DE644824C - Einrichtung zur Messung von Gleichstroemen - Google Patents

Description

Zur Messung von insbesondere hochgespannten Gleichströmen ist eine Einrichtung bekanntgeworden, bei welcher von Hand ein Strom eingeregelt wird, der dem zu messenden Strom proportional ist. Wenn der Kompensationsstrom den jeweiligen Wert des zu messenden Stromes erreicht hat, so zeigt ein Spannungsmeßgerät die Spannung ο an. Bei dieser bekannten Anordnung handelt es sich also um eine Meßeinrichtung, bei welcher eine stetige Anzeige des zu messenden Gleichstromes nicht möglich ist und bei welcher außerdem eine Messung nur durch Eingreifen des Bedienungsbeamten zustande kommt.

Bei einer anderen bekannten Anordnung ist ein drehbarer Anker in dem Luftspalt eines bewickelten Eisenringes angeordnet, der um den Leiter gelegt ist, dessen Strom gemessen werden soll. Bei dieser bekannten Anordnung wird der Anker entweder durch einen Motor oder durch ein Federwerk angetrieben. Außerdem sind bei der bekannten Anordnung zwei Meßgeräte notwendig, von denen eins im Ankerstromkreis liegt, das andere im Kreis der Wicklung des Eisenringes, und durch den Vergleich des Ausschlages der beiden Meßgeräte kann auf die Größen des zu messenden Stromes geschlossen werden. Bei einer Weiterbildung einer derartigen Einrichtung hat man vorgeschlagen, die magnetischen Störfelder abzuschirmen bzw. einen weiteren Servomotor zur Verstellung eines Widerstandes vorzusehen, so daß sie 'die Meßergebnisse nicht beeinflussen können. Eine andere bekannte Anordnung betrifft ein Gleichstrommeßgerät, bei welchem der stromdurchflossene Leiter in einem ihn umschließenden Eisenring ein Magnetfeld erzeugt, das durch ein von einem Hilfsstrom erzeugtes Magnetfeld kompensiert wird. Der Hilfsstrom wird hierbei selbsttätig in seiner Intensität derart eingestellt, daß der Magnetismus in dem Eisenring sich dem Nullwert nähert bzw. gleich Null wird, so daß eine dauernde direkte Ablesung des im Leiter fließenden Stromes mittels eines in den Hilf s-Stromkreis geschalteten Strommessers möglich ist. Zur Veränderung des Magnetfeldes dient bei der bekannten Einrichtung ein in einem Luftspalt des Eisenkörpers angeordneter, mit Gleichstrom vormagnetisierter Anker, dessen Ausschlag dazu benutzt wird, über Kontakte eine Einrichtung, beispielsweise einen Magnetmotor, zu steuern, die den kompensierenden Hilfsstrom einstellt. Dies bedeutet, daß eine doppelte Energieumsetzung erfolgen muß, nämlich daß zuerst der Drehanker in dem Luftspalt und dann die von dem Kontaktschluß abhängige Steuereinrichtung betätigt werden

*) Von dein Patent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Wilhelm Stäblein in Berlin-Hermsdorf.

muß. Dadurch wird eine gewisse Zeitverzögerung in den Meßvorgang gebracht, und die Einstellung des Meßgerätes eilt den Verände- ^ rungan des zu messenden Gleichstromes urri'1 ein beträchtliches nach. ''$£&*'■

Gemäß der Erfindung wird dieser NacHj nun dadurch vermieden, daß im Luftspalt aesi; Eisenkörpers ein fremderregter Gleichstrommotoranker angeordnet ist, der je nach der ίο Richtung des Magnetflusses in der einen oder anderen Richtung in Umlauf versetzt wird und die Regeleinrichtung für den Kompensationsstrom unmittelbar bzw. über ein Übersetzungsgetriebe steuert. Der Hüfsstrom wird wie bei der bekannten Einrichtung in einem Anzeigegerät gemessen und entspricht, wenn der Anker und damit die Regelvorrichtung zur Ruhe gekommen sind, dem zu messenden Strom.

Die Einrichtung gemäß der.Erfindung sowie einige vorteilhafte Ausgestaltungen derselben werden im folgenden an Hand einiger Ausführungsbeispiele erläutert, und zwar zeigt die Abb. ι schematise!! eine Einrichtung zur Messung eines Gleichstromes, dessen Richtung unveränderlich ist.

Die Abb. 2 zeigt eine Einrichtung zur Messung eines Gleichstromes, der positive und negative Vorzeichen annehmen kann. Abb. 3 zeigt eine Einrichtung, bei welcher mehrere Gleichströme zu messen sind, die positive oder negative Vorzeichen annehmen können und bei welcher die Gesamtsumme und außerdem noch ti. a. die positive und negative Teilsumme angezeigt werden.

In Abb. ι bedeutet 10 den Leiter, welcher den zu messenden Strom führt, 11 den Eisenkörper, 12 die Kompensationswicklung. In dem Luftspalt des Eisenkörpers 11 befindet sich der Gleichstromanker 13, dessen Kollektorbürsten an eine Gleichstromquelle 14 angeschlossen sind. Der Anker 13 betätigt über ein doppeltes Schneckenradgetriebe 15, 16 den Schleifkontakt 17 eines Widerstandes 18. Dieser letztere liegt als Vorschaltwiderstand vor der Kompensationswicklung 12, in deren Kreis sich außerdem noch das Anzeigeinstrument 19 befindet.

