DE761007C

DE761007C - Stromwandler

Info

Publication number: DE761007C
Application number: DEA89261D
Authority: DE
Inventors: Julius Jonas
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1939-03-31
Filing date: 1939-03-31
Publication date: 1955-04-18

Description

Stromwandler Bei Stromwandlern für Gleichstrom führende Leitungen wird der Gleichstrom im Leiter durch einen Kompensationsstrom gemessen, welcher der vom Leiterstrom im Eisenkern des Wandlers erzeugten Magnetisierung entgegenwirkt. Der genaue Abgleich dieses Kompensationsstromes erfolgt selbsttätig mittels einer in einem Luftspalt des Eisenkerns angeordneten Einrichtung, welche unmitteLbar geeignete Regelorgane im Kompensationsstromkreis steuert. Die im Kompensationsstromkreis eingeschaltete Gleichstromspannungsquelle wurde bisher über einen Umschalter angeschlossen, damit je nach der Stromrichtung im Leiter auch die entsprechende Stromrichtung im Kompensationsstromkreis vorhanden ist. Solche Umschalter verlangen aber verwickelte Relaiseinrichtungen, welche diese Umschaltungen selbsttätig vornehmen, sobald die Stromrichtung im Leiter wechselt.
Dieser Nachteil, welcher die Anwendung von Gleichstromwandlern zur Messung von Übergabeleistungen u. dgl. bisher beträchtlich erschwert hatte, wird bei dem Stromwandler nach der Erfindung vermieden. Außerdem wird erreicht, daß die bei üblichen, mit Kompensation arbeitenden 5 tromwandlern gefürchtete Pendelungsgefahr vermieden ist.
Der neue Stromwandler erlaubt nicht nur die.
Messung des Leitergleichstro'mes hinsichtlich seiner Größe, sondern gleichzeitig auch hinsichtlich seiner Richtung, und das ohne besondere Umschaltvorrichtu-ngen. Ferner ist der neue Stromwandler ohne weiteres auch zur Nfessung von Wechselströmen und Wellenströmen geeignet.
Die Erfindung bezieht sich also auf einen Stromwandler für Gleichstrom, Wellenstrom oder n!iederfrequenten Wechselstrom führende Leitungen bei welchem der Strom im Leiter durch einen Kompensationsstrom gemessen wird, welcher der vom Leiterstrom im Eisenkern des Wandlers erzeugten Magnetisierung entgegenwirkt, wobei in einem Luftspalt des Eisenkerns eine polarisiert wirkende Einrichtung vorgesehen ist, und besteht darin, daß diese Einrichtung benachbarte Zweige einer mit Gleichstrom gespeisten Widerstandsbrücke, an welche die auf dem Eisenkern sitzende Kompensationswicklung angeschlossen ist, gegensinnig derart steuert. daß der kompensierende Strom nach Größe und Richtung ein Maß für den im Leiter fließenden Strom darstellt.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der einen Gleichstrom führende Leiter G von einem Eisenkern E umgeben, der bei L einen Luftspalt besitzt. Zwischen den Polen pol und P des Eisenkerns ist ein drehbarer Anker Q angebracht, welcher je nach der Richtung des Magnetfeldes im Luftspalt zwischen P1 und P mittels des Hebels H und der Federn F die Widerstände W1 und Wo vergrößert bzw. verkleinert. Diese beiden veränderlichen Widerstände 1V1 und 1V.2. die am besten aus Kohledrucl'wi derständen bestehen, bilden mit den beiden festen Widerständen W3 und W4 eine Brückenschaltung, an deren andere Diagonale 3. 4 die Batterie B angeschlossen ist. In Reihe mit der ECompensationswicklung C liegt noch das Amperemeter j welches die Größe und die Richtung des Kompensationsstromes mißt. Mit Vorteil wird die Kompensationswicklung C auf einem Steg T angebracht, welcher für das vom Leiter G erzeugte Magnetfeld ein Schlußstück bildet und als Nebenschluß wirkt. Die Anzahl der aufzubringenden Amperewindungen für die Kompensation kann dadurch auf einen beliebig wählbaren Bruchteil der vom Leiter G erzeugten Amperewindungen herabgesetzt werden.
Die Schaltung ist nun so aufgebaut, daß die Brücke bei stromlosem Leiter G möglichst genau abgeglichen ist. Es müssen also die veränderlichen Widerstände W1, W2 mittels der Federn F so vorgespannt und die Widerstände 1V3, W4 So bemessen werden, daß W1 # W4 = W2 # W3 ist. Die Brückendiagonale I, 2 ist dann spannungsfrei, und es fließt in der Kompensationswicklung kein Kompensationsstrom. Bei stromdurchflossenem Leiter G erfährt der drehbare Anker Q ein Drehmoment, welches beispielsweise den BTiderstand wo verringert, den Widerstand W2 hingegen vergrößert. An der Brückendiagonale 1, 2 entsteht folglich eine Potentialdifferenz, so daß in der Wicklung C ein Strom fließt. Die Batterie B wird nun so angepolt. daß der Kompensationsstrom an Pl, P2 ein NIagnetfeld erzeugt, welches dem vom Leiter G erzeugten Magnetfeld entgegenwirkt.
Ist dieser Abgleich einmal getroffen, so bleibt er offensichtlich auch bei einer Änderung der Richtung des Stromes in G erhalten. Dann wird allerdings unter den obengenannten Voraussetzungen nicht der Widerstand W. sondern der Widerstand W verringert und gleichzeitig W1 vergrößert, so daß also auch der Kompensationsstrom selbsttätig die Richtung wechselt. Das Instrument 4 wird demnach zweckmäßig als Sullinstrument ausgeführt, welches je nach der Richtung des Kompensationsstromes in der einen oder in der anderen Richtung ausschlägt.
