Phasenversehiebungsmess-oder Registriereinriehtzmg ffir alle vier Quadranten.
Bei der Verrechnung der ausgetauschten elektrischen Arbeit oder für Zwecke der Sta tistik oder Betriebsüberwachung ist oft die Phasenversehiebung zwischen Strom und Spannung während des Arbeitsaustausches von Bedeutung. Dabei kommt es weniger auf die jeweiligen Augenblickswerte, sondern auf Durchschnittswerte dieser Phasenverschie- bung an. Schwierig wird die Messung der Phasenversehiebung, wenn in einer Leitung nicht nur kapazitive und induktive Belastungen abwechseln, sondern sich auch die Ener gieströmungsrichtung betriebsmässig umkehrt.
Die Phasenversehiebung muss dann für alle vier Quadranten gemessen werden. Der erste Quadrant entspricht beispielsweise einer Belastung, bei der das eine Werk Wirk-und Blindleistung liefert, der zweite Quadrant dem Fall, dass das eine Werk Wirkleistung liefert und Blindleistung bezieht, der dritte Quadrant dem Fall, dass das Werk Wirk- leistung und Blindleistung empfängt, und der vierte Quadrant dem Fall, dass Wirkleistung empfangen, aberBlindleistunggeliefert wird.
Die meisten bekannten Phasenverschie- bungsmesseinrichtungen zeigen Augenblickswerte an, auch sind sie im allgemeinen nicht für alle vier Quadranten geeignet. In bekannter Weise erhält man eine genügend träge arbeitende und Durchschnittswerte anzeigende Phasenverschiebungseinrichtung bei einer meist zur Scheinverbrauchsmessung verwendeten Messeinrichtung mit Eugelreib- radgetriebe. Bei einem solchen Getriebe ruht beispielsweise eine : @ugel auf drei Reibrädern, deren Berührungspunkte die Ecken eines sphärischen, rechtwinkligen Dreieckes bilden. Das eine Rad wird von einem Blindverbrauchszähler, das andere von einem Wirkverbrauchszähler angetrieben, während das dritte, an einem Schwenkarm gelagerte Rad mitgeschleppt wird.
Der Schwenkarm (Schleppteil) stellt sich dabei jeweils in die Richtung der resultierenden Eugelbewegung ein. Es ist bekannt, an diesem Schleppteil eine Anzeigevorrichtung für die Phasenverschiebung, insbesondere für den Cosinus dieser Verschiebung, anzubringen. Eine solche Anzeigevorrichtung arbeitet aber nur f r den Bereich eines Quadranten zuverlässig.
Erfindungsgemäss erhÏlt man dadurch eine vorteilhafte PhasenverschiebungsmeB- oder Registriereinrichtung für alle vier Quadranten, daB mit dem Schleppteil eines Eugelreibradgetriebes ein Umformer verbun- den ist, der seine Einstellung in eine messbare Grosse umformt, die ber zwei Weichen jeweils einem Gerät eines nach den vier Quadranten aufgeteilten Me¯- oder Registrier- gerätesatzes zugeführt wird, dass ferner diese Weichen je nach der Energieströmungsrich- tung der Verbrauchsgrössen durch Richtungs- relais umgelegt werden, während die beiden ReibrÏder des Reibradgetriebes unabhängig von dieser Strömungsrichtung stets im gleichen Sinne durch die Zähler fortgeschaltet werden.
Man vermeidet dadurch, dass beim Hinüberwechseln der Belastungsverhältnisse von dem einen zu einem andern Quadranten das Eugelreibradgetriebe in Unordnung kommt und die Antriebsrichtung der Reibrader umgekehrt werden muss, und erhält den Vorteil, daB die Anzeigevorrichtung für die Phasenversehiebung getrennt von dem Su- gelreibradgetriebe aufgestellt werden kann.
Günstig ist auch die getrennte Anzeige fiir die vier Quadranten.
