DEP0054489DA

DEP0054489DA - Arrangement for the visual display of the flow in alternating current

Info

Publication number: DEP0054489DA
Authority: DE
Inventors: Volker Dr.-Ing. Aschoff
Original assignee: Wilhelm Zeh KG, Freiburg
Publication date: 1951-03-15

Description

Das Hauptpatent betrifft die Anordnung zum optischen Anzeigen des Fließens von Wechselstrom mittels einer Lampe. Gemäß der Erfindung des Hauptpatents erfolgt diese Anzeige mittels einer auf Spannung ansprechenden Glimmlampe, die aber stromzeigend geschaltet von der vielwindungszahligen Sekundärwicklung eines Stromwandlers gespeist wird, dessen Primärwicklung mit geringer Windungszahl vom anzuzeigenden Wechselstrom durchflossen ist. Hierbei sind von besonderer Bedeutung, der mit der angegebenen Anordnung erzielbare, bisher ohne zusätzliche Maßnahmen nicht erreichte, außerordentlich weite Messbereich und deren verschwindend geringer Leistungsverbrauch. Vorteile, die sich ganz besonders bemerkbar machen bei Ausnutzung von Sättigungserscheinigungen im Eisenkern des Stromwandlers, d.h. bei einer solchen Bemessung des Stromwandlers, dass er im oberen Strombereich gesättigt arbeitet.The main patent relates to the arrangement for optically indicating the flow of alternating current by means of a lamp. According to the invention of the main patent, this display takes place by means of a voltage-responsive glow lamp, which, however, switched to show current, is fed by the multi-turn secondary winding of a current transformer whose primary winding is flowed through by the alternating current to be displayed with a low number of turns. Of particular importance here are the extraordinarily wide measuring range that can be achieved with the specified arrangement, but not previously achieved without additional measures, and its negligibly low power consumption. Advantages that are particularly noticeable when using saturation phenomena in the iron core of the current transformer, i.e. when the current transformer is dimensioned such that it works in the upper current range in a saturated state.

Das Hauptpatent behandelt die Anwendung der vorliegenden Anordnung für Wechselstrom allgemein. Das vorliegende Zusatzpatent bezweckt eine Weiterbildungsform dieser Anordnung, um sie auch für verkettete mehrphasige Wechselstromsysteme und insbesondere für Drehstrom anwendbar zu machen, und zwar brauchbar sowohl bei symmetrischen als auch bei unsymmetrischen Belastungen.The main patent deals generally with the application of the present arrangement for alternating current. The present additional patent aims at a further development of this arrangement in order to make it also applicable for concatenated multiphase alternating current systems and in particular for three-phase current, namely useful for both symmetrical and asymmetrical loads.

Nach der Erfindung des Hauptpatents hätte dies analog in der Weise zu geschehen, dass der die Glimmlampe mit seiner Sekundärwicklung hoher Windungszahl speisende Stromwandler primärseitig je durch eine Wicklung kleiner Windungszahl jeder der zu überwachenden Netzphasen erregt wird. Hierbei ergibt sich indessen aber die Schwierigkeit, dass bei symme- trischer Belastung eines z.B. zu überwachenden Drehstromsystems eine solche Anordnung unwirksam bleiben würde, weil sich in diesem Falle die durch die drei primären Phasenströme im Kern des Stromwandlers induzierten magnetischen Flüssen in ihrem Mittelwert aufheben können.According to the invention of the main patent, this would have to be done analogously in such a way that the current transformer feeding the glow lamp with its secondary winding with a high number of turns is excited on the primary side by a winding with a small number of turns of each of the network phases to be monitored. Here, however, the difficulty arises that with symmetrical tric load of a three-phase system to be monitored, for example, such an arrangement would remain ineffective because in this case the mean value of the magnetic fluxes induced by the three primary phase currents in the core of the current transformer can cancel each other out.

Dieser Mangel lässt sich indessen gemäß vorliegender Zusatz-Erfindung bei in Stern-Schaltung belasteten Drehstromsystemen dadurch beheben, dass von den primären Phasenwicklungen die eine Wicklung gegenüber den übrigen im umgekehrten Wicklungssinn gewickelt wird. In dieser Weise ist dann gesichert, dass der von den Primärwicklungen im Stromwandler erzeugte resultierende Fluss einen genügend von Null abweichenden Wert erhält, weil so die geometrische Addition der drei Stromvektoren dabei immer einen endlichen Wert ergibt, so dass daher also in jedem Fall, auch bei symmetrischer Belastung der angenommenen Stern-Schaltung, eine Stromanzeige entsprechend dem vorhandenen Wechselfluss durch die Glimmlampe zustande kommt.According to the present additional invention, however, this deficiency can be remedied in three-phase systems loaded in star connection by winding one of the primary phase windings in the opposite direction of the winding compared to the others. In this way it is ensured that the resulting flux generated by the primary windings in the current transformer has a value that deviates sufficiently from zero, because the geometric addition of the three current vectors always results in a finite value, so that in every case, even with symmetrical load of the assumed star connection, a current display according to the existing alternating flow through the glow lamp comes about.

