DE1588142C3 - Vorrichtung zum Zählen von Stromstößen - Google Patents

Description

a) Der stabförmige Primärleiter (1) eines Einleiterstromwandlers mit einem eine Magnetisierungskennlinie mit scharfem Sättigungsknick aufweisenden sekundärbewickelten Eisenkern (10) ist unmittelbar in den Zug des den Stromstoß führenden Leiters eingefügt;

b) der stabförmige Primärleiter (1) ist mit dem Stromwandler (10) in einem Gehäuse befestigt und ragt mit Anschlußenden aus Öffnungen (18) der Ober- und der Unterseite des Gehäuses heraus, die mit der Durchtrittsöffnung (19) des Wandlerkernes fluchten;

c) die Enden der Sekundärwicklung (14) des Stromwandlers sind an eine Gleichrichteranordnung in Zweiwegschaltung (13) angeschlossen, während eine Anzapfung der Sekundärwicklung (14) mit mindestens einer mit einem Zählwerk (12, 12') gekoppelten Kapazität (11, 11') verbunden ist (Fig. 1 und 1 a).

unten gerichtet ist oder zumindest so schräg verläuft, daß ein Ablesen durch eine unterhalb des Gehäuses stehende Person möglich ist.

8. Zählvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Montagebügel (8, 8', 8"), der zur Anbringung und zum Halt der Bauteile (Wandler, Zählwerk usw.) dient und im Gehäuse befestigt ist.

9. Zählvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagebügel (8) mit einer über den Primärleiter (1) passenden Boh-

. rung versehen ist, so daß er zugleich mit dem Anschrauben des Primärleiters am Gehäuse befestigt wird.

10. Zählvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseinnere mit einem die Bauteile (Wandler, Zählwerk usw.) umgebenden Kunstharz od. dgl. ausgegossen bzw. ausgeschäumt ist.

11. Zählvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zählwerk außerhalb des Gehäuses angeordnet und mit den Bauteilen des Sekundärkreises des Wandlers über eine entsprechend lange Leitung verbunden ist.

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zählen von Stromstößen sehr kurzer Dauer und sehr unterschiedlicher Größe, wie von Blitzstromstößen und Stromstößen infolge von kurzzeitigen Überspannungen in Blitzableitern, in Erdleitungen von Überspan-

2. Zählvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen dem Zählwerk (12, 12') und der Kapazität (11, 11')

als Parallelschaltung ausgebildet ist, deren eines ₄₀ nungsableitem und dergleichen Ableitungen, wobei Ende mit der Anzapfung der Sekundärwicklung die Stromstöße mit Hilfe einer Kapazität ein Zähl-(14) und deren anderes Ende mit mindestens _werk betätigen. Derartige Vorrichtungen dienen vereinem der Gleichrichter (13) verbunden ist schiedenen Zwecken, wie statistischen Untersuchun-(F i g. 1 und 1 d). gen in der Gewitterforschung, unter Umständen der

3. Zählvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 45 Klärung von Schadensursachen; in elektrischen Andadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (10) lagen der Prüfung der Frage, inwieweit sie durch des Stromwandlers als Ringkern aus weichmagne- Überspannungen oder Blitzeinschläge gefährdet wertischem Material ausgebildet ist. den; oder wie oft der Blitz gefahrlos zur Erde abge-

4. Zählvorrichtung nach einem oder mehreren leitet werden konnte, d. h. wie oft der Blitzableiter der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 50 wirksam wurde; der Feststellung, ob zwischen verdaß der Primärleiter (1) auswechselbar ist. schiedenen Stationen eines Netzes Unterschiede in

5. Zählvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch der Häufigkeit des Blitzeinschlages, bzw. der abgeleigekennzeichnet, daß der Leiter durch eine Ver- teten Überspannungen bestehen; der Feststellung des schraubung (21, 22) im Bereich einer der Öffnun- notwendigen Erdseilschutzwinkels usw. mehr, gen (18) an der Gehäusewand lösbar befestigt ist. 55 Grundsätzlich geht es also darum, die Häufigkeit der

6. Zählvorrichtung nach einem oder mehreren Stromstöße zu erfassen, die in Blitzschutzanlagen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, von Gebäuden, in elektrischen Energieversorgungsdaß das Gehäuse aus einem zugleich die Seiten- anlagen u. dgl. durch Blitze oder Überspannungswände bildenden Oberteil (2, 2") und aus einem stoße auftreten und hieraus die Konsequenzen für die unteren, plattenförmigen Bodenteil (4, 4") be- 60 vorzunehmenden Schutzmaßnahmen zu ziehen.

