DE2053349B2

DE2053349B2 - MEASURING DEVICE FOR VOLTAGE AND CURRENT MEASUREMENT

Info

Publication number: DE2053349B2
Application number: DE19702053349
Authority: DE
Inventors: Roger Theodor Meile Ellis (Belgien)
Original assignee: ACEC
Current assignee: ACEC
Priority date: 1969-11-27
Filing date: 1970-10-30
Publication date: 1973-05-17
Also published as: FR2072492A5; CH532255A; LU62136A1; AT309598B; DE2053349A1; DE2053349C3; BE742341A

Description

umhüllt. Mit dieser Weiterbildung wird eine beson-enveloped. With this training, a special

35 ders gute mechanische Befestigung der einzelnen35 good mechanical fastening of each

Bauteile erreicht.Components achieved.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing. In it shows

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrich- F i g. 1 ein elektrisches Schaltbild einer bekanntenThe invention relates to a measuring device F i g. 1 is an electrical circuit diagram of a known

tung zur Spannungs- bzw. Strommessung mit einer 40 Meßvorrichtung, wie sie bei der Erfindung verwendetdevice for voltage or current measurement with a 40 measuring device as used in the invention

Eingangsimpedanz, die an einem Signalgenerator an- wird,Input impedance that is applied to a signal generator,

geschlossen ist, der aus einem elektrischen Energie- F i g. 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen deris closed, which consists of an electrical energy F i g. 2 to 4 different embodiments of the

speicher und einem nichtlinearen Schaltelement be- tatsächlichen Anordnung der Schaltungsteile dermemory and a non-linear switching element actual arrangement of the circuit parts of the

steht, dessen Strom-Spannungskennlinie eine fal- Vorrichtung von F i g. 1,stands, whose current-voltage characteristic is a fall device from FIG. 1,

lende Charakteristik aufweist, einer mit dem Signal- 45 F i g. 5 ein elektrisches Schaltbild einer besonderenhas lende characteristic, one with the signal 45 F i g. 5 is an electrical diagram of a particular one

generator verbundenen ersten Induktivität, einer Schaltung undgenerator connected first inductance, a circuit and

