DE1014646B

DE1014646B - Vorrichtung zur Messung der Erdunsymmetriearbeit in Drehstromnetzen

Info

Publication number: DE1014646B
Application number: DES41505A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Siegfried Franck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-11-10
Filing date: 1954-11-10
Publication date: 1957-08-29

Description

Vorrichtung zur Messung der Erdunsymmetriearbeit in Drehstromnetzen Es ist gelungen, Wechsel und Drehstromzähler herzustellen, die innerhalb eines verhältnismäßig großen Strombereiches genau zählen. Wenn jedoch bei einem Wechselstromzähler die Spannung stärker schwankt, ergeben sich Meßfehler, die nicht mehr in Kauf genommen werden können. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß solche Zähler zwecks Erzielung der sogenannten innerenAbgleichung mit einer Aufteilung des Spannungsflusses in einen Streu- und einen Triebfluß arbeiten und daß sich diese Flußverhältnisse bei stärkerer Spannungsänderung nicht nur hinsichtlich der Größe, sondern auch hinsichtlich der Phase ändern.
Nun gibt es aber verschiedene Stellen in Wechsel-und Drehstromanlagen, an denen, wenn auch nur vorübergehend, starke Spannungsänderungen auftreten, so z. B. die Spannung zwischen Erde und Sternpunkt eines nicht geerdeten Drehstromnetzes. Diese Spannung ist bei normalem Betrieb sehr klein, und gerade bei kleinen Spannungen zeigt ein Wechselstromzähler besonders große Fehler. Nur bei Störungen, und hier wieder besonders bei Erdschluß einer Phase, treten große Spannungen auf. Zur Zählung der Erdunsymmetrierarbeit (Drosselarbeit) ist es notwendig, sowohl kurzzeitig auftretende Erdschlußstörungen mit hoher Spannung als auch die lange Zeit anhaltende Erdunsymmetriearbeit mit kleiner Spannung zu erfassen, weil beide Anteile ins Gewicht fallen.
Für die Scheinverbrauchsmessung in gewöhnlichen Wechselstromnetzen, in denen die Spannung erfahrungsgemäß nur wenig schwankt, hat man, um den Einfluß der Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom auf die Messung auszuschließen, unter Zwischenschaltung von Gleichrichtern auf einen Hallgenerator in der einen Achse magnetisch die Spannung, in der anderen Achse elektrisch den Meßstrom einwirken lassen, während die dritte Achse an einem Meßgerät liegt, dessen Skala in Voltampere geeicht ist.
Bei einer Vorrichtung zur Messung der Erdschlußunsymmetriearbeit in Drehstromnetzen ist erflndungsgemäß ein an sich bekannter Hallgenerator vorgesehen, und von den beiden Größen, der Erdschlußspannung und dem Erdschlußstrom, wirkt ohne Zwischenschaltung von Gleichrichtern die eine magnetisch auf die erste, die andere elektrisch auf die zweite Achse des Hallgenerators ein, während die dritte Achse an einem integrierenden Gleichstrommeßgerät, insbesondere Gleichstromamperstundenzähler, liegt.
So kann also beispielsweise die stark schwankende Erdschlußspannung gegebenenfalls über Vorwiderstände elektrisch an die eine Achse eines plattenförmigen Halbleiters angeschlossen sein, während der Meßstrom einen Magneten erregt, in dessen Lufspalt der Halbleiter liegt. Setzen sich eine oder beide Meßgrößen vektoriell aus Komponenten zusammen, dann kann man durch bekannte Summenschaltungen beispielsweise die einzelnen Stromvektoren in einen einzigen Strom zusammenfassen, und zwar unter Zuhilfenahme von Stromwandlern und unter Zuhilfenahme von Spannungswandlern kann man in ähnlicher Weise die Spannungen summieren und den erhaltenen Summenstrom auf den Magneten eines Hallgenerators einwirken lassen. Man kann aber die Summierung auch erst im Fluß dieses Magneten vornehmen, wenn man ihm eine entsprechende Anzahl von an die einzelnen Spannungen angeschlossenen Wicklungen gibt.