Zu diesem Zweck sind sowohl einmalig wirkende und danach zu ersetzende, oder wieder in ihre Ausgangslage zu bringende Anzeigegeräte, als auch fort

steht, wobei sich die Stoßkante (17) zwischen Ober- und Bodenteil an der Gehäuseunterseite befindet.

7. Zählvorrichtung, wobei im Gehäuse ein

Fenster für das Ablesen des entsprechend an- 65 gegeräte ständig kontrolliert werden müssen, scheigeordneten Zählwerkes vorgesehen ist, nach den sie für den vorliegenden Zweck aus. Die Erfineinem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, da- dung befaßt sich daher nur mit zählenden Vorrichdurch gekennzeichnet, daß das Fenster (3) nach tungen. Dazu kennt man als Spannungsgeber span

laufend zählende Vorrichtungen bekannt. Da Anzei-

nungsabhängige Widerstände. Auch ist eine Anord- c) die Enden der Sekundärwicklung des Stromnung bekannt, bei der als Spannungsgeber eine Fun- wandlers sind an eine Gleichrichteranordnung kenstrecke dient, der ein Kondensator und eine Zähl- in Zweiwegschaltung angeschlossen, während vorrichtung parallel geschaltet sind, wobei eine Dop- eine Anzapfung der Sekundärwicklung mit minpelweggleichrichterschaltung verwendet werden kann 5 destens einer mit einem Zählwerk gekoppelten (deutsche Patentschrift 741 960). Bei diesem Gerät Kapazität verbunden ist.
ist vor allem der Nachteil gegeben, daß im Betrieb ■ " '
die über die Funkenstrecke führende Erdleitung unterbrochen ist. Es ist zwar vorgesehen, die Funken- Eine Unterbrechung der Erdverbindung im Bestrecke durch einen Meßwiderstand zu überbrücken, ™ trieb ist somit vermieden. Eine Ableitung des Stoßum eine vollständige Unterbrechung in der Ab- stromes ist in jedem Fall gegeben, und zwar auch Ieitererdung zu vermeiden. Da dieser Widerstand dann, wenn der Wandler oder die Zählvorrichtung aber einige zehn Ohm groß sein soll, ist er nicht ge- defekt geworden sein sollte. Es ist ohne Fremdenereignet, einen starken Stromstoß zur Erde abzuleiten. giebedarf eine fortlaufende Zählung der auftretenden Vielmehr muß ein solcher Strom über die Funken- 15 Stromstöße möglich. Hiermit und auf Grund des einstrecke gehen. Weiter besteht der Nachteil einer feh- fachen Aufbaues der Vorrichtung ergibt sich der lenden galvanischen Trennung des Meßkreises von Voneil, daß sie relativ billig und wartungsfrei ist. dem stromführenden Leiter. Damit müssen das Zähl- Hinzu kommt eine einwandfreie galvanische Trenwerk und die Kapazität hochspannungsfest sein, wo- nung des Primärkreises, d. h. des Primärleiters vom durch das Gerät wesentlich verteuert wird. Durch die 20 Meß- oder Sekundärkreis. Dies trägt weiter zu einer Bemessung der Funkenstrecke wird zwar eine ge- Verbilligung des Gerätes bei. Der Vorteil der gerinwisse Begrenzung der maximal an ihr, bzw. an dem gen Herstellungskosten ist aber wesentlich, da solche vorstehend erläuterten Widerstand auftretenden und Geräte in Energieversorgungsanlagen in einer relativ auf die Zählvorrichtung wirkenden EMK erreicht. großen Anzahl installiert werden müssen. Wichtig ist, Trotzdem können solche Zähler nur bedingt zugleich *5 daß der Ansprechbereich der erfindungsgemäßen den oberen und den unteren Grenzbedingungen der Zählvorrichtung so groß ist, daß er bei Erfassung Praxis gerecht werden. Denn einerseits muß die un- von Stoßströmen in Blitzableitern, Überspannungstere Ansprechgrenze des Zählers bei den kleinsten ableitera usw. allen auftretenden Stromstößen gerecht wahrscheinlichen Stromamplituden liegen. Zum an- werden kann, da gegen die schädliche Wirkung zu deren muß sich aber seine Zerstörungsgrenze ober- 30 großer Ströme, bzw. zu steiler Spannungsanstiege halb des größtmöglichen auf ihn einwirkenden Stro- eine Sicherung der Bauteile des Sekundärstromkreies mes befinden. So erfaßt ein Zähler für direkte Blitz- durch den angegebenen Verlauf der magnetischen Stromstöße nach vorliegenden statistischen Weiten Kennlinie gegeben ist. Durch das Zusammenwirken 94 % aller Einschläge, wenn er schon bei 2 kA an- der erfindungsgemäßen Merkmale werden nicht nur spricht. Er darf aber trotzdem nicht bei höheren 35 die erläuterten Vorteile erzielt, sondern man kann Blitzströmen von z. B. 100 kA beschädigt werden die Zählvorrichtung mit den aus dem Gehäuse her- oder seine Funktionsfähigkeit verlieren. Ebenso ausragenden Anschlußenden in einfacher Weise in große Meßbereiche liegen bei den anderen, eingangs den den Stromstoß führenden· Leiter einfügen, z. B. genannten Anwendungsmöglichkeiten vor. Auch durch Auftrennen des Leiters und Anklemmen der muß der Zähler bei verschiedenen Stromanstiegszei- 40 Anschlußenden an die Leiterenden. Dies bedeutet ten und Stromdauer im Bereich von 1 bis 100 μβ zäh- eine Montageerleichterung. Außerdem kann dadurch len können. die Zählvorrichtung praktisch überall dort im Ver-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter lauf eines den Stromstoß führenden Leiters unterge-

