DE1169017B

DE1169017B - Circuit arrangement for monitoring the voltages and currents of three-phase networks

Info

Publication number: DE1169017B
Application number: DES81749A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilbrand Lueers; Guenther Hurtig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-09-28
Filing date: 1962-09-28
Publication date: 1964-04-30

Description

Schaltungsanordnung zum überwachen der Spannungen und Ströme von Drehstromnetzen Bei Drehstromm#tzen, insbesondere solchen für die Energieversorgung von Eisenbahnsicherungseinrichtungen, ist es vielfach zweckmäßig, das Einhalten bestimmter Spannungswerte sowie die Belastung der Phasen zu überwachen. Durch Abweichen der Netzspannungen von der Nennspannung und unsymmetrische Belastung der Phasen könnte die Betriebsfähigkeit der an das Drehstromnetz angeschlossenen Einrichtungen verschlechtert oder sogar völlie, aufgehoben werden, so daß sich unkontrollierbare Betriebshernmungen ergäben.Circuit arrangement for monitoring the voltages and currents of three-phase networks In the case of three-phase current sets, in particular those for the energy supply of railway safety devices, it is often expedient to maintain certain voltage values and the load to monitor the phases. By deviating the mains voltage from the nominal voltage and unbalanced loading of the phases could impair the operability of the Three-phase network connected facilities deteriorated or even completely repealed so that there would be uncontrollable obstructions to operation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum überwachen der Phasenspanunngen und/oder -ströme von Drehstromnetzen zu schaffen, in der die Phasen einzeln auf über-bzw. Unterschreiten von Grenzwerten für die Nennspannung und/oder die Phasenströme untereinander auf Symmetrie in den drei Phasenleitern überprüft wcrden.The invention is based on the object of a circuit arrangement to monitor the phase voltages and / or currents of three-phase networks, in which the phases individually on over or. Falling below limit values for the nominal voltage and / or the phase currents with one another for symmetry in the three phase conductors checked.

Eine zur Lösung dieser Aufgabe geeignete Schaltungsanordnung verwendet erfindungsgemäß mindestens einen an sich bekannten Transfluxor mit mehreren Löchern für Übertragungs-, Vormagnetisierunas- und Steuerwicklun-en, wobei den zu überwachenden Spannungen bzw. Strömen proportionale Ströme mindestens je einer Steuerwicklung zugeführt werden, deren magnetische Durchflutungen bei Nennspannung bzw. symmetrischer Belastung der Phasen zusammen mit den Vorinagnetisierungsdurchflutungen den Übertragungszustand einstellen, dagegen beim Abweichen der Phasenspannungen von der Nennspannung bzw. bei unsymmetrischer Belastung durch Umkehren der Magnetisierungsrichtung in einem Abschnitt des übertragungsflußweges den Transfluxor sperren.A suitable for achieving this object circuitry used in the invention at least one known per se Transfluxor with a plurality of holes for transmission, Vormagnetisierunas- and Steuerwicklun-ene, wherein the proportional to monitor voltages or currents currents each having a control winding are supplied to at least whose magnetic magnetic fluxes at Set the nominal voltage or symmetrical load of the phases together with the pre-magnetization fluxes, but block the transfluxor if the phase voltages deviate from the nominal voltage or if the load is asymmetrical by reversing the magnetization direction in a section of the transmission flux path.

Nach einem Teilmerkmal der Erfindung können die Phasenspannungen durch einen oder mehrere Transfluxoren mit mindestens je zwei und insgesamt mindestens doppelt soviel Steuerlöchern überwacht werden, wie Phasenspannungen zu überwachen sind. Dabei sind jeder Phasenspannung zwei in gesonderten Steuerlöchern angeordnete Steuerwicklungen zugeordnet, von denen die eine bei Nennspannung eine C Crrößere und die andere eine kleinere Durchflutung als die in dem betreffenden Steuerloch angeordnete Vormagnetisierungswicklung erzeugt.After a partial feature of the invention, the phase voltages by one or more transfluxors with at least two each and a total of as much control holes are monitored at least twice as phase voltages are monitored. In this case, each phase voltage is assigned two control windings arranged in separate control holes, one of which at the nominal voltage generates a C larger and the other generates a smaller flow than the bias winding arranged in the relevant control hole.

Nach einem weiteren Teilinerkmal der Erfindung kann die Belastung der Phasen von Drehstromnetzen mit Nulleitern beispielsweise dadurch auf Symmetrie überprüft werden, daß ein Transfluxor verwendet wird, bei dem in einem gemeinsamen Steuerloch je eine den einzelnen Phasenströmen zugeordnete Steuerwicklung angeordnet ist, deren bei unsymmetrischer Belastung auftretende Wechseldurchflutungen den Transfluxor sperrt.According to a further Teilinerkmal the invention, the loading of the phases of three-phase systems can with neutral conductors for example, be checked for symmetry that a Transfluxor is used, one each to the individual phase currents associated control winding is arranged in which in a common control hole, which occurs during unbalanced load change by flooding locks the Transfluxor.

Weiterhin ist es möglich, zum überwachen der Phasenbelastung von Drehstroninetzen mit oder ohne Nulleitern einen oder mehrere Transfluxoren zu verwenden, die mindestens je zwei und zusammen mindestens so viel Steuerlöcher haben, wie Phasenströmc zu überwachen sind, wobei jedem Phasenstrom mindestens zwei in gesonderten Steuerlöchern angeordnete Steuerwicklungen zugeordnet sind, deren Durchflutungen bei symmetrischer Belastung durch die Durchflutung einer der einem anderen Phasenstrom zugeordneten und in demselben Steuerloch angeordneten Steuerwicklungen kompensiert.Furthermore, it is possible to use one or more transfluxors to monitor the phase load of three-phase current networks with or without neutral conductors, each of which has at least two and together at least as many control holes as there are phase currents to be monitored, with each phase current at least two control windings arranged in separate control holes are assigned, the fluxes of which compensated for symmetrical loading by the fluxing of one of the control windings assigned to another phase current and arranged in the same control hole.

