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Einrichtung zum Anzeigen des Synchronismus zwischen den Spannungen
mehrerer Leitungen Für die Anzeige des Synchronismus zwischen den Spannungen mehrerer
Leitungen ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der ein elektrostatisches Instrument
an mit den Leitungen verbundene kapazitive Spannungsteiler angeschlossen ist. Derartige
Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß elektrostatische Spannungsvergleicher
in starkem Maße von der Leitungsverlegung, von dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft
und anderen Fehlerquellen abhängig sind und daß ihre Anzeige leicht durch Fremdfeldeinflüsse
gestört werden kann. Der unmittelbare Anschluß direkt zeigender Synchronisiereinrich=
tungen an kapazitive Spannungsteiler bietet ebenfalls verschiedene Schwierigkeiten,
da der durch die Instrumente fließende Strom eine Beeinflussung der Spannungsverteilung
an dem kapazitiven Spannungsteiler bewirkt und vorzugsweise eine Phasenverschiebung
des durch das Instrument fließenden Stromes gegenüber der Meßspannung zur Folge
hat. Für die Messung von Spannungen ist es fernerhin bekannt, zwischen die zu messende
Spannung und das Meßinstrument Verstärkeranordnungen zu schalten, um bei kleinen
Meßspannungen einen für den Betrieb des Instrumentes ausreichenden Strom zu erhalten.
Gemäß der Erfindung werden an die mit den Leitungen verbundene kapazitive Spannungsteiler
Verstärkeranordnungen unter Vorschaltung je eines hohen Widerstandes, insbesondere
vor das Gitter jeder ersten Verstärkerstufe, angeschlossen, derart, daß die von
den letzten Verstärkerstufen dem Anzeigeinstrument, insbesondere einem normalerweise
zum Anschluß an Spannungswandler bestimmten Svnchronoskop, zugeführten Spannungen
in konstantem. Phasen- und Übersetzungsverhältnis zu ihren zugehörigen Leiterspannungen
stehen. Durch die Anordnung der Verstärkeranordnung und den vorgeschalteten Widerstand
erreicht man dabei, daß die Belastung der Kapazitätstransformatoren so klein gehalten
wird, wie es mit Rücksicht auf die genaue Messung erforderlich ist. Die Zwischenschaltung
der Verstärkeranordnung hat dabei gleichzeitig den Vorteil, daß die Synchron isatoren
in einer beliebigen Entfernung von den spannungsführenden .Leitern bzw. den kapazitiven
Spannungsteilern aufgestellt werden können, ohne daß durch den Einfluß der Kapazität
der Verbindungsleitungen, oder äußerer Felder das Meßergebnis gefälscht wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Die Leiter i und 2 führen die Spannung, deren Synchronismus angezeigt
werden soll. Diese Leiter sind mit Hochspannungsdurchführungen
3
bzw. 4 oder mit Kondensatoren verbunden. 5 stellt ein Synchronoskop bekannter Bauart
dar. Innerhalb der Durchführungen 3 und .4 sind durch gestrichelte Linien zylindrische
leitende Beläge 6 und 7 bzw. 8 und 9 angedeutet. Die äußeren Beläge 7 und 9 sind
geerdet. Die inneren Beläge sind durch ein Dielektrikum von den Leitern i und 2
und von den äußeren Belägen getrennt. Die Größe der diesen Belägen aufgedrückten
Spannung hängt von dem Abstand der Beläge von den Leitern ab. Die dargestellte Anordnung
der Beläge stellt einen Kapazitätstransformator dar. Die Beläge 7 und 9 sind durch
einen Leiter io miteinander und durch die Leiter i i und 12 mit Erde verbunden.
Die inneren Beläge 6 und 8 sind durch Leiter 14 bzw. 15 mit den Gittern der
Entladungsgefäße 17 und 18 verbunden. Diese Elektronenröhren 17 und 18 besitzen
ebenso wie die Elektronenröhren 1g und 2o Kathode, Gitter und Anode. Die Kathoden
der Röhren 17 und 18 sind von einem Stromkreis 21, die der Röhren i9 und 2o von
einem Stromkreis 22 gespeist. Diese Stromkreise sind mit der Sekundärwicklung der
Transformatoren 23 bzw. 24 verbunden und über die Leiter i i und 12 ebenso wie die
Beläge 7 und 9 der kapazitiven Spannungsteiler geerdet. Die Primärseite der Transformatoren
23 und 24 wird von einer Wechselstromquelle gespeist, die in der Abbildung als Wechselstromgenerator
25 dargestellt ist und der gegebenenfalls von einem Gleichstrommotor 26 angetrieben
und von der Stromquelle 27 erregt werden kann.
