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.Capacitive voltage converter for measurement purposes Capacitive voltage dividers alone allow precise voltage measurements only with secondary no-load operation, since the secondary voltage is heavily load-dependent due to the high internal resistance of the divider and therefore does not allow greater power to be drawn. In order to obtain a useful transducer, the capacitive resistance must therefore be replaced by an inductive resistance, e.g. B. a so-called resonance choke, so compensated that the internal resistance of the transducer is sufficiently small. Such an arrangement is suitable for precise voltage measurements, even when higher powers are drawn. 3 This resonance tuning with constant switching elements is only correct for a certain frequency. Since according to the rules for measuring transformers VDE 0414, capacitive voltage transformers have to adhere to their error limits even within certain frequency deviations, this requires certain minimum values of the coupling capacitance as well as certain minimum levels of the tap voltage. A larger coupling capacitance and a higher divider voltage are required than would be required for a specific, invariable frequency. The higher divider voltage, however, requires greater isolation of the resonance choke and the intermediate converter.
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.These disadvantages are in a capacitive voltage converter for
Measurement purposes, its capacitance by a frequency-dependent controlled inductance
is compensated, the control being such that the resonance tuning
of the converter in the range of permissible deviations from the mains frequency
remains, according to the invention avoided that as a controllable inductance on the
Primary or secondary side of the intermediate transformer as a voltage or current controlling one
Amplifier executed transductor is arranged, which is designed or by
additional screen means is added so that no curve distortion occurs.
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.This allows the converters with smaller coupling capacities and lower
Divider voltages, which determine the series voltage of the measuring unit, are built
or adhere to a more precise class while retaining the values. It is already
known, the compensation inductance for the capacitive converter depends on
to control the frequency in such a way that the compensation is within the operational network frequency fluctuations
is maintained. A synchronously driven centrifugal governor was used as the adjustment means
used that changes an inductance. The invention brings a considerable here
Simplification and improvement of these known measures in so far as
No mechanically moving parts are required and no related parts
Maintenance is needed. In addition, rapid regulation is achieved in particular, which
is of particular importance with regard to the measurement accuracy. The transducer
itself can be kept small because it does not have the entire compensation inductance
must have, but only the necessary according to the mains frequency fluctuations
Part of the variable inductance. The transducer can now be designed
that no curve shape distortions occur, which in turn affects the measurement accuracy
is of particular importance. Finally, it is possible through an additional
Control winding to control the transducer by a current-dependent circuit,
whereby with large secondary currents, z. B. with terminal short circuit, the resonance circuit
is detuned and thus overvoltages at the divider point of the capacitive voltage converter
be avoided. For this purpose, it is usually used in parallel with the resonance choke
A saturable reactor is connected to this task of preventing overvoltage
takes over due to large secondary currents.
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. An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. The capacitive voltage divider itself is symbolized by the high-voltage capacitor 1 and the low-voltage capacitor 2. The measuring circuit connected to the undervoltage capacitor 2 initially has a resonance choke coil 3 and an intermediate converter 4. The burden 5 is connected to this. In series with the burden 5 and the intermediate converter 4 are the working windings 6 and 7 of a transducer 8, which in turn is controlled by the frequency-dependent circuit 9 so that the resonance tuning of the converter is maintained in the range of the frequency deviations permissible for the network. An additional sieve 10 ensures that no waveform distortions occur at the output of the transducer. The frequency-dependent circuit 9 acts on the control winding 11 of the transducer 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.Another problem with capacitive voltage converters is
that in the case of a secondary terminal short circuit, the small attenuation reduces the divider voltage
increases impermissibly high. According to a further idea of the invention, the transductor
additionally from a current-dependent circuit via a further control winding
be controlled so that when a certain load current is exceeded, the
The resonance circuit is detuned and prevents the divider voltage from increasing further.