AT88835B - Vorrichtung zur Messung der komplexen Belastung in ungleichmäßig belasten Dreiphasensystemen. - Google Patents

Vorrichtung zur Messung der komplexen Belastung in ungleichmäßig belasten Dreiphasensystemen.

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  Vorrichtung zur Messung der komplexen Belastung in ungleichmässig belasteten Dreiphasen- systemen. 



   In   Wechselstromanlagen   wird gewöhnlich die Leistung mit Wattmetern und Zählern gemessen nach der Formel für die wirkliche Leistung : 
 EMI1.1 
 
 EMI1.2 
 zwischen dem Strom 1 und der Spannung E darstellt. 



   Die Leistungsfähigkeit der Wechselstromm schine ist aber durch die entsprechende scheinbare Leistung dargestellt : 
 EMI1.3 
 
 EMI1.4 
 Die wirkliche Leistung ist : 
 EMI1.5 
 die scheinbare Leistung : 
Die Differenz ist somit = E.   I     (1-cOs     caf).   Diese wird bei der   gewöhnlichen   Messung nicht in Betracht gezogen. 



   Der Grösse E. I   (I-cos #) braucht aber nur so   weit Rechnung getragen zu werden, als es für die Amortisation, die Zinsbelastung, den Betrieb und die Verluste nötig ist. Es genügt 
 EMI1.6 
 gerechtere Preisberechnung für die von dem Abnehmer tatsächlich verbrauchte Energie zu erhalten. 



  Die Zahl n hat je nach den in der Anlage begründeten ökonomischen Verhältnissen verschiedene Werte. 



   Die Formel, welche die alle Kosten berücksichtigende Grösse (komplexe Belastung) darstellt, ergibt sich nun als oder : 
 EMI1.7 
 Hierbei können der Grösse n theoretisch die Werte von I bis   #   erteilt werden. 



   Für n = i ergibt die Formel die scheinbare Leistung Pa = E.   1 ;   folglich wäre ein nach dieser Formel gebauter Apparat ein Voltamperemeter oder ein Messer der scheinbaren Leistung. 
 EMI1.8 
 dieser Apparat einem gewöhnlichen Leistungsmesser zur Messung der wirklichen Leistung. 



   Die komplexe Belastung wird daher einem Wert von n zwischen i und oo entsprechen.
In der industriellen Praxis geht nun aus den in vielen bedeutenden Anlagen gesammelten Daten hervor, dass der Wert von n immer höher als 2 und niedriger als 4 ist und gewöhnlich zwischen   2'5   und 3'5 (Mittel = 3) liegt. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
 EMI2.1 
 nach   beschränkten   Kriterien   ausgeführten   Installationen, geringen Kupferquerschnitten und minderwertiger Isolation der Leitung. 



   Die höheren   Werte von K entsprechen gut ausgeführten   Anlagen mit guten Generatoren, 
 EMI2.2 
 
Um nun die Messung der komplexen Leistung in einem Apparat möglichst einfach zu gestalten, wird ein Verfahren angewandt, das die komplexe Leistung zwar nicht streng genau, wohl aber mit einer für die   Praxis genügenden, sehr grossen Annäherung   zu messen gestattet. 



   Erstens wird in dem Spannungskreis eines gewöhnlichen Leistungsmessers oder Zählers z. B. durch eine Spule oder ein ähnliches bekanntes Mittel eine zusätzliche Phasenverschiebung W 
 EMI2.3 
 zwar stets mit einer derartigen Einregulierung der Apparate, dass sie bei induktionsloser Last die wahre Leistung EI angeben. Diese so einregulierten Apparate würden ; war für sehr kleine Phasenverschiebungen in der Belastung auch nahezu die komplexe Leistung angeben können ; bei   grösseren Phasenverschi bungen # dagegen   nicht. Hier tritt nun die neue Erfindung ein ; sie geht von der   Überlegung aus,   dass der Leistungsfaktor der Belastung in den   üblichen   Kraftanlagen zwischen den Grenzen 0.4 und 0.5 liegt.

