Messwandler. Es ist bekannt, einen Durchführungs isolator zum Messen des ihn durchfliessenden Stromes zu benutzen. Hierfür wird er als Messwandler ausgebildet, indem auf dem Durchführungsisolator ein Ring als Kern, auf welchen Kern eine Spule aufgewickelt ist und mit einem geeigneten Strommesser in Reihe geschaltet werden kann, angeord net wird.
Wenn der Leiter des Durchfüh- rungsisolators stromdurchflossen ist, so wird in der Spule, die,die Sekundärwicklung des Stromwandlers darstellt, während der Leiter selbst .den Primärkreis, bildet, ein dem Hauptstrom praktisch proportionaler Strom induziert, der folglich zum Messen dieses Hauptstromes dienen kann.
Der Anwendungsbereich der bis heute bekannten Messwandler solcher Art ist auf diese Strommessungen beschränkt, und wenn andere elektrische Grössen gemessen werden sollen, müssen gesonderte Hilfsstromkreise herangezogen werden. Die vorliegende Er findung bezieht sich auf einen Messwandler, welcher das Messen irgendwelcher elektri- s 'her Wecliselstrom#,rössen gestattet.
Zu dem <I>e</I><B>C</B> Zweck weist der erfindungsgemässe lIess- wandler einen ringförmigen zur Durchfüh rung,gleichachsigen Kern und eine von min destens einem Teil des Kapazitätsstromes der Durchführung durchflossene Spannungswick lung und eine Sekundärwicklung auf, in wel cher sich der von dem die Durchführung durchsetzenden Leiter induzierte Strom mit dem von der Spannungswicklung induzierten Strom summiert. Die Spannungswicklung kann mit ihrem einen Ende mit einem an der Durchführung angebrachten . Kondensator belag verbunden: und mit ihrem andern Ende an Erde gelegt sein.
Vermöge dieser Anord nung wird, wenn durch den unter Spannung stehenden Leiter des Durchführungsisolators kein Strom fliesst, in der genannten Span nungswicklung ein der Spannung des Lei ters proportionaler Kapazitätsstrom hervor gerufen, der zum Messen der Spannung die nen kann, entweder durch einen in den Strom- kreis dieser Spannungswicklung eingeschal teten Messapparat oder durch Messen des von diesem Kapazitätsstrom in der Sekundär wicklung des Me & wandlers induzierten Stro mes.
Wenn dagegen der Leiter, der die Durch führung des Isolators durchsetzt, vom Strom durchflossen ist, so summieren sich in dem Stromkreis der Sekundärwicklung des Mess- wandlers die Wirkungen des Primärstromes und der Spannung des Leiters und durch ent sprechende Schaltung der M.esswandlerspulen zweier oder mehrerer Durchführungsisolato- ren-lassen sich gleichzeitig Messungen der Spannung gleicher Phase gegen Erde oder zwischen zwei von mehreren Phasen eines Netzes, der Frequenz, der Leistung, Feststel lung des Synchronismus usw. ausführen.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist sche matisch ein Aus.führuugsbeispiel und ein Anwendungsbeispiel des Messwandlers nach der Erfindung dargestellt.
Abb. 1 zeigt schematisch die übliche An ordnung eines Messwandlers mit Durchfüh rungsisolator; Abb. 2 stellt das Schalschema eines sol chen Wandlers dar; Abb. 3 zeigt das Schema eines Messivand- iers nach der vorliegenden Erfindung; Abb. 4 veranschaulicht das Schema eines Anwendungsbeispiels des Erfindungsgegen standes.
In Abb. 1 bezeichnet B den Durchfüh rungsisolator, der mit dem Mittelleiter P, dem Befestigungsflansch F und einem ring förmigen Kern 31 mit Wicklung S versehen ist. Der Leiter P bildet den Primär- und die Wicklung S den Sekundärstromkreis des Stromtransformators. Ein Apparat A, zum Beispiel ein Strommesser, der in den Strom kreis der Wicklung S eingeschaltet wird, zeigt der Stromstärke im Leiter P proportio nale Werte an, und kann folglich nur zur Messung dieses Stromes dienen (Abb. 2).
