DE2053349C3

DE2053349C3 - MEASURING DEVICE FOR VOLTAGE AND CURRENT MEASUREMENT

Info

Publication number: DE2053349C3
Application number: DE2053349A
Authority: DE
Inventors: Roger Theodor Melle Ellis (Belgien)
Original assignee: ACEC; Ateliers de Constructions Electriques de Charleroi SA
Current assignee: ACEC; Umicore NV SA
Priority date: 1969-11-27
Filing date: 1970-10-30
Publication date: 1973-12-06
Also published as: CH532255A; DE2053349B2; AT309598B; DE2053349A1; BE742341A; LU62136A1; FR2072492A5

Description

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- Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild einer bekanntenThe invention relates "to a measuring device - Fig. 1 an electrical circuit diagram of a known

tung zur Spannungs- bzw. Strommessung mit einer 40 Meßvorrichtung, w ie sie bei der Erfindung verwendet Eingangsimpedanz, die an einem Signalgenerator an- wird.device for voltage or current measurement with a 40 measuring device, as used in the invention Input impedance that is applied to a signal generator.

geschlossen ist. der aus einem elektrischen Energie- Fig. 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen derclosed is. of an electrical energy Fig. 2 to 4 different embodiments of the

speicher und einem nichtlinearen Schaltelement be- tatsächlichen Anordnung der Schaltungsteile der steht, dessen Strom-Spannungskennlinie eine fal- Vorrichtung von Fig. 1.memory and a non-linear switching element actual arrangement of the circuit parts of the stands, whose current-voltage characteristic is a fal device of Fig. 1.

lende Charakteristik aufweist, einer mit dem Signal- 45 Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild einer besonderen generator verbundenen ersten Induktivität, einer Schaltung undhas lende characteristic, one with the signal 45 Fig. 5 is an electrical circuit diagram of a particular generator connected first inductance, a circuit and

zweiten Induktivität, die ihrerseits mit der ersten In- F i g. 6 ein elektrisches Schaltbild eir.^ar anderensecond inductance, which in turn with the first In- F i g. 6 shows an electrical circuit diagram. ^ar other

duktivität magnetisch gekoppelt ist und einem an die Ausführungsform der Schaltung nach F i g. 1.
zweite Induktivität angeschlossenen Meßgerät. In den Fig. 1 bis 4 wird eine Eingangsimpedan/ductivity is magnetically coupled and one to the embodiment of the circuit according to F i g. 1.
second inductance connected measuring device. In Figs. 1 to 4, an input impedance /

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 um- 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 demFrom 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 direct voltage is attached to a plate 2 made of epoxy glass. The or a variable direct current in pulses around resistance series 1 is converted to a capacitor 3 is and hangs one. For this purpose, a freely oscillating part of a signal generator is formed.
Transistor blocking oscillator is used, whose output The circuit from the input impedance and the

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 tungsdraht 5 dargestellten Hochspannungsnetz verQuelle, deren Ausgangsgröße gemessen werden soll, bunden und auf der anderen Seite über ein Rad 6 an galvanisch mit der Meßvorrichtung 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-Spannungskennlinie zwischen eineroutput 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 frame 4 with the outer clothing cases, in which it is not possible. the 60 line wire 5 illustrated high-voltage network source, whose output variable is to be measured, tied and on the other side via a wheel 6 To be galvanically coupled to the measuring device, the ground potential of the rails 7 is connected. On th coupling problems between the source and the terminals of the capacitor 3 is via an In-measuring device to which a circuit element 9 is connected to increase the inductance 8. Position costs lead. 65 whose current-voltage characteristic between a

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündspannung und einer Löschspannung einen Ab-Meßvorrichtung der eingangs angegebenen Art so schnitt mil negativer Steigung aufweist. Das Schaltauszugestalten, daß bei einfachem und möglichst element 9 kann beispielsweise aus einer mit NeongasThe invention is based on the object of providing an ignition voltage and an extinction voltage with a measuring device of the type indicated at the outset with a negative slope. To design the switchgear, that with simple and possible element 9, for example, from one with neon gas