zweiten Induktivität, die ihrerseits mit der ersten In- F i g. 6 ein elektrisches Schaltbild einer anderen duktivität magnetisch gekoppelt ist und einem an die Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 1.
zweite Induktivität angeschlossenen Meßgerät. In den F i g. 1 bis 4 wird eine Eingangsimpedanz Aus der USA.-Patentschrift 3 036 299 ist eine 50 aus einer Reihe von Widerständen 1 gebildet, die auf Meßvorrichtung zur Spannungs- bzw. Strommessung einem geeigneten isolierenden Träger, beispielsweise bekannt, bei der eine veränderliche Gleichspannung einer Platte 2 aus Epoxydglas angebracht sind. Die bzw. ein veränderlicher Gleichstrom in Impulse urn- Widerstandsreihe 1 ist an einen Kondensator 3, den gewandelt wird, deren Folgefrequenz linear vom Speicher für elektrische Energie, angeschlossen, der Wert der Gleichspannung bzw. des Gleichstroms ab- 55 ebenfalls auf der Platte 2 angebracht ist und einen hängt. Zu diesem Zweck wird ein frei schwingender Teil eines Signalgenerators bildet.
Transistorsperrschwinger verwendet, dessen Aus- Die Schaltung aus der Eingangsimpedanz und dem gangsfrequenz in Abhängigkeit vom Wert der Gleich- Kondensator 3 ist auf einer Seite über einen pantospannung oder des Gleichstroms ändert. In Anwen- graphartigen Bügel 4 mit dem durch einen Oberleidungsfällen, in denen es nicht möglich ist, die 60 tungsdrahtS dargestellten Hochspannungsnetz verQuelle, deren Ausgangsgröße gemessen werden soll, bunden und auf der anderen Seite über ein Rad 6 an galvanisch mit der Meß vorrichtung zu koppeln, tre- das Massepotential der Schienen 7 angeschlossen. An ten Kopplungsprobleme zwischen der Quelle und der die Klemmen des Kondensators 3 ist über eine In-Meßvorrichtung auf, die zu einer Erhöhung der Her- duktivität 8 ein Schaltungselement 9 angeschlossen, Stellungskosten führen. 65 dessen Strom-Spannungskennh'nie zwischen einer Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündspannung und einer Löschspannung einen Ab-Meßvorrichtung der eingangs angegebenen Art so schnitt mit negativer Steigung aufweist. Das Schaltauszueestalten. daß bei einfachem und möglichst element 9 kann beispielsweise aus einer mit Neongassecond inductance, which in turn with the first In- F i g. 6 is an electrical circuit diagram of another ductility magnetically coupled and one to the embodiment of the circuit according to FIG. 1.
second inductance connected measuring device. In the F i g. 1 to 4 is an input impedance From the US Pat. No. 3,036,299 a 50 is formed from a series of resistors 1, which are mounted on a measuring device for voltage or current measurement on a suitable insulating support, for example known in which a variable DC voltage is applied to a plate 2 made of epoxy glass are attached. The or a variable direct current in pulses urn resistance series 1 is connected to a capacitor 3, which is converted, the repetition frequency of which is linearly connected to the store for electrical energy is and hangs one. For this purpose, a freely oscillating part of a signal generator is formed.
Transistor blocking oscillators are used, whose output The circuit from the input impedance and the output frequency depending on the value of the DC capacitor 3 is on one side via a panto voltage or the direct current changes. In an application-like bracket 4 with the one in which it is not possible to connect the high-voltage network, the output value of which is to be measured, to the high-voltage network shown by an outer clothing and to couple it galvanically to the measuring device on the other side via a wheel 6 , tre- the ground potential of the rails 7 connected. On th coupling problems between the source and the terminals of the capacitor 3, an In-measuring device, which connects a circuit element 9 to an increase in the inductance 8, leads to positional costs. The invention is based on the object of having an ignition voltage and an extinguishing voltage a measuring device of the type specified at the outset with a negative slope. The switching design. that with simple and possible element 9, for example, from one with neon gas

^tv!^ ^Dl?^de' ^{einer Diac} genannten bidirektiona- Bildung eines einteiligen Schaltungsbauteils 18 in ein^ tv! ^ ^Dl ? ^de ' ^{a diac} called bidirectional formation of a one-piece circuit component 18 in a

Jen Diode, einem Thyristor mit einer Diodenbrücke, polymerisierbares Isoliermaterial eingebettet sein,Jen Diode, a thyristor with a diode bridge, polymerizable insulating material be embedded,

aus verschiedenen Transistorschaltungen usw. beste- Die zwei einteiligen Schaltungsbauteile 14 und 18consisting of different transistor circuits etc. The two one-piece circuit components 14 and 18

hen. Der Kondensator 3 und die Widerstände 1 bfl- können beispielsweise in einem Gehäuse 20 jeweilshen. The capacitor 3 and the resistors 1 bfl- can, for example, in a housing 20 each

den eine Schaltung, deren Zeitkonstante lang bezug- 5 auf einer Seite einer isolierenden Wand 19 ange-a circuit, the time constant of which is long with respect to one side of an insulating wall 19

A ei ^{Bt>
m der Sich}. ^{der Kondens}2tor3 über bracht sein. A ei ^{Bt> m the self} . ^the condenser 2tor3 be brought over.