   Erzeugt man in dem Spannungskreis des   Mess-   apparates eine zusätzliche Phasenverschiebung von geeigneter Grösse 11'und reguliert seine 
 EMI2.4 
 
 EMI2.5 
 
 EMI2.6 
 Intervalls dagegen, namentlich auch für induktionslose Last, für welche der Apparat nicht bestimmt ist, würde er Angaben machen, die sowohl von der wahren wie von der komplexen 
 EMI2.7 
 
 EMI2.8 
 
Für die Kombinationen der besonderen Phasenverschiebungen sowohl in gleichmässig wie auch in ungleichmässig belasteten   Dreiphasenkraftanlagen können auch   noch andere Phasenverschiebungen für die   Spannungsspulen verwendet werden, um   die praktische Genauigkeit der oben beschriebenen Messungen zu erhalten. 



   Solche Verschiebungen kann man erhalten, entweder indem man die Phasenverschiebung des einen der beiden Apparate ein wenig vermindert und diejenige des anderen. Apparates entsprechend erhöht, oder aber. indem man die besonderen Spannungen benutzt, die in einem Dreiphasensystem zur Verfügung stehen (Fig. i), und zu entsprechenden Schaltungen der Apparate greift. 



   Bei den Dreiphasensystemen ist vorausgesetzt, dass der Stern der Spannungen unverändert bleibt. Im nachstehenden sollen einige der gefundenen   besonderen Phasenverschiebungen   für 
 EMI2.9 
 



   Bei dem besonderen Fall von Apparaten für ungleichmässig   betastete Dreiphasensysteme   sind die Konstanten der beiden Apparate nicht so bestimmt, dass praktisch die Fehler gegen seitig ausgeglichen werden, sondern so, dass die   Angaben jedes Apparates sich   als praktisch genau für die einzelnen Messungen ergeben, die mit jedem Apparat ausgeführt werden sollen. 
 EMI2.10 
 bestimmt sind, wo nur ein einziges Instrument nötig ist, sind in den   bezüglichen Abbildungen   mit SA und mit Sv die Strom- und Spannungsspulen bezeichnet. 



   Für die Apparate, die zu Messungen in Dreiphasensystemen bestimmt sind, wo zwei Instrumente nötig sind, sind mit   #, ## die Phasenverschiebungen für   die elektrodynamischen Apparate, und mit   #' ## die Phasenverschiebungen für   die Induktionsapparate angegeben. 



  Ausserdem sind mit SA' und mit SV' und SA" und SV" die betreffenden Strom- und Spannungsspulen der beiden Apparate bezeichnet. 



   Bei   gleichmässig belasteten Dreiphasenkraftanlagen lassen sich nun für   die Messung der   komplexen Belastung die Phasenverschiebungen # und #' bzw. etwa = 45  (Fig.   2) und etwa   = 7So     (Fig.   machen, da dann die Spannungsspule so geschaltet ist, dass eine verkettete Spannung benutzt wird. die in Phasenvoreilung oder Phasenverzögerung von 30  zu der   Phasenspannung   des Zweiges liegt, in den die Stromspule eingeschaltet wird. 



   Für die Messung der scheinbaren Leistung dagegen kann man die   Phasenverschiebung   
 EMI2.11 
 

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 EMI3.1 
 Methoden der industriellen Messung der komplexen Belastung und der scheinbaren Leistung und die bezüglichen Apparate in der Weise ändern, dass die Messung durch zwei Apparate auszuführen ist. die ähnlich den gewöhnlichen elektrodynamischen oder Induktionswattmetern gebaut und 
 EMI3.2 
 handelt, wobei   &alpha;   irgendein positiver oder negativer Winkel ist. 