Ferner können auch zum überwachen sowohl der Phasenspannungen als auch der Phasenbelastung gemeinsame Transfluxoren verwendet werden.You can also monitor both the phase voltages Transfluxors common to phase exposure can also be used.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den F i g. 1 bis 8 der Zeichnung dargestellt und nachstehend zusammen mit weiteren Erfindungsmerkmalen erläutert.Some embodiments of the invention are shown in FIGS. 1 to 8 of the drawing and explained below together with further features of the invention.

F i g. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Überwachen der Phasenspannungen eines Drehstromnetzes mit den Phasen U, Y und W. Zu diesem Zweck sind zwei Transfluxoren Tl und T2 vorgesehen, die mit ihren Wicklungen in der von Karnaugh vorgeschlagenen Spiegelsymbolik dargestellt sind. Die beiden Transfluxoren Tl und T2 sind mit je zwei Übertragungswicklungent11 und t12 bzw. t21 und t22 versehen. Diese Wicklungen sind so in Reihe geschaltet, daß die Ausgangswicklung t 12 des Transfluxors T 1 mit der Eingangswicklung t 21 des Transfluxors T 2 verbunden ist. Eine übertragung von auf die Eingangswicklung t11 des Transfluxors Tl gegebenen Signalen auf die Ausgangswicklung 122 des anderen Transfluxors kann nur dann stattfinden, wenn alle Innenjoche der SteuerlöcherL11 bis L13 bzw. L21 bis L23 des betreffenden Transfluxo"rs, der sogenannte übertra-Crungsflußweg, in gleicher Richtung magnetisiert sind. In den Steuerlöchern L 11 bis L 13 und L 21 bis L 23 ist bei dem Transfluxor Tl je eine Steuerwicklung t 14, t 16 bzw. t 18 und bei dem Transfluxor T 2 je eine Steuerwicklungt24, t26 bzw. t28 angeordnet, wobei jeder der drei Wicklungen eines Transfluxors einer anderen Phase zugeordnet ist und von einem der betreffenden Phasenspannung proportionalen StromJl, J2 bzw. J3 durchflossen wird. Weiterhin ist in jedem Steuerloch,der beiden Transfluxoren je eine Vormagnetisierungswicklungt13, t15 bzw. t17 und t23, t25 bzw. t27 angeordnet. Die Vormagnetisierungswicklungen aller Steuerlöcher beider Transfluxoren sind in Reihe geschaltet und werden von einem Gleichstrom J4 durchflossen. Als Spannungsquelle zur Erzeugung dieses Gleichstromes dient eine Batterie B, deren Spannung durch ein spannungsstabilisierendes ElementZ, beispielsweise eine Zenerdiode, stabilisiert ist. Die den Phasenspannungen proportionalen Ströme werden über einen übertrager Al, A2 bzw. A3, einen Gleichrichter Gl, * 2 bzw. G 3 mit einem Siebschaltmittel C 1, C 2 bzw. * 3 und einen Widerstand R 1, R 2 bzw. R 3 den in Reihe geschalteten Steuerwicklungen t14 und t24, t16 und t26 bzw. t18 und t28 der Transfluxoren TI und T2 zugeführt. Um jedes Steuerloch beider Transfluxoren entsteht infolge des Vormagnetisierungsstromes J4 und des einer Phasenspannung proportionalen StromesJl, J2 bzw. J3 eine resultierende magnetische Durchflutung. Hierbei ist beispielsweise die durch den Strom Jl erzeugte Durchflutung bei Nennspannung der Phase U in dem Steuerloch Lll des Transfluxors TI kleiner, in dem Steuerloch L21 des Transfluxors T2 dagegen größer als die durch den Vormagnetisierungsstrom J4 in dem betreffenden Steuerloch erzeugte Durchflutung. Die resultierenden Durchflutungen magnetisieren die Innenjoche der Steuerlöcher beider Transfluxoren bei Nennspannung aller Phasen in gleicher Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen sind bei dem Transfluxor TI in einem und bei dem Transfluxor T2 in zweien der Steuerlöcher bei Neunspannung aller Phasen durch die Richtung der Vormagnetisierungsdurchflutung bestimmt.F i g. 1 shows a circuit arrangement for monitoring the phase voltages of a three-phase network with phases U, Y and W. For this purpose, two transfluxors T1 and T2 are provided, which are shown with their windings in the mirror symbolism proposed by Karnaugh. The two transfluxors T1 and T2 are each provided with two transmission windings t11 and t12 or t21 and t22. These windings are connected in series in such a way that the output winding t 12 of the transfluxor T 1 is connected to the input winding t 21 of the transfluxor T 2. A transmission of signals given to the input winding t11 of the transfluxor T1 to the output winding 122 of the other transfluxor can only take place if all the inner yokes of the control holes L11 to L13 or L21 to L23 of the relevant transfluxor, the so-called transfer flow path, are the same direction are magnetized. In the control holes L 11 to L 13 and L 21 to L 23 is at the Transfluxor Tl depending on a control winding t 14, t 16 and t 18 an d wherein Transfluxor T 2 each have a Steuerwicklungt24, t26 and t28 is arranged, each of the three windings of a transfluxors is assigned a different phase and one of the respective phase voltage proportional StromJl, J2 flows through or J3. Furthermore, in each control hole of the two transfluxors a respective Vormagnetisierungswicklungt13, t15 and t17 and t23, t25 or t27 The bias windings of all control holes of both transfluxors are connected in series and are controlled by one Direct current flowed through J4. A battery B, the voltage of which is stabilized by a voltage-stabilizing element Z, for example a Zener diode, serves as the voltage source for generating this direct current. The currents proportional to the phase voltages are transmitted via a transformer A1 , A2 or A3, a rectifier Gl, * 2 or G 3 with a filter switching means C 1, C 2 or * 3 and a resistor R 1, R 2 or R 3 the series-connected control windings t14 and t24, t16 and t26 or t18 and t28 of the transfluxors TI and T2. A resultant magnetic flux arises around each control hole of both transfluxors as a result of the bias current J4 and the current J1, J2 and J3 proportional to a phase voltage. In this case, for example, the flow generated by the current Jl at the nominal voltage of phase U in the control hole Lll of the transfluxor TI is smaller, but greater in the control hole L21 of the transfluxor T2 than the flow generated by the bias current J4 in the relevant control hole. The resulting fluxes magnetize the inner yokes of the control holes of both transfluxors at the nominal voltage of all phases in the same direction. The directions of magnetization are determined in one of the control holes in the Transfluxor TI and in two of the Transfluxor T2 with nine voltages of all phases by the direction of the premagnetization flow.