Vermeidung der erläuterten Nachteile eine in der bracht werden, wo es jeweils erwünscht ist. Der stab-

Herstellung preisgünstige Zählvorrichtung zu schaf- 45 förmige Primärleiter der Zählvorrichtung liegt damit

fen, die bei starrer Erdung des Ableiters, bzw. der in der Richtung des Verlaufes des den Stromstoß

Blitzschutzanlage und galvanischer Trennung des führenden Leiters. Eine solche Anordnung zeichnet

Primärkreises vom Sekundärkreis eine sichere An- sich durch eine große dynamische Festigkeit auch bei

zeige gewährleistet, sowie leicht in den Verlauf des sehr hohen Stoßströmen aus.

den Stromstoß führenden Leiters eingebaut werden 5° Wohl ist es durch die deutschen Patentschriften

kann. Die Anzeige soll den oberen und den unteren 435 911 und 880348 bekannt, Anzeigeeinrichtungeri

Grenzbedingungen der in der Praxis vorkommenden von schnell verlaufenden Wanderwellen, bzw. von

Blitzstromstärken gerecht werden können. Lichtbogen über Stromwandler, vorzugsweise Ein-

leiterstromwandler, zu speisen, die als Luftransfor-

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch _{55 mator} (deutsche Patentschrift 435 911) ausgebildet

die Kombination der folgenden Merkmale gelöst: _{sindj oder einen Kem aus} Nickeleisen zur Begren-

. zung der EMK am Meßrelais aufweisen (deutsche

a) Der stabförmige Pnmarleiter emes Emieiter- Patentschrift 880 348): Jedoch ist keiner dieser Entstromwandlers mit einem eine Magnetisierungs- _gegenhaltungen ein Hinweis dahingehend zu eninehkennhnie mit scharfem Sättigungsknick aufwei- _{So men) daß der} stromwandler auch für eine Zählvorsenden, sekundärbewickelten Eisenkern ist un- richtung zum Zählen von Stromstößen sehr kurzer mittelbar m den Zug des den Stromstoß führen- _{Dauer und sehr} unterschiedlicher Größe verwendet den Leiters eingefügt, werden kann. Außerdem fehlt jeglicher Hinweis für

b) der stabförmige Primärleiter ist mit dem Strom- die schaltungstechnische Ausbildung der an die Sewandler in einem Gehäuse befestigt und ragt mit 65 kundärwicklung des Stromwandlers anzuschließen-Anschlußenden aus Öffnungen der Ober- und den Zähleinrichtung.

der Unterseite des Gehäuses heraus, die mit der Mit Vorteil kann die Kopplung zwischen dem

Durchtrittsöffnung des Wandlerkernes fluchten, Zählwerk und der Kapazität als Parallelschaltung

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ausgebildet sein, deren eines Ende mit der Anzap- über eine entsprechend lange Leitung verbunden

fung der Sekundärwicklung und, deren anderes Ende sein.