   Bei Messung   der komplexen Belastung in ungleichmässig   belasteten Kraftanlagen sind die   Phasenverschiebungen If,   und   T für   die beiden elektrodynamischen Apparate bzw. etwa = 24  und etwa =   5030'zu wählen   und die   Phasenverschiebungen #', und #'# für   die beiden 
 EMI3.3 
 und bei dem anderen etwas verkleinern, so dass die   Winkel #, und ## etwa = 30    und   00   sind. Dann ist das eine Instrument ein gewöhnliches Wattmeter. Ebenso können bei Induktionsapparaten die   Phasenverschiebungen     #',   und   W,, = 120    und   900   gemacht werden, so dass auch hier einer der beiden Apparate identisch   einem gewöhnlich   Wattmeter wird. 



   Wenn es sich dagegen um die Messung der scheinbaren Leistung handelt, so sind die 
 EMI3.4 
   und #'# sind   etwa =   J620 und   etwa =   1030   ; somit kann einer der beiden Apparate ohne grossen Fehler nach geringer Änderung der Phasenverschiebungswinkel identisch einem ungeänderten Apparat für die Messung der scheinbaren Leistung in Wechselstromlichtanlagen sein. 



   Demnach können die Phasenverschiebungen W, und   T"näherungsweise   zwischen 750 und 700 und zwischen 10  und   150,   und die Phasenverschiebungen T', und   W'" zwischen 1650   und   1600 bzw. 1000   und 1050 liegen. 



   Ferner können für die Messung der komplexen Belastung die beiden Apparate ähnlich   den gewöhnlichen elektrodynamischen   oder Induktionswattmetern ausgeführt sein mit Phasenverschiebungen T, und   ## beide = 0  und #', und #'# beide = 90    (Fig. 4) ; aber von den Apparaten wird der eine, dessen Spannungsspule entsprechend berechnet ist, mit derselben in der Weise geschaltet, dass die Spannung des Zweiges benutzt wird, die in Phasenverzögerung von 30  zu der entsprechenden verketteten Spannung liegt, welche sonst benutzt würde, wenn der Apparat nach der gewöhnlichen Methode der beiden Wattmeter eingeschaltet würde ;

   der andere Apparat, der einem   gewöhnlichen   Wattmeter identisch ist, wird nach   der gewöhnlichen Methode   der beiden Wattmeter für die Messung der wirklichen Leistung geschaltet. 



   Die beiden Apparate können auch ähnlich den gewöhnlichen elektrodynamischen Wattmetern ausgeführt sein, aber mit   Phasenverschiebungen #, und ## bzw. = 30    und = 600 (Fig.   5).   oder mit Phasenverschiebungen   #,   und   ## beide   =   30    (Fig.   6) ; dann   wird der eine 
 EMI3.5 
 spule so geschaltet wird, dass die verkettete Spannung in Phasenvoreilung von 600 oder die Spannung des Zweiges benutzt wird, die in Phasenvoreilung von 30  zu der entsprechenden verketteten Spannung liegt. 



   Schliesslich können die beiden Apparate auch ähnlich den gewöhnlichen Induktionswattmetern gebaut sein, aber mit   Phasenverschiebungen W, und W"bzw. = 60    und = 30  
 EMI3.6 
 Apparat mit seiner Spannungsspule so geschaltet, dass eine in Phasenverzögerung von   600 zu   der entsprechenden   Phasenspannung   liegende verkettete Spannung benutzt wird, und der andere wird mit seiner Spannungsspule in der Weise geschaltet, dass die verkettete Spannung benutzt wird, die in Phasenverzögerung von 60  liegt, oder die entgegengesetzte Spannung des Zweiges, die in   Phasenycrzögerung von 300   zu der entsprechenden verketteten Spannung liegt.