Tin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung ; die Fig. 2 und 3 zeigen Einzelheiten für das Reibradgetriebe ; in der Fig. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Richtungsrelais f r das Umstellen der Stromweichen dargestellt, das durch von den Zählern ausgesandte Impuls betÏtigt wird, also keine weiteren Messsysteme benötigt. Jedoch können an Stelle dieser Relais auch Richtungs- relais treten, die bei Änderung der Str¯ mungsrichtung ihren Drehsinn ändern.
Die Leitung L verbindet die Kraftwerke A, B, die untereinander Wirk-und Blindleistung austauschen, 1, 2 sind zwei Wirk- verbrauchszähler mit Rücklaufhemmung und Kontaktgebern 10, 20. Bei Lieferung von A nach B lauft beispielsweise der Zähler], während der Zähler 2 durch die Rücklaufhemmung festgehalten ist. Wenn A von B elektrische Arbeit bezieht, läuft der Zähler 2, wÏhrend der Zähler 1 stillsteht.
Der Blind leistungsdurchgang wird durch die Blindverbrauchszähler 3, 4 mit Rücklaufhemmun- gen und Kontaktgebern 30. 40 gemessen. Ist die Stromungsrichtung der Blindleistung von A nach B gerichtet, dann lÏuft der Zähler 3. der Zähler 4 steht still ; ist sie von B nach A gerichtet, dann läuft der Zähler 4. und der Zähler 3 steht still. Die Kontakt. geber 10. 20 der WirkverbrauchszÏhler 1, 2 sind über AIa gnetwicklungen 11. 21 eines Richtungsrelais 5 an eine Magnetwieklung 12 für die Fortschaltung eines Kugelreibradgetriebes 7 angeschlossen.
Ebenso sind die Eontaktgeber 30, 40 der Blindverbrauchszähler 3, 4 iiber Magnetwicklungen 31. 41 eines Richtungsrelais 6 an eine Magnetwicklung 34 der Reib radgetriebeeinrichtung 7 angeschlossen.
Die Richtungsrelais 5, 6. deren Nusführungsform an Hand der Fig. 4 spÏter erläutert wird, steuern Stromweichen 51, 61 mit den Kontakten 52, 53 bezw. 62. 63. Das Richtungs- relais 5 legt, wenn der Zähler 1 lÏuft, also Impulse durch die Wicklung 11 gehen, die Weiche 51 auf den Kontakt 52, wenn der Zähler 2 läuft, also Impulse durch die Wick lung 21 gehen, auf den Kontakt 53. In Ïhnlicher Weise legt das Richtungsrelais 6 die Stromweiche 61 auf den Kontakt 62, wenn der Blindverbrauchszähler 3 läuft, also die Wicklung 31 Impulse erhält,
auf den Eon- takt 63 dagegen, wenn der Zähler 4 lÏuft, die Impulse also über die Wicklung 41 gehen. Die Fortschaltwerke 71, 72 der Ge triebeanordnung 7, die in Fig. 2 noch besonders dargestellt sind. werden aber im glei- chen Sinne durch die Magnete 12. 34 betÏtigt, gleichgültig, ob der Zähler 1 oder 2 bezw. 3 oder 4 läuft.
Die Wicklung 1: 2 (Fig. 2) wirkt auf einen Anker 710 ein, der ein Klinkenrad d 711 und einen Teil 712 eines Differentialgetriebes D fortsehaltet. Der zweite Teil 713 dieses Getriebes wird in ent gegengesetztem Sinne von einem Hilfsmotor 714 angetrieben, der mit einer Bremssoheibe 715 und mit einem Reibrad 73 des Kugel- reibradgetriebes mit der Kugel 70 verbunden ist. Der dritte Teil 716 des Differentialgetriebes trägt einen Bremshebel 717, der mit der Bremsseheibe 715 zusammenarbeitet.
Zwischen den einzelnen in Fig. 2 dargestellten Teilen sind Vorgelege eingeschaltet, die der Einfachheit halber weggelassen sind.