An Hand der F i g. 2 bis 4 ist die Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 1 im folgenden näher erläutert. Die F i g. 2 bis 4 zeigen lediglich die Symbole der Transfluxoren T 1 und T 2 mit Steuerlöchern L 11 bis L13 und L21 bis L23 gemäß der Darstellung in F i g. 1. Die Pfeile an den Außenjochen der Transfluxoren kennzeichnen die Größe und die Richtung der in den Steuerlöchern wirkenden Durchflutungen. Die diesen Pfeilen zugeordneten Ziffern 1 bis 4 geben an, von welchem der Ströme J 1 bis J 4 die an-01 "egebene Durchflutung erzeugt wird. Die neben den Innenjochen eingetragenen Pfeile kennzeichnen die Richtung der resultierenden Durchflutung und damit die eweils bestehende Magnetisierungsrichtung im i Innenjoch. In F i g. 2 ist der magnetische Zustand beider Transfluxoren bei Nennspannung aller drei Phasen dargestellt. Die Magnetisierungsrichtung im Innenjoch des Steuerloches L 11 ist durch die vom Vormagnetisierungsstrom J4 erzeugte Durchflutung 4 bestimmt, während die Magnetisierungsrichtung im Innenjoch des Steuerloches L 12 bzw. L 13 durch die vom Strom J2 bzw. J3 erzeugte Durchflutung 2 bzw. 3 bestimmt ist. In den Innenjochen der Steuerlöcher L22 bzw. L23 des Transfluxors T2 ist die Magnetisierungsrichtung durch die vom Strom J 1 erzeugte Durchflutung 1 bestimmt. Die Wicklungen werden so gespeist, daß die Innenjoche bei jedem der beiden Transfluxoren in gleicher Richtung magnetisiert sind, und zwar beim Transfluxor TI von unten nach oben und beim Transfluxor T2 von oben nach unten. Hierbei werden die auf die Eingangswicklung t 11 des Transfluxors T 1 gegebenen Wechselstromimpulse auf die Ausgangswicklung t12 und von dort über die Eingangswicklung t21 des Transfluxors auf die Ausgangswicklung 122 übertragen und steuern eine nicht dargestellte Meldeeinrichtung. Durch diese Größe und Wirkrichtung der einzelnen Durchflutungen und ihre Verteilung auf die Steuerlöcher der Transfluxoren wird erreicht, daß zum überwachen eines dreiphasigen Drehstromnetzes nur insgesamt sechs Steuerlöcher erforderlich sind, um bei den praktisch vorkommenden Abweichungen einer oder mehrerer Phasenspannungen von der Nennspannung eine Störungsineldung auszulösen.On the basis of FIG. 2 to 4 is the mode of operation of the circuit according to FIG. 1 explained in more detail below. The F i g. 2 to 4 only show the symbols of the transfluxors T 1 and T 2 with control holes L 11 to L13 and L21 to L23 as shown in FIG. 1. The arrows on the outer yokes of the transfluxors indicate the size and direction of the flows acting in the control holes. The numbers 1 to 4 assigned to these arrows indicate from which of the currents J 1 to J 4 the flow indicated on-01 ”is generated inner yoke. g in F i. 2, the magnetic state is both transfluxors shown all three phases at the rated voltage. the magnetization direction in the inner yoke of the control hole L 11 is determined by the heat generated by the bias current J4 flux 4, while the magnetization direction in the inner yoke of the control hole L 12 or L 13 is determined by the flux 2 or 3 generated by the current J2 or J3 . In the inner yokes of the control holes L22 or L23 of the transfluxor T2, the direction of magnetization is determined by the flux 1 generated by the current J 1. The windings are thus fed that the inner yokes magneti in each of the two transfluxors in the same direction are sated, namely from bottom to top for the Transfluxor TI and from top to bottom for the Transfluxor T2. Here, the alternating current pulses given to the input winding t 11 of the transfluxor T 1 are transmitted to the output winding t12 and from there via the input winding t21 of the transfluxor to the output winding 122 and control a signaling device (not shown). This size and direction of action of the individual flows and their distribution over the control holes of the transfluxors ensures that only six control holes are required to monitor a three-phase network, in order to trigger a fault message if one or more phase voltages deviate from the nominal voltage.

In F i g. 3 ist beispielsweise der resultierende magnetische Zustand der Transfluxoren Tl und T2 für den Fall dargestellt, daß die Spannung der Phase W unter bzw. über der Nennspannung liegt. Die ausgezogenen Pfeile neben den Innenjochen der Transfluxoren gelten für die Unterspannung der Phase W und die gestrichelt gezeichneten Pfeile für überspannung der Phase W bei Nennspannung der Phasen U und V.In Fig. 3 shows , for example, the resulting magnetic state of the transfluxors T1 and T2 for the case that the voltage of phase W is below or above the nominal voltage. The solid arrows next to the inner yokes of the transfluxors apply to the undervoltage in phase W and the dashed arrows for overvoltage in phase W at the nominal voltage of phases U and V.

Gegenüber F i g. 2 wechselt bei Untersuchung die Magnetisierungsrichtung um das Steuerloch L 13 des Transfluxors Tl, da sie dann durch den Vormagnetisierungsstrom J4 in der Wicklung t 17 bestimmt ist. Bei überspannung wechselt die Magnetisierungsrichtung im Innenjoch des Steuerloches L 23 des Transfluxors T2, da sie jetzt durch den Strom J3 bestimmt ist. In beiden Fällen wird also die Magnetisierungsrichtung in einem Teil des übertragungsflußweges eines der beiden Transfluxoren, nämlich in einem Innenjoch, gegenüber der ursprünglich in allen Innenjochen und jetzt noch in den beiden anderen Innenjochen des betreffenden Transfluxors bestehenden Magnetisierungsrichtung umgekehrt. Hierdurch wird die übertragung der Signale über die Transfluxoren in beiden Fällen gesperrt. Ähnlich verhält es sich bei den beiden in F i g. 4 dargestellten Fällen. Die ausgezogenen Pfeile neben den Innenjochen der Transfluxoren Tl und T2 gelten für Unterspannung aller drei Phasen und die gestrichelt gezeichneten Pfeile für Oberspannung aller drei Phasen.Compared to F i g. 2 changes the direction of magnetization around the control hole L 13 of the transfluxor T1 when examined, since it is then determined by the bias current J4 in the winding t 17 . In the event of an overvoltage, the direction of magnetization changes in the inner yoke of the control hole L 23 of the transfluxor T2, since it is now determined by the current J3 . In both cases, the direction of magnetization in part of the transmission flux path of one of the two transfluxors, namely in an inner yoke, is reversed from the direction of magnetization originally in all inner yokes and now in the two other inner yokes of the transfluxor in question. This blocks the transmission of signals via the transfluxors in both cases. The situation is similar with the two in FIG. 4 cases shown. The solid arrows next to the inner yokes of the transfluxors T1 and T2 apply to undervoltage in all three phases and the arrows drawn in dashed lines for high voltage in all three phases.