   Für die Messung der scheinbaren Leistung dagegen können die Apparate unter sich identisch und ähnlich den gewöhnlichen elektrodynamischen oder Induktiunswattmetern gebaut sein, aber mit 
 EMI3.7 
 



  Dann wird ein Apparat mit seiner Spannung, spule in der Weise geschaltet, dass eine in Phasen-   Verzögerung   von 60  zu der entsprechenden Potentialdifferenz liegende verkettete Spannung benutzt   wird ;   der andere Apparat wird nach der gewöhnlichen Methode für die Messung der wirklichen Leistung geschaltet. 

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 geschaltet. dass die   entgegengesetzte verkettete Spannung benutzt wird,   die in Phasenverzögerung von   120    zu der entsprechenden verketteten Spannung liegt ;

   der andere wird mit seiner Spannungsspule in der Weise geschaltet, dass die verkettete Spannung benutzt wird, die in 
 EMI4.2 
 Spannungsspule in der Weise geschaltet werden, dass die entgegengesetzte Spannung des Zweiges benutzt wird, die in Phasenverzögerung von 900 zu der entsprechenden verketteten Spannung liegt ; der andere wird mit seiner Spannungsspule so geschaltet, dass die entgegengesetzte 
 EMI4.3 
 zwischen den Polen des Zweiges der Verkettung als Resultante der beiden verketteten an- grenzenden Spannungen angesehen wird.

   Dann werden die Apparate in der Weise geändert, dass die entsprechende Spannungsspule, die sonst die Spannung des Zweiges benutzen würde, durch zwei so berechnete gleiche Spannungsspulen ersetzt wird, dass in dem gemeinsamen Feld der beiden Stromkreise die bestimmte Phasenverschiebung erlangt wird (Fig. 4' 6', 8', 12'und   iS').   



   In den Fällen, wo für die Messung zwei Apparate verwendet werden, können dieselben unabhängig voneinander arbeiten   (wobei das Messergebnis   durch Summierung zweier Ablesungen erlangt wird), oder beide Apparate können auf ein einziges Zifferblatt wirken (hei Messapparaten), oder sie können eine gemeinsame Achse beeinflussen (bei Zählern). 



   Das Anwendungsgebiet des beschriebenen Verfahrens in den verschiedenen Wechselstrom- systemen ist somit sehr gross. Auch lässt es sich sowohl für Präzisionsapparate wie für technische
Apparate. Indikatoren, Totalisatoren   (Integrierapparate),     Registrierapparate,   Maximalapparate (Differentialapparate). anwenden. 



   PATENT-ANSPRÜCHE : I. Vorrichtung zur Messung der komplexen Belastung in ungleichmässig belasteten
Dreiphasensystemen nach der Formel 
 EMI4.4 
 gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei   gewöhnlichen elektrodynamischen   oder Induktions-   zählern,   welche nach   der gewöhnlichen   Methode für Messung der wirklichen Leistung geschaltet sind, wobei einer der Zähler eine Phasenverschiebung   #   bzw   W'= 00 bzw.   =   900,   wie für die Messung der wirklichen Leistung besitzt, während der andere eine   Phasenverschiebung'11'   bzw.   #' von   anderen bestimmten Werten (T = 30    und 11" = 1200)   besitzt. 
 EMI4.5 


Claims (1)

  1. wie für Messung der wirklichen Leistung, von denen ein Zähler mit geeignet berechneter Spannungsspule so geschaltet ist, dass die Phasenspannung des Zweiges der Verkettung benutzt wird, die in Phasenverzögerung von 30 zu der entsprechend verketteten Spannung liegt (Fig. 4).
    3. Vorrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle einer an die Phasenspannung eines Zweiges der Verkettung angeschlossenen Spannungsspule EMI4.6 geschlossen sind, dass das von den beiden Strömen der Spannungsspulen erzeugte gemeinsame Feld die vorher festgesetzte Phasenverschiebung erhält ohne Zuhilfenahme des Nullpunktes (Fig. 4', 6', 8'. 12'und I5').
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