Diese Fortschalteinrichtung arbeitet derart, dass der durch Drehung des Rades 711 vorgegebene Messweg jeweils unter Nachdrehen des Rades 73 durch den Hilfsmotor 714 aufgeholt wird, denn bei der Vordrehung des Rades 711 wird der Bremshebel ? 17 gelüftet und, sobald der Hilfsmotor 714 nachgedreht ist, wieder gegen die Bremsscheibe 715 gedrückt Natürlich können für den Antrieb des Reibrades-73 auch andere Nachlaufsteuergetriebe mit Hilfsmotor verwendet werden, jedoch kann das elektromagnetische Klinkwerk 12, 710, 712 auch unmittelbar das Reibrad 73 antreiben. In derselben Weise arbeitet das Fortschaltgetriebe 72, das das Reibrad 74 antreibt.
In Fig. 3 ist der Schleppteil 75 des Reibradgetriebes 7 dargestellt. Er besteht aus einem Arm, der schwenkbar um die Achse 751 gelagert ist und eine Laufrolle 752 trägt.
Wie erwähnt, stellt sich der Arm 75 jeweils in Richtung der resultierenden Kugelbewe gung ein, deren Richtung sich bekanntlich mit der Phasenverschiebung in der Leitung L ändert. Mit dem Arm 75 ist irgendein Umformer verbunden, der die Einstellung dieses Armes in eine beispielsweise elektrische Grolle (Spannung, Strom, Frequenz) umformt. In der Zeichnung ist der Einfachheit halber ein Spanungsteilerwiderstand 753 dargestellt, über den ein mit dem Arm 75 verbundener Kontaktarm 754 schleift.
Die beiden Enden des Widerstandes 753 sind bei a, b an eine Spannungsquelle angeschlossen, während die abgegriffene Spannung über die Kontakte c, d und die Stromweichen 51, 61 einem nach vier Quadranten aufgeteilten Satz 8 von Phasenverschiebungsanzeige-oder Registriervorrichtungen zugeführt wird. Die einzelnen Messgeräte 81 bis 84 sind den einzelnen Quadranten I bis IV zugeteilt.
Das in Fig. 4 dargestellte Richtungsrelais setzt sich folgendermassen zusammen. In dem Stromkreis des Impulsgebers 10 des Zählers 1 liegt das elektromagnetische Klink- werk 11. In der Ruhestellung nimmt die Klinke 13 des Klinkwerkes 11 die mit ausgezogenen Strichen dargestellte Stellung ein und holt beim Eintreffen eines Impulses bis zu der gestrichelt angedeuteten Stellung 130 aus. Der Winkel a zwischen den Stellungen 13 und 130 entspricht dem Hubweg der Klinken. Die Zahnteilung des Klinkenrades 14 ist etwas gröBer als dieser Hubweg.
Entsprechendes gilt für die Klinke 23 des Klink- werkes 21, das mit dem Impulsgeber 20 des Zählers 2 verbunden ist, jedoch ist hier das Klinkenrad 24 um den halben Hubweg, also a -gegen das Klinkenrad 14 versetzt. Beide Klinkenrader sitzen auf einer Schaltwelle 50, die mittels einer unrunden Scheibe, Schaltstern 54, die Stromweiche 51 bis 53 steuert.
Auf der Schaltwelle 50 sitzt ferner ein unter der Einwirkung einer Feder 55 stehendes Rastenrad 56, dessen Teilung etwas grösser ist als2. Das Rastengetriebe 55, 56 drängt infolgedessen die Schaltwelle 50 in Stellungen, die um etwa einen halben Klinkenhub gegeneinander versetzt sind.
