DE895038C

DE895038C - Circuit arrangement to expand the capacity of current and voltage converters with the same burden

Info

Publication number: DE895038C
Application number: DES16188D
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl-Ing John
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-11-07
Filing date: 1942-11-07
Publication date: 1953-10-29

Description

Schaltungsanordnung zur Erweiterung der Leistungsfähigkeit von Strom- und Spannungswandlern bei gleichbleibender Bürde In elektrischen Anlagen ist es im großen Umfang üblich, elektrische Ströme über Stromwandler zu messen. Die Notwendigkeit, Stromwandler anzuwenden, ergibt sich in Hochspannungsanlagen meist aus Gründen der Isolation. Häufig werden Stromwandler aber auch angewendet, um sehr starke Ströme in einen Strombereich überzuführen, für welches Meßgeräte vorhanden sind. Mit Rücksicht auf die Meßgenauigkeit ist die Belastungsfähigkeit der Stromwandler (Bürde) begrenzt. Man kann deshalb an einem bestimmten Stromwandler nur Meßgeräte, anschließen, deren Gesamtsche-inleistungsbedarf die Bürde nicht überschreitet. Daraus ergeben sich in der Praxis häufig Schwierigkeiten, und zwar aus folgendem Grunde: Abgesehen von der Preisfrage ist es üblich, aus einem technischen Grunde die Bürde eines Stromwandlers nicht größer zu wählen, als es etwa dem Scheinleistungsbedarf der anzuschließenden Instrumente entspricht. Der Grund dafür liegt darin, daß es auf diese Weise gelingt, die Meß:geräte gegen starke Überlastung zu schützen, weil bei starken Überströmen wegen der auftretenden Sättigung im Eisen des Wandlers das Übersetzungsverhältnis gestört wird. Wenn nun in einer Anlage, in der die Strom Wandler nach diesem Gesichtspunkt bemessen sind, weitereMeßinstrumente, Regelgeräte oderLeitungsschutzeinrichtungen an den Wandler angeschlossen werden sollen, dann zeigt sich, daß dies nicht möglich ist, weil man die Bürde überschreiten und damit die Meßgenauigkeit in unzulässiger Weise herabsetzen würde. Man ist deshalb gezwungen, den Wandler durch einen Wandler höherer Bürde zu ersetzen. Man könnte daran denken, eine wesentliche Zunahme der Belastung des Wandlers durch den Anschluß weiterer Geräte dadurch zu vermeiden, daß man Geichstrominstrumente mit vorgeschaltetem Gleichrichter verwendet, deren Leistungsbedarf bekanntermaßen wesentlich kleiner als der vom W echselstrominstrument ist. Dieser Weg führt aber in den meisten Fällen nicht zum Ziel, weil mit solchen Geräten die oft nötige lineare- Abhängigkeit zwischen dem Gleichstrom und der Wechselstromgröße nicht erzielt werden kann und sich auch die Phasenlage, die für die Leistungsmessung und für den Leitungsschutz wesentlich ist, nicht berücksichtigen läßt.Circuit arrangement for expanding the performance of electricity and voltage converters with constant burden In electrical systems it is It is common to measure electrical currents using current transformers on a large scale. The need Using current transformers results in high-voltage systems mostly for reasons of Isolation. Often, however, current transformers are also used to handle very high currents to be transferred to a current range for which measuring devices are available. With consideration the load capacity of the current transformer (burden) is limited to the measuring accuracy. You can therefore only connect measuring devices to a certain current transformer, whose Total apparent power requirement does not exceed the burden. This results in often difficulties in practice, for the following reason: Apart from The question of price, it is common, for a technical reason, the burden of a current transformer not to be chosen larger than, for example, the apparent power requirement of the to be connected Instruments. The reason for this is that in this way it is possible To protect the measuring devices against heavy overload, because of strong overcurrents because of the saturation occurring in the iron of the converter, the transmission ratio is disturbed. If now in a plant in which the electricity converters according to this point of view are measured, other measuring instruments, control devices or line protection devices are to be connected to the converter, then it turns out that this is not possible is because you can exceed the burden and thus the measurement accuracy would unduly diminish. One is therefore forced to use the converter to be replaced by a converter with a higher burden. One might think of it as an essential one This increases the load on the converter when additional devices are connected avoid using direct current instruments with an upstream rectifier, whose power requirement is known to be significantly lower than that of the AC instrument is. In most cases, however, this path does not lead to the goal, because with such Devices the often necessary linear dependence between the direct current and the alternating current magnitude can not be achieved and also the phasing required for the power measurement and is essential for line protection, does not take into account.