das Schaltelement 9 und die Induktivität 8 entladt. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Die Häufigkeit der Einladungen wird einerseits von sich durch die Wand IP ergebende Isolierung direkt den Konstanten der Schaltung und andererseits von durch das polymerisierbare isolierende Material erder Eingangsspannung festgelegt. Die bei jeder Ent- ίο reicht werden, das den Träger des Niederspannungsladung fließende Energie hängt von der Größe des teils bildet Der Träger kann jede geeignete Außen-Kondensators 3 und von den Zünd- und Löschspan- form annehmen. Er kann insbesondere in. einer Form nungen des Schaltungselements 9 derart ab, daß die für Durchführungsisolatoren oder für Hochspan-Induktivität8 von Stromimpulsen mit konstanter muigsisolatoren gegossen werden, wie in Fig.3 Energie, aber mit einer von der Eingangsspannung 15 und 4 dargestellt ist.the switching element 9 and the inductance 8 discharged. According to another embodiment, the The frequency of the invitations is, on the one hand, direct from the insulation resulting from the wall IP the constants of the circuit and, on the other hand, of earth through the polymerizable insulating material Input voltage fixed. The energy flowing to the carrier of the low-voltage charge depends on the size of the part. The carrier can use any suitable external capacitor 3 and accept the ignition and extinguishing voltage. In particular, it can be in a form voltages of the circuit element 9 in such a way that the for bushing insulators or for high-voltage inductance8 of current pulses with constant must insulators are poured, as in Fig.3 Energy, but with one of the input voltage 15 and 4 is shown.

abhanpgen Folgefrequenz durchlaufen wird. Es ist Die korrekte Ausrichtung der Induktivitäten 8 undabhanpgen repetition frequency is run through. It is the correct alignment of the inductors 8 and

offensichtlich, daß die Spannung nicht notwendiger- 10 kann durch entsprechende Anbringung der eintei-Obviously, the tension is not necessary - 10 can be achieved by appropriate attachment of the

weise von einem Oberleitungsdraht 5 abgenommen !igen Schaltungsbauteile 14 und 18 in Ausnehmun-removed from a catenary wire 5! igen circuit components 14 and 18 in recesses

werden muß. Die Vorrichtung kann beispielsweise gen eines Gehäuses oder durch Ineinander stecken er-must become. The device can, for example, be plugged into a housing or one inside the other.

auch (nach Fig.4) zwischen zwei Hochspannunss- 20 reicht werden, wie in Fig.3 und Fig.4 dargestelltalso (according to Fig.4) between two high voltage 20 ranges, as shown in Fig.3 and Fig.4

Übertragungsleitungen eingefügt sein. " ist, das durch eine geeignete zusammenpassendeTransmission lines to be inserted. "is that by an appropriate matching

Eine Induktivität 10 ist derart mit einer Induktivi- Form der Berührungsflächen zwischen den Schal-An inductance 10 is so with an inductive shape of the contact surfaces between the circuit

tät 8 magnetisch gekoppelt, daß an den Klemmen der tungsbauteüen 14 und 18 ermöglicht wird.ity 8 magnetically coupled that is made possible at the terminals of the device components 14 and 18.

Induktivität 10 eine Spannung erscheint, die aus Im- In F i g. 5 ist ein elektrisches Schaltbild eines De-Inductance 10 appears a voltage that consists of Im- In F i g. 5 is an electrical schematic of a de-

pulsen besteht, die den durch die Induktivität 8 flie- 25 modulators 11 dargestellt, der keine vorangehendethere is pulsing, which is shown by the flow modulator 11 through the inductance 8, the no preceding one

ßenden Stromimpulsen entspricht. Nach einer even- Impulsformerschaltung benötigt. An den Klemmenßenden current pulses corresponds. Needed after an even pulse shaper circuit. At the terminals

tuellen Formung in einer Schaltung 12 wird diese der Induktivität 10 erscheinen Spannimgsimpulse.tual shaping in a circuit 12, this inductance 10 will appear voltage impulses.

Spannung dann an eine Schaltung 11 angelegt, die Die Demodulatorschaltung wird von einem Konden-The voltage is then applied to a circuit 11 which The demodulator circuit is controlled by a capacitor

auf die Frequenz dieser Impulse anspricht. sator 21 gebildet, der über eine Diode 22 mit einemresponds to the frequency of these pulses. Sator 21 is formed via a diode 22 with a