Bei besonders hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit einer Störungsmeldung für alle denkbaren Abweichungen der Phasenspannungen von der Nennspannung ist es zweckmäßig, die beiden Transfluxoren mit einem zusätzlichen Steuerloch zu versehen, in dem lediglich eine Vormagnetisierungsdurchflutung wirkt. Die gleiche Zuverlässigkeit kann auch dadurch erreicht werden, daß nur ein Transfluxor mit doppelt soviel Steuerlöchern verwendet wird, wie Phasenspannungen zu überwachen sind, also mit sechs Steuerlöchern für ein dreiphasiges Netz. Ferner ist es möglich, für diese Aufgabe drei Transfluxoren mit je zwei Steuerlöchern zu verwenden, wobei jeder Phase zwei Steuerwicklungen zugeordnet sind, von denen die eine in einem Steuerloch eines der Transfluxoren bei Nennspannung eine ,größere und die andere in einem Steuerloch eines der beiden anderen Transfluxoren eine kleinere Durchflutung erzeugt als die in dem Loch angeordnete Vormagnetisierungswicklung. Hierbei ist es am .günstigsten, bei jedem der drei Transfluxoren die Vormagnetisierungsdurchflutung in dem einen Steuerloch größer, dagegen in dem anderen kleiner zu bemessen als die in dem betreffenden Loch bei Nennspannung wirkende Durchflutung, die in den beiden Löchern von Steuerwicklungen verschiedener Phasen erzeugt wird.In the case of particularly high demands on the reliability of a fault message for all conceivable deviations of the phase voltages from the nominal voltage, it is advisable to provide the two transfluxors with an additional control hole in which only a pre-magnetization flow acts. The same reliability can also be achieved by using only one transfluxor with twice as many control holes as there are phase voltages to be monitored, i.e. with six control holes for a three-phase network. It is also possible to use three transfluxors with two control holes each for this task, each phase being assigned two control windings, one of which is in a control hole of one of the transfluxors at nominal voltage, larger ones and the other in a control hole of one of the other two Transfluxors generate a smaller flux than the bias winding arranged in the hole. In this case, it is most favorable for each of the three transfluxors to make the premagnetization flow in one control hole larger, but smaller in the other than the flow in the hole in question at nominal voltage, which is generated in the two holes by control windings of different phases.

Die F i g. 5 und 6 zeigen je eine Schaltungsanordnung mit einem Transfluxor T3 bzw. T4 zum überwachen der Phasenströme Ju, Jv und Jw auf Symmetrie in den Phasenleitern.The F i g. 5 and 6 each show a circuit arrangement with a transfluxor T3 or T4 for monitoring the phase currents Ju, Jv and Jw for symmetry in the phase conductors.

In der Schaltungsanordnung nach F i g. 5, die zum überwachen von Drehstromnetzen mit Nulleitern verwendet werden kann, ist ein Transfluxor T 3 mit einem Blockierungsloch und zwei Löchern L 31 und L 32 dargestellt. Auf dem Innenjoch des Loches L 31 ist eine Einstellwicklung t34 angeordnet, die über einen Widerstand R5 an die SpannungsquelleB mit dem spannungsstabilisierenden Element Z angeschlossen ist. Durch die Einstellwicklung t 34 fließt der Strom J34. Ferner ist im Blockierungsloch eine den gesamten Kernquerschnitt des Transfluxors T3 umfassende Blockierungswicklung t37 angeordnet, die über den Schalter S und den Widerstand R6 ebenfalls an die Spannungsquelle B angeschlossen ist. Im ÜbertragungslochL32 sind auf dem Innenjoch die Eingangswicklung t35 und auf dem Außenjoch die Ausgangswicklung t36 angeordnet. Im Blockierungsloch sind ebenfalls den gesamten Kernquerschnitt umfassende Wicklungen t31 bis t33 angeordnet, durch die jeweils einer der Phasenströme Ju, Jv und Jw zu den nicht dargestellten Verbrauchern fließt. Bei symmetrischer Belastung des Netzes fließt in dem mit dem Nullpunkt 0 des Netzes verbundenen Nulleiter kein Strom. Die aus den Verbraucherströmen in den Wicklungen t 31 bis t 33 resultierende magnetische Durchflutung ist dann gleich Null, da sich die Wirkungen der Ströme Ju, Jv und Jw aufheben.In the circuit arrangement according to FIG. 5, which can be used to monitor three-phase networks with neutral conductors, a Transfluxor T 3 is shown with a blocking hole and two holes L 31 and L 32 . An adjustment winding t34 is arranged on the inner yoke of the hole L 31 and is connected to the voltage source B with the voltage stabilizing element Z via a resistor R5. The current J34 flows through the setting winding t 34. Furthermore, a blocking winding t37, which encompasses the entire core cross-section of the transfluxor T3 and is also connected to the voltage source B via the switch S and the resistor R6, is arranged in the blocking hole. In the transmission hole L32, the input winding t35 is arranged on the inner yoke and the output winding t36 is arranged on the outer yoke. In the blocking hole, windings t31 to t33 that encompass the entire core cross-section are also arranged, through each of which one of the phase currents Ju, Jv and Jw flows to the consumers (not shown). For symmetrical load on the network in the end connected to the zero point 0 of the network neutral, no current flows. The magnetic flux resulting from the consumer currents in the windings t 31 to t 33 is then equal to zero, since the effects of the currents Ju, Jv and Jw cancel each other out.

