DE1169581B - Kapazitiver Spannungswandler fuer Messzwecke - Google Patents

Description

• Kapazitiver Spannungswandler für Meßzwecke Kapazitive Spannungsteiler allein erlauben genaue Spannungsmessungen nur bei sekundärem Leerlauf, da die Sekundärspannung infolge des hohen Teilerinnenwiderstandes stark lastabhängig ist und damit die Entnahme größerer Leistungen nicht gestattet. Um einen brauchbaren Meßwandler zu erhalten, muß daher der kapazitive Widerstand durch einen induktiven Widerstand, z. B. eine sogenannte Resonanzdrossel, so kompensiert werden, daß der Innenwiderstand des Meßwandlers hinreichend klein wird. Eine solche Anordnung ist für genaue Spannungsmessun-,gen auch bei Abnahme größerer Leistungen geeignet. 3 Diese Resonanzabstimmung mit konstanten Schaltelementen stimmt aber nur für eine bestimmte Frequenz. Da nach den Regeln für Meßwandler VDE 0414 kapazitive Spannungswandler ihre Fehlergrenzen auch innerhalb bestimmter Frequenzabweichungen einhalten müssen, bedingt dies neben gewissen Mindestwerten der Koppelkapazität auch bestimmte Mindesthöhen der Abgriffspannung. Es wird eine größere Koppelkapazität und eine höhere Teilerspannung benötigt, als es für eine bestimmte, unveränderliche Frequenz erforderlich wäre. Die höhere Teilerspannung erfordert jedoch eine größere Isolation der Resonanzdrossel und des Zwischenwandlers.
• Diese Nachteile werden bei einem kapazitiven Spannungswandler für Meßzwecke, dessen Kapazität durch eine frequenzabhängig gesteuerte Induktivität kompensiert wird, wobei die Steuerung derart erfolgt, daß die Resonanzabstimmung des Wandlers im Bereich der zulässigen Abweichungen von der Netzfrequenz erhalten bleibt, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß als steuerbare Induktivität auf der Primär- oder Sekundärseite des Zwischenwandlers ein als spannungs- oder stromsteuernder Verstärker ausgeführter Transduktor angeordnet ist, der so ausgelegt oder durch zusätzliche Siebmittel so ergänzt ist, daß keine Kurvenformverzerrungen auftreten.
• Dadurch können die Wandler mit kleineren Koppelk-apazitäten und niederen Teilerspannungen, die die Reihenspannung der Meßeinheit bestimmen, gebaut werden oder in Beibehaltung der Werte eine genauere Klasse einhalten. Zwar ist es bereits bekannt, die Kompensationsinduktivität für den kapazitiven Wandler abhängig von der Frequenz so auszusteuern, daß die Kompensation innerhalb der betrieblichen Netzfrequenzschwankungen aufrechterhalten bleibt. Dabei wurde als Verstellmittel ein synchron angetriebenerFliehkraftregler benutzt, der eine Induktivität verändert. Die Erfindung bringt hier eine erhebliche Vereinfachung und Verbesserung gegenüber diesen bekannten Maßnahmen in sofern, als keinerlei mechanisch bewegte Teile erforderlich sind und damit zusammenhängend keinerlei Wartung nötig ist. Außerdem wird insbesondere eine schnelle Regelung erreicht, die im Hinblick auf die Meßgenauigkeit von besonderer Bedeutung ist. Der Transduktor selbst kann klein gehalten werden, weil er nicht die gesamte Kompensationsinduktivität besitzen muß, sondern nur den entsprechend den Netzfrequenzschwankungen erforderlichen Teil der veränderlichen Induktivität. Der Transduktor kann nun so ausgelegt werden, daß keine Kurvenforinverzerrungen auftreten, was wiederum für die Meßgenauigkeit von besonderer Wichtigkeit ist. Schließlich ist es möglich, durch eine zusätzliche Steuerwicklung den Transduktor durch eine stromabhängige Schaltung auszusteuern, wodurch bei großen Sekundärströmen, z. B. bei Klemmenkurzschluß, der Resonanzkreis verstimmt wird und damit überspannungen am Teilerpunkt des kapazitiven Spannungswandlers vermieden werden. Zu diesem Zweck wird üblicherweise parallel zur Resonanzdrossel eine Sättigungsdrossel geschaltet, die diese Aufgabe der Verhinderung von Überspannung infolge großer Sekundärströme übernimmt.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Der kapazitive Spannungsteiler selbst ist durch den Oberspannungsr kondensator 1 und den Unterspannungskondensator 2 symbolisiert. Der am Unterspannungskondensator 2 liegende Meßkreis besitzt zunächst eine Resonanzdrosselspule 3 und einen Zwischenwandler 4. An diesen ist die Bürde 5 angeschlossen. In Reihe mit der Bürde 5 und dem Zwischenwandler 4 liegen die Arbeitswicklungen 6 und 7 eines Transduktors 8, der seinerseits durch die frequenzabhängige Schaltung 9 so ausgesteuert wird, daß die Resonanzabstimmung des Wandlers im Bereich der für das Netz zulässigen Frequenzabweichungen erhalten bleibt. Ein zusätzliches Sieb 10 sorgt dafür, daß am Ausgang des Transduktors keine Kurvenformverzerrungen auftreten. Die frequenzabhängige Schaltung9 wirkt auf die Steuerwicklung 11 des Transduktors 8.
• Ein weiteres Problem bei kapazitiven Spannungswandlem besteht darin, daß bei sekundärem Klemmenkurzschluß durch die kleine Dämpfung die Teilerspannung unzulässig hoch ansteigt. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann der Transduktor zusätzlich von einer stromabhängigen Schaltung über eine weitere Steuerwicklung so gesteuert werden, daß bei überschreiten eines bestimmten Belastungsstromes der Resonanzkreis verstimmt wird und ein weiteres Ansteigen der Teilerspannung verhindert.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Kapazitiver Spannungswandler für Meßzwecke, dessen Kapazität durch eine frequenzabhängig gesteuerte Induktivität kompensiert wird, wobei die Steuerung derart erfolgt, daß die Resonanzabstimmung des Wandlers im Bereich der zulässigen Abweichungen von der Netzfrequenz erhalten bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare Induktivität auf der Primär-oder Sekundärseite des Zwischenwandlers ein als spannungs- oder stromsteuernder Verstärker ausgeführter Transduktor angeordnet ist, der so ausgelegt oder durch zusätzliche Siebmittel so ergänzt ist. daß keine Kurvenformverzerrungen auftreten.
2. 2. Kapazitiver Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßderTransduktor durch eine zusätzliche Steuerwicklung von einer stromabhängigen Schaltung so beaufschlagt wird, daß bei großen Sekundärströmen, wie sie z. B. bei Klemmenkurzschluß auftreten, der Resonanzkreis verstimmt und somit überspannungen am Tellerpunkt vermieden werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 971557; deutsche Auslegeschriften Nr. 1068 370, 1055 120; deutsche Patentanmeldung L 11024 VIII c/21 n (bekanntgemacht am 12. 8.1.954).