Die Einrichtung arbeitet in folgender Weise: Der in dem Leiter 10 fließende Strom ruft in dem Eisenkörper 11 einen Fluß hervor, der beispielsweise die Richtung des eingetragenen Pfeiles besitzen möge. Der von der Kompensationswicklung 12 hervorgerufene Fluß ist dem von dem Leiter 10 erzeugten entgegengesetzt gerichtet und wird auf den gleichen Betrag wie dieser eingeregelt. Ändert sich der Strom im Leiter 10 nach der einen oder anderen Richtung, so überwiegt der vom Leiter 10 erzeugte bzw. der von der Kompensationswicklung 12 hervorgerufene Fluß, und der Motoranker 13 wird in Umlauf gesetzt. Die Umlaufrichtung und die Anordnung des Übersetzungsgetriebes 15, 16 ist dabei derart gewählt, daß i?;bei einer Zunahme des Flusses im Leiter 10 der -Schleifkontakt 17 auf den Widerstand 18 im .'^afäirzeigersinne wandert. Es wird demzufolge ■icier Strom in der Kompensationswicklung 12 verstärkt, bis der Kompensationsfluß den Primärfluß gerade aufhebt, so daß der Anker 13 Ruhe kommt. In diesem Zustand kann

aus dem Kompensationsstrom und damit aus der Anzeige des Instrumentes 19 auf den Primärstrom geschlossen werden; das Instrument 19 wird zweckmäßig in Einheiten des Primärstromes geeicht.

Um-den Einfluß der Hysteresiseigenschaften des Eisenkörpers 11 auf die Messung auszuschalten, kann zweckmäßig auf ihn noch eine weitere Wicklung aufgebracht werden, welche dauernd von einem Wechselstrom gespeist wird. Ihre Wirkungsweise beruht darauf, daß der Arbeitspunkt auf der Magnetisierungs-. kurve dauernd zwischen dem aufsteigenden und dem absteigenden Ast hin und her läuft, so *5 daß die zwischen dem aufsteigenden und absteigenden Aste liegende Mittellinie für die Größe des Flusses maßgebend ist.

In Abb. 2 bedeutet 20 einen Spannungsteiler, dessen Endpunkte an dem positiven und negativen Außenleiter einer Drei-Leiter-Gleichstromquelle angeschlossen sind. Sein Schleifkontakt 21 ist über die Kompensationswick- , lung 12 und das Anzeigeinstrument 19 an den Mittelleiter der Drei-Leiter-Gleichstromquelle gelegt. Der Schleifkontakt 21 wird ebenso, wie in Abb. 1 erläutert, von dem Anker im Luftspalt des Eisenkörpers verstellt. In Abb. 2 ist der Einfachheit halber nur die Kompensationswicklung eingezeichnet.

Die Wirkungsweise stimmt mit der an Hand, der Abb. 1 erläuterten im wesentlichen überein. Ist der zu messende Strom Null, so be- findet sich der Schleifkontakt 21 in der Mitte des Spannungsteilers 20, die Kompensations- *5»5 wicklung 12 ist infolgedessen stromlos. Nimmt der zu messende Strom positive bzw. negative Werte an, so bewegt sich der Schleifkontakt 21 auf der oberen bzw. unteren Hälfte des Spannungsteilers. Durch die Kompensationswick- ^;*ώ lung 12 fließt infolgedessen ein Strom, dessen Größe und Richtung der Größe und Richtung des zu messenden Stromes entspricht. Das Instrument 19, dessen Nullpunkt sich in der Mitte der Skala befindet, zeigt diesen Korn- «5 pensationsstrom nach Größe und Richtung an. In Abb. 3 bedeuten A, B, C drei getrennte Meßeinrichtungen, deren jede für die Messung von Gleichströmen wechselnder Richtung eingerichtet ist. Die Meßeinrichtung ist wieder I·⁰ vereinfacht dargestellt. 12 α b c sind die Kompensationswicklungen, ig abc die Anzeige-

instrumente im Kompensationskreise und 17 ab c die Schleifkontakte der Regelwiderstände. Es sind im Gegensatz zu der Einrichtung nach Abb. 1 in diesem Falle für jede Meßeinrichtung zwei Widerstände 18' abc, 18" ab c vorhanden, die positiven und negativen Werten der in den Meßvorrichtungen ABC gemessenen Größen zugeordnet sind. Außer den Meßinstrumenten 19 α b c sind noch Meßinstrumente 22 bis 27 vorhanden, welche zur Messung der Gesamtsumme der drei Meßgrößen bzw. zur Messung von Teilsummen dienen.