Handelt es sich andererseits aber um ein in Dreieck-Schaltung belastetes Drehstromsystem, das auf Stromverbrauch überwacht werden soll, so genügt es nict, von den den einzelnen Phasen entsprechenden Primärwicklungen des Stromwandlers lediglich die eine Wicklung in umgekehrten Wickelsinn zu wickeln, weil trotz dieser Maßnahme in diesem Fall der Dreieck-Schaltung jetzt bei extrem unsymmetrischer Belastung, bei der z.B. nur ein einziger der in Dreieck geschalteten Verbraucher angeschlossen ist, ein dem Wert Null entsprechendes resultierendes Erregerfeld für den Eisenkern des Stromwandlers eintreten könnten, das dann keine Stromanzeige mehr vermitteln würde. Auch in diesen Fällen lässt sich indessen eine einwandfreie optische Überwachung eines Stromflusses mit den angegebenen einfachen Mitteln sicherstellen, wenn in entsprechender Weiterbildung der Erfindung bei in Dreieck geschalteten Netzphasenanschlüssen die gleichsinnig gewickelten primären Phasenwicklungen des Stromwandlers unterschiedliche Windungszahlen erhalten, die eine z.B. die doppelte Anzahl Windungen wie die andere. Unter dieser Voraussetzung ist dann nämlich auch bei ungünstigsten Verhältnissen aus den vorhandenen Primärwicklungen immer ein so großes resultierendes Erregerfeld vorhanden, das ausreicht, über die Sekundärwicklung des Strom- wandlers die angeschlossene Glimmlampe zum Aufleuchten zu bringen.On the other hand, if it is a delta circuit loaded three-phase system that is to be monitored for power consumption, it is not sufficient to wind only one of the primary windings of the current transformer corresponding to the individual phases in the opposite direction, because despite this measure in In this case of the triangle connection, now with extremely asymmetrical load, in which, for example, only one of the consumers connected in delta is connected, a resulting excitation field corresponding to the value zero could occur for the iron core of the current transformer, which would then no longer convey a current display. Even in these cases, however, a flawless optical monitoring of a current flow can be ensured with the specified simple means if, in a corresponding development of the invention with mains phase connections connected in triangle, the primary phase windings of the current transformer wound in the same direction receive different numbers of windings, e.g. double the number of windings the other. Under this prerequisite, even with the most unfavorable conditions, there is always such a large resulting excitation field from the existing primary windings that is sufficient to pass through the secondary winding of the current converter to light up the connected glow lamp.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand von zwei Ausführungsbeispielen noch näher erläutert, und zwar zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments, namely, FIG

Fig. 1 eine Schaltung der neuen optischen Stromüberwachungsanordnung für ein Drehstromnetz mit in Stern geschalteten Verbrauchern und1 shows a circuit of the new optical current monitoring arrangement for a three-phase network with consumers connected in star and

Fig. 2 die entsprechende Anordnung für in Dreieck geschaltete Verbraucher.2 shows the corresponding arrangement for consumers connected in a triangle.

Es bedeutet in den Figuren Ü den Kern eines Stromwandlers. Er wird erregt von drei getrennten Primärwicklungen I(sub)R, I(sub)S und I(sub)T, die einerseits an den entsprechenden Phasen des Drehstromnetzes R, S, T liegen und die andererseits zu den Verbrauchern V(sub)R, V(sub)S, V(sub)T führen, welche in Stern geschaltet sind. II ist die Sekundärwicklung großer Windungszahl des Stromwandlers Ü, an die die Glimmlampe Gl angeschlossen ist, welche zum Aufleuchten kommt, sobald in einer oder allen Wicklungen I(sub)R, I(sub)S, I(sub)T Strom fließt.In the figures Ü it means the core of a current transformer. It is excited by three separate primary windings I (sub) R, I (sub) S and I (sub) T, which are connected to the corresponding phases of the three-phase network R, S, T on the one hand and to the consumers V (sub) R on the other , V (sub) S, V (sub) T, which are connected in star. II is the secondary winding with a large number of turns of the current transformer U, to which the glow lamp Gl is connected, which lights up as soon as current flows in one or all of the windings I (sub) R, I (sub) S, I (sub) T.