gefüllten Diode, einer Diac genannten bidirektionalen Diode, einem Thyristor mit einer Diodenbrücke, aus verschiedenen Transistorschaltungen usw. bestehen. Der Kondensator 3 und die Widerstände 1 bilden eine Schaltung, deren Zeitkonstantc lang bezüglich der Zeit ist, in der sich der Kondensator 3 über das Schaltelement 9 und die Induktivität 8 entlädt. Die Häufigkeit der Einladungen wird einerseits von den Konstanten der Schaltung und andererseits von der Eingangsspannung festgelegt. Die bei jeder Entladung fließende Energie häng» von der Größe des Kondensators 3 und von den Zünd- und Löschspannungen des Schaltungselements 9 derart ab. daß die Induktivität 8 von Stromimpulsen mit konstanter Energie, aber mit einer von der Eingangsspannung abhängigen Folgefrequenz durchlaufen wird. Es ist offensichtlich, daß die Spannung nicht notwendigerweise von einem Oberleitungsdraht 5 abgenommen werden muß. Die Vorrichtung kann beispielsweise auch (nach Fig.4) zwischen zwei Hochspannungsübertragungsleitungen eingefügt sein.filled diode, called a bi-directional diac Diode, a thyristor with a diode bridge, consist of various transistor circuits, etc. The capacitor 3 and the resistors 1 constitute a circuit whose time constant c is long with respect to is the time in which the capacitor 3 discharges via the switching element 9 and the inductance 8. The frequency of the invitations is determined on the one hand by the constants of the circuit and on the other hand by the input voltage. The energy flowing with each discharge depends on the size of the Capacitor 3 and from the ignition and extinguishing voltages of the circuit element 9 in such a way. that the Inductance 8 of current pulses with constant energy, but with one of the input voltage dependent repetition frequency is run through. It is obvious that the tension is not necessary must be removed from a catenary wire 5. The device can for example also (according to Fig. 4) between two high-voltage transmission lines be inserted.

Eine Induktivität 10 ist derart mit einer Induktivität 8 magnetisch gekoppelt, daß an den Klemmen der Induktivität 10 eine Spannung erscheint, die aus Impulsen besteht, die den durch die Induktivität 8 fließenden Stromimpulsen entspricht. Nach einer eventuellen Formung in einer Schaltung 12 wird diese Spannung dann an eine Schaltung 11 angelegt, die auf die Frequenz dieser Impulse anspricht.An inductor 10 is magnetically coupled to an inductor 8 that at the terminals of the Inductance 10 a voltage appears that consists of pulses exists, which corresponds to the current pulses flowing through the inductance 8. After a possible Forming in a circuit 12, this voltage is then applied to a circuit 11 which responds to the frequency of these pulses.

Damit die Meßanordnung unempfindlich gegen Stoßwellen wird, ist eine lange Zcitkonsiante von Nutzen; damit die Modulation jedoch die Wechselspannungen getreu wiedergeben kann, ohne daß eine starke Verkleinerung der Widerstände 1 erforderlich ist. kann jedoch eine Teilkompensation vorgesehen sein: beispielsweise kann ein Kondensator 13 zu einem oder zu mehreren Widerständen 1 parallelgeschaltet sein.To make the measuring arrangement insensitive to shock waves, a long time constant of To use; so that the modulation can, however, faithfully reproduce the alternating voltages without a great reduction in the size of the resistors 1 is required. however, partial compensation can be provided be: for example, a capacitor 13 can be connected in parallel to one or more resistors 1 being.

Der aus den Elementen 1 bis 9 und 13 bestehende Hochspannungskreis verbraucht nur sehr wenig Energie (unterhalb 3000 Volt beispielsweise einige Watt). Er kann deshalb vollständig in ein polymerisierbares Isoliermaterial eingehüllt werden, damit ein einfach handzuhabendes Schaltungsbauteil 14 entsteht. Das gleiche gilt für den aus den Teilen 10 bis 12 bestehenden Niederspannungskreis.The high-voltage circuit consisting of elements 1 to 9 and 13 consumes very little Energy (below 3000 volts, for example, a few watts). It can therefore be completely converted into a polymerizable Insulating material are encased so that an easy-to-use circuit component 14 is produced. The same applies to the low-voltage circuit consisting of parts 10 to 12.

