DE970752C - Einrichtung zum Messen von hohen Wechselspannungen mit Hilfe eines kapazitiven Spannungsteilers - Google Patents

Einrichtung zum Messen von hohen Wechselspannungen mit Hilfe eines kapazitiven Spannungsteilers

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DE970752C
DE970752C DEH1057D DEH0001057D DE970752C DE 970752 C DE970752 C DE 970752C DE H1057 D DEH1057 D DE H1057D DE H0001057 D DEH0001057 D DE H0001057D DE 970752 C DE970752 C DE 970752C
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Germany
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voltage
voltage divider
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alternating voltages
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Expired
Application number
DEH1057D
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English (en)
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Dipl-Ing George Martin
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Trench Switzerland AG
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Emil Haefely et Cie SA
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/04Voltage dividers
    • G01R15/06Voltage dividers having reactive components, e.g. capacitive transformer

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Messen von hohen Wechselspannungen mit Hilfe eines kapazitiven Spannungsteilers Es ist bekannt, hohe Wechselspannungen mit Hilfe eines kapazitiven Spannungsteilers zu messen. Dabei wird an die Pole einer Wechselspannungsquelle eine Kapazität geschaltet, welche aus einer Mehrzahl in Serie geschalteter Kondensatoren besteht, an deren einem ein Bruchteil der zu messenden Spannung abgegriffen wird. Das Verhältnis der abgegriffenen Meßspannung zur Totalspannung hängt ab vom Verhältnis der Gesamtkapazität zur Kapazität, über welcher der Abgriff erfolgt.
  • Zur Verbesserung der Meßgenauigkeit ist es auch bereits bekannt, die Verlustwinkel der Kondensatoren durch Hinzuschalten von olimschem Widerstand auf gleiche oder annähernd gleiche Größe zu bringen. Diese bekannte Anordnung, bei der die Spannung mit Hilfe eines einen möglichst geringen Stromverbrauch aufweisenden Voltmeters gemessen wird, hat den Zweck, durch Erreichung gleicher Verlustwinkel für beide Kondensatoren das Verhältnis der Teilspannungen unabhängig von der Frequenz zu machen.
  • Die Messung ist sehr genau, solange als Meßinstrument statische Voltmeter verwendet werden.
  • Benötigt man dagegen zu Meßzwecken größere Leistungen oder weist der Meßkreis neben kapazitiven noch induktive und ohmsche Widerstände auf, so vermindert sich die Meßgenauigkeit sehr rasch. Sie kann durch Vergrößerung der Totalkapazität des Spannungsteilers, durch transforma- torische Umwandlung der abgegriffenen Meß spannung in bekannter Weise verbessert werden. Doch ist der Aufwand für den Spannungsteiler bei höheren Spannungen in keinem Verhältnis mehr zum erreichten Nutzeffekt.
  • Weitere Verbesserungen der Meßgenauigkeiten bei großer Leistungsentnahme aus dem Spannungsteiler bestehen darin, daß man Kompensationsglieder in den Sekundärteil des Spannungsteilers einhaut. Besonders geeignet erwies sich die Verwendung einer Drosselspule im Meßkreis, deren Induktivität in Resonanz mit der Summe der beiden kapazitiven Glieder des Spannungsteilers steht. Der Anschluß erfolgt für diese Ausführung beispielsweise entsprechend Fig. I. Darin stellt 1 den Hochspannungsteil und 2 den Niederspannungsteil des kapazitiven Spannungsteilers dar. An ihrem Verhindungspunkt ist über eine Drosselspule 3 ein Spannungswandler 4 angeschaltet, an dessen Sekundärwicklung die Belastungsimpedanz 5 des Meßkreises angeschlossen ist. Die Totalspannung liegt zwischen Leiter und Erde, also an den in Serie geschalteten Teilen I und 2. Die Meßspannung wird an der Belastungsimpedanz 5 angenommen. Das Verhältnis der Totalspannung zur Meßspannung soll konstant und möglichst unabhängig von der Größe der Belastungsimpedanz 5 sein. -Ebenfalls soll die Meßspannung gegenüber der Totalspannung in der Phase keine Verschiebung aufweisen.