Da die Phasen der in diesen Primärwicklungen fließenden Ströme bei der normal vorgesehenen Sternschaltung im Falle der symmetrischen Belastung der Verbraucher an sich so liegen würden, dass sich deren Wirkung im Kern des Übertragers Ü aufheben würde, ist z.B. die Wicklung IT so gewählt, dass ihr Wicklungssinn demjenigen der beiden anderen Primärwicklungen I(sub)R bzw. I(sub)S entgegengesetzt gerichtet ist. Dies ist erzielt durch Kreuzung der Zuleitungen der Wicklung I(sub)T. Die Folge hiervon ist, dass das resultierende primäre Erregerfeld des Stromwandlers immer einen von Null verschiedenen endlichen Wert erhält und die Glimmlampe Gl stets zum Ansprechen kommt, auch wenn die Verbraucher in Sternschaltung genau symmetrisch belastet sind.Since the phases of the currents flowing in these primary windings with the normally provided star connection in the case of symmetrical load on the consumers would be such that their effect in the core of the transformer Ü would be canceled out, the winding IT, for example, is chosen so that its winding sense that of the other two primary windings I (sub) R and I (sub) S is directed in the opposite direction. This is achieved by crossing the leads of the winding I (sub) T. The consequence of this is that the resulting primary excitation field of the current transformer always receives a finite value other than zero and the glow lamp Gl always responds, even if the loads in star connection are loaded exactly symmetrically.

Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, dass bei ihr die Verbraucher V(sub)R, V(sub)S, V(sub)T in Dreieck geschaltet sind und dass ferner die Wicklung I(sub)S, die den gleichen Wicklungssinn hat wie die Wicklung I(sub)R, außerdem noch zusätzlich die doppelte Windungszahl besitzt wie die Wicklung I(sub)R, während die Wicklung I(sub)T wieder im umgekehrten Sinne gewickelt ist. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass die primäre Stromwandlererregung auch dann niemals den WertThe circuit according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the loads V (sub) R, V (sub) S, V (sub) T are connected in a triangle and that the winding I (sub ) S, which has the same winding direction as winding I (sub) R, and also has twice the number of turns as winding I (sub) R, while winding I (sub) T is wound in the opposite direction again. This measure ensures that the primary current transformer excitation never exceeds the value

Null annehmen kann, wenn ungünstigenfalls eine derart unsymmetrische Belastung vorliegt, dass z.B. wahlweise einer der Verbraucher V(sub)R, V(sub)S oder V(sub)T angeschlossen ist.Can assume zero if, in the worst case, there is such an asymmetrical load that, for example, one of the consumers V (sub) R, V (sub) S or V (sub) T is optionally connected.

Werden die einzelnen Primärwicklungen I(sub)R und I(sub)T z.B. nur mit je einer Windung angenommen, während die Wicklung I(sub)S zwei Windungen erhält, so ergeben sich dabei folgende Möglichkeiten:If the individual primary windings I (sub) R and I (sub) T are assumed to have only one turn each, while winding I (sub) S has two turns, the following possibilities arise:

Bei Belastung nur durch den Verbraucher V(sub)R bleiben erregend wirksam die Wicklungen I(sub)R - I(sub)S = 1 Windung.If only the consumer V (sub) R is loaded, the windings I (sub) R - I (sub) S = 1 turn remain energizing.

Bei Belastung nur durch den Verbraucher V(sub)S bleiben erregend wirksam die Wicklungen I(sub)S + I(sub)T = 3 Windungen.If only the consumer V (sub) S is loaded, the windings I (sub) S + I (sub) T = 3 turns remain energizing.

Bei Belastung nur durch den Verbraucher V(sub)T bleiben erregend wirksam die Wicklungen I(sub)R + I(sub)T = 2 Windungen.If only the consumer V (sub) T is loaded, the windings I (sub) R + I (sub) T = 2 turns remain energizing.

Bei gleichen Strömen in allen drei Belastungsfällen ergibt sich eine magnetische Erregung, die im Werte 1 : 3 verschieden ist. Bei den großen Anzeigeberichten, die mit der grundsätzlichen Anordnung der angegebenen Stromzeigelampe erreicht werden können, bleibt immer noch ein genügend großer Ansprechbereich für die Drehstromanordnung übrig. Der sehr geringe primäre Leistungsverbrauch stellt außerdem sicher, dass keine merkbaren gegenseitigen Beeinflussungen der drei Phasen auftreten.With the same currents in all three load cases, the result is a magnetic excitation with a value of 1: 3 different. With the large display reports that can be achieved with the basic arrangement of the specified current indicator lamp, there is still a sufficiently large response range left for the three-phase arrangement. The very low primary power consumption also ensures that there are no noticeable mutual influences between the three phases.

Claims

1.) Arrangement for the optical display of the flow of alternating current by means of a glow lamp fed by a current transformer according to main patent no. that the current transformer (Ü) that feeds the glow lamp (Gl) with its secondary winding (II) with a high number of turns is excited on the primary side by a winding with a small number of turns of each of the network phases to be monitored in such a way that the flows generated do not cancel each other out, e.g. in the case of three-phase alternating current one primary winding (I (sub) T) is wound in the opposite direction of the winding compared to the other (I (sub) R, I (sub) S).

2.) Arrangement according to claim 1, characterized in that in the delta-connected network phases of a three-phase system, the co-wound primary phase windings (I (sub) R, I (sub) S) of the current transformer (Ü) have different numbers of turns, for example the double of the other.