DE640219C - Anordnung zur Betaetigung von Anzeige- und Steuerorganen in Abhaengigkeit von der Stromstaerke in einer Gleichstromleitung - Google Patents

Description

DEUTSCÜIS REICH

AUSGEGEBEN AM
28. DEZEMBER 1936

. REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 e GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. April 1931 ab

In Gleichstromanlagen, insbesondere solchen, die mit hohen Stromstärken arbeiten, stößt man bei der Lösung der Aufgabe, den in einer Leitung fließenden Strom zu messen, auf erhebliche Schwierigkeiten. -Meßinstrumente direkt in den Zug der Leitung einzubauen, ist bei großen Leitungsquerschnitten nicht möglich; Nebenschlußwiderstände, an die die Instrumente angeschlossen werden, sind verhältnismäßig teuer und wenig brauchbar, wenn es sich darum handelt, zur Betätigung von Regelorganen größere Spannungen zu gewinnen, die dem in der Leitung fließenden Strom proportional sind.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten wird bei einer bekannten Anordnung um die Gleichstromleitung ein magnetischer Pfad, beispielsweise ein Eisenkern, gelegt und der in diesem Magnetpfad fließende Fluß zur Messung der in der Leitung vorhandenen Gleichstromstärke benutzt. In einer Unterbrechungsstelle des Magnetpfades kann hierzu eine von Gleichstrom durchflossene Meßspule angeordnet werden, deren Ausschlag dem Gleichstrom proportional ist, oder aber ein 'umlaufender Anker, der eine Wechsel- oder Gleichspannung erzeugt, die ein Maß für den in der Leitung fließenden Gleichstrom ist. Die genannten Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß die Meßeinrichtungen verhältnismäßig kompliziert und teuer werden, und daß sich keine -Steuerspannungen erzeugen lassen, die zur Betätigung von Steuerrelais auereichen.

Ferner ist es bekannt, in den Betätigungs-Stromkreis der Anzeige- und Steuerorgane eine Meßspule zu schalten und diese mit dem die Gleichstromleitung umschließenden Magnetpfad derart zu verketten, daß bei Änderungen des Gleichstromes die Induktivität der Spule und damit ein sie durchfließender Wechselstrom sich ändert. Bei Änderungen des in der Gleichstromleitung fließenden Stromes bewirken dann die entsprechenden Änderungen des Flusses im Eisenkern eine Änderung des Blindwiderstandes der Meßspule; so daß sich entsprechend] auch der Strom des Weehsetstroirtkreises, in den die Meßspule geschaltet ist, ändert. Auch ist es bekannt, mit dem Magnetpfad eine zusätzliche Gleichstromhilfserregerwiicklung derart zu verketten, daß die Ämperewindungen dieser Hilfserregung den Amperewindungen der zu überwachenden Gleichstromleitung entgegenwirken. In dem Meßstromkreis fließt hierbei nur dann ein Meßstrom, wenn 'das Gleichgewicht der einander entgegenwirkenden Amgerewindungisdrücke in der einen oder an-

*) Von dem Patentsweher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Albrecht W err en in'Berlin~Siemensstadt.

deren Richtung gestört wird. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß die Gleichstrornhilfserregerwicklung entsprechend der Größe des zu messenden Gleichstromes bemessen werden muß. Hierdurch wird die Einrichtung umfangreich und teuer.

Auch bei der Anordnung nach der Erfindung wird' eine in den Betätigungskreis der Anzeige- und Steuerorgane geschaltete Meßspule verwendet, die mit einem die Gleichstromleitung ganz oder teilweise .umschließenden Magnetpfad aus magnetischem Material derart verkettet ist, daß bei Änderung des Gleichstromes die Induktivität der Meßspule und damit ein sie durchfließender Wechselstrom sich ändert. Erfindungsgemäß wird jedoch zu dem von der Meßspule umschlossenen Teil des Magnetpfades ein zweiter Magnetpfad mit einer konstanten, zweckao mäßig einstellbaren Hilfserregung parallel geschaltet, durch welche der die Meßspule durchsetzende Fluß bed einer bestimmten Gleichstromstärke zu einem gegebenen Wert, insbesondere zu Null, ergänzt wird, wobei ferner der von der Gleichstromleitung beeinflußte Magnetpfad einen großen magnetischen Widerstand besitzt und der von der Meßspule umschlossene Magnetpfad für hohe Eisensättigung bemessen ist. Bei dieser An-Ordnung nach der Erfindung wird also< der eine der beiden Magnetkreise von dem zu messenden Gleichstrom beeinflußt, der andere dagegen von einer gleichstromgespeisten Hdlfserregerspule. In dem gemeinsamen, die Meßspule tragenden Teil der beiden Magnetkreise wirken die Amperewindungsdrücke von Gleichstromleitung und Hilfserregerspule gegeneinander. Ist die Differenz der Amperewindungisdrücke gleich Null, so wird auf die Meßspule keinerlei Einfluß ausgeübt. Bleibt als Differenz ein geringer, in der einen oder anderen Richtung wirkender Amperewindungsdruck übrig, so ist die in der Drosselspule induzierte Spannung von der Anfangsneigung der magnetischen Charakteristik des Eisens abhängig. Weicht nun der Gleichstromwert um ein bestimmtes Maß von seinem Sollwert ab, so ändert sich die in dem gemeinsamen Teil des Magnetpfades wirkende Differenz der Amperewindungsdrücke. Da gemäß der Erfindung dieser Teil 'des Maignetpfades für hohe Eisensättigung bemessen ist, so genügt schon eine verhältnismäßig geringe Abweichung, um in dem mit der Meßspule gekuppelten Magnetpfad den . Sättigungszustand zu erreichen. Die Neigung der magnetischen Charakteristik ist jetzt wesentlich kleiner geworden, und in der Meßspule wird daher nur eine kleine Spannung induziert. Die Differenz zwischen dieser Spannung und der im Ruhezustand induzierten Spannung kann zur Betätigung von Anzeige- oder Steuerorganen benutzt werden.