mit mindestens einem der Gleichrichter verbunden In den Fig.2 und3,4 und5, sowie6 und7, sind

ist. Mit einer derartigen Anordnung können sowohl drei einander ähnliche konstruktive Ausführungen

positive als auch negative Ströme entweder zusam- 5 der Erfindung dargestellt. Beim Beispiel der

men oder getrennt erfaßt werden. . F ig. 2,3 bildet-das eigentliche Gehäuse-Oberteil 2

Weitere Einzelheiten sind den in der Zeichnung zugleich die Seitenwände und ist von einem unteren

dargestellten Ausfühningsbeispielen zu entnehmen. plattenförmigen Bodenteil 4 abgeschlossen. Um den

Es zeigt -.-«_. -..-,-.,..-. .. .... ■ Eintritt von Regenwasser zu verhindern, ist hier die

Fig. 1 das Schaltschema der erfindungsgemäßen io Stoßkante 17 zwischen den Gehäuseteilen2,'4 auf

Vorrichtung, - _:„-, _·. . --' . der Gehäuseunterseite vorgesehen. Ähnlich ist auch

Fig. la eine Sonderschaltung der Sekundärseite, die Gehäuseausführung (Ziffer 2" und 4") im Bei-

F i g. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der kon- spiel der F i g. 6 und 7.

struktiven Ausführung einer solchen Zählvorrichtung Das Gehäuse 2 besitzt an seiner oberen und unte-

imLängsschnitt, - . ...,·: 15 ren Seite je eine Durchtrittsöffnung 18 für den Pri-

. Fig. 3 den dazugehörigen Querschnitt gemäß der märleiterl, der rund oder flach sein kann und in den

LinieIII-ininFig.2, . den Stromstoß führenden Leiter eingefügt, d.h. da-

Fig.4 und5 sowie6 und7 zwei weitere Beispiele mit in Reihe geschaltet wird. Der Primärleiter 1 kann

von konstruktiven Ausführungen der erfindungsge- dazu an seinen aus dem Gehäuse herausragenden

mäßen Zählvorrichtung, jeweils im Längs- und im 30 Anschlußenden Klemmflächen besitzten, die in der

Querschnitt. - . ^, . . Zeichnung nicht dargestellt sind. Die öffnungen 18

Gemäß dem Schaltschema der F i g. 1 hat der den sind übereinander angeordnet und fluchten mit der Stoßstrom führende Primärleiter 1 die Funktion einer Durchtrittsöffnung 19 des Wandlerkernes 10.
Primärwicklung und wird von dem Kern 10 eines Hinsichtlich des stabförmigen Primärleiters 1 emp-Wandlers umgriffen, dessen Sekundärwicklung 14 25 fiehlt es sich, ihn im Gehäuse gegen Leiter anderen mit ihren Enden und einer dazwischenliegenden An- Durchmessers oder Bauart auswechselbar unterzuzapfung Anschlußstellen bildet, an welche der aus bringen. Dazu kann der Leiterstab mit einem Widerder Kapazität 11, "dem.Zählwerk 12 und den beiden . lager 20 und einem durch die Öffnung 18 steckbaren Gleichrichterdioden 13 bestehende Meß- oder Se- Schraubgewinde 21 versehen sein, so daß er mit kundärkreis angeschlossen ist Dies können handeis- 30 Hilfe einer Mutter 22 wie dargestellt fest, aber ausübliche Bauelemente sein. Das gestrichelt angedeu- wechselbar gehalten ist. Mit 23 und 24 sind Dichtuntete Gehäuse 2 und der Mittelpunkt 15 der Doppel- gen bezeichnet. Die Dichtung 24 besteht bevorzugt . weggleichrichteranordnung können gemäß Ziffer 16 aus Isolierstoff. Falls erforderlich, kann auch eine _; geerdet sein. Die Sekundärwicklung 14 ist entspre- entsprechende Isolierung zwischen dem Leiter 1 und chend den beim jeweiligen Anwendungsgebiet zu er- 35 dem Gehäuse 2 im Bereich der oberen öffnung 18 wartenden Stromstößen ausgelegt. Sie kann z. B. für vorgesehen werden.