Die Wirkungsweise jeder einzelnen der Meßvorrichtungen ABC entspricht der bei Abb. ι erläuterten mit dem einzigen Unterschied, daß positiven und negativen Werten der zu messenden Größe und damit auch positiven und negativen Werten des Kompensationsstromes je ein besonderer Widerstand 18' ab c bzw. 18" ab c zugeordnet ist. Ist der zu messende Gleichstrom Null, so befinden sich die Schleifkontakte 17 α & c an der Stelle ρ und berühren keinen der beiden Widerstände 18' und 18". Hat die zu messende Größe -einen positiven oder negativen endlichen Betrag, so stehen die Schleifkontakte auf einem der beiden Widerstände i8' bzw. 18". In den Meßinstrumenten 22 bis 27 können die Gesamtsumme bzw. verschiedene Teilsummen abgelesen werden. Das Instrument 22 wird von den Kompensationsströmen der Meßvorrichtung A, B durchflossen und zeigt die vorzeichenrichtige Teilsumme dieser beiden Meß-

größen an. Das Instrument 23 zeigt die Gesamtsumme aller drei Meßgrößen, und zwar die vorzeichenrichtige Gesamtsumme. Das Instrument 24 zeigt die positive Teilsumme der' beiden in den Vorrichtungen A, B gemessenen Größen, das Instrument 25 die negative Teilsumme der in den Vorrichtungen B und C gemessenen Größen an und die Instrumente 26 und 27 die negative und positive Gesamtsumme aller drei Meßgrößen.

Der Eisenkörper 11 wird zweckmäßig, wie in Abb. 1 dargestellt, ringförmig ausgebildet, derart, daß er denLeiter mit dem zu messenden Strom umschließt. Bei dieser Art der Anordnung ist die Meßeinrichtung Fremdfeldern weniger stark unterworfen, als wenn der Eisenkörper außer dem Luftspalt für den Gleichstrommotoranker noch einen mehr oder weniger großen weiteren Luftspalt besitzt.

Die Ankerwicklung und der Kompensationskreis können aus derselben Gleichstromquelle gespeist werden, deren Spannung im übrigen nicht konstant gehalten zu werden braucht. Gegebenenfalls kann auch die Wechselstromquelle, welche die evtl. auf dem Eisenkern vorzusehende Entmagnetisierungswicklung speist, über einen oder mehrere Gleichrichter den Strom für die Ankerwicklung und den Kompensationskreis liefern. Die Einrichtung kann auch zur Messung von Gleichspannungen verwendet werden, wenn der Leiter 10 durch eine Wicklung ersetzt wird, welche den Eisenkern umgibt und welche über einen Vorschaltwiderstand an die zu messende Gleichspannung angeschlossen ist.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Messung von Gleichströmen, bestehend aus einem Eisenkörper, der von dem zu messenden Strome und von einem eine Kompensationswicklung durchfließenden Hilfsstrome in entgegengesetzten Richtungen magnetisiert wird, sowie einer Regeleinrichtung, die je nach Überwiegen des vom Meßstrome oder des vom Hilfsstrome erzeugten Flusses in der einen oder anderen Richtung verstellt wird und den Hilfsstrom auf den zur Kompensation erforderlichen Wert einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftspalt des Eisenkörpers ein fremderregter Gleichstrommdtoranker (13) angeordnet ist, der je nach der Richtung des Magnetflusses in der einen oder anderen Richtung in Umlauf versetzt wird und die Regeleinrichtung (17, 18) für den Kompensationsstrom unmittelbar bzw. über ein Übersetzungsgetriebe (15, 16) steuert.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung aus einem verstellbaren Widerstand (18) besteht, der in Reihe mit der Kompensationswicklung (12) und dem Anzeigeinstrument (19) an die den Kompensationskreis speisende Stromquelle geschaltet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung aus einem Spannungsteiler (20)

   - besteht, dessen Endpunkte an den positiven und den negativen Außenleiter einer Drei-Leiter - Gleichstromquelle angeschlossen sind, und daß die Kompensationswicklung (12) in Reihe mit dem Anzeigeinstrument (19) einerseits an dem Schleifkontakt (17) des Spannungsteilers (21), andererseits an dem Mittelleiter der Drei-Leiter-Gleichstromquelle liegt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung aus zwei verstellbaren Widerständen (18', 18") besteht, von denen bei positiven Werten des zu messenden Gleichstromes der eine, bei negativen der andere verstellt wird und von denen der eine dem positiven, der andere dem negativen Außenleiter einer Drei-Leiter-Gleichstromquelle vorgeschaltet ist, und dadurch,

   daß beide Widerstände über die Kompensationswicklung (12) und das Anzeigeinstrument (19) am Mittelleiter der Drei-Leiter-Gleichstromquelle liegen.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkörper (11) den bzw. die Leiter mit den zu messenden Strömen ringförmig umschließt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Eisenkörper (11) eine weitere dauernd mit Wechselstrom gespeiste Wicklung vorgesehen ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationskreis und der fremderregte Anker (13) aus derselben Stromquelle gespeist werden.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel- ao stromwicklung auf dem E-isenkörper, die Anker- und die Kompensationswicklung (13,12) aus derselben Wechselstromquelle, der für die Anker- und Kompensations- \vicklung ein oder mehrere Gleichrichter »5 vorgeschaltet sind, gespeist werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen