichrichtungeinem    Anzeigeinstrument zugef hrt werden. In weitem Bereich ist der Magnetisierungswechsel  ström'einegeradeFunktion    des Leiter Gleichstromes. wie aus Messungen am ausgeführten Modell hervorgeht.

   Der Gegenstand der Erfindung sei anhand des Ausführungsbeispiels der Figur näher erläutert.



   In der Figur bedeutet : 1 den von dem zu messenden Gleichstrom durchflossenen Leiter, 2einen vom Gleichstrom des Leiters   1      erregtenMagneten,    3 eine aus   anein-    andergeschichteten, gefensterten Eisenscheiben bestehende   Saoule,    die den Magnetkreis des Magnetes 2 schliesst, 4 eine durch die Fensteröffnungen der Säule   3 gesteekte    Spule, 5 einen zur Spule 4 primÏr in Reihe geschalteten Stromwandler. 6 ein von der   SekundärwicklungdesStromwandlers    5   ge-      speistes    System von Gleichrichterzellen (z. B.



     Trockengleichrichter) zur Umwandlung    des den Stromwandler primär durchfliessenden Wechselstromes in einen zur Messung des Gleichstromes im Leiter   1    dienenden Gleichstrom.   7    ein Anzeigeinstrument zur Ablesung des Gleichrichter-Gleichstromes, 8 ein zur    Speisung des Zlesskreises dienendes Wechsel-    strom-Hilfsnetz.



   Ist der Strom im Leiter   1    Null, dann soll der Magnetisierungswechselstrom der Drosselspule 4 durch Wahl der   Eisendimen-    sion und Windungszahl verhältnismässig klein gehalten werden. Tritt nun aber ein Strom im Leiter   1    auf, dann erzeugt er ein   Gleichstromfeld, das die Scheiben    der SÏule 3 quer durchsetzt und damit die Permeabilität der Säule für den   Wechselfluss    herabsetzt.



  Der   Magnetisierungswechselstrom    wird dadurch der zur Erzeugung des Feldes erfor  derlichen    höheren MMK entsprechend zunehmen, und zwar steht, wie theoretische Überlegungen zeigen, diese Zunahme in annähernd geradem   Terhältnis zur MMIs des      Leiter-Gleichstromes.    War der urspr ngliche Magnetisierungswechselstrom verhÏltnismϯig klein, so ist er als "Fehlerstrom" nicht st¯rend, zumal man bei der Skala des   Anzeige-    instrumentes diesem Umstand Rechnung tragen kann.

   In manchen Fällen ist es er w nscht, den   Leiter-Gleichstrom    nicht durch einen Wechselstrom, sondern wieder in an sich bekannter Weise durch einen   Gleich-    strom zu messen.   In dem Ausführungsbei-    spiel der Figur dient diesem Zweck der Stromwandler 5 und das System von   Gleich-      richterzellen    6. Der in dieser Weise sekundÏr erzeugte   Gleichstrom durehfliesst    das   Ampère-    meter 7, welches dann indirekt den   Gleich-    st, rom des Leiters   1    misst.

   Als Gleichrichterzellen können beliebige   Gleichrichtereinrich-      tungen verwendet    werden,   wie elektro-      lytische, mechanische oder'Trockengleich-    richter. Die Gleichrichter können im   Bedarfs-    falle auch steuerbar sein, um im Anzeigeinstrument verschiedene Skalen (für kleine un, grosse Ströme des Leiters 1) verwenden zu k¯nnen. Sollen verhältnismässig kleine   Leiterströme    gemessen werden, die zur wirk- @ samen   Quermagnetisierung    nicht ausreichen, so ist es zweckmässig, das Magnetsystem 2 durch Gleichstrom dauernd etwas vorzumagnetisieren, damit die   MMK    des Leiters auf einem empfindlichen Teil der SÏttigungskurve arbeitet.

   Der   durch die Quervormagne-      tisierung    erzeugte Messstrom ist natürlich dann von dem jeweilig auftretenden Messstrom (schon ekalenmäBig) in Abzug zu bringen. Der Gleichstrom f r die   Vormagne-      tisierung    kann besonderen Gleichrichterzellen entnommen werden, und die Schaltung kann dabei so getroffen werden, dass dieser Strom das Anzeigeinstrument in einem einen   nega-    tiven Ausschlag erzeugenden Sinne durchfliesst.

   Der vormagnetisierende Gleichstrom und der vom Gleichrichter 6 gelieferte Gleichstrom kompensieren sich in diesem Falle im Anzeigeinstrument, und bei entsprechender Bemessung der beiden Erregerspulen des Instrumentes wird die Vormagnetisierung allein das Instrument 7 nicht zum Ausschlag bringen, während es auf die durch den Leiterstrom selbst verursachte Änderung der   Quermagnetisierung anspricht.   



   Bei   verhältnismässig    grossen   Leiterströmen    kann es in an sich bekannter Weise vorteilhaft sein, einen erheblichen Teil der   MMK    des Gleichstromes in Luftspalten zu   verbrau-    ehen, die in dem vom Gleichstrom des Leiters erregten Magnetkreis vorzusehen sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Einrichtung zur indirekten Messung des Stromes eines von Gleichstrom durchflossenen Leiters, bei welcher als'Mass für den Gleich strom des Leiters der Magnetisierungsstrom einer wechselstromgespeisten Eisendrossel dient, dadurch gekennzeichnet, da¯ das von dem zu messenden Gleiehstrom erzeugte Gleichstromfeld mindestens in einem Teil des Eisenkernes der Drossel dem Wechselfeld in rÏumlich senkrechter Richtung berlagert ist.

   UNTERANSPRUOHE : 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule der Eisen- drossel durch eine Säule aufeinander- geschichteter eiserner Ringscheiben ge steckt ist und dass diese Säule das Schluss st ck eines Magnetes bildet, durch dessen Fenster der den Gleichstrom führende Lei ter hindurchgef hrt ist.

   2. Einrichtung na-eh Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zur Eisen drossel ein Transformator liegt, in dessen SekundÏrkreis durch Gleichrichtung ein dem Magnetisierungswechselstrom an nähernd proportionaler Gleichstrom er zeugt wird, der zur Messung des Leiter gleichstromes dient.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch, für die Messung verhältnismässig kleiner Leiter strome, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Gleichstrom erregte Magnetkreis durch einen auf einen bestimmten Wert eingestellten Hilfsgleichstrom vormagneti siert ist, der so durch das Anzeigeinstru- ment geleitet wird, dass er dieses in einem einen negativen Ausschlag erzeugenden Sinne durchfliesst und dabei den vom Gleichrichter herrührenden, durch dieVor magnetisierung bedingten Gleichstrom im Anzeigeinstrument kompensiert.

   4. Einrichtung nach Patentanspruch, für die Messung sehr grosser Leiterströme, da durch gekennzeichnet, da¯ der vom Gleich strom erregte Magnetkreis Luftspalte auf wei, st.