Damit die Meßanordnung unempfindlich gegen 30 zweiten Kondensator 23 verbunden ist. Der zweite Stoßwellen wird, ist eine lange Zeitkonstante von Kondensator 23 liegt parallel zu einem Widerstand Nutzen; damit die Modulation jedoch die Wechsel- 24. Mit den Anschlüssen der Diode 22 ist ein Transispannungen getreu wiedergeben kann, ohne daß eine stör 25 verbunden, dessen Kollektorpctential von starke Verkleinerung der Widerstünde 1 erforderlich einer an einem Leiter 26 anliegenden Versorgungsist, kann jedoch eine Teilkompensation vorgesehen 35 gleichspannung bestimmt wird. An zwei Ausgangssein: beispielsweise kann ein Kondensator 13 zu klemmen 27 und 28 kann diese Schaltung an ein einem oder zu mehreren Widerständen 1 parallelge- nicht dargestelltes und entsprechend den besonderen schaltet sein. Anforderungen ausgewähltes Niederspaitnungsmeß-So that the measuring arrangement is connected to be insensitive to the second capacitor 23. The second Shock waves is a long time constant of capacitor 23 is parallel to a resistor To use; so that the modulation, however, the alternating 24. With the connections of the diode 22 is a transistor voltage can reproduce faithfully without a disturbance 25 connected, the collector potential of A large reduction in the resistance 1 is necessary for a supply applied to a conductor 26, but partial compensation can be provided 35 direct voltage is determined. At two starting points: For example, a capacitor 13 can be connected to 27 and 28 can connect this circuit to a one or more resistors 1, not shown in parallel, and corresponding to the particular ones be switched. Requirements of the selected low voltage measuring

Der aus den Elementen 1 bis 9 und 13 bestehende gerät oder Niederspannungssteuergerät angeschlos-The device or low-voltage control device consisting of elements 1 to 9 and 13 is connected

Hochspannungskreis verbraucht nur sehr wenig 40 sen werden.High voltage circuit consumes very little 40 sen.

Energie (unterhalb 3000 Volt beispielsweise einige In F i g. 6 ist eine andere Ausführungsform der in Watt). Er kann deshalb vollständig in ein polymeri- F i g. 1 dargestellten Meßanordnung gezeigt,
sierbares Isoliermaterial eingehüllt werden, damit ein Ein nichtlineares Schaltelement 29, dessen Stromeinfach handzuhabendes Schaltungsbauteil 14 ent- Spannungskennlinie zwischen einem Zündstrom und steht. Das gleiche gut füi den aus den Teilen 10 bis 45 einem Löschstrom eine negative Steigung aufweist, 12 bestehenden Niederspannungskreis. verbindet die von den Widerständen 1 gebildete Ein-Energy (below 3000 volts for example some in Fig. 6, another embodiment is that in watts). It can therefore be completely converted into a polymer. 1 shown measuring arrangement shown,
A non-linear switching element 29, the current of which is circuit component 14, which is easy to handle, is provided between an ignition current and a voltage characteristic. The same is good for the low-voltage circuit consisting of parts 10 to 45, an extinguishing current having a negative slope, 12. connects the input formed by the resistors 1

Die zwei Induktivitäten 8 und 10 müssen magne- gangsimpedanz mit einer elektrische EnergieThe two inductors 8 and 10 must have magnetic impedance with an electrical energy

tisch miteinander gekoppelt sein. Diese Kopplung speichernden Hochfrequenzinduktivität 30. Parallelbe coupled together at the table. This coupling storing high-frequency inductance 30. In parallel

kann in verschiedenartiger Weise erreicht werden. So zur Hochfrequenzinduktivität 30 liegt eine Hochfre-can be achieved in a number of ways. In addition to the high-frequency inductance 30, there is a high-frequency

können die beiden Induktivitäten beispielsweise in 50 quenzinduktivität 8. die in Serie zu einer Diode 31For example, the two inductances can be in 50 frequency inductance 8. those in series with a diode 31

einer konzentrischen Anordnung (F i g. 3) angebracht geschaltet ist. In diesem Fall werden in der Hochfre-a concentric arrangement (Fig. 3) is connected attached. In this case, the high frequency

werden, oder es wird ein aus zwei Teilen 15 und 16 quenzinduktivität 30 sägezahnförmige Stromimpulseor it will be one of two parts 15 and 16 frequency inductance 30 sawtooth-shaped current pulses

bestehender magnetisierbarer Kern, beispielsweise erzeugt, während sehr kurze Entladungsstromimpulseexisting magnetizable core, for example, generated during very short discharge current pulses

aus Ferrit vorgesehen, dessen Teile jeweils eine der die Hochfrequenzinduktivität 8 mit einer von der ammade of ferrite, the parts of which each have one of the high frequency inductance 8 with one of the am