Hallgeneratoren sind an sich und auch für wattmetrische Messungen bekannt. Sie sind gerade in der jüngsten Zeit auf überraschend hohe Hallspannungen gezüchtet worden, indem man z. B. Halbleiter der Klasse A111 Bv verwendete, wobei Am ein Stoff der III. Reihe und Bv ein Stoff der V. Reihe des Periodischen Systems ist. Solche Halbleiter haben eine Trägerbeweglichkeit (Elektronen und Defektelektronen) von mehr als 6000 cm2/Volt-sec, insbesondere mehr als 10000 cm2/Volt-sec. Solche Halbleiter und die aus ihnen hergestellten Hallgeneratoren sind in jüngerer Zeit ausführlich beschrieben worden, so daß sich hier ein näheres Eingehen erübrigt.
Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung dargestellten Beispielen näher erläutert.
Fig. 1 und 2 zeigen im Schaltbild ein Anordnung zur Zählung der Erdunsymmetriearbeit in Drehstromnetzen; Fig. 3 zeigt die Schaltung für einen Hallgenerator gemäß Fig. 2.
Der Sternpunkt 0 eines Drehstromnetzes RST ist über eine.Erdschlußdrossel 1 an Erde E gelegt. In der ;Er4schlußleitung liegt die eine Achse eines Hallgenerators 2. An die andere Achse ist ein Gleichstromamperestundenzähler 3 angeschlossen. Auf die dritte Achse wirkt ein von einer Spule4 erzeugtes Xagnetfeld ein, dessen Erregung von der Spannung zwischen 0 und E gespeist wird. Nach bekannten Gesetzen ist der durch den Zähler 3 fließende Strom proportional dem Produkt aus dem Erdschlußstrom und der Spannung O-E, also proportional der Erdschlußunsymmetrieleistung. Der Zähler 3 ist in Kilowattstunden geeicht.
In Fig. 2 wird durch eine Summenschaltung eines Spannungswandlersatzes 5 in bekannter Weise die Summe der Spannungen zwischen den einzelnen Phasen und der Erde gebildet. Sie entspricht der zwischen dem Sternpunkt 0 und der Erde E auftretenden Spannung. Über Stromwandler 6 werden drei gleichsinnig auf einen Magneten eines Hallgenerators einwirkende Magnetwicklungen 7 gespeist.
Dadurch ergibt sich ein resultierendes Magnetfeld, das einem vom Erdschlußstrom erregten Magnetfeld entspricht. Die Wicklungen 7 wirken auf die eine Achse des Halbleiters 2, die Summmenspannung der Wandler 5 auf die zweite Achse ein. Der Zähler 3 ist wieder an die dritte Achse angeschlossen. Fig. 3 zeigt die Anordnung der drei Wicklungen 7 auf dem Magnetkern 8 des Hallgenerators mit dem plattenförmigen Halbleiter 2.
Eine solche Schaltung gestattet auch bei unzugänglichem oder zu weit abliegendem Sternpunkt derartige Zählungen durchzuführen.
Natürlich wird man stärkere Ströme nie über das Halbleiterblättchen des Hallgenerators leiten, sondern, wie es in der Meßtechnik allgemein bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung ist, den für die Messung erforderlichen Strom über Nebenwiderstände oder Wandler gewinnen, deren Eisen sich bei zu hohen Strömen sättigt, so daß sich dadurch eine Begrenzung des Sekundärstromes ergibt. Wirkt der Erdschlußstrom nicht auf das Blättchen, sondern auf den Magneten des Hallgenerators ein, so könnte auch bei höheren Strömen das Halbleiterblättchen nicht unzulässig belastet werden; an sich verhütet aber schon die Erdschlußdrossel 1 (Fig. 1) - und das ist ja mit ihr Hauptzweck - ein zu starkes Anwachsen des Erdschlußstroms selbst bei satten Kurzschlüssen.
PATENTANSPRUÜCHE 1. Vorichtung zur Messung der Erdunsymmetriearbeit in Drehstromnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter Hallgenerator vorgesehen ist und daß von den beiden Meßgrößen, der Erdschlußspannung und dem Erdschluß strom, ohne Zwischenschaltung von Gleichrichtern die eine magnetisch auf die erste, die andere elektrisch auf die zweite Achse des Hallgenerators einwirkt, während die dritte Achse an einem integrierenden Gleichstrommeßgerät, insbesondere einem Gleichstromamperestundenzähler, liegt.

Claims

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Messung der Erdunsymmetriearbeit eines Drehstromnetzes über einen Wandlersatz die Summe der drei zwischen Phase und Erde liegenden Spannungen auf die eine Achse des Hallgenerators und über einen Stromwandlersatz ein Magnet mit mehreren Wicklungen und einem der Summe der drei Phasenströme entsprechenden Magnetfeld auf die zweite Achse einwirkt, während an der dritten Achse das integrierende Gleichstrommeßgerät liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften : USA.-Patentschrift Nr. 2 585 707.