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Die für die verschiedenen Entladungsgefäße erforderlichen Gitter-
und Anodenspannungen werden z. B. von den Gleichstromgeneratoren 28, 2,9 und
30 geliefert. Diese Generatoren können auf der gleichen Welle befestigt sein
wie der Wechselstromgenerator 25. Der Generator 28 speist über die Leiter 31 und
i2 den Widerstand 32. Die rechts liegendeKlemme des Widerstandes32 ist über den
Leiter 12 mit Erde verbunden, während die linke Klemme des Widerstandes 32 ein unter
Erdpotential liegendes Potential besitzt, dessen Größe von der Stromquelle 28 abhängt
und durch Veränderung des mit der Erregerwicklung des Generators 28 in Reihe liegenden
Widerstandes 63 beliebig verändert werden kann. Die Gitter der Röhren 17 und 18
sind über Widerstände 34 bzw. 35 und den Leiter 36 mit einer veränderlichen Anzapfung
des Widerstandes 32 verbunden und erhalten dadurch ein geeignetes negatives Potential.
Der Anodenstromkreis der Röhre 18 wird von dem Generator 29 über den Leiter 40,
die Primärwicklung des Transformators 41, den Leiter 43, den Raum zwischen Anode
und Kathode der Röhre 18, den Stromkreis 21, den Leiter ii, den Leiter 12 gespeist.
Der Anodenstromkreis für die Röhre 17 führt von der einen Seite der Stromquelle
29 Tiber den Leiter 4o, die Primärwicklung des Transformators 42, den Leiter 44,
den Raum zwischen Anode und Kathode der Röhre 17, den Stromkreis 2i@, den Leiter
i i, den Leiter 12 zu der anderen Seite der Stromquelle 29. Die Anodenstromkreise
der Röhren i9 und 2o erhalten Spannung von den in Serie geschalteten Stromquellen
29 und 30 über Leiter 45, Drosselspulen 46 bzw. 47, Raum zwischen Anode und
Kathode der Röhren i9 bzw. 2o, Stromkreis 22, Leiter i i und Leiter 12, der mit
der negativen Seite der Stromquelle 29 verbunden ist. Die Gitter der Röhren ig und
#,o erhalten eine Vorspannung über die Leiter 48 und 49, die Sekundärwicklung der
Transformatoren 41 bzw. 42, den Leiter 33, der mit einer geeigneten Anzapfung des
Widerstandes 32 verbunden ist. Der Entnahmekreis der Röhre i9 ist durch einen Blockkondensator
5o, den Leiter 52 mit zwei parallel liegenden Stromkreisen verbunden, von denen
der eine über den Widerstand 53 und eine Spule des Synchronoskops 5, der andere
über die Induktanz 55 und eine zweite Spule des Synchronoskops 5 zur Erde 54 führt.
Der Entnahmekreis der Röhre 2o ist über einen Blockkondensator 56, den Leiter 57,
den Widerstand 58, eine weitere Spule des Synchronoskops 5 mit der Erde 59 verbunden.
Die Wirkungsweise des Synchronoskops 5 wird als bekannt vorausgesetzt.
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Bei Spannung an den Leitungen i und 2 ist zwischen den Belägen 6 und
7 sowie 8 und 9 ebenfalls eine Spannung vorhanden. Diese Spannung wird über die
Leiter 14 und den Widerstand 6o bzw. Leiter 15 und Widerstand 61 den Gittern der
Röhren 17 bzw. 18 zugeführt. Die Widerstände dieser über die Röhren 17 und 18 zur
Erde führenden Stromkreise sind so hoch gewählt, daß in diesen Kreisen ein nennenswerter
Strom nicht fließt, so daß die Spannung an den Gittern sowohl bezüglich ihrer Größe
als auch ihrer Phasenverschiebung gegenüber der etzspannung konstant bleibt. Eine
solche Bemessung ist deswegen besonders wichtig, weil ein größerer Strom, der aus
den Belägen 6 bzw. 8 entnommen würde, die Phasenbeziehung zwischen Gitterspannung
und Leiterspannung verändern und die Genauigkeit der Einrichtung herabsetzen würde.