Zur Erzielung einer hohen Eisensättigung in der magnetischen Brücke kann in bekann- 'ißt Weise, der Eisenquerschnitt herabgesetzt werden. Es genügt hierbei, wenn nur irgend-' ein Teil der Brücke einen entsprechend kleineren Querschnitt erhält.

Da sich bei der Anordnung nach der Erfindung die Hilfserregerwicklung nicht im Hauptpfad der Anordnung, sondern in einem besonderen magnetischen Parallelpfad befindet, bietet die "Anordnung nach der Erfindung gegenüber den bekannten Anordnungen den wesentlichen Vorteil, .daß die Bemessung der Hilfiserregierwicklung nicht mehr an die Größe des zu überwachenden Gleichstromes gebunden ist. Es ist durch entsprechende Bemessung des magnetischen Widerstandes des Hauptmagnetpfades, beispielsweise durch Anordnung eines kleineren oder größeren Luftspaltes, ohne weiteres möglich, die notwendige Zahl der Amperewindungen der Bilfserregerwicklung wesentlich herabzusetzen. Somit bietet die Anordnung nach der Erfindung sowohl den Vorteil einer Materialersparnis als auch den Vorteil eines geringeren Unifanges der Einrichtung.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Hierbei bedeutet 1 den Schnitt einer Gleichstromleitung, deren Strom gemessen werden soll, während mit 6 die GledchstromhilfserregerwickLung bezeichnet ist.

Bei der in der Fdg. 1 dargestellten Meßanordnung hat der Eisenkern 5 die Form einer 8. In der einen öffnung Hegt die Gleichstromleitung ι und in der anderen eine Hilfserregerwicklung 6. Der die Gleichstromleitung umschließende Teil des Eisenkerns bildet den Hauptmagnetpfad, der die Hilfserregerwicklungo tragende Teil den Hilfsmagnetpfad. Auf der den beiden Magnetpfaden gemeinsamen Brücke ist die Meßspule 3 angebracht. Die magnetische Brücke its bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbedspiel an der von der Meßspule 3 umgebenden Stelle verengt. Die Verengung des Querschnittes kann jedoch auch an einer beliebigen anderen Stelle der magnetischen Brücke angeordnet werden. In den die Gleichstromleitung umschließenden Hauptniagnetpfad ist noch ein besonderer Luftspalt 7 eingeschaltet, durch den der magnetische Widerstand des Hauptmagnetpfades erhöht wird. Da die Anordnung besonders für Regelungszwecke vorgesehen ist, wird die gleichstromerregte Hilfswicklung 6 beispielsweise so bemessen, daß bei einem bestimmten Gleichstromwert in der Leitung 1 der die Meßspule durchsetzende Fluß gleich Null ist. Die

Amperewindungen der Spule 6 können erheblich kleiner sein als die Amperewindungen der Gleichstromleitung i, weil in den magnetischen Kreis der Gleichstromleitung der zu-' sätzliche Luftspalt 7 eingeschaltet ist.

Nach Fig. 2 ist der Eisenkern so ausgebildet, daß er die Gleichstromleitung 1 nur zum Teil umgibt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie bei bereits verlegten Leitungen zur Vornahme der gewünschten Messungen oder Regelungen angewendet werden kann.

Wenn die durch die Meß spule 3 gewonnenen Wechselspannungen zur Betätigung der ■ 15 Regelorgane nicht ausreichen, so werden zweckmäßig in die Betätigungsleitungen Zwischenrelais, Verstärker oder ähnliche Umformer eingeschaltet.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   Ί. Anordnung-zur Betätigung von Anzeige- und Steuerorganen in Abhängigkeit von der Stromstärke in einer Gleichstromleitung mit einer in den Betätigungsstromkreis der Anzeige- und Steuerorgane geschalteten Meßspule, die mit einem die Gleichstromleitung ganz oder teilweise umschließenden Magrietpfad aus magnetischem Material derart verkettet ist, daß bei Änderung des Gleichstromes die Induktivität der Meßspule und damit ein sie durchfließender Wechselstrom sich ändert, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem von der Meßspule umschlossenen Teil des Magnetpfades ein zweiter Magnetpfad mit einer konstanten, zweckmäßig einstellbaren Hilfserregung parallel geschaltet ist, durch welche der die Meßspule durchsetzende Fluß bei einer bestimmten. Gleichstromstärke zu einem gegebenen Wert, insbesondere zu Null, ergänzt wird, daß ferner der von der Gleichstromleitung beeinflußte Magnetpfad einen großen magnetischen Widerstand hat, und daß der von der Meßspule umschlossene Teil der beiden parallel geschalteten Magnetpfade für hohe Eisensättigung bemessen ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch einen geschlossenen Eisenkern, der von der Meßspule und von der Hilfserregerspule umschlossen ist und der nahe der Gleichstromleitung" derart angeordnet ist', daß die Ebene des Eisenkerns auf. der Richtung der Gleichstromleitung senkrecht steht, und daß der von der Meßspule umschlossene Teil des Kerns der Gleichstromleitung zugekehrt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   Berlin, gedruckt in ser reichsdruckere!.