Einrichtung zur Messung von Wechselstromleistung
Im Hauptpatent ist eine Einrichtung zur Messung von Wechselstromleistung mit Hilfe des in einem Hallgenerator auftretenden Gausseffektes beschrieben. Der Hallgenerator wird dabei als Mittel zur Multiplikation von Wechselstrom und Wechselspannung verwendet. Die eine dieser Grössen erzeugt ein magnetisches Wechselfeld, welches den Hallgenerator beeinflusst, während die andere einen Wechselstrom erzeugt, welcher durch den Hallgenerator fliesst. Die im Patentanspruch des Hauptpatentes umschriebene Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hallgenerator durch ein zeitlich konstantes Magnetfeld vormagnetisiert wird.
Dadurch wird erreicht, dass der am Hallgenerator auftretende Spannungsabfall eine Gleichspannungskomponente enthält, welche sich unter gewissen, im Hauptpatent angegebenen Bedingungen linear mit der zu messenden Wechselstromleistung ändert.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterausbildung der oben gekennzeichneten Einrichtung, welche sie zur Messung von Wirk- oder Blindleistung in Mehrphasennetzen geeignet macht. Diese weiter ausgebildete Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von Hallgeneratoren enthält, welche bezüglich Ausgang in Serie geschaltet sind, dass jeder Hallgenerator von einem Magnetfeld beeinflusst ist, das zum Strom in einem der Phasenleiter proportional ist, und dass jeder Hallgenerator von einem Strom durchflossen ist, dessen Amplitude zur Amplitude der Spannung zwischen einem der Phasenleiter und dem Nulleiter proportional ist.
Durch die Serieschaltung der Hallgeneratoren wird erreicht, dass sich die in den einzelnen Hallgeneratoren entstehenden Gleichspannungen addieren, so dass schliesslich als Mass für die Grösse der Wechselstromleistung eine einzige Gleichspannung zur Verfügung steht, welche zu Mess oder Steuerzwecken verwendet werden kann.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Einrichtung, welche zur Messung von Wirkleistung im Dreiphasennetz mit Nulleiter geeignet ist. Sie enthält demgemäss drei Hallgeneratoren G, welche im gezeigten Beispiel als sogenannte Corbinoscheiben ausgebildet sind. Jeder dieser Hallgeneratoren ist dabei von einem Strom durchflossen, welcher zur Spannung zwischen einem der Phasenleiter R, S bzw. T und dem Nulleiter 0 proportional ist. Zu diesem Zweck ist jeder Hallgenerator einerseits über den Widerstand W1 mit dem zugeordneten Phasenleiter, anderseits über den Kondensator C mit dem Nulleiter verbunden. Jeder Hallgenerator wird sodann von einem Magnetfeld beeinflusst, welches zum Wechselstrom proportional ist, der durch einen der Phasenleiter zum Verbraucher Z fliesst. Zur Erzeugung dieses Magnetfeldes dient die Wicklung B, welche vom Verbraucherstrom durchflossen ist.
Bei grossen Strömen kann selbstverständlich ein Shunt vorgesehen werden. Ausserdem wirkt auf jeden Hallgenerator ein zeitlich konstantes Magnetfeld, welches beispielsweise durch einen Permanentmagneten Bo aufrechterhalten wird.
Die Summe der in den drei Hallgeneratoren entstehenden Gleichspannungen gelangt an die Klemmen 1, 2, von wo sie, gegebenenfalls über ein Tief passfilter zur Elimination von Wechselspannungsanteilen, einem Mess- oder Steuergerät zugeführt werden kann. Um zu vermeiden, dass die für die Serieschaltung der Hallgeneratoren erforderlichen Verbindungsleitungen einen störenden Einfluss auf die Funktion der Einrichtung ausüben, sind in diese Verbindungsleitungen Widerstände W2 aufgenommen, welche gross gegenüber dem inneren Widerstand eines Hallgenerators sein müssen. Wenn an den Klemmen 1, 2 eine grössere Leistung entnommen werden soll, kann der Spannungsabfall in den Widerständen WO untragbar hoch sein.
