DE2122917C3 - Einrichtung zum Messen von Gleich- und Wechselspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen von Gleich- und Wechselspannungen mit einem symmetrischen Spannungsteiler aus einer Anzahl von zwischen den Potentialklemmen der zu messenden Spannung und einem Bezugspotential angeordneten ohmschen Widerständen und mit einem zwischen die Abgriffklemmen des Spannungsteilers geschalteten Meßverstärker sowie einer dem Meßverstärker nachgeschalteten Auswerteeinrichtung.

Die Gestaltung von Erdverbindungen ist für die Funktionstüchtigkeit von MeB- und Regelanlagen ein wesentlicher Faktor. Es muß auf jeden Fall vermieden werden, daß über die Stromleitung (Nullschiene), welche das Bezugspotential für die Regeleinrichtung festlegt, frößere Ströme Hießen; denn die damit verbundenen pannungsabfälle sind Fehlerspannungen. Größere Ströme können — insbesondere bei Starkstromanlagen, auch zwischen zwei verschiedenen Erdungspunkten 4s fließen, weil infolge von induktiven und kapazitiven Einkopplungen oder auch bei Anlagenstörungen Spannungen von 10 V und mehr zwischen zwei Erdungspunkten auftreten. Deswegen erdet man die Nullschiene einer Regelanlage meist nur an einem einzigen Punkt. Ausgedehnte Anlagen werden auch in mehrere potentialgetrennte Abschnitte mit getrennter Erdung unterteilt, wobei die Signalübertragung zwischen den Teibn durch besondere Übertragungsglieder erfolgt.

Eine bekannte Einrichtung dient zum Messen von Strömen bei hoher b^w. höchster Gleichspannung (DT-Gbm 19 27 68b). Sie besteht im wesentlichen aus einem Stromwandler, bei dem die aktiven Wandlerteile aus in einem π-Glied angeordneten ohmschen Widerständen bestehen und die beiden parallelgeschalteten Spannungsteiler-Widerstände dieses π-Gliedes direkt mit dem Erdungspunkn der Meßeinrichtung verbunden sind. Dies bedeutet nach den obigen Erläuterungen, daß

1. die anzuschließende Meß- und Regeleinrichtung keinen eigenen Eirdungspunkt besitzen sollte oder &5 daß

2. besondere Übertragungsglieder zur Potentialtrennung vorgesehen werden müssen.

Die erste Maßnahme ist nur selten möglich und führt vor allem bei mehreren Meßstellen zu Schwierigkeiten. Die zweite Maßnahme erfordert zusätzlichen Aufwand.

Es ist allgemein bekannt, zum Messen von Wechselspannungen in elektrischen Anlagen ZweiwickJungsiransformatoren als Spannungswandler einzusetzen, wodurch zusätzlich eine Potentialtrennung zwischen der Hochspannungsseite und der informationsverarbeitenden Auswerteeinrichtung erzielt wird. Es ist ferner allgemein bekannt, zum Messen von Gleichspannungen eine mit der Meßgröße amplituden-, frequenz- oder pulsbreitenmodulierten Trägerfrequenz von der Hochspannungsseite auf die informationsverarbeitende Seite mit Hilfe von Zweiwicklungstransformatoren oder auf optischem Wege zu übertragen und die Meßgröße durch Demodulation und Unterdrücken der Oberschwingungen zu gewinnen. Da es häufig erforderlich ist, sowohl Gleichspannungen als auch Wechselspannungen in elektrischen Anlagen zu messen, sind bei den bekannten Meflverfahren technisch und wirtschaftlich aufwendige Einrichtungen erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht dann, eine Einrichtung zu schaffen,die mit einfacheren Mitteln eine Messung von Gleich- und Wechselspannungen ermöglicht.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß -Me ungeerdeten Bezugspotentialleitungen des Spannungsteilers, des Meßverstärkers und der Auswerteeinrichtung über einen gemeinsamen hochohmigen Widerstand mit Erdpotential verbunden sind und daß die Widerstände des Spannungsteilers so bemessen sind, daß die bei einem Defekt des hochohmigen Widerstandes über den Spannungsteiler auf die Bezugspotentialleitung fließenden Ströme einen Wert unterhalb von 3 mA Wechselstrom oder 12 mA Gleichstrom besitzen.

In der erfindungsgemäßen Anordnung wird durch den gemeinsamen hochohmigen Widerstand erreicht, daß das Potential an seinem Anschlußpunkt zu den Spannungsteiler-Widerständen von der Nullschiene der Regeleinrichtung festgelegt wird, ohne daß zwischen der Nullschiene der Regeleinrichtung und dem Erdungspunkt der Meßeinrichtung störende Ströme fließen können, die zu Störspannungen in der Regeleinrichtung führen; denn der hochohmige Widerstand läßt bestimmungsgemäß nur kleine Ströme zu. Die hochohmige Erdung bewirkt andererseits, daß beim Abklemmen der Regeleinrichtung oder bei ungewollter Unterbrechung der Nullschiene an den Anschlußpunkten des Meßverstärkers einerseits und am Anschlußpunkt des hochohmigen Widerstandes andererseits keine Spannungen auftreten, die Geräte oder Bedienungspersonal gefährden können.