Die magnetische Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 5 ist im folgenden näher er-_ läutert.The magnetic mode of operation of the circuit arrangement according to FIG. 5 is explained in more detail below.

Der Transfluxor wird in bekannter Weise zunächst durch vorübergehendes Schließen des Schalters S blockiert und dann durch den in der Einstellwicklungt34 im Loch L31 fließenden EinstellstromJ34 eingestellt. Dabei besteht in dem zum übertragungsflußweg gehörigen Innen- und Außenjoch -des übertragungslochesL32 die gleiche Magnetisierungsrichtung, so daß eine Signalübertragung von der Eingangswicklung t35 auf die Ausgangswicklung t36 erfolgt. Bei unsymmetrischer Belastung der drei Phasen U, V und W fließt ein Teil des Belastungsstromes durch den Nulleiter. Dann erzeugen die Phasenströme eine resultierende magnetische Wechseldurchflutung in dem Transfluxor. Wird diese Durchflutung so groß, daß sie die Magnetisierungsrichtung im gesamten Kernquerschnitt bestimmt, so ergeben sich für einen Teil des übertragungsflußweges einander entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen. Wirkt beispielsweise die Wechseldurchflutung in der ersten Halbperiode in gleicher Richtung wie die Einstelldurchflutung, so wird bei genügender Größe der gesamte Kernquerschnitt in dieser Richtung magnetisiert. Das Innenjoch und das Außenjoch des Übertragungsloches L32 sind dann, bezogen auf dieses Loch, also den umgebenden Übertragungsflußweg, in entgegengesetzter Richtung magnetisiert, z. B. von oben nach unten. In der folgenden Halbperiode werden beide Joche durch die Wechseldurchflutung in der anderen Richtung von unten nach oben magnetisiert. Dieser Wechsel der Magnetisierungsrichtung wiederholt sich bei jeder folgenden Halbperiode, solange eine unsymmetrische Belastung besteht. Die Übertragung der Signale von der Eingangswicklung i35 auf die Ausgangswicklung t36 wird also gesperrt. Hierdurch kann eine nicht dargestellte Meldeeinrichtung für unsymmetrische Belastung betätigt werden. Es ist auch möglich, die Wicklungen t35 und t36 in Reihe mit den übertragungswicklungen der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung zu schalten und durch dieselbe Meldeeinrichtung sowohl unsymmetrische Belastungen als auch Ab- weichungen der Phasenspannungen von der Neunspannung anzuzeigen.The transfluxor is first blocked in a known manner by temporarily closing the switch S and then set by the setting current J34 flowing in the setting windingt34 in the hole L31. There is the same magnetization direction in the inner and outer yoke of the transmission hole L32 belonging to the transmission flux path, so that a signal is transmitted from the input winding t35 to the output winding t36. With asymmetrical loading of the three phases U, V and W, part of the load current flows through the neutral conductor. Then the phase currents generate a resulting alternating magnetic flux in the transfluxor. If this flow is so great that it determines the direction of magnetization in the entire core cross-section, opposing directions of magnetization result for part of the transmission flux path. If, for example, the alternating flow in the first half-cycle acts in the same direction as the setting flow, the entire core cross-section is magnetized in this direction if the size is sufficient. The inner yoke and the outer yoke of the transmission hole L32 are then magnetized in opposite directions with respect to this hole, ie the surrounding transmission flux path, e.g. B. from top to bottom. In the following half-period, both yokes are magnetized by the alternating flow in the other direction from bottom to top. This change in the direction of magnetization is repeated for each subsequent half cycle as long as there is an asymmetrical load. The transmission of the signals from the input winding i35 to the output winding t36 is blocked. In this way, a signaling device (not shown) for asymmetrical loading can be actuated. It is also possible to have the windings t35 and t36 in series with the transmission windings of the circuit shown in FIG . To switch the circuit arrangement shown 1 and by the same signaling device both unbalanced loads as well as waste of the phase voltages deviations from nine-voltage display.

Weiterhin ist es nicht notwendig, durch die Wicklungen t31 bis t33 des Transfluxors T3 die Phasenströme unmittelbar fließen zu lassen. Es können durch diese Wicklungen auch den Phasenströmen proportionale Ströme fließen, die beispielsweise durch in die Phasenleiter geschaltete Stromwandler erzeugt werden.Furthermore, it is not necessary to let the phase currents flow directly through the windings t31 to t33 of the transfluxor T3. Currents proportional to the phase currents can also flow through these windings, which currents are generated, for example, by current transformers connected to the phase conductors.