  • Die Spannungsabfälle in den Verlustwiderständen der Drosselspule 3 und des Transformators 4 ergehen aber zusätzliche tSbersetzungs- und Winkelfehler, welche nicht für alle in Frage kommenden Belastungen durch die Impedanz 5 genügend klein gehalten oder kompensiert werden können, sofern an den Spannungsteiler Forderungen in bezug auf Meßgenauigkeit und Belastbarkeit gestellt werden, wie sie für normale Spannungswandler mit transformatorischer Spannungsumwandlung nach den bestehenden Vorschriften verlangt werden.
  • Um den Übersetzungsfehler klein zu halten, kann wohl durch Veränderung der Kapazitäten 1 und 2 oder des Übersetzungsverhältnisses des Transformators 4 das Übersetzungsverhältnis des Spannungsteilers so bestimmt werden, daß der Übersetzungsfehler für eine mittlere Belastung Null wird. Die gleichen Maßnahmen haben aber auf die Größe des Fehlwinkels des Spannungsteilers praktisch keinen Einfluß, so daß zu dessen Verkleinerung bis heute keine einfachen Mitel zur Verfügung standen.
  • Die Erfindung gibt die Möglichkeit, den Fehlwinkel zu kompensieren. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der bei Leistungsentnahme durch den ohmschen Widerstand der Resonanzdrossel und des Transformators hervorgerufene mittlere Fehlwinkel zwischen Gesamtspannung und Meßspannung durch den Einbau eines ohmschen Widerstandes in das Hochspannungsglied des Spannungsteilers kompensiert wird.
  • Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme werden die Verlustwinkel der beiden Kondensatoren nicht wie bei den bekannten Anordnungen einander angeglichen, sondern im Gegenteil in einem solchen Maße ungleich gemacht, daß der mittlere Fehlwinkel auf der Sekundärseite für eine bestimmte Netzfrequenz kompensiert wird.
  • In Fig. 2 ist beispielsweise gezeigt, daß der ohmsche Widerstand 6 in Serie mit der l-Iochspannungskapazität I geschaltet wird. Dabei kann sich der Widerstand am leitungsseitigen Ende oder am erdseitigen Ende befinden. Der in diesem Widerstand bei Beanspruchung mit der Betriebswechselspannung entstehende Spannungsabfall ist so gewählt, daß die dadurch bewirkte Phasenverschiebung im Hochspannungsteil ungefähr derjenigen entspricht, welche durch die Belastungsimpedanz 5 im Unterspannungsteil erzeugt wird. Damit vermindert sich der Fehlwinkel, d. h. die Phasendifferenz zwischen der Totalspannung an Leiter und Erde und der Meßspannung an der Belastungsimpedanz 5.
  • Bei Beanspruchung mit Stoßspannungen, wie sie bei atmosphärischen Entladungen oder Einschaltvorgängen in Hochspannungskreisen entstehen können, tritt am Widerstand 6 eine wesentlich höhere Spannung auf als im Betrieb. Der Widerstand ist deshalb durch die Parallelschaltung einer Überspannungsschutzeinrichtung 7, wie Widerstandsableiter oder Schutzfunkenstrecken, zu schützen Diese spricht bei Überbeanspruchung an und leitet die zu hohen Spannungen am Widerstand ab. Es kann auch durch Benutzung von spannungsalahängigen Widerständen erreicht werden, daß im Betriebsfalle der zur Kompensation des Fehlwinkels nötige Spannungsabfall erzeugt wird, bei Überspannung aber die Widerstände einen viel kleineren Wert aufweisen, der Spannungsabfall also in erträglichen Grenzen bleibt.
  • Der ohmsche Widerstand 6 kann auch parallel zur Hochspannungskapazität angeschlossen werden. Er ist in diesem Falle für die Totalspannung des Spannungsteilers zu dimensionieren, braucht also keinen besonderen Schutz bei Überspannungen.
  • Es ist dabei in bezug auf die Einwirkung auf den Fehlwinkel gleichgültig, ob der Widerstand, bestehend aus einzelnen Einheiten, nur am Anfang und am Ende der Hochspannungskapazität I angeschlossen wird oder ob seine Einzelteile an entsprechende Zwischenpotentiale der Kapazität I angeschaltet werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum Messen von Wechselspannungen durch leistungsverbrauchende Meßgeräte mit Hilfe eines kapazitiven Spannungsteilers und einer im Niederspannungskreis liegenden Resonanzdrossel, dadurch gekennzeichnet, daß der bei Leistungsentnahme durch den ohmschen Widerstand der Drossel und des Transformators hervorgerufene mittlere Fehlwinkel zwischen Gesamtspannung und Meßspannung durch den Einbau eines ohmschen Widerstandes (6) in das Hochspannungsglied des Spannungsteilers (I, 2) kompensiert wird.
DEH1057D 1944-09-01 1944-09-28 Einrichtung zum Messen von hohen Wechselspannungen mit Hilfe eines kapazitiven Spannungsteilers Expired DE970752C (de)

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