Die Erfindung wird in ihren Einzelheiten und Vorteilen anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; die Figur zeigt ein elektrisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Wie aus der Figur hervorgeht, sind die Potentialklemmen 1 und 2, zwischen denen die zu messende Spannung Ui abfällt, über einen symmetrischen Spannungsteiler 3 mit einer Bezugspotentialleitung 4 verbunden. Jede Hälfte des symmetrischen Spannungsteilers 3 weist eine Anzahl von seriengeschalteten Spannungsteilerwiderständen Rn.., ··, Ri*, Rn... R?4 auf, wobei die um den Faktor k gegenüber der zu messenden Spannung u; verminderte Meßspannung u₂ zwischen Abgriffsklemmen 5,6 ansteht. Die Abgriffsklemmen 5,6 sind mit dem Eingang eines Meßverstärkers 7 verbunden, der die

verstärkte MeBspannung einer nachgeschalteten Auswerteeinrichtung 8 zuführt

Die Bezugspotentialleitung 9 der Auswerteeinrichtung 8 und die Bezugspotentialleitun? 10 des Meßverstärkers 7 sind mit der Bezugspotentialleitung 4 des Spannungsteilers 3 galvanisch verbunden, und der gemeinsame Verbindungspunkt 11 der Bezugspotentialleitungen 4, 9, 10 ist über einer, hochohmigen Widerstand 12 an Erdpotential 13 gelegt Durch diese Maßnahme ist zum einen sichergesteüt, daß bei einer Berührung der normalerweise nicht geerdeten Bezugspotentialleitung spotentialleitung 9 durch eine Bedienungsperson eine Spannungsgefährdung vermieden ist und daß andererseits die Spannungspotentiale an den Abgriffklemmen 5, 6 innerhalb des Steuerbereichs des nachgeschalteten Meßverstärkers 7 liegen.

Um ferner bei der Berührung der Bezugspotenüalleitungen 4,9,10 durch eine Bedienungsperson der Gefahr von unzulässig hohen Strömen bei einem Defekt des hochohmigen Widerstandes 12, beispielsweise bei einem Bruch der Verbindungssielle 11, zu begegnen, sind die Teilerwiderstände des Spannungsteilers 3 so hochohmig ausgelegt daß der bei dem genannten Störungsfall auf den Bezugspotentialleitungen 4, 9, 10 fließende Strom unterhalb der physiologisch zulässigen Grenze von 3 mA Wechselstrom oder 12 mA Gleichstrom liegt.

Die Notwendigkeit eines Fehlerstromschutzes als solche ergibt sich zwar aus den VDE-Bestimmungen ((1941) 0100 § 5; 0427/1.63 § 10 Tafel 3); aber ein Schutz gegen zu hohe Berührungsspannung ist auch auf verschiedene Arten möglich (Fehlerspannungsschaltung, Fehlerstromauslösung u. a.). Die Einschleifung des hochohmigen Widerstandes und seine Dimensionierung beinhalten einfache Maßnahmen, durch die zusätzliche Maßnahmen des Berührungsschutzes überflüssig sind und die in Zusammenhang mit der Gesamteinrichtung besonders günstig sind. Die Einrichtung mit dem hochohmigen Widerstand 12 gestattet nämlich wegen ihrer günstigen Gestaltung bezüglich der Nullschienen, daß auch für Spannungsmessungen bei höheren Frequenzen die Widerstände des Spannungsteilers sehr hochohmig ausgeführt werden können, weil der dann notwendige kapazitive Abgleich des Spannungsteilers möglich wird, indem der Meßverstärker 7 konstruktiv mit dem Spannungsteiler verbunden ist und damit alle maßgeblichen Streukapazitäten fixiert werden. Die notwendige Hilfsspannung für den Meßverstärker 7 kann selbstverständlich aus der angeschlossenen Regeleinrichtung entnommen werden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es folglich möglich, auf einfache Weise sowohl Gleich- als auch Wechselspannungen ohne Durchführung einer Potentialtrennung zu messen und gleichzeitig die mit einer Potentialtrennung verbundenen Vorteil einer Absicherung des Bedienungspersonals gegenüber Spannungen und Überströmen zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Messen von Gleich- und Wechselspannungen mit einem symmetrischen _% Spannungsteiler aus einer Anzahl von zwischen den Potentialklemmen der zu messenden Spannung und einem Bezugspotential angeordneten ohmschen Widerständen und mit einem zwischen die AbgriffkJemmen des Spannungsteilers geschalteten Meß- m verstärker sowie einer dem Meßverstärker nachgeschalteten Auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die ungeerdeten Bezugspotentialleitungen (4, 9, 10) des Spannungsteilers (3), des Meßverstärkers (7) und der Auswerteeinrichtang (8) über einen gemeinsamen hochohmigen Widerstaad (12) mit Erdpotential (13) verbunden sind und daß die Widerstände (Rn .., Rh, R21.., Rm) des Spannungsteilers (3) so bemessen sind, daß die bei einem Defekt des hochohmigen Widerstandes (12) über den Spannungsteiler (3) und die Bezugspotentialleitungen (4, 9, 10) fließenden Ströme einen Wert unterhalb von 3 mA Wechselstrom oder 12 mA Gleichstrom besitzen.

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