Eine Schaltungsanordnung, die auch zum Überwachen der symmetrischen Belastung von Drehstromnetzen ohne Nulleiter verwendet werden kann, ist in F i g. 6 dargestellt. Hier sind in die Phasenleiter übertrager A 7, A 8 und A 9 geschaltet, die den Phasenströmen Ju, Jv und Jw proportionale Wechselströme J7, J8 und J9 erzeugen. In den Stromkreisen der Sekundärwicklungen der übertrager A 7 und A 8 sind Schaltmittel C 7 und R 7 bzw. L 8 und R 8 angeordnet, die bewirken, daß die Phasenlage der Wechselströme J7 bis J9 übereinstimmt. Der Transfluxor T 4 besitzt drei Steuerlöcher L 41, L 42 und L43 mit je zwei Wicklungen t41, t42 bzw. t43, t44 bzw. t45, t46, wobei jeweils die Wicklungen t41 und t 46 des Steuerloches L 41 bzw. L 43, die Wicklungen t 42 und t 43 des Steuerloches L 41 bzw. L 42 und die Wicklungen t44 und t45 des Steuerloches L42 bzw. L43 in Reihe geschaltet sind. Durch die in Reihe geschalteten Wicklungen fließen die den Phasenströmen proportionalen StrömeJ7, J8 bzw. J9. Im Normalfall, d. h. bei symmetrischer Belastung des Netzes, heben sich die durch diese Ströme in den Steuerwicklungen jedes Steuerloches hervorgerufenen Durchflutungen gerade auf. Ferner sind in den Steuerlöchern nicht dargestellte Vormagnetisierungswicklungen angeordnet, deren Durchflutungen in gleicher Richtung und Größe magnetisierend auf die Innenjoche wirken, so daß bei symmetrischer Belastung des Netzes im Transfluxor der übertragungszustand eingestellt ist. Tritt eine unsymmetrische Belastung auf, so entstehen mindestens in zweien der drei Steuerlöcher magnetische Wechseldurchflutungen. Hierbei ist es gleichgültig, ob die Unsymmetrie durch unterschiedliche Größe der Phasenströme und bzw. oder durch unterschiedliche Phasenlage der Ströme verursacht wird. Die von demselben Wechselstrom in Reihe durchflossenen Wicklungen sind so miteinander verbunden, daß die von ihnen erzeugten Wechseldurchflutungen in den binenjochen von zwei Steuerlöchern im entgegengesetzten Sinne wirken.A circuit arrangement that can also be used to monitor the symmetrical loading of three-phase networks without a neutral conductor is shown in FIG . 6 shown. Here, transformers A 7, A 8 and A 9 are connected to the phase conductors, which generate alternating currents J7, J8 and J9 proportional to the phase currents Ju, Jv and Jw. In the circuits of the secondary windings of the transformers A 7 and A 8 , switching means C 7 and R 7 or L 8 and R 8 are arranged, which cause the phase position of the alternating currents J7 to J9 to match. The Transfluxor T 4 has three control holes L 41, L 42 and L43, each with two windings t41, t42 or t43, t44 or t45, t46, whereby the windings t41 and t 46 of the control hole L 41 and L 43, respectively Windings t 42 and t 43 of the control hole L 41 and L 42 and the windings t44 and t45 of the control hole L42 and L43 are connected in series. The currents J7, J8 and J9 , which are proportional to the phase currents, flow through the series-connected windings. In the normal case, i. H. If the network is loaded symmetrically, the flows caused by these currents in the control windings of each control hole just cancel each other out. Furthermore, bias windings, not shown, are arranged in the control holes, the fluxes of which have a magnetizing effect on the inner yokes in the same direction and size, so that the transmission state is set when the network is symmetrically loaded in the transfluxor. If an asymmetrical load occurs, magnetic alternating flow occurs in at least two of the three control holes. It does not matter whether the asymmetry is caused by different magnitudes of the phase currents and / or by different phase positions of the currents. The windings through which the same alternating current flows in series are connected to one another in such a way that the alternating currents generated by them act in opposite directions in the binenjochen of two control holes.

An Hand der F i g. 7 a und 7 b ist die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 6 näher erläutert. Es ist angenommen, daß der Strom J9 größer als die untereinander gleich großen Ströme J 7 und J 8 ist. Die in F i g. 7 a dargestellten Verhältnisse gelten für die positive Halbwelle, die in F i g. 7 b dargestellten Verhältnisse für die negative Halbwelle der infolge dieser unsymmetrischen Belastuna in den Steuerlöchern L 41 und L 43 erzeugten Wechseldurchflutung. Größe und Richtung der Wechseldurchflutungen sind neben den Außenjochen durch Pfeile 7 bis 9 angedeutet, deren Bezeichnung angibt, welcher Strom J7, JS oder J9 die betreffende Durchflutung erzeugt. Auf eine Darstellung der Vormagnetisierungsdurchflutungen ist zwecks besserer Obersichtlichkeit verzichtet worden. Die neben den Innenjochen eingezeichneten Pfeile e ereben nur die Richtung der resultierenden Wechseldurchflutung an. Diese ist im Steuerloch L42 bei beiden Halbwellen gleich Null. Da der Strom J9 größer als die beiden anderen, gleich großen Ströme J7 bzw. J8 ist, bestimmt er in den Steuerlöchern L41 und L43 die Richtung der resultierenden Wechseldurchflutung. Die Wechseldurchflutungen wirken in den Innenjochen dieser Löcher in entgegengesetzter Richtung. überschreitet die Wechseldurchflutung dieVormagnetisierungsdurchflutung um einen vorgegebenen Betrag, so bestimmt erstere die Magnetisierungsrichtung in dem betreffenden Innenjoch. In der positiven Halbwelle (vgl. F i g. 7 a) ist das Innenjoch des LochesL43 nach oben und das Innenjoch des LochesL41 nach unten magnetisiert. In der negativen Halbwelle (vgl. F i g. 7 b) sind diese Innenjoche in der zu F i g. 7 a entgegengesetzten Richtung magnetisiert. In jeder Halbwelle sind also zwei Innenjoche in entgegengesetzter Richtung ma-,netisiert, wobei der Transfluxor unabhängig von der Magnetisierungsrichtung im Innenjoch des dritten Steuerloches gesperrt ist.On the basis of FIG. 7 a and 7 b is the mode of operation of the circuit arrangement according to FIG. 6 explained in more detail. It is assumed that the current J9 is greater than the currents J 7 and J 8 which are equal to one another. The in F i g. The relationships shown in FIG. 7 a apply to the positive half-wave that is shown in FIG. 7 b for the negative half-wave of the alternating flow generated in the control holes L 41 and L 43 as a result of this asymmetrical load. The size and direction of the alternating flows are indicated next to the outer yokes by arrows 7 to 9 , the designation of which indicates which current J7, JS or J9 generates the relevant flow. For the sake of clarity, the premagnetization flows have not been shown. The arrows drawn next to the inner yokes only indicate the direction of the resulting alternating flow. This is equal to zero in the control hole L42 for both half-waves. Since the current J9 is greater than the two other, equally large currents J7 and J8 , it determines the direction of the resulting alternating flow in the control holes L41 and L43. The alternating flows act in the inner yokes of these holes in the opposite direction. If the alternating flow exceeds the pre-magnetization flow by a predetermined amount, the former determines the direction of magnetization in the relevant inner yoke. In the positive half-wave (see Fig. 7 a) the inner yoke of the hole L43 is magnetized upwards and the inner yoke of the hole L41 is magnetized downwards. In the negative half-wave (see FIG. 7b) these inner yokes are in the FIG . 7 a magnetized opposite direction. In each half-wave, two inner yokes are magnetized in opposite directions, with the transfluxor being blocked in the inner yoke of the third control hole regardless of the direction of magnetization.