Infolge Ausführung der Gitterkreise der ersten Verstärkeranordnung mit hohen Widerständen
sind irgendwelche Kompensationsmittel nicht erforderlich.
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Kapazitive Spannungsteiler, wie sie in der Abbildung durch die Beläge
6 und 7 sowie 8
und 9 dargestellt werden, können nur einen geringen
Strom abgeben, auch wenn der Widerstand des angeschlossenen Stromkreises verhältnismäßig
gering ist. Durch die Ausbildung der Gitterstromkreise 17 und 18 mit hohem Widerstand
wird jedoch erreicht, daß nur ein sehr geringer Strom den Belägen entnommen wird.
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Die verstärkten Spannungen, welche in dem Anodenkreis der Röhren 17
und 18 vorhanden sind, werden den Gittern der Verstärker i9 und 20 über die Transformatoren
41 bzw. 42, zugeführt. Die Verstärker i9 und 2o speisen das Synchronoskop 5.
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Die verwendeten Apparate sind so ausgebildet, daß die Phasenverschiebung
zwischen den Spannungen des kapazitiven Spannungsteilers und des Synchronoskops
auf das kleinste Maß zurückgeführt ist. Soweit induktive und kapazitive Widerstände
Verwendung finden, sind sie in dem Stromkreis so angeordnet und bemessen, daß ihr
Einfluß auf die Phasenverschiebung einen möglichst kleinen Wert annimmt. Die Röhren
17 und 18 befinden sich in verhältnismäßig geringer Entfernung von den Durchführungsklemmen
3 und q. Die übrigen Apparate können in beliebiger Entfernung aufgestellt werden.
Um die Apparate gegen den Einfluß äußerer Felder usw. zu schützen, werden zweckmäßig
die äußeren Beläge 7 und 9 der Durchführungsklemmen etwas länger ausgebildet als
die Beläge 6 und B. Mit den vorstehend beschriebenen Einrichtungen erreicht man,
daß .die. Spannungen in den Entnahmekreisen der Röhren i9 und 2o die gleiche Phasenverschiebung
wie, die Spannung an den Leitern i und 2 besitzen, so daß die Anzeigevorrichtung
5 in ähnlicher Weise arbeitet, als wenn sie über Spannungswandler üblicher Bauart
mit den Leitern i und 2 direkt verbunden wäre. .
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Die Wirkungsweise der Anzeigevorrichtung 5 ist derart, daß der Zeiger
62 nach rechts bewegt wird, wenn die Frequenz des Netzes i größer ist als die des
Netzes 2. Ist dagegen die Frequenz des Systems i kleiner als die des Systems 2,
so bewegt sich der Zeiger 62 nach links. Bei Synchronismus und Phasengleichheit
der Systemei und 2 werden die Entladungsröhren 17 und i8 zugleich positiv und negativ
und dementsprechend auch die Gitter der Verstärker i9 und 2o. Der Anodenstrom des
Verstärkers i9, der über den Kondensator 5o dem Synchronoskop zufließt, ist infolgedessen
in Phase mit der Spannung des Leiters :2 und der Anodenstrom des Verstärkers 2o,
der über den Kondensator 56 und das Synchronoskop fließt, in Phase mit dem Leiter
i. Der Zeiger 62 nimmt unter den gemachten Voraussetzungen eine Lage ein, in der
er anzeigt, daß System i und 2 synchron und in Phase sind. Wenn das System i mit
dem System :2 zwar synchron ist, aber entgegengesetzte Phase besitzt, wird das Gitter
der Röhre 17 positiv, wetln das Gitter der Röhre i8 negativ wird. Die gleichen Verhältnisse
treten dann bei dem Anodenstrom der Röhren 17 und 18 sowie bei den Gitter- und Anodenströmen
der Röhren i9 bzw. 2o auf, und das Synchronoskop 5 zeigt an, daß die Spannungen
entgegengesetzte Phase besitzen.