das Erfassen von Blitzströmen aus 2x5 Windungen Die Anzeige des Zählwerkes und das Ablesefenbestehen. Die Eisenkennlinie des Wandlerkerns 10 ster3 können gemäß den Fig.2 und4 so angeordnet verläuft etwa rechteckig, zumindest besitzt sie im sein, daß das Fenster nach unten gerichtet ist zumin-Sättigungsbereich eine sehr starke Knickung. Dies 40 dest so schräg verläuft, daß eine Ablesung durch eine hat zur Folge, daß nur innerhalb eines gewissen Be- unterhalb der Vorrichtung stehende Person möglich reiches um den Nulldurchgang des Primärstromes ist. Entsprechend verläuft auch die zugehörige eine Induktionsänderung bzw..eine Spannung auf- Wand5 des Gehäuses2. Bei Geräten die in Augentritt, dieaber auch bei einer sehr starken, z.B. lOOfa- höhe oder sogar tiefer installiert werden, empfiehlt chen Vergrößerung der Stromamplitude nicht mehr 45 sich jedoch eine senkrechte Anordung der Wand 5' wesentlich ansteigt. Dies ist aus den oben genannten und des Fensters 3' (s. Fig. 6).
Gründen entscheidend für die Brauchbarkeit eines .Zur Anbringung und zum Halt der verschiedenen Stoßstromzählers.; -, ..-_■ ·., Bauelemente kann ein Montagebügel8 dienen, der

Da die Stromstoßzeit nur ungefähr 10 bis 100 \ts zu diesem Zweck entsprechende Bohrungen der Öff-

beträgt und damit für das relativ träge Zählwerk zu 50 nungen besitzt. So ist z. B. in seiner schräg verlaufen-

kurz.ist, wurde ihm in an sich bekannter Weise die den Abwinkelung 26 eine Bohrung vorgesehen, in

Kapazität 11 (in diesem Beispiel 250 μΡ) parallel ge- welche das Zählwerk 12 mit einem Gewindezapfen

schaltet Das Zählwerk kann aus einem Zählrelais 27 eingreift und durch eine Mutter 9 festgeschraubt

mit einer..davon fortlaufend geschalteten Zahlenan- wird, (s. Fig.2,3). Auch die übrigen Bauelemente

zeige bestehen. Die an sich bekannte Zweiweggleich- 55 wie die Dioden ■ 13/ der Wandlerkern 10 und der

richteranordnung verhindert .bei einer negativen Kondensator 11 sind vom Bügel8 gehalten. Beim

Welle das Entstehen von Überspannungen am Ausführungsbeispiel der F i g. 2,3 besitzt der Bügel 8

Gleichrichter, die bei einer Einweggleichrichteran- eine über den Leiter 1 passende Bohrung, so daß er

Ordnung auftreten würden..-_■ .- ..- : . mit dem Anziehen-der Mutter 22 am Gehäuse befe-

F i g. 1 a zeigt eine Sonderschaltung, bei der sich in 60 stigt wird. . jedem Zweig des Doppelweggleichrichters einander Beim Ausführungsbeispiel der Fig.4,5 ist anstatt parallel geschaltet eine Kapazität 11' und ein Zäh- der waagerecht verlaufenden Bodenplatte eine senkler 12' befinden. Mit dieser Anordnung können posi- rechte Seitenwand 4' vorgesehen, an der ein Montative und negative Ströme nach ihrer Polarität ge- gebügel 8' angebracht, z. B. angeschweißt oder angetrennt erfaßt und gezählt werden. 65 schraubt ist. Der Bügel 8' ist hier mit einem Auflager

Falls eine Fernanzeige erwünscht ist, kann das 25 für das Zählwerk und den Kondensator versehen.

Zählwerk außerhalb des Gehäuses angeordnet und Im übrigen ist er ähnlich dem zuvor beschriebenen

mit den Bauteilen des Sekundärkreises des Wandlers Bügel 8 ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel der

F i g. 6 und 7 liegen das Zählwerk und der Kondensator auf der Grundplatte 4" auf, an welcher der Montagebügel 8" befestigt ist.

Da solche Geräte jahrelang Wind und Wetter ausgesetzt sind, ist ein einwandfreier Schutz der elektri-

sehen Bauteile gegen Witterungseinflüsse notwendig (s. die oben genannten Dichtungen 23, 24). Zu diesem Zweck kann man außerdem nach erfolgter Montage das Gehäuseinnere mit einem Kunstharz od. dgl. ausgießen, bzw. ausschäumen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

409524/160

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zählen von Stromstößen sehr kurzer Dauer und sehr unterschiedlicher Größe, wie von Blitzstromstößen und von Stromstößen infolge von kurzzeitigen Überspannungen in Blitzableitern, in Erdleitungen von Überspannungsableitern und dergleichen Ableitungen, wobei die Stromstöße mit Hilfe einer Kapazität ein Zählwerk betätigen, -gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: