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Anordnung zur genauen Messung oder Registrierung der Spannung, insbesondere
in Kraftwerken, und zur genauen Erfassung von^Spannungsschwankungen Zur laufenden
Oberwachung und Spannungshaltung in Gleichstrom- und Wechselstromnetzen diente bisher
ein normaler anzeigender oder -registrierender Spannung. messer, dessen maximale
Ablesegenauigkeit I,O bis I,50/o des Skalenendwertes beträgt. Da die Spannungsschwankungen
in einem modernen Netz im allgemeinen nicht mehr als i 50/0 des Sollwertes betragen,
z. B. ist 5% Volt von 100, ist die Ausnutzung des Gesamtskalenbereiches sehr gering.
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In einigen Fällen, insbesondere bei Drehspulmeßgeräten, hat man versucht,
mit Hilfe einer entsprechend vorgespannten Feder eine Anfangsunterdrückung zu erreichen.
DieElastizität der Feder setzt jedoch eine Grenze.
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Außerdem ist kein eindeutiger Nullpunkt vorhanden. Eine mit magnetischen
Hilfskräften erzielte Anfangsunterdrückung ist nur bis zu einem gewissen Grade und
mit einer stark verzerrten Skala möglich.
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Die Anforderungen, die heute ih Üb erwachungsstationen zur laufenden
tZberwachung an einen Spannungsmesser gestellt werden, sind bequeme und deutliche
Ablesung und große Genauigkeit bis 0,1 I % des Skalenendwertes. Ebenso wie bei einem
Frequenzmesser für die Netzfrequenz der Bereich unter 45 oder oberhalb 55 Hertz
nicht interessiert, ist auch hier bei der Spannung der Bereich von beispielsweise
o bis goVolt unwesentlich für die Ablesung; nur den Bereich um die Betriebsspannung,
also Betriebsspannungen von go bis IIO Volt, will man ablesen und aufschreiben.
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Es ist bereits bekannt, durch Verwendung einer Brückenschaltung mit
spannungsabhängigen Widerständen eine starke Unterdrükkung des Anfangsmeßbereiches
bei Meßinstrumenten zu erzielen. Als spannungsabhängige Widerstände wurden Drosselspulen
mit verschiedengroßemLuftspalt verwendet. Die Frequenzabhängikeit
ist
jedoch schon bei kleinen Frequenzschwankungen unzu ässig hoch. Bei Glimmröhren treten
von Zeit zu Zeit Änderungen auf; außerdem sind sie erheblich temperaturempfindlich.
und sie haben sich daher als spannungsabhängige Widerstände nicht bewährt. Es ist
auch bekannt, Heizdrahtwiderstände, die in eine wärmeisolierende Schicht eingebettet
sind, als spannungsabhängige Brückenglieder zu verwenden. Diese Widersfände sind
aber von der jeweiligen Lage, von der Umgebung, der Außentemperatur, von NVärmestrahlung
und Konvexion in starkem Maße abhängig.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur genauen Messung oder Registrierung
der Spannung und zur genauen Erfassung von Spannungsschwankungen unter Verwendung
einer Brückenschaltung mit spannungsabhängigen Heizdrahwiderständen. Als spannungsabhängige
Widerstände werden nun erfindungsgemäß no;-male Glühlampen mit positiven Temperaturkoeffizienten
verwendet, welche im Gebiet unmittelbar unterhalb des Glühbeginnes, d. h. bei etwa
S bis I0oo ihrer Sollspannung, arbeiten.
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Es ist zwar bekannt, Glühlampen als spannungsabhängige Meßwiderstände
zu verwenden, z. B. in einer Brückenschaltung zur Entnahme eines Stromes konstanter
Spannung aus einem Netz mit schwankender Spannung.
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Sie werden jedoch mit der Nennspannung betrieben bzlv. zur Erhöhung
der Lebensdauer mit So bis go°,o der Sollspannung, da in diesem Bereich der Wirkungsgrad
als spannungsabbängiger Widerstand am größten ist.
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Zur Lösung der vorliegenden Aufgabe ist aber die Verwendung der Glühlampen
in dieser allgemein üblichen Art völlig unbrauchbar (AIterungsfehlcr, Temperaturabhängigkeit
. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in einem bestimmten Arbeitsbereich unterhalb des
Glühbeginnes etwa bei 8 bis lo°,o der Sollspannung für den vorliegenden Zweck überraschend
gute Verhältnisse eintreten und Genauigkeiten von 0,1 bis 0,20/0 erzielt werden
können, wobei die Einrichtung unempfindlich gegen äußere Temperaturschwankungen
oder zeit ich Einflüsse ist.
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Für den Ansdlkiß an Wechselstrom ergeben sich in weiter Ausgestaltung
des Erfindungsgedankens zwei Schaltungen, je nachdem ob die Gleichrichtung des Stromes
vor der Brücke oder unmittelbar in der Brückendiagonale vor dem Meßinstrument erfolgt.
Durch die letztgenannte Schaltung werden die Fehler des Gleichrichters im Verhältnis
der Meßbereichunterdrückung verringert und treten nicht mehr in Erscheinung.
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Nähere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen
beschrieben.
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Abb. 1 a und 1 b zeigen den Aufbau der Schaltung für Gleichstrom,
Abb. 2a und 2b die Schaltung für Wechselstrom.
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Abb. 3 zeigt die Kennlinie der Spannungen.
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In die Brückenzweige a-c und d-b einer elektrischen Meßbrücke nach
Abb. 1 b bzw. a-d der Brücke nach Abb. 1 a sind die spannungsabhängigen Widerstände
in bekannter Weise eingeschaltet. Ihre Kennlinie ver-]äuft nach der Kurve L in Abb.
3, während die Spannung an den NViderständen R, und R2 geradlinigen Verlauf zeigt.
Bei der Solispannung Un (Abb. 3) herrscht Gleichgewicht an der Brücke; der Ausschlag
des Brückeninstruments ist Null. Weicht die Spannung um einen geringen Betrag von
Un ab, so entsteht am Brückeninstrumcnt eine Spannungsdiffereur, und es erfolgt
ein Ausschlag, der je nach dem Vorzeichen der Spannungsabweichung nach links oder
nach rechts erfolgt. Die Skala des Gerätes kann dabei ein verschiedenes Aus sehen
haben. Gemäß Abb. 4 liegt für einen Arbeitsbereich von U1 bis U2 der Nullpunkt in
der Mitte der Skala; der Ausschalg erfolgt nach links oder rechts gleich weit. Es
ist auch möglich, die Skala in Prozentabweichung vom Sollwert zu eichen, wie es
Abb. 5 zeigt.
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Für einen Arbeitsbereich U3 bis U4 in Abb.3 erfolgt der Ausschlag
nur in einer Richtung. Beim Unterschreiten der Spannung U3 liegt der Zeiger am Anschlag.
Eine entsprechende Skala zeigt Abb. 6. Bei der Spannung Null steht der Zeiger auf
o.
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Bei der Schaltung nach Abb. 2b ist zu beachten, daß infolge der Lage
der Gleichrichter Spannungsabsenkungen über Un hinaus wieder einen Ausschlag bewirken;
es würde also bei Unterspannung eine falsche Spannung vorgetäuscht werden. Um diese
Feblermöglichkeit zu vermeiden, wird parallel zu den Eingangs klemmen 1C1 und K?
gemäß Abb. 7 ein Unterspannungsrelais U gelegt, welches bei einer Absenkung über
Un hinaus das Anzeigeinstrument kurzschließt und somit eine Falschanzeige vermieden
wird. Diese Schutzschaltung ist evtl. nur für die Anordnung nach Abb. ab erforderlich.
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Zur Regelung der Maschinenspannung wird ein Anzeigeinstrument gewünscht,
welches nicht kurzzeitige Spannungsstöße, sondern nur den Mittelwert über eine gewisse
Zeit von 10 bis 15 Sekunden anzeigt. Für die Erzielung einer größeren Zeitkonstante
wird zusätzlich eine Anordnung nach Abb. 8 benutzt, bei der in bekannter Weise parallel
zur hochohmigen Drehspule D des Meßwerkes ein Kondensator C und vor der Parallelschaltung
ein hochohmiger Widerstand 1V liegen, um eine Entladung des Kondensators über die
nieder ohmige Brücke zu verhindern.