Es ist in diesem Falle zweckmässig, die Widerstände W2 durch Drosseln zu ersetzen, die bei genügend hoher Impedanz für Netzfrequenz einen vernachlässigbar geringen Gleichstromwiderstand aufweisen.
Die in der Figur gezeigte Einrichtung kann sehr leicht so modifiziert werden, dass sie zur Messung von Blindleistung im Dreiphasennetz mit Nulleiter geeignet ist. Es ist dazu nur notwendig, die Widerstände W1 durch Induktivitäten zu ersetzen, welche bewirken, dass die Phase des durch den Hallgenerator G fliessenden Stromes um 900 gegenüber der Phase der Wechselspannung - zwischen dem zugeordneten Phasenleiter und dem Nulleiter verschoben ist, wobei aber die Proportionalität der Amplitude des durch den Hallgenerator fliessenden Stromes mit der Amplitude der Wechselspannung erhalten bleibt.
Device for measuring alternating current power
The main patent describes a device for measuring alternating current power with the aid of the Gaussian effect occurring in a Hall generator. The Hall generator is used as a means of multiplying alternating current and alternating voltage. One of these variables generates an alternating magnetic field that influences the Hall generator, while the other generates an alternating current that flows through the Hall generator. The device described in the claim of the main patent is characterized in that the Hall generator is premagnetized by a magnetic field that is constant over time.
This ensures that the voltage drop occurring at the Hall generator contains a direct voltage component which, under certain conditions specified in the main patent, changes linearly with the alternating current power to be measured.
The present invention relates to a further development of the device characterized above, which makes it suitable for measuring active or reactive power in multi-phase networks. This further developed device is characterized in that it contains a plurality of Hall generators which are connected in series with regard to output, that each Hall generator is influenced by a magnetic field that is proportional to the current in one of the phase conductors, and that each Hall generator is influenced by a current is flowed through, the amplitude of which is proportional to the amplitude of the voltage between one of the phase conductors and the neutral conductor.
The series connection of the Hall generators ensures that the DC voltages arising in the individual Hall generators add up, so that ultimately a single DC voltage is available as a measure of the size of the AC power, which can be used for measurement or control purposes.
The figure shows an embodiment of the invention for a device which is suitable for measuring active power in a three-phase network with a neutral conductor. It accordingly contains three Hall generators G, which in the example shown are designed as so-called Corbino disks. Each of these Hall generators has a current flowing through it which is proportional to the voltage between one of the phase conductors R, S or T and the neutral conductor 0. For this purpose, each Hall generator is connected on the one hand to the associated phase conductor via the resistor W1 and on the other hand to the neutral conductor via the capacitor C. Each Hall generator is then influenced by a magnetic field that is proportional to the alternating current that flows through one of the phase conductors to the consumer Z. The winding B through which the consumer current flows is used to generate this magnetic field.
A shunt can of course be provided for large currents. In addition, a temporally constant magnetic field acts on each Hall generator, which is maintained, for example, by a permanent magnet Bo.
The sum of the DC voltages generated in the three Hall generators is sent to terminals 1, 2, from where it can be fed to a measuring or control device, if necessary via a low-pass filter to eliminate AC voltage components. In order to avoid that the connection lines required for the series connection of the Hall generators exert a disruptive influence on the function of the device, resistors W2 are added to these connection lines, which must be large compared to the internal resistance of a Hall generator. If a greater power is to be drawn from terminals 1, 2, the voltage drop in the resistors WO can be prohibitively high.
In this case, it is advisable to replace the resistors W2 with chokes which, given a sufficiently high impedance for the mains frequency, have a negligibly low direct current resistance.
The device shown in the figure can very easily be modified so that it is suitable for measuring reactive power in a three-phase network with a neutral conductor. It is only necessary to replace the resistors W1 with inductances, which cause the phase of the current flowing through the Hall generator G to be shifted by 900 compared to the phase of the alternating voltage - between the assigned phase conductor and the neutral conductor, but the proportionality of the The amplitude of the current flowing through the Hall generator is maintained with the amplitude of the alternating voltage.