Arbeitet das Klinkwerk 11, dann bleibt die Welle 50 in der dargestellten Lage, und durch den Schaltstern 54 wird die Weiche 51 in Verbindung mit dem Kontakt 52 gehalten. Die Klinke 13 gleitet dabei an der Zahnflanke 15 des Klinkrades 14 entlang, ohne dieses fortzuschalten. Wird dagegen das Klinkwerk 21 betätigt, dann schlägt die Klinke 23 in die Stellung 230 aus, und bei der Rückkehr in die Stellung 23 wird das Schaltrad 24 um eine halbe Zahnteilung fortgeschaltet. Dadurch werden auch die übrigen Teile um eine halbe Zahnteilung gedreht, das Sternrad 54 gibt die Weiche 51 frei, die nunmehr zu dem Kontakt 53 hinüberfedert und dort liegen bleibt.
Bei allen weiteren Hüben der Klinke 23 gleitet diese an einer Flanke des Zahnrades entlang, ohne die Welle 50 fortzuschalten. Erst wenn das Elinkwerk 11 wieder betätigt wird, wird die Weiche 51 wieder auf den Kontakt 52 umgelegt. In der Fig. 2 ist noch eine andere Ausführungsform gestrichelt angedeutet, bei der die Elinkwerke 11, 21 durch ein Eraftverstärkergetriebe mit Hilfsmotor 150, Dif ferentialgetriebe 16, Sperrdaumen 171, 172 und der unrunden Scheibe 18 von der Schalt- arbeit entlastet ist.
Ein solches Getriebe arbeitet folgendermassen : Wird die Welle 50 in der Pfeilrichtung gedreht, dann macht der erste Teil 161 des Differentialgetriebes lss diese Drehung mit und verdreht dabei den zweiten Teil des Differentialgetriebes 162 mit dem Sperrdaumen 171 aus dem Weg des Daumens 172. Der dauernd unter Strom ste- hende Hilfsmotor 150 dreht dann die unrunde Scheibe 18 um 180 , so da¯ die Weiche 51 auf den Kontakt 52 umgelegt wird und nimmt dabei den dritten Teil 163 des Dif- ferentialgetriebes 16 in der Pfeilrichtung mit.
Dadurch wird der zweite Teil 162 des Differentialgetriebes mit dem Daumen 171 wieder in den Weg des Sperrdaumens 172 zurückgedreht, so daB sich der Alotor 150 und die Scheibe 18 nicht weiter drehen kann.
Solange also der Wirkverbrauchszähler 1 lÏuft, liegt die Weiche 51 auf dem Eontakt 52, und wenn beim Betrieb im ersten Quadranten der Blindverbrauehszähler 3 lÏuft, liegt die Weiche 61 auf dem Sontakt 62. Die an den Elemmen c, d auftretende Spannung wird deshalb dem Messgerät 81 f r den Quadranten I zugeführt. Beim Betrieb im Quadranten II lÏuft der Zähler 1 und der Zähler 4. Die Weiche 61 wird deshalb auf den Eontakt 63 umgelegt und nunmehr das Aless- gerät 82 des Quadranten II eingescha, ltet.
Beim dritten Quadranten läuft statt des ZÏhlers 1 der Zähler 2 und der Zähler 4. Dadurch wird die Weiche 51 auf den Kontakt 53 umgelegt. Da die Weiche 61 auf dem Kontakt 63 liegt, ist das Messgerät 83 des Quadranten III eingeschaltet. Beim vierten Quadranten laufen die Zähler 9 und 3* die Weichen liegen an den Kontakten 53, 62. so da¯ das Me¯gerÏt 84 des Quadranten IV eingeschaltet ist. Das Kugelreibradgetriebe 7 arbeitet in allen vier Quadranten unter den gleichen Verhältnissen, da sich die Räder 73 und 74 stets im gleichen Sinne drehen.
Die beschriebene und dargestellte Einrichtung bietet den Vorteil, dass die Phasenverschiebung ohne Störungen durch vorüber- gehende Schwankungen für alle vier Quadranten zuverlässig ermittelt werden kann.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass ausser den verhältnismässig einfachen Mess- geräten 81 bis 84 keine besonderen elektri- schen Me¯systeme erforderlich sind, da die Wirk-und Blindverbrauchszähler l bis 4 an sich für die Wirk- und BlindverbrauchszÏhlung vorhanden sein miissen.