Gemäß der Erfindung läßt sich die Leistungsfähigkeit von Stromwandlern bei gleichbleibender Bürde dadurch erweitern, daß man die Wechselstrorminstrumente, durch deren Anschluß die Bürde überschritten werden würde, durch Gleichstrominstrumente ersetzt, jedoch den Speisegleichistro@m für diese Instrumente vom Wandler nicht über Gleichrichter zuführt, sondern mit Hilfe eines Meß-@vertverstärkers ableitet.According to the invention, the performance of current transformers while the burden remains the same, expand it by using the alternating current instruments, by connecting them the burden would be exceeded by direct current instruments replaces, but not the feed equalizer for these instruments from the converter supplies via rectifier, but derives with the help of a measuring amplifier.

Unter Meßwertverstärker wird dabei ein an sich bekanntes Gerätverstanden, welches nach dem Kompensationsprinzip arbeitet. Solche Geräte erhalten ein Steuerinstrument, welches zwei.Systeme besitzt, von welchen das eine von dem gesteuerten Strom (Kompensationsstrom) gespeist wird, während das andere die, Meß:größe (im vorliegenden Falle den Strom oder die Leistung) feststellt. Das Steuerinstrument v erändert ,den Kompensabionsstro@.m so lange, b.is der Kompensationsstrom einem der Meßgräße entsprechenden Wert hat. Zur Regelung des Kompensationsstromes dient in vielen Fällen ein selbst erregter Röhrengenerator, dessen Rückkopplungsgrad von dem Steuerinstrument beeinflußt wird. Man kann aber auch den Strom unter Zuhilfenahme von Fotozellen, gegebenenfalls in Verbindung mit Verstärkerröhren, oder mit Hilfe geheizter Widerstände in Brückenschaltung (Bodometeranordnung) steuern. Bei genügender Richtkraftlosigkeit des Steuerinstrumentes läßt sich eine weitgehende Genauigkeit bezüglich der Proportio,-nalität zwischen dem Kompensationsstrom und der Meß.größe herbeiführen, so@ daß auch eine Summierung mehrerer auf diese Weise von Wechselströmen abgeleiteten Größen auf der Gleichstromseite des \-Teßwertverstärkers möglich ist.A measurement amplifier is understood to mean a device that is known per se, which works according to the compensation principle. Such devices receive a control instrument, which has two systems, one of which is controlled by the current (compensation current) is fed, while the other is the, measurement: variable (in the present case the current or the performance). The control instrument changed, the Kompensabionsstro @ .m as long as until the compensation current has a value corresponding to the measured variables. In many cases, a self-excited current is used to regulate the compensation current Tube generator, the feedback level of which is influenced by the control instrument. But you can also use the power with the help of photocells, if necessary in Connection with amplifier tubes, or with the help of heated resistors in a bridge circuit (Bodometer arrangement) control. If the steering instrument has no directional force a high degree of accuracy regarding the proportion, -nality between the compensation current and the measured variable, so that also a summation several quantities derived in this way from alternating currents on the direct current side of the measured value amplifier is possible.