Die pralitische Ausführung des Stromwandlers ist keineswegs nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, daß nicht W1 und W2 gegensinnig, sondern für und W4 gleichsinnig geändert werden, während 1V3 und W2 konstant gehalten sind. NIan kann auch alle vier Widerstände gleichzeitig durch den Anker Q so steuern, daß W1, W4 gleichsinnig. T-. 1V3. zu den ersteren gegensinnig verändert werden.
Die selbsttätige Umkehrung des Kompensationsstromes bei wechselnder Stromrichtung im Leiter G bietet die besonderen Vorteile, daß der Stromwandler sehr pendelungsfest ist und daher die Kompensation hochgetrieben werden darf. Ferner ist deshalb der Stromwandler auch zur Messung sehr niederfrequenter Wechselströme geeignet.
Auch Wellenströme mit nicht zu hoher Wellenfrequenz können gemessen werden, wobei eine getrennte Anzeige des mittleren Gleichstromes und des überlagerten \Vechselstromes möglich ist.
Kohledruckregler sind wegen ihrer einfachen und robusten Bauart für den beschriebenen Stromwandler sehr geeignet. Es können jedoch auch andere Regel widerstände, wie Tiriliregler und Regler nach dem Wälzsektorkontaktverfahren, eingebaut werden.
Bei Kohledruckwiderständen werden dabei vorteilhaft noch weitere zusätzliche Mittel vorgesehen, welche den Druck auf die Kohlescheiben periodisch ändern. Es wird dadurch erreicht, daß die bei solchen Regel widerständen auftretende Hysteresiskurve, d. h. der Verlauf des Widerstandes als Funktion des auf ihn ausgeübten Druckes, weitgehend vermieden wird. Dies ist bei den beschriebenen Stromwandlern insofern von Bedeutung, als durch die Hysteresiskurven die Empfindlichkeit der selbsttätigen Kompensation beeinträchtigt werden könnte. Wie die periodische Druckänderung der Widerstände an sich erfolgt, ist für das Wesen der Erfindung nur von untergeordneter Bedeutung. Es könnte beispielsweise auf dem Eisenkern E noch eine mit Wechselstrom gespeiste Hilfswicklung für diesen Zweck vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, die Erregerspule Q des Antriebssystems nicht mit reinem Gleichstrom, sondern mit einem Wellenstrom zu betreiben, dessen Wechselstromanteil die erforderlichen periodischen Druckänderungen hervorruft.
Die Frequenz dieser Druckänderungen wird zweckmäßig möglichst hoch gelegt, wobei diese Hilfsfrequenz größer sein soll als die Frequenz des gegebenenfalls zu messenden Wechselstromanteiles eines Wellenstromes.
Die Spannungsquelle B, welche den Kompensationsstromkreis speist, besteht vorzugsweise aus einem Gleichrichtergerät, welches an das normale Wechselstromnetz angeschlossen ist; es kann aber auch die dem gegebenen Gleichstromnetz unmittelbar oder über Spannungsteiler entnommene Gleichspannung an die Speisepunkte der Widerstandsbrücke angelegt werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : I. Stromwandler für Gleichstrom, Wellenstrom oder niederfrequenten Wechselstrom führende Leitungen, bei welchem der Strom im Leiter durch einen Kompensationsstrom gemessen wird, welcher der vom Leiterstrom im Eisenkern des Wandlers erzeugten Magnetisierung entgegenwirkt, wobei in einem Luftspalt des Eisenkerns eine polarisiert wirkende Einrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung benachbarte Zweige einer mit Gleichstrom gespeisten Widerstandsbrücke, an welche die auf dem Eisenkern sitzende Kompensationswicklung angeschlossen ist, gegensinnig derart steuert, daß der kompensierende Strom nach Größe und Richtung ein Maß für den im Leiter fließenden Strom darstellt.
2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationswicklung an die eine Diagonale und die Gleichstromspannungsquelle an die andere Diagonale der aus ohmschen Widerständen bestehenden Brückenschaltung angeschlossen ist.
3. Stromwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei versehwindenier Feldstärke im Luftspalt des Eisenkerns die Brücke abgeglichen ist, d. h. daß das Produkt aus den Widerstandswerten von zwei in der Brücke einander gegenüberliegenden Widerständen möglichst gleich dem entsprechenden Produkt aus den beiden anderen einander gegenüberliegenden Widerständen der Brücke ist.
4. Stromwandler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Luftspalt angeordnete Einrichtung mehrere Widerstände der Brücke derart steuert, daß in der Brücke einander gegenuberliegende Widerstände gleichsinnig, einander benachbarte Widerstände aber gegensinnig geändert werden.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 640 219, 644 824; Elektrotechn,ischer Anzeiger, 20, 1937, S. 4II.