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Verfahren zur Strommessung in je einem von mehreren parallelen, an
einen gemeinsamen Verbraucher geführten Stromkreisen verschiedener Nennstromstärke
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Strömen in mehreren Kreisen
mit Hilfe eines einzigen Meßgerätes. Da in vielen Fällen die einzelnen Meßkreise
mit verschiedenen Nennströmen belastet sind, ist es erforderlich, um die Meßwerte
einwandfrei ablesen zu können, daß das Meßgerät verschiedene Meßbereiche besitzt.
Zur Änderung des Meßbereiches werden bei Gleichstrommessungen parallel zum Meßinstrument
Widerstände (Nebenschlüsse) angeordnet; während bei Wechselstrommessungen Stromwandler
verschiedener Übersetzungsverhältnisse vorgesehen werden, durch die erreicht wird,
daß im Meßinstrument möglichst Ströme gleicher Größenordnung fließen. Zum Messen
der Ströme in Stromkreisen verschiedener Nennstromstärke ist es daher erforderlich,
eine entsprechende Umschaltung des Meßinstrumentes vorzunehmen.
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Es sind Verfahren bekannt, bei denen eine Umschaltung des Instrumentes
nicht nötig ist, so z. B. bei der bekannten Einrichtung zur Messung des Prüf- und
Belastungsstromes von Streckenspeiseleitungen. Hierbei liegt das Meßinstrument im
Nebenschluß zu einem im Hauptstromkreis vorgesehenen Meßwiderstand. Für die vorliegende
Betrachtung möge der zu erfassende Meßbereich beispielsweise in der Größenordnung
von IOOO bis 4000 Ampere liegen.
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Zur Prüfung des Streckenabschnittes auf Kurzschlußfreiheit vor Einschaltung
des Leistungsschalters wird über einen Hilfsschalter ein Prüfstrom geschickt, der
durch einen Prüf widerstand -beispielsweise auf 400 Ampere, also 1lio des Betriebsstromes,
begrenzt wird. Um auch in diesem Fall den Strom genau messen und den Meßfehler infolge
ungenauer Ablesung auf ein Minimum begrenzen zu können, ist es erforderlich, daß
der Ausschlag des Instrumentes verzehnfacht wird. Man erreicht dies durch Kurzschließen
eines entsprechenden im Instrumentenkreis vorgesehenen Vorschaltwiderstandes. Der
Nachteil dieser Anordnung ist der, daß der Spannungsabfall am Stromteilerwiderstand
sehr groß gewählt werden muß.
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Bei einem anderen Verfahren sind zwei Meßwiderstände vorgesehen,
von denen der eine nur im Prüf-, der andere im Betriebs- und Prüfstromkreis liegt.
Während der Prüfung sind beide Widerstände in Reihe geschaltet, und das Meßinstrument
liegt parallel zd beiden Widerständen. Wird hingegen der Betriebsstrom gemessen,
dann steht nur der von diesem Strom durchflossene Widerstand unter Spannung, und
das
Meßinstrument liegt parallel zu diesem, wobei der zweite Widerstand lediglich als
Instrumentenzuleitung dient. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß nur zwei Stromkreise,
nämlich der Betriebs- und der Prüfstromkreis, gemessen werden können, wobei überdies
die Meßwiderstände an bestimmten Stellen im Stromkreis angeordnet sein müssen, was
oft zu Montageschwierigkeiten führt, so daß dieses Verfahren unter Umständen nur
schwer und mit erheblichen Kosten praktisch durchführbar ist. Dieser Nachteil tritt
besonders dann in Erscheinung, wenn eine solche Meßanordnung nachträglich in eine
bereits vorhandene Anlage eingebaut Werden soll.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Einrichtungen.
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Nach dem neuen erfindungsgemäßen Verfahren zur Strommessung in je
einem von mehreren parallelen an einen gemeinsamen Verbraucher geführten Stromkreisen
verschiedener Nennstromstärke ist das einzige Meßinstrument einerseits an in diesen
parallelen Kreisen liegende einpolig zusammengeschaltete verschieden große Meßwiderstände
oder aber bei Wechselstrom an in gleicher Weise geschaltete Sekundärwicklungen von
Stromwandlern verschieden großer Übersetzungsverhältnisse angeschlossen, während
die anderen über Vorschaltwiderstände an Spannung gelegten Enden der Widerstände
bzw.