Das Meßwerk des Steuerinstrumentes des Meßwertverstärkers wird zweckmäßig als Wechselstrominstrument geringen Scheinleistungsbedarfes ausgebildet. Man kann beispielsweise als Meßwerk Ferraristriebe nach Art der im Elektrizitätszähler üblichen Antriebe verwenden. Die Scheinleistungsaufnahme der Stromspule derartiger Triebe läßt sich leicht in der Größenordnung 0,3 VA halten. Das ist ein Wert, der keine nennenswerte Belastung für den Wandler bedeutet. An der Gleichstromseite des Meßwertverstärkers lassen sich trotz des kleinen Bedarfes der Eingangsseite mehrere Watt entnehmen, die zur Speisung einer Vielzahl von Meßgeräten, und zwar auch zur Speisung von Meßgeräten hohen -Bedarfes, wie Schreiberinstrument, Regelinstrument u. dgl., ausreichen.The measuring mechanism of the control instrument of the measured value amplifier is expediently designed as an alternating current instrument with a low apparent power requirement. For example, as a measuring mechanism, Ferrari drives can be used in the manner of the drives conventionally used in electricity meters. The apparent power consumption of the current coil of such drives can easily be kept in the order of 0.3 VA. This is a value that does not place any significant load on the converter. On the direct current side of the measurement amplifier, despite the small demand on the input side, several watts can be taken, which are sufficient to feed a large number of measuring devices, including for feeding high-demand measuring devices such as recorder instruments, regulating instruments and the like.

Es ist nicht in allen Fällen möglich, die etwa zusätzlich an einem Stromwandler anzuschließenden Geräte als Gleichstro-minstrwmente auszubilden. Ein solcher Fall liegt vor, wenn Instrumente zum Leitungsschutz, bei welchen die Phase berücksich-. tigt werden muß, angeschlossen werden sollen. In diesem Falle wird man dne schon an den Wandler angeschlossenem Wechsedstrominstrumente, z. B. Tintenschreiber, durch Gleichstrominstrumente ersetzen, welche im Sinne der obigen Angaben über einen Meßwertverstärker an den Wandler angeschlossen. werden. An Stelle der auf diese Weise vom Wandler getrennten Wechselstrominstrumente wird man dann die Leitungsschutzgeräte einschalten. Auf diese Weise, gelingt es, ohne Austausch des Wandlers alle gewünschten Messungen durchzuführen, ohne daß die Bürde des Wandlers überschritten wird.It is not possible in all cases, for example, in addition to one The devices to be connected to the current transformer must be designed as direct current currents. A Such a case exists when instruments for line protection, for which the phase take into account. must be connected. In this case it will you dne already connected to the converter AC instruments, z. B. Ink pen, Replace with direct current instruments, which in the sense of the above information have a Measurement amplifier connected to the converter. will. Instead of on this If the AC instruments are separated from the converter, then one becomes the line protection device turn on. In this way, it is possible to achieve all the desired without replacing the converter Carry out measurements without exceeding the burden of the converter.

Der durch die Erfindung gezeigte Ausweg macht es nicht mehr erforderlich, bei der Projektierung von Anlagen allz.usehr darauf zu achten, ob im Laufe der Zelt mit einer stärkeren Inanspruchnahme der Wandler zu rechnen ist. Man kann deshaelb auch in den Fällen, in welchen man vielleicht vorsorglich vom 'vornherein einen Wandler größerer Bürde verwenden, könnte, einen Wandler kleinerer Bürde benutzen. Obwohl die preislichen Unterschiede von Wandlern verschiedener Bürde nicht allzu groß sind, erreicht man insofern einen Vorteil, als hochwertiges Eisen, welches zum Aufbau von Wandlerkernen verwendet werden muß, erspart werden kann.The way out shown by the invention makes it no longer necessary When planning systems, you should pay particular attention to whether in the course of the tent greater use of the converter is to be expected. One can therefore even in those cases in which one might, as a precaution, start a If you use a converter with a higher burden, you could use a converter with a smaller burden. Although the price differences of converters of different burden not too much are large, one achieves an advantage in that high quality iron, which must be used to build converter cores, can be saved.

Die vorangehenden Angaben gelten sinngemäß auch für Spannungswandler, wenngleich hier seltener die Gefahr derüberschreitung der Nennleistung auch bei nachträglicher Erweiterung der Meßanlage auftritt.The above information also applies accordingly to voltage transformers, although here the risk of exceeding the nominal power is also less common subsequent expansion of the measuring system occurs.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Circuit arrangement for (expansion of the performance from current and voltage transformers with constant burden, characterized that at least that part of the measuring devices, through the connection of which the burden is exceeded would be replaced by direct current devices whose supply direct current with the help of is derived from the converter current by measuring transducers (measuring amplifiers). a. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that the measuring mechanism of the control device of the measuring transducer by an alternating current meter with low power requirements, in particular by a Ferraris device, is formed.