In Abb. 3 ist das Schema einer Anord nung des Messwandlers nach der Erfindung dargestellt, dessen Sekundärwicklung S gleichzeitig von dem durch den Leiter P fliessenden Strom und seiner Spannung be einflusst wird. Der Messwandler besteht aus dem den aktiven magnetischen Kreis auf nehmenden Körper Dl, der Sekundärwicklung S, in deren Stromkreis wie in dem vorigen Falle ein Messapparat A eingeschaltet ist.
ferner aus einer Spannungswicklung T, die mit ihrem einen Ende bei E geerdet und mit dem andern Ende mit einem Konden- satorbelag C verbunden ist, der den Durch führungsisolator umschliesst und in bezug auf den Leiter P eine bestimmte Kapazität besitzt. In diesem Falle besteht, wenn den Leiter P kein Strom durchfliesst, er aber unter Spannung ist, in der Spannungswick lung T ein der Spannung des Leiters P pro portionaler Kapazitätsstrom und folglich in der Wicklung S ein induzierter Strom, der vom Messappar at A gemessen werden kann und zur Spannung des Leiters P in einem be stimmten Verhältnis steht.
Wenn durch den Leiter P Strom fliesst. so summieren sich in der Sekundärwicklung S die Wirkungen des Stromes. und der Span nung des Leiters P. Diese Wirkungen kön nen durch geeignete Schaltungen zweier oder mehrerer Messwandler nach der Erfindung zur Messung aller elektrischen Wechselgrö ssen benutzt werden.
In, Abb. 4 ist ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemässen Messvorrichtung bei spielsweise dargestellt. Die Figur zeigt zwei Messwandler, die an. -der gleichen Leitung, welche durch den Schalter 1 aufgetrennt werden kann, liegen, wobei sich der eine Wandler vor, der andere nach dem Schalter befindet. Pi und P2 bezeichnen dabei die die Mittelleiter der Durchführungsisolatoren bil denden miteinander verbindbaren Leiterteile desselben Phasenleiters eines Schalters;
Ci. C2 die Kondensatorbeläge der Durchfüh rungsisolatoren, 112i, 1112 die ringförmigen Messwandlerkerne, die mit Sekundärwicklun gen Si, S2 und Spannungswicklungen Ti, T2 versehen sind.
Die Spannungswicklungen Ti und T2 sind einerends durch die Leiter 1 bezw. 2 mit den Kondensatorbelägen Ci bezw. C2 und an- derends miteinander und mit der Erde E durch den gemeinsamen Leiter 3 verbunden.
Die Sekundärwicklungen Si und S2 sind in bezug auf die durch die Spannungswick- lungen Ti und T2 induzierten Spannungen im Stromkreis über die Leiter 4, 5, 15 mit dem Messapparat A und den Leiter 6 gegen einander geschaltet. Parallel zum Strom messer A können die induktiven Widerstände Bi und R2 geschaltet werden, die durch den einen Umschalter FL aufweisenden Leiter 7 verbunden sind.
Zwischen die Leiter 4 und 5 ist mittelst der Leiter 7 und 8 ein Mess- apparat V eingeschaltet, dessen Klemmen mit den festen Kontakten 9 und 10 des Umschalters K verbunden sind.
In die Leiter 5 bezw. 6 zwischen der Wicklung Si und dem Widerstand Bi bezw. der Wicklung 82 und dem Widerstand E2 sind die Schalter 11 bezw. 12, in den vom Leiter 4 abzweigenden Leiter 8 der Schalter 13 und in den Strombahnzweig 15 über den Strommesser der Schalter 14 eingeschaltet.