Die zwei Induktivitäten 8 und 10 müssen magnetisch miteinander gekoppelt sein. Diese Kopplung kann in verschiedenartiger Weise erreicht werden. So können die beiden Induktivitäten beispielsweise in einer konzentrischen Anordnung (Fig 3) angebracht werden, oder es wird ein aus zwei Teilen 15 und bestehender magnetisierbarer Kern, beispielsweise aus Ferrit vorgesehen, dessen Teile jeweils eine der Induktivitäten 8 und 10 umschließen. Die zwei Kernteile 15 und 16 können dabei mit sehr großem Luftspalt (nach Fig. 2) mit ihren Achsen aufeinander ausgerichtet sein.The two inductors 8 and 10 must be magnetically coupled to one another. This coupling can be achieved in a number of ways. For example, the two inductors can be in a concentric arrangement (Fig 3), or it is one of two parts 15 and existing magnetizable core, for example made of ferrite, whose parts each have one of the Enclose inductances 8 and 10. The two core parts 15 and 16 can have a very large air gap (according to Fig. 2) be aligned with their axes.

Der Niederspannungsteil der Meßanordnung, der aus der Induktivität 10 und der Schaltung 11, möglicherweise auch der Schaltung 12 besteht, kann ebenfalls auf einer isolierenden Platte 17, ähnlich der Platte 2. angeordnet sein. Auch dieser Teil kann zur Bildung eines einteiligen Schaltungsbauteils 18 in em polymerisierbares Isoliermaterial eingebettet seinThe low-voltage part of the measuring arrangement, which consists of the inductance 10 and the circuit 11, possibly also the circuit 12 consists, can also be on an insulating plate 17, similar to the Plate 2. be arranged. This part can also be used to form a one-piece circuit component 18 in em polymerizable insulating material be embedded

Die zwei einteiligen Schaltungsbaute.Ie 14 und 18 können beispielsweise in einem Gehäuse 20 jeweils S auf einer Seite einer isolierenden Wand 19 angebracht sein. . ,-Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die sich durch die Wand 19 ergebende Isolierung direkt durch das polymerisierbar« isolierende Material crreicht werden, das den Träger des Niederspannungsteils bildet. Der Träger kann jede geeignete Außenform annehmen. Er kann insbesondere in einer Form für Durchführungsisolatoren oder fur Hochspannungsisolatoren gegossen werden, wie in H g. Λ und 4 dargestellt ist. . „■»„_,. Die korrekte Ausrichtung der Induktivitäten 8 und 10 kann durch entsprechende Anbringung der einteiligen Schahuncsbauteile 14 und 18 in Ausnehmuneen eines Gehäuses oder durch Ineinandersieckcncrreicht werden, wie in F ig. 3 und F ig. 4 dargeMclJl ist. das durch eine geeignete zusammenpassende Form der Berührungsflächen zwischen den Schaltungsbauieiien 14 und 18 ermöglicht wirdThe two one-piece Schaltungsbaute.Ie 14 and 18 can for example be mounted in a housing 20 each S on one side of an insulating wall 19. . According to another embodiment, the insulation resulting from the wall 19 can be reached directly by the polymerisable insulating material which forms the carrier of the low-voltage part. The carrier can take any suitable external shape. In particular, it can be cast in a mold for bushing insulators or for high-voltage insulators, as in H g. Λ and 4 is shown. . "■» "_ ,. The correct alignment of the inductances 8 and 10 can be achieved by appropriate mounting of the one-piece Schahuncsbauteile 14 and 18 in recesses of a housing or by cornering one another, as in Fig. 3 and Fig. 4 is shown. this is made possible by a suitable mating shape of the contact surfaces between the circuit components 14 and 18

In F i a. 5 ist ein elektrisches Schaltbild eines Demodulators 11 dargestellt, der keine vorangehende Impulsformerschaltung benötigt. An den Klemmen der Induktivität 10 erscheinen Spannungsimpulse. Die Demodulatorschaltung wird von einem Kondensator 21 gebildet, der über eine Diode 22 mit einem zweiten Kondensator 23 verbunden .st. Der zweite Kondensator 23 liegt parallel zu einem Widerstand 24 Mit den Anschlüssen der Diode 22 ist cm Transistor 25 verbunden, dessen Kollektorpotential von einer an einem Leiter 26 anliegenden Vcrsorgungsgleichspannung bestimmt wird. An zwei Ausgangsklemmen 27 und 28 kann diese Schaltung an ein nicht dargestelltes und entsprechend den besonderen Anfcmk uingen ausgewähltes Niederspannungsmeßgerät oder Niederspannungssteuergerat angeschlos-In F i a. 5 is an electrical diagram of a demodulator 11, which does not require a preceding pulse shaper circuit. At the terminals voltage pulses appear on the inductance 10. The demodulator circuit is made up of a capacitor 21 formed, which via a diode 22 with a second capacitor 23 connected .st. The second Capacitor 23 is parallel to a resistor 24 with the connections of the diode 22 cm is a transistor 25 connected, whose collector potential of a DC supply voltage applied to a conductor 26 is determined. At two output terminals 27 and 28 can this circuit to a not shown and according to the special Selected low-voltage meter is required or low-voltage control unit connected

sen werden. .be sen. .

In Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform der in Fiel dargestellten Meßanordnung gezeigt.In Fig. 6 is another embodiment of the in Fiel shown measuring arrangement shown.

Ein nichtlineares Schaltelement 29, dessen Strom-Spannungskennlinie zwischen einem Zundstrom und einem Löschstrom eine negative Steigung aufweist, verbindet die von den Widerständen 1 gebildete Eineanesimpedanz mit einer elektrische Energie speichernden Hochfrequenzinduktivität 30 Parallel zur Hochfrequenzinduktivität 30 liegt eine Hochfrcquenzinduktivität 8, die in Serie zu einer Diode 31 geschaltet ist. In diesem Fall werden in der Hochfrequenzinduktivität 30 sägezahnförmige Stromimpu se erzeugt, während sehr kurze Entladungsstromimpulse die Hochfrequenzinduktivität 8 mit einer von der am Bügel 4 anliegenden Spannung abhängigen Frequenz durchlaufen.A non-linear switching element 29, whose current-voltage characteristic has a negative slope between an ignition current and an extinguishing current, the unity impedance formed by the resistors 1 connects with a high-frequency inductance 30 that stores electrical energy. In parallel with the high-frequency inductance 30, there is a high-frequency inductance 8, which is connected in series with a diode 31. In this case, in the high frequency inductance 30 sawtooth-shaped Stromimpu se generated, while very short discharge current pulses the high-frequency inductance 8 with a frequency dependent on the voltage applied to the bracket 4 run through.

Falls insbesondere in dem mit dem Netz verbundenen Schaltungsbauteil 14 aus irgendeinem Grund ein Fehler auftritt, braucht nur ein billiges Schaltungsteil schnell und einfach durch ein anderes in Reserve bereit gehaltenes Schaltungsteil ersetzt zu werden, was leicht möglich ist. weil alle Teile klein und billig sind.If in particular in the circuit component 14 connected to the network for any reason If an error occurs, you only need a cheap circuit part quickly and easily with another one in reserve held circuit part to be replaced, which is easily possible. because all parts are small and cheap are.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

I 2 economic structure a good coupling between the

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 rcn repetition frequency linearly on the * value of the measuring span, the input impedance, the memory door eleknung or the measuring current, with a tric energy, the switching element and the first in-series resistor, which is closed on a circuit component containing inductivity, which consists of an electrical energy second, the second inductance and the measuring device and a second circuit component containing nonlinear switching element, the current of which Voltage characteristic arranged between the two components has a falling characteristic, one with the wall and by means of means for fixing the first inductive mutual arrangement of the components connected to the Siünalgenerator.

vity. a second inductance, which for its part is magnetically coupled to the first inductance, the primary side is completely separated from the secondary side and one connected to the second inductance. This is a special measuring device for safety reasons, characterized by a desirable feature. Despite this complete first, the input impedance (1), the i> cn separation, the actual measurement is not affected by storage for electrical energy (3. 30), the 20 disadvantage, since the coupling used switching element (9, 29, 31) and the first inductive - even without great precision at the coupling points of a circuit component (14) containing a wall-free work. Another advantage of the invention, the second inductance (10) and the measuring device according to the invention is that the measuring device (11) containing the second circuit component (18) occurring in the measuring device, one between the two components 25 times by completely replacing the relevant arranged insulating wall (19) and can be removed by circuit component without devices (20) for establishing the mutual engagement in the other circuit part required arrangement of the components (14, 18). is borrowed. The error can thus be resolved much more quickly.

2. Device according to claim I. be roped, as it is calibrated with conventional measuring parameters, 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) surround the insulating wall from a part of the polymer. sable insulating material that the circuit components

enveloped. With this training, a special