DE966783C - Anordnung zum Entnehmen kleiner Leistung aus Hochspannungsnetzen mittels kapazitiver Spannungsteilung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 5. SEPTEMBER 1957

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JYr. 966 783 KLASSE 21 e GRUPPE 33 INTERNAT. KLASSE GOtr

D iip23VIIIc/2ie

Dielektra Aktiengesellschaft, Porz/Rhein

Anordnung zum Entnehmen kleiner Leistung aus Hochspannungsnetzen mittels kapazitiver Spannungsteilung

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 28. März 1952 an

Patentanmeldung bekanntgemacht am 29. September 1955

Patenterteilung bekanntgemacht am 22. August 1957

In der Abb. ι ist das Schaltbild einer Anordnung zum Entnehmen kleiner Leistung (z. B. zum Messen) aus Hochspannungsnetzen mittels eines kapazitiven Spannungsteilers dargestellt (C-Messung). Zwischen einem der Netzleiter und der Erde ist eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren mit den Kapazitäten C₁ bzw. C₂ eingeschaltet, wobei C₂ ^> C₁ ist. Das Verhältnis C₂ : C₁ wurde mit η bezeichnet:

C₁

= η.

(ι)

Parallel zum Kondensator C₂ liegt die Reihen-Schaltung einer Drossel D und eines Wandlers W.

An die Sekundär klemmen des Wandlers wird die Bürde, hier durch den Widerstand R dargestellt, angeschaltet. Die in der Anordnung auftretenden Spannungen sind

U = Phasenspannung Netz — Erde,

U₁, U₂ = Teilspannungen an C₁, C₂,

Ud ⁼ Spannung an der Drossel D, Uw₁ = Primärspannung des Wandlers W, Uw₂ = Sekundärspannung des Wandlers,

zugleich Spannung an der Bürde. ²^

Ferner wird die Stromstärke an der Bürde mit / bezeichnet. Unter der Voraussetzung, daß sowohl die Drossel als auch der Wandler verlustlos seien, ergeben sich optimale Verhältnisse, wenn die In-

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duktivität L der Drossel so bemessen ist, daß
(mit ω = Kreisfrequenz)

L =

oder

o>² (C₁ + C₂)

== konst.

Xd == X₂
ist, wobei

(2)

(3)

Xd = ω L und X₂ =

ω Cn

ist.

Dann ist die Spannung U_w2- an der Bürde konstant, d. h. unabhängig von der Bürdenstromstärke /, also der Belastung, und stets in Phase mit der Netzspannung U (vgl. ATM-Blätter V 3333"i und V 3333-8).

Die bekannten Ausführungen der Schaltung nach Abb. ι machen daher von der Beziehung (2), (3) Gebrauch, d. h. sie verwenden Drosseln mit möglichst konstanter Induktivität nach Maßgabe der gegebenen Werte von X₂ und n.

Aus technisch wirtschaftlichen Gründen werden sowohl die Drossel als auch der Wandler mit Eisenkern ausgeführt. Dies hat zur Folge, daß außer den ■Leistungsverlusten in den Wicklungen noch Leistungsverluste in den Eisenkernen auftreten. Daher ist die Spannung U_w2 an der Bürde nicht mehr konstant, sondern sie nimmt stark mit der Belastung ab (Abb. 2, Kurve a). Mit anderen Worten, das Übersetzungsverhältnis U : U_W2 ist nicht konstant, sondern nimmt mit der Belastung zu. Dies beeinträchtigt die Genauigkeit der Spannungsmessung insbesondere dann, wenn außer dem Spannungsmesser noch andere Verbraucher (z. B. Relais) zu- und abgeschaltet werden sollen.

Es ist bereits bekannt, den Spannungsabfall bei der Belastung der Anordnung dadurch auszugleichen, daß parallel zum Verbraucherkreis eine gesättigte Eisendrossel geschaltet wird. Dies bringt aber den entschiedenen Nachteil mit sich, daß sich die Spannung am Wandler erhöht und einen solchen Wert annehmen kann, daß die Isolation gefährdet wird. Daher sind — außer der zusätzlichen Drossel — besondere Maßnahmen zum Schütze der Isolation notwendig.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Entnehmen kleiner Leistungen aus Hochspannungsnetzen mittels kapazitiven Spannungs-

tellers, an den eine Reihenschaltung aus Drossel und Spannungswandler angeschlossen ist, die diese Nachteile vermeidet. Dies wird dadurch erzielt, daß gemäß der Erfindung als Drossel eine bereits bei geringer Belastung gesättigte Eisendrossel verwendet wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Spannung U_w2 an der Bürde unabhängig oder nahezu unabhängig von der Belastung ist (Abb. 2, Kurve 6). Im Anfang kann zwar ein etwas stärkerer Abfall der Spannung vorhanden sein; aber von einer geringen Belastung an, die" überdies eine künstliche Vorbelastung sein kann, bleibt die Spannung konstant. Es läßt sich außerdem erreichen, daß die Spannung U_w2 mit der Belastung etwas ansteigt (Abb. 2, Kurve c). Dies ist dann von Vorteil, wenn die Bürde über eine lange Leitung angeschlossen wird; der Spannungsabfall in der Leitung wird dann ausgeglichen. Eine zusätzliche Drossel ist also entbehrlich; außerdem sind keine Maßnahmen zum Schutz der Wandlerisolation notwendig, da sidi ja die Spannung nicht erhöht.

Die Wirkung der gesättigten Eisendrossel beruht darauf, daß ihre Induktivität mit der Belastung abnimmt. Durch die Wahl der Eisensorte für die Drossel kann die Abhängigkeit der Induktivität von der Belastung so gestaltet werden, daß sich die Kurven b oder c der Abb. 2 ergeben. Vorteilhaft ist es, wenn das Maximum der Permeabilität bei geringen Werten der magnetischen Feldstärke liegt. Zum Abstimmen der Drossel ist es zweckmäßig, einen veränderlichen Luftspalt im Eisen vorzusehen und gleichzeitig die wirksame Windungszahl durch Anzapfungen, Gegenschaltungen und. ähnliche Maßnahmen veränderlich zu machen. Ferner ist es durch eine Anordnung gemäß Abb. 3 möglich, die Induktivität der Drossel so zu beeinflussen, daß sie mit wachsender Belastung abnimmt. Hier wird der Belastungsstrom / durch eine Wicklung α auf dem Drosselkern geschickt, und zwar in dem Sinne, daß der magnetische Fluß geschwächt wird. Damit nimmt die Induktivität der Drossel mit wachsender Belastung ab. Die gewünschte Änderung der Induktivität der Drossel mit der Belastung kann auch mit anderen allgemein bekannten Mitteln erreicht werden.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zum Entnehmen kleiner Leistungen aus Hochspannungsnetzen mittels kapazitiven Spannungsteilers, an den eine Reihenschaltung aus Drossel und Spannungswandler angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine bereits bei geringem Teil der normalen Belastung gesättigte Eisendrossel verwendet wird.

2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel so dimensioniert ist, daß ihre Induktivität bei zunehmender Belastung den Wert gemäß Beziehung (2) durchläuft.

3. Anordnung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Drossel mittels eines Luftspalts stetig und mittels Anzapfungen an der Wicklung und gegengeschalteter Windungen stufenweise geändert werden kann.

4. Anordnung nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Wicklung auf der Drossel vorgesehen ist, durch die der Belastungsstrom fließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 401 539;
Archiv f. Elektrotechnik, Bd. 28, Jahrg. 1934, S. 302 bis 305.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©509562/81 9.55 (709 661/2S 8.57)