Die Wicklungen Ti und T2 werden von dem vollen oder einem Teil des Kapazitäts stromes der betreffenden Durchführung durchflossen. Bei offenem Schalter I fliesst durch die Leiter Pi und P2 kein Strom. Durch die Wicklungen Si und S2 fliesst ein Strom, der demjenigen, der durch die Wicklungen T1 und T2 fliesst, proportional und folglich auch den Spannungen der Leiter Pi und P2 gegen Erde proportional ist.
Wenn der Um schalter K auf den Kontakt 10 gelegt ist, während die Schalter 12 und 13 geschlossen sind, stellt man einen .Stromkreis her, der von einem Pol der Wicklung S2 durch den Leiter 4, Schalter 13, Messapparat V, Kon takt 10, induktiven Widerstand R2, Leiter 6 und Schalter 12 zum andern Pol der Wick lung 82 geht. Das Messinstrument V wird dementsprechend die Spannung des Leiters P2 anzeigen.
Wenn,dagegen der Schalter 12 offen und der Schalter 11 geschlossen ist, wird ein Stromkreis hergestellt, der von einem Pol der Wioklung Si über Leiter 5 und Schalter 11, induktiven Widerstand Ri, Leiter 7, Mess- apparat V und Schalter 13 zum andern Pol der Wicklung Si .geht. Das Messinstrument V wird nun die Spannung des Leiters von Pi angeben.
Sind die Schalter 13 und 1d offen und der Umschalter K auf dem Kon takt 9, so schliesst sich ein Stromkreis. der von einem Pol der Wicklung Si über den Leiter 5 und Schalter 11, induktiven Wider stand Bi, Leiter 7, Messapparat V, Leiter Q, Schalter K, induktiven Widerstand R2, Lei ter 6 mit Schalter 12, Wicklung S2 und Lei ter 4 zum andern Pol der Wicklung<B>81</B> geht.
Das Messinstrument V wird nun die vel-:- torielle Summe der beiden den Spannungen des Leiters Pi bezw. P2 proportionalen Ströme angeben. Die Vorrichtung kann also auch als Synchronisierungsapparat benutzt werden.
Bei geschlossenem Schalter 1 fliesst durch die Leiter Pi und P2 ein Strom, der in den Wicklungen Si und S2 einen Strom induziert.
der sich mit dem durch die Wicklungen Ti und T2 induzierten Strom vereinigt. E'tTenn alle Schalter geschlossen sind und der t m- sehalter K an den Kontakt 10 gelegt ist, so sind die Wicklungen Si und S2 in bezug auf die durch die Spannungswicklungen Ti und T2 induzierten Spannungen zum Messinstru- ment V parallel geschaltet,
während sich diese Spannungen im Stromkreis des Messapparates A gegenseitig aufheben, der deshalb von den ,durch die Wicklungen Ti und T2 indu zierten Strömen praktisch nicht beeinflusst wird.
Da die durch die Leiter Pi und P2 in den Wicklungen<B>81</B> und S2 induzierten Ströme im Stromkreis über das Messinstrument ;1 gleich gerichtet sind, summieren sich ihre Wirkungen im Stromkreis des lIessinstru- mentes A, während sie sich in bezug auf das Messinstrument V gegenseitig aufheben, das also durch die durch die Leiter Pi und P2 in den Wicklungen Si und S2 induzierten Ströme praktisch nicht beeinflusst wird.
Die Angaben der Messinstrumente A und V entsprechen daher denjenigen, die man erhalten würde, wenn man die Strom- und Spannungsmessung getrennt ausgeführt hätte, wobei die-ersteren gerade so genau sind und nur einen Messwandler je Durch führung erfordern.
In die Stromkreise der Wicklungen Si und S'2 können alle zum Messen der andern elektrischen Grössen dienenden Apparate, so wie Relais für Fernmessungen und .selbst tätige Regulierung von elektrischen Maschi nen und Anlagen eingeschaltet werden. 'Wenn die Wandler nach der vorliegenden Erfin dung bei Durchführungen von verschiedenen Phasen angewandt werden, können die Span nungen zwischen Phase und Phase gemessen und überhaupt alle für die Tontrolle der elektrischen Anlagen notwendigen Messungen durchgeführt werden.