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Wandlerwicklungen jeweils über ein Ventil zum Instrument führen, das
entweder den in einem ausgewählten Kreis fließenden Strom ohne Abschaltung der übrigen
parallel liegenden Ventilwiderstandskreise anzeigt oder aber bei gleichzeitigem
Stromfluß in mehreren solcher parallelen Meßkreise selbsttätig den Strom desjenigen
Kreises mißt, der jeweils den höchsten Spannungsabfall hat bzw. den größten Belastungsstrom
führt.
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Die Erfindung soll an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden.
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In Fig. I ist-mit I und 2 ein von einem Stromerzeuger 3 gespeistes
Netz bezeichnet. 4 ist ein Stromverbraucher, der über den Schalter 5 gespeist wird.
Je nach der Stellung dieses SchaI-ters auf den Kontakten 6, 7 oder 8 wird der Belastungsstrom
verschieden sein. So fließt z. B. bei der Schaltstellung 6 der höchstmögliche Strom,
während in der Schaltstellung 7 infolge des vorgeschalteten Begrenzungswiderstandes
g nur ein Bruchteil des ursprünglichen Stromes und in Stellung 8 durch den größeren
Begrenzungswiderstand IO nur ein Bruchteil des in Schaltstellung7 möglichen Stromes
fließen kann. Das Meßinstrument II liegt einmal an dem gemeinsamen Punkt Iz des
Verbraucherkreises, zum anderen ist es über elektrische Venteile 13, I4 und 15,
z. B. Trockengleichrichter, mit den entsprechenden Punkten der im Nebenschluß zum
Meßinstrument angeordneten Meßwiderstände I6, I7, I8 verbunden.
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Das neue Verfahren ermöglicht folgende Messungen: Steht der Schalter
5 beispielsweise auf Stellung 8, so ist der Hauptstromkreis vom Leiter 1 über den
Begrenzungswiderstand IO, die Schaltstellung8, den Meßwiderstand 16, über den Verbraucher
4 zum Leiter 2 geschlossen. Führt die Leitung I positives Potential, so wird der
Strom in der durch die Ventile angedeuteten Pfeilrichtung fließen, die die einzig
mögliche Richtung über das Ventil 15 andeutet.
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Der Meßstromkreis ist in diesem Fall nur vom Spannungsabfall des Meßwiderstandes
r6 ab hängig, obwohl außer diesem noch die Nebenschlüsse 17 und I8 mit den ihnen
zugeordneten Ventilen I3, 14 parallel geschaltet sind. Dieser Zustand erklärt sich
dadurch, daß der Meßwiderstand r6 als Spannungsquelle aufgefaßt werden kann, deren
höheres Potential einen Strom über das Ventil I5, das Meßinstrument II zum gemeinsamen
Punkt 12 niederen Potentials schickt. Da ein Strom aber nur voneinem Punkt höheren
Potentials nach einem Punkt tieferen Potentials fließen kann, ist es ausgeschlossen,
daß beispielsweise eine parallele Stromverteilung über das Ventil 15 zum Ventil
14 oder I3 stattfinden kann, weil diese Ventile infolge ihrer Anordnung den Stromdurchgang
sperren, während eine Stromverteilung von dem gemeinsamen Punkt 12 der Anordnung
aus unmöglich ist, da der von diesem Punkt abgehende Verbindungsleiter gegenüber
dem über das Ventil 15 gespeisten Meßleiter geringeres Potential aufweist.
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Die einzige Möglichkeit, das Meßergebnis in irgendeiner Art zu beeinflussen,
besteht darin, daß die Ventile in der umgekehrten Stromrichtung einen kleinen Rückstrom
durchlassen.
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Dieser Einfluß auf das Meßergebnis kann aber durch entsprechende Eichung
des Instrument es beseitigt und der hierdurch bedingte Fehler kann deshalb mit Leichtigkeit
ausgeschaltet werden.
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Ausgehend von der obigen Betrachtung über die Spannungsverteilung
innerhalb der Meßanordnung ergibt sich, daß bei Aufhebung der Kupplung des Schalters
5 ohne Gefahr gleichzeitig zwei Meßstromkreise, beispielsweise durch die Herstellung
der Schalterstellung 6 und 8, eingeschaltet werden können. In diesem Fall ist der
Vorwiderstand IO durch die Schaltstellung 6 überbrückt und führt praktisch keinen
Strom, so daß das Instrument II nur den in dem Meßwiderstand I8 fließenden Strom
mißt. Ganz allgemein kann gesagt werden, daß durch das neue Meßverfahren bei gleichzeitigem
Stromfluß in mehreren parallelen Meßkreisen selbsttätig der Strom des Kreises gemessen
wird, der jeweils den höchsten Spannungsabfall bzw. den höchsten Belastungsstrom
führt, Das Verfahren ist ohne weiteres auch zur Messung von Wechselströmen geeignet.
In Fig. 2 ist eine Schaltanordnung zur Messung von
Wechseiströmen
dargestellt, die im wesentlichen der in Fig. I dargestellten Schaltanordnung entspricht.
Hierbei sind abweichend von der in Fig. I dargestellten Einrichtung lediglich die
Meßwiderstände r6, I7 und I8 durch Stromwandler 19, 20 und 21 ersetzt. Im übrigen
ist der Aufbau dieser Anordnung übereinstimmend mit dem gemäß Fig. I.
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Bei Wechselstrommessung ist es zweckmäßig, an Stelle der in einfacher
Anordnung vorgesehenen Ventilzellen I3, I4, I5 gegebenenfalls die bekannte Graetzschaltung
anzuwenden.
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Eine solche Maßnahme dürfte dann von Bedeutung sein, wenn bei Messungen
in Mehrphasenwechselstromnetzen infolge einer etwa auftretenden Phasenverschiebung
eine Fälschung des Meßergebnisses möglich wäre.
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Das neue Verfahren ist auf den verschiedensten Gebieten der elektrischen
Meßtechnik anwendbar, so z. B. bei Streckenprüfanlagen. Hier kann mit einem einzigen
Instrument sowohl der Prüf- als auch der Belastungsstrom gemessen werden, Darüber
hinaus kann der Erfindungsgedanke stets dort Anwendung finden, wenn mehrere parallele
Kreise an eine gemeinsame Belastung angeschlossen sind. Als Beispiel sei angenommen,
von einer Sammelschiene wird über zwei parallel geschaltete Leistungsschalter ein
Verbraucher gespeist. Da die von jedem Schalter geführte Last bekanntlich in erheblichem
Umfange von dem Kontaktdruck des Schalters abhängt, ist nicht ohne weiteres zu erkennen,
ob die beiden Schalter gleichmäßig belastet sind. Bei Anwendung des neuen Verfahrens
-läßt sich sofort der Schalter ermitteln, der den höchsten Strom führt, bzw. zeigt
das Instrument den Halbwert, so kann daraus geschlossen werden, daß beide Schalter
gleich belastet sind. Auch zur Überwachung der Anodenbelastung von Gleichrichtern
ist der Erfindungsgedanke anwendbar, wenn je zwei Anoden pro Phase eines Gleichrichters
über eine Spalt drossel gespeist werden. In diesem Falle ist es von Wichtigkeit,
zu wissen, ob die beiden Anoden pro Phase gezündet haben, was in der gleichen, Weise
wie in vorerwähntem Beispiel bezüglich der Schalterüberprüfung ebenfalls durch eine
Strommessung ermittelt werden könnte.
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Das neue Verfahren könnte auch beispielsweise dazu benutzt werden,
um die Belastung mehrerer von einer Sammelschiene abgehender Kabel zu bestimmen.
Es könnte auch hier sofort der Speiseleiter ermittelt werden, der beispielsweise
den höchsten Strom führt oder, sofern die Gesamtlast bekannt ist, durch eine einzige
Messung festgestellt werden, ob alle Speiseleiter gleichmäßig belastet sind.