Induktivitäten 8 und 10 umschließen. Die zwei Kern- 55 Bügel 4 anliegenden Spannung abhängigen FrequenzEnclose inductances 8 and 10. The two core bars 4 voltage-dependent frequency

teile 15 und 16 können dabei mit sehr großem Luft- durchlaufen.parts 15 and 16 can pass through with a very large amount of air.

spalt (nach Fi g. 2) mit ihren Achsen aufeinander Falls insbesondere in dem mit dem Neti verbundeausgerichtet sein. nen Schaltungsbauteil 14 aus irgendeinen!, Grund eingap (according to Fig. 2) with their axes aligned on each other, in particular in the case of the network with the Neti be. a circuit component 14 for any reason

Der Niederspannungsteil der Meßanordnung, der Fehler auftritt, braucht nur ein billiges Schaltungsteil aus der Induktivität 10 und der Schaltung 11, mögli- 60 schnell und einfach durch ein anderes in Reserve becherweise auch der Schaltung 12 besteht, kann eben- reit gehaltenes Schaltungsteil ersetzt zu werden, was falls auf einer isolierenden Platte 17, ähnlich der leicht möglich ist, weil alle Teile klein und billig Platte 2, angeordnet sein. Auch dieser Teil kann zur sind.The low-voltage part of the measuring arrangement, the error occurs, only needs a cheap circuit part from the inductance 10 and the circuit 11, possibly quickly and easily by another cup-wise in reserve circuit 12 also exists, circuit part that is just held can be replaced, which if on an insulating plate 17, similar to that is easily possible because all parts are small and cheap Plate 2, be arranged. This part can also be.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

2 053 ^ ι 2 economic structure a good coupling between patent claims: see the measuring signal generating and the measuring signal utilizing part of the circuit is achieved,

1. Measuring device for voltage or without a particularly precise coupling between current measurement, in which the measuring voltage or 5 see these two parts must be taken into account.
According to the invention, this is achieved by a linear repetition frequency of the value of the measuring span first, the input impedance, the memory for eleknung or the measuring current, with a tric energy, the switching element and the first In-series resistor, the circuit component containing inductivity is closed on a signal generator, one which consists of an electrical energy second, the second inductance and the measuring device memory and a second circuit component containing non-linear switching elements, a component whose current- Voltage characteristic arranged between the two components has a falling characteristic, one with the wall and by means of means for defining the first inductive mutual arrangement of the components connected to the signal generator.

vität, a second inductance, which in turn with 15 In the measuring device according to the invention is the

the first inductance is magnetically coupled, the primary side is completely separated from the secondary side.

and one connected to the second inductance. This is a special one for security reasons

This measuring device, characterized by a desirable feature. Despite this complete-

a first, the input impedance (1), the separation is not the actual measurement

Storage for electrical energy (3, 30), which adversely affects. 20. because the coupling applied

Switching element (9, 29, 31) and the first inductive - even without great precision at the coupling points

ity (8) containing circuit component (14), a wall-free works. Another advantage of the inven-

the second, the second inductance (10) and the measuring device according to the invention is that

Measuring device (11) containing the second circuit - an error occurring in the measuring device

processing component (18), one between the two components 25 times by completely replacing the relevant

arranged insulating wall (19) and can be eliminated by circuit component without

Devices (20) for determining the mutual - an intervention in the other circuit part required-

gene arrangement of the components (14,18). H is. The error can thus be resolved much more quickly.

2. Device according to claim 1, characterized in that, as in conventional measuring elements, that the insulating wall (19) from 30 directions is possible.

According to a further development of the invention, there is a part of the polymerizable insulating material

consists that the circuit components (14, 18) around the insulating wall from a part of the polymer

envelops. sable insulating material that the circuit components