Transducer. It is known to use a bushing insulator to measure the current flowing through it. For this purpose, it is designed as a measuring transducer by a ring as a core on the bushing insulator, on which core a coil is wound and can be connected in series with a suitable ammeter.
When current flows through the conductor of the bushing insulator, a current practically proportional to the main current is induced in the coil, which represents the secondary winding of the current transformer, while the conductor itself forms the primary circuit, which can therefore be used to measure this main current .
The application range of the measuring transducers of this type known to date is limited to these current measurements, and if other electrical quantities are to be measured, separate auxiliary circuits must be used. The present invention relates to a transducer which allows any electrical alternating current # to be measured.
For the <I>e </I> <B> C </B> purpose, the relay according to the invention has a ring-shaped feedthrough, equiaxed core and a voltage winding through which at least part of the capacitance current of the bushing flows and a secondary winding on, in wel cher the current induced by the conductor penetrating the bushing adds up to the current induced by the voltage winding. The voltage winding can be attached with one end to the bushing. Capacitor coating connected: and be connected to earth at the other end.
By virtue of this arrangement, if no current flows through the live conductor of the bushing insulator, a capacitance current proportional to the voltage of the conductor is generated in the said voltage winding, which can be used to measure the voltage, either through a current - circuit of this voltage winding switched on measuring apparatus or by measuring the current induced by this capacitance current in the secondary winding of the measuring transducer.
If, on the other hand, current flows through the conductor that passes through the insulator, the effects of the primary current and the voltage of the conductor add up in the circuit of the secondary winding of the measuring transducer and, due to the corresponding switching of the measuring transducer coils of two or several bushing insulators - measurements of the voltage of the same phase to earth or between two of several phases of a network, the frequency, the power, the determination of the synchronism etc. can be carried out simultaneously.
In the accompanying drawing, a Aus.führuugsbeispiel and an application example of the transducer according to the invention is shown schematically.
Fig. 1 shows schematically the usual arrangement of a transducer with a bushing insulator; Fig. 2 shows the circuit diagram of such a transducer; Fig. 3 shows the scheme of a Messivand- iers according to the present invention; Fig. 4 illustrates the scheme of an application example of the subject matter of the invention.
In Fig. 1, B denotes the bushing insulator, which is provided with the center conductor P, the mounting flange F and an annular core 31 with S winding. The conductor P forms the primary and the winding S the secondary circuit of the current transformer. An apparatus A, for example an ammeter, which is switched into the circuit of the winding S, shows the amperage in the conductor P proportional values, and can therefore only be used to measure this current (Fig. 2).
In Fig. 3 the scheme of an arrangement of the transducer according to the invention is shown, the secondary winding S is simultaneously influenced by the current flowing through the conductor P and its voltage. The transducer consists of the active magnetic circuit on receiving body Dl, the secondary winding S, in whose circuit, as in the previous case, a measuring device A is switched on.
furthermore from a voltage winding T, one end of which is earthed at E and the other end is connected to a capacitor lining C which surrounds the bushing insulator and has a certain capacitance with respect to conductor P. In this case, if there is no current flowing through conductor P, but it is under voltage, there is a capacitance current proportional to the voltage of conductor P in voltage winding T and consequently an induced current in winding S, which is measured by measuring apparatus A. can and has a certain relationship to the voltage of the conductor P.
When current flows through conductor P. the effects of the current add up in the secondary winding S. and the voltage of the conductor P. These effects can be used by suitable circuits of two or more measuring transducers according to the invention for measuring all electrical alternating quantities.
In, Fig. 4 an application example of the inventive measuring device is shown for example. The figure shows two transducers that indicate. -The same line, which can be separated by the switch 1, lie, with one converter in front of the switch and the other after the switch. Pi and P2 denote the central conductors of the bushing insulators bil Denden interconnectable conductor parts of the same phase conductor of a switch;
Ci. C2, the capacitor layers of the bushing insulators, 112i, 1112 the ring-shaped transducer cores, which are provided with secondary windings Si, S2 and voltage windings Ti, T2.
The voltage windings Ti and T2 are at one end through the conductor 1 respectively. 2 with the capacitor layers Ci respectively. C2 and at the other end are connected to one another and to earth E by the common conductor 3.
The secondary windings Si and S2 are connected to one another with respect to the voltages induced by the voltage windings Ti and T2 in the circuit via the conductors 4, 5, 15 with the measuring apparatus A and the conductor 6. In parallel to the ammeter A, the inductive resistors Bi and R2 can be connected, which are connected by the conductor 7 having a switch FL.
Between the conductors 4 and 5, a measuring device V is connected by means of the conductors 7 and 8, the terminals of which are connected to the fixed contacts 9 and 10 of the changeover switch K.
In the head 5 respectively. 6 between the winding Si and the resistor Bi respectively. the winding 82 and the resistor E2, the switches 11 respectively. 12, in the branching off conductor 8 of the switch 13 and in the current path branch 15 via the ammeter, the switch 14 is switched on.
The windings Ti and T2 are traversed by the full or part of the capacitance current of the relevant implementation. When switch I is open, no current flows through conductors Pi and P2. A current flows through the windings Si and S2 which is proportional to that which flows through the windings T1 and T2 and is consequently also proportional to the voltages of the conductors Pi and P2 to earth.
If the changeover switch K is placed on contact 10 while switches 12 and 13 are closed, a .Stromkreis is produced from one pole of winding S2 through conductor 4, switch 13, measuring device V, contact 10, inductive resistor R2, conductor 6 and switch 12 to the other pole of the winding 82 goes. The measuring instrument V will accordingly display the voltage of the conductor P2.
If, on the other hand, the switch 12 is open and the switch 11 is closed, a circuit is established which runs from one pole of the connection Si via conductor 5 and switch 11, inductive resistance Ri, conductor 7, measuring device V and switch 13 to the other pole the winding Si. goes. The measuring instrument V will now indicate the voltage of the conductor from Pi.
If the switches 13 and 1d are open and the switch K on the contact 9, a circuit is closed. of one pole of the winding Si on the conductor 5 and switch 11, inductive resistance Bi, conductor 7, measuring apparatus V, conductor Q, switch K, inductive resistor R2, Lei ter 6 with switch 12, winding S2 and Lei ter 4 to the other pole of the winding <B> 81 </B> goes.
The measuring instrument V is now the vel -: - torial sum of the two the voltages of the conductor Pi respectively. P2 specify proportional currents. The device can also be used as a synchronization device.
When switch 1 is closed, a current flows through conductors Pi and P2, which induces a current in windings Si and S2.
which combines with the current induced by the windings Ti and T2. If all switches are closed and the t m holder K is connected to the contact 10, the windings Si and S2 are connected in parallel to the measuring instrument V with respect to the voltages induced by the voltage windings Ti and T2,
while these voltages cancel each other out in the circuit of the measuring apparatus A, which is therefore practically not influenced by the currents induced by the windings Ti and T2.
Since the currents induced by the conductors Pi and P2 in the windings <B> 81 </B> and S2 in the circuit via the measuring instrument; 1 are directed in the same way, their effects add up in the circuit of the reading instrument A while they are in cancel each other out with respect to the measuring instrument V, which is therefore practically not influenced by the currents induced in the windings Si and S2 by the conductors Pi and P2.
The data for measuring instruments A and V therefore correspond to those that would have been obtained if the current and voltage measurements had been carried out separately, the former being just as precise and only requiring one transducer per implementation.
All apparatus used to measure other electrical quantities, such as relays for remote measurements and self-acting regulation of electrical machines and systems, can be switched into the circuits of the windings Si and S'2. 'If the transducers according to the present invention are used in the implementation of different phases, the voltages between phase and phase can be measured and all measurements necessary for the control of the electrical systems can be carried out.