Die in der übergangszeit zwischen den Halbwellen bestehenden Verhältnisse sind an Hand der F i g. 8 näher erläutert.The conditions existing in the transition period between the half-waves are shown in FIG. 8 explained in more detail.

F i g. 8 zeigt den Verlauf der bei der angenommenen unsymmetrischen Belastung aus den Wechselströmen J8 und J9 bzw. J7 und J9 erzeugten resultierenden Wechseldurchflutungen 89 um das Steuerloch L43 bzw. 79 um das Steuerloch L41. Diese resultierenden Durchflutungen überlagem sich der durch den Strom in den Vormagnetisierungswicklungen hervorgerufenen, in allen Steuerlöchern gleichgerichteten Durchflutung V. Zur überwindung der Remanenz des Kernmaterials des Transfluxors sei die Durchflutung R erforderlich. In der Ausgangswicklung t48 wird immer dann keine Spannung U48 erzeugt, wenn die durch die Wechseldurchflutung 79 bzw. 89 hervorgerufene Magnetisierungsrichtung um das Steuerloch L 41 bzw. L 43 entgegengesetzt zu der allein durch die Vormagnetisierungsdurchflutung erzeugten Magnetisierungsrichtung um das Steuerloch L42 ist. Dies ist bei unsymmetrischer Belastung nur während eines Teils jeder Halbperiode der Wechselspannung der Fall. Infolge der Vormagnetisierung und der Remanenz des Kernmaterials kann bei sinusförmiger Wechseldurchflutung im Zeitraum ts die Magnetisierungsrichtung um alle drei Steuerlöcher gleich sein, so daß während dieses Zeitraumes die Spannung U48 erzeugt wird. Dieser Zeitraum wird um so kleiner, je größer die Amplitude der resultiei renden Wechseldurchflutung im Verhältnis zur Vormagnetisierungsdurchflutung und zur Remanenz des Kernmaterials ist. Es ist möglich, diesen Zeitraum dadurch zu verkürzen, daß die sinusförmigen Steuerströme in Wechselströme mit rechteckförrnigern Verlauf umgewandelt werden.F i g. 8 shows the course of the resulting alternating fluxes 89 around the control hole L43 and 79 around the control hole L41 generated with the assumed asymmetrical load from the alternating currents J8 and J9 or J7 and J9. These resulting fluxes are superimposed on the flux V caused by the current in the bias windings and rectified in all control holes. The flux R is required to overcome the remanence of the core material of the transfluxor. In the output winding t48 no voltage U48 is generated when the direction of magnetization around the control hole L 41 or L 43 caused by the alternating flow 79 or 89 is opposite to the direction of magnetization around the control hole L42 generated solely by the bias flow. With asymmetrical loading, this is only the case during part of each half cycle of the alternating voltage. Due to the premagnetization and the remanence of the core material, the direction of magnetization around all three control holes can be the same with sinusoidal alternating flow in the period ts, so that the voltage U48 is generated during this period. This period becomes smaller, the greater the amplitude of the resulting alternating flow in relation to the premagnetization flow and the remanence of the core material. It is possible to shorten this period by converting the sinusoidal control currents into alternating currents with a rectangular shape.

Die für den oben angenommenen Fall dargestellten Verhältnisse treten in ähnlicher Weise auch bei allen anderen möglichen Fällen von unsymmetrischer Belastung bei jeder Halbwelle der Netzfrequenz auf, da auch dann die resultierende Durchflutung um eins oder zwei der drei Steuerlöcher entgegengesetzt zu der um das dritte Steuerloch wirkt.The relationships shown for the case assumed above occur in a similar way for all other possible cases of unbalanced loading at every half-wave of the mains frequency, because then the resulting flooding by one or two of the three control holes opposite to that of the third control hole works.

Es ist auch möglich, zum überwachen der symmetrischen Phasenbelastung anstatt eines Transfluxors T4 mit drei Steuerlöchern beispielsweise zwei Transfluxoren mit je zwei Steuerlöchern zu verwenden, von denen die Löcher des einen in gleicher Weise wie die Löcher L 41 und L 42 und die des anderen wie die Löcher L42 und L43 mit Wicklungen versehen sind. Auch noch andere Schaltungsanordnungen mit mehreren Transfluxoren sind möglich, die so zusammenwirken, daß die Signalübertragung bei unsymmetrischer Belastung in gleicher Weise gesperrt wird, wie sie an Hand der F i g. 6 bis 8 erläutert wurde. Wesentlich ist, daß die Transfluxoren zusammen mindestens so viele Steuerlöcher haben, wie Phasenströme zu überwachen sind. Ferner müssen jeder Phase mindestens zwei in gesonderten Steuerlöchem angeordnete Steuerwicklungen zugeordnet sein, die in diesen Fällen in gesonderten Transfluxoren anzuordnen sind und deren Durchflutung bei symmetrischer Belastung durch die in demselben Steuerloch von der Steuerwicklung einer anderen Phase erzeugte Durchflutung kompensiert ist.It is also possible to monitor the symmetrical phase load instead of a transfluxor T4 with three control holes, for example two transfluxors with two control holes each , of which the holes of one in the same way as the holes L 41 and L 42 and those of the other like the Holes L42 and L43 are provided with windings. Other circuit arrangements with a plurality of transfluxors are also possible, which interact in such a way that the signal transmission is blocked in the case of asymmetrical loading in the same way as shown in FIG. 6 to 8 has been explained. It is essential that the transfluxors together have at least as many control holes as there are phase currents to be monitored. Furthermore, each phase must be assigned at least two control windings arranged in separate control holes, which in these cases are to be arranged in separate transfluxors and whose flow is compensated for in the case of symmetrical loading by the flow generated in the same control hole by the control winding of another phase.

