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.