In Schaltungsanordnungen zum überwachen der symmetrischen Belastung nach dem an Hand der Fig. 6 und 8 beschriebenen Prinzip können zum Steuern der Transfluxoren anstatt der Wechselströme auch den Phasenströmen proportionale Gleichströme verwendet werden. In diesen Fällen sind in den Sekundärstromkreisen aller Stromwandler Gleichrichter und Glättungsschaltmittel, z. B. Kondensatoren, anzuordnen. Derartige Schaltungsanordnungen haben den Vorteil, daß die Transfluxoren bei unterschiedlicher Größe der Phasenströme vollkommen gesperrt werden. Beim Nulidurchgang der Phasenströme treten also keine übertragungszeiten ts auf. Durch entsprechende Bemessung der Glättungsschaltmittel kann erreicht werden, daß die Transfluxoren bei kurzzeitig unsymmetrischer Belastung nicht gesperrt werden. Der gleiche Vorteil ergibt sich für Fig. 1 bei kurzzeitigem Abweichen der Phasenspannungen von der Nennspannung. Es ist auch möglich, zu diesem Zweck vor den Eingang der Meldeeinrichtung entsprechend wirkende Verzögerungsschaltmittel zu schalten oder die Meldeeinrichtung selbst zu verzögern. Dies kann vor allem bei Schaltungsanordnungen nach Fig. 6 mit Wechselstromsteuerung des Transfluxors zweckmäßig sein.In circuit arrangements for monitoring the symmetrical load according to the principle described with reference to FIGS. 6 and 8 , direct currents proportional to the phase currents can also be used to control the transfluxors instead of the alternating currents. In these cases, all current transformers in the secondary circuits are rectifiers and smoothing switching means, e.g. B. capacitors to be arranged. Such circuit arrangements have the advantage that the transfluxors are completely blocked if the phase currents differ. When the phase currents pass through zero, no transmission times ts occur. Appropriate dimensioning of the smoothing switching means can ensure that the transfluxors are not blocked in the event of brief asymmetrical loading. The same advantage results for FIG. 1 if the phase voltages deviate briefly from the nominal voltage. For this purpose, it is also possible to switch appropriately acting delay switching means in front of the input of the signaling device or to delay the signaling device itself. This can be useful especially in the case of circuit arrangements according to FIG. 6 with alternating current control of the transfluxor.

Es ist ferner möglich, anstatt gesonderter Transfluxoren für Spannungsüberwachuna, und für die Strornüberwachung einen oder mehrere Transfluxoren -emeinsam zu verwenden. Beispielsweise kann C zu diesem Zweck einer der beiden in F ig. 1 dargestellten Transfluxoren Tl und T2 zusätzlich mit den Wicklungen t 41 bis t 46 des in F i g. 6 dargestellten Transfluxors T6 versehen werden.It is also possible to use one or more transfluxors together instead of separate transfluxors for voltage monitoring and for current monitoring. For example, C can use one of the two in F ig for this purpose. 1 additionally shown transfluxors T1 and T2 with the windings t 41 to t 46 of the in FIG. 6 shown Transfluxors T6 are provided.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for monitoring the phase voltages and / or phase currents of a three-phase network, characterized by the use of at least one known transfluxor with several holes for transmission, bias and control windings, the voltages, currents and currents to be monitored being proportional currents each having a control winding is supplied at least to adjust the magnetic fluxes at the rated voltage and a symmetrical loading of the phases together with the Vormagnetisierungsdurchflutungen the transmission state, the other hand, when deviation of the phase voltages of the rated voltage or in the case of unbalanced load by reversing the direction of magnetization in a portion of übertragungsflußweges the Transfluxor lock.

2. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that (g Tl and T2 in F i. 1) for monitoring the phase voltages transfluxors with at least two each and together at least twice as much control holes (L 11 to L13, L21 to L23) are provided, how to monitor voltages, each phase z. B. (U) two control windings (t 14, t 24) arranged in separate control holes (L 11, L 21) are assigned, one of which at nine voltages has a larger and the other a smaller flow than the bias winding arranged in the relevant control hole (t13, t23) generated. 3. Circuit arrangement according to claim 2 with a plurality of transfluxors, characterized in that each transfluxor (T1) has at least one control winding (t18) associated with a phase (W) with a larger control winding at the nominal voltage and one with a smaller control winding (t14) associated with another phase (U) Flux than the flux generated by the bias winding (t 17 or t 13) in the relevant control hole carries. 4. Circuit arrangement according to claim 1 for monitoring the phase load of rotary current networks with a neutral conductor, characterized by a transfluxor (T3) in F ig. , Is arranged in the associated in a common hole a respective individual phase currents (Ju, Jv, Jw) control winding (t31, t32, t33) 5, which occurs during unbalanced load AC magnetomotive force locks the Transfluxor. 5. A circuit arrangement according to claim 1 for monitoring the phase load, characterized by at least one Transfluxor (T4 in F i g. 6) with at least two each and together at least as much control holes (L41, L42, L43), such as phase currents (Ju, Jv, Jw) are to be monitored, with each phase current (e.g. Ju) being assigned at least two control windings (t42, t43) arranged in separate control holes (L41, L42). B. L41) arranged and a different phase current (Jw) associated control winding (t41) is compensated. 6. Circuit arrangement according to claim 5 with a transfluxor, characterized in that the control windings (t42, t43) associated with the same phase current (Ju) generate mutually opposite flow rates in the transmission flow path. 7. Circuit arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that phase-shifting switching means (C7 and R7) are arranged in at least a part of the control circuit, the phase currents (Ju, Jw ) feed assigned control windings (t42, t41) with in-phase currents (J7, J9). 8. Circuit arrangement according to spoke 2 or 5, characterized in that the control windings (t14, t24 in FIG . 1, t42, t43 in FIG . 6) assigned to the same phase (U) are connected in series. 9. Circuit arrangement according to claim 2 or 5, characterized in that all the bias windings (t13, t15, t17, t 27, t 25, t 23 in FIG. 1) are connected in series. 10. Circuit arrangement according to claim 9, characterized in that a stabilized current source (B, Z in F i g. 1 and 5) is provided for feeding the bias windings. 11. Circuit arrangement according to claim 2 and 5, characterized in that at least one of the two transfluxors provided for voltage monitoring (T 1, T 2 in F i g. 1) additionally with the phase currents (Ju, Jv, Jw) associated windings (t 41 to t 46 in FIG . 6) is provided. 12. Circuit arrangement according to claim 1 with a plurality of transfluxors 4 and 5, characterized by a series connection of the transmission windings of all transfluxors (T 1, T 2 in FIG. 1) in such a way that in each case one output winding (t 12) of a transfluxor (T 1) the input winding (t21) of the following transfluxor (T2) feeds and the output winding (t 22) of the last transfluxor (T2) is connected to a signaling device.