Verfahren zum Symmetrieren der Spannungen in einem Drehstromsystem und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Eichung und Prüfung von Elektrizitätszählern, besonders von Blindverbrauchszählern, erfordert eine exakte Symmetrie der Dreieck- und Sternspannungen.
Geräte zur Messung der Symmetrie sind bekannt.
Meist wird eine Symmetriemesseinrichtung verwendet, die aus wenigstens zwei integrierenden Nullgeräten mit von mechanischen Richtkräften freien Ankern besteht, auf die je wenigstens zwei Drehmomente gegensinnig einwirken und die sich nur bei Gleichheit der diese Drehmomente hervorrufenden Messgrössen aufheben. Sol che nach dem Ferrarisprinzip p arbeitende Geräte haben den Nachteil, dass sich die Lagerreibung und die Fre- quenzabhäagigkeit als Fehler bemerkbar machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Symmetrieren der Spannungen in einem Drehstromsystem, insbesondere für die Eichung und Prüfung von Elektrizitätszählern, mit Hilfe zweier integrierender Nullgeräte zu schaffen, die keine beweglichen Teile und daher keine Lagerreibung aufweisen, und die völlig frequenzunabhängig ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass die zu vergleichenden Spannungen untersetzt, gleichgerichtet und gegeneinander geschaltet werden und ein Vergleich zwischen den positiven und negativen Span nungszeitflächen dieser Differenzspannung g vorgenom men wird. Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Stern-Dreieck Umschalter, einen Untersetzettrafo, Messwiderstände und eine elektronische Vergleichseinrichtung. Die elektronische Einrichtung besteht beispielsweise aus einem Modulationsverstärker,, einem Integrationsspeicher mit einer nachgeschalteten Impulsformerstufe und einem von und rückwärts arbeitenden Zählwerk.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbei- spiel der Symmetri'emesseinrichtung gemäss der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein symmetrisches Spannungsdreieck mit symmetrischen Stern-und Dreieckspannungen,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der elektronischen Symmetriemesseinrichtung und
Fig. 3 die Kennlinie einer Integrierdrossel,
Fig. 4 zwei Spannungsdiagramme, und zwar das obere mit gleichgrossen Spannungen und das untere mit unterschiedlich grossen Spannungen.
Fig. 1 zeigt das Spannungsdiagramm. Spannungssymmetrie ist vorhanden, wenn sämtliche Stern- bzw.
Dreieckspannungen gleich gross sind. In der Praxis begnügt man sich mit dem Vergleich zweier Span nungspaare.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Sternspannung URO mit der Sternspannung Uso und die Sternspannung UsO mit der Sternspan nung UTO und nach Umschaltung die Dreieckspannung Uus mit der Dreieckspannung Us, und die Dreieckspannung UQT mit der Dreieckspannung UTR miteinander verglichen. Zu diesem Zwecke werden einem an sich bekannten Stern-Dreieck-Umschalter 1 die Netzphasen R, S, T und Mp zugeführt. Mit Hilfe dieses Umschalters 1 werden diese Spannungen auf die Pri marwicklungen eines Untersetzertransformators 2 gege ben.
Die untersetzten Spannungen werden an den Sekundärwicklungen abgenommen und Gleichrichtern 3 zugeführt. Die gleichgerichteten Spannungen werden nunmehr über einen Messwiderstand 4 gegeneinander geschaltet. Widerstände 5 dienen zum Einprägen des Stromes. Ein Widerstand 6 dient dazu, ein ständiges Fliessen des Stromes zu bewirken, damit keine Verfälschung des Messergehnisses eintreten kann.
Aus dem Diagramm gemäss Fig. 4 ist zu ersehen, dass bei Gegeneinanderschaltung der zwei um 1200 in der Phase verschobenen Spannungen Uno und Uso sich als Differenz bei vollständigem Ab gleich gleichgrosse positive und negative Spannungszeitflächen ergeben. Diese Spannungszeitflächen sind in Fig. 4 schraffiert. Sind aber die Spannungen URO und Uso nicht gleich gross, oder beträgt der Winkel zwischen diesen Sternspannungen nicht 1200, so sind die positiven und negativen Spannungszeitflächen nicht mehr gleich gross, wie Fig. 4 unten zeigt. Zur Auswertung wird nun die am Messwiderstand 4 abfallende Spannung über einen Modulationsverstärker 7, z.
B. einen Hailmultiplikator, auf einen Integrationsspeicher 8, der beispielsweise eine Integrierdrossel sein kann, gegeben.
Sind d also die Spannungszeitflächen nicht gleich gross, so wird über den Modulationsverstärker 7 der Integrationsspeicher 8 bis zur Sättigung gefüllt und gibt dann jeweils einen Impuls, vorzugsweise über einen Impulsumformer 9, auf einen nachgeschalteten elektronischen Zähler 10. Dieser kann beispielsweise ein vor- und rückwärtszählendes Schieberegister mit elektronischer Anzeige sein. Es kann beispielsweise zehn Stellen aufweisen. Über die Leitung 11 werden beispielsweise die Signale zum Vor- oder Rückwärtszählen übermittelt, während die Leitung 12 die eigentliche Zähileitang ist.
Ist ein Impuls an das Zählwerk 10 abgegeben, so muss der Integrierdrossel nunmehr die zu integrierende Spannung umgekehrt zugeführt werden, da die Integrierdrossel 8 voll gesättigt ist. Dies wird beispielsweise über eine Leitung 13 eingeleitet. In Fig. 3 ist die Kerns linie einer solchen Integrierdrossel 8 dargestellt. Durch die in Fig. 4 dargestellten Spannungszeitflächen wird die Drossel ständig auf- und abmagnetisiert. Dabei ist es wesentlich, dass die Aufmagnetisiernngszeit At gross gegenüber der Periodendauer der Wechselspannung ist.
Eine vollständige Symmetrie wird dann erreicht, wenn beide Zählwerke 10 auf Null stehen, d;. h. wenn bei der Abstimmung in einem oder beiden Zählwerk eingezählt worden ist, müssen genausoviele Impulse aus denselben wieder herausgenommen werden. Der Abgleich wird für die Stern-und Dreieckspannungen hierbei getrennt vorgenommen. Die erfindungsgemässe Einrichtung lässt sich auch bei solchen Messmethoden verwenden, wo man auf eine Stern-Dreieckumschaltung verzichtet. Mit 14 ist eine Löschtaste für die Zählwerk 10 bezeichnet.
Method for balancing the voltages in a three-phase system and device for carrying out the method
The calibration and testing of electricity meters, especially reactive consumption meters, requires an exact symmetry of the triangular and star voltages.
Devices for measuring symmetry are known.
Usually a symmetry measuring device is used, which consists of at least two integrating null devices with anchors free of mechanical straightening forces, on each of which at least two torques act in opposite directions and which cancel each other out only if the measured values causing these torques are equal. Such devices working according to the Ferraris principle p have the disadvantage that the bearing friction and the frequency dependence are noticeable as errors.
The invention is based on the object of creating a method and a device for balancing the voltages in a three-phase system, in particular for the calibration and testing of electricity meters, with the help of two integrating zero devices that have no moving parts and therefore no bearing friction, and which completely is frequency independent.
The method according to the invention consists in that the voltages to be compared are scaled down, rectified and switched against one another and a comparison is made between the positive and negative voltage time areas of this differential voltage g. The device for carrying out the method is characterized by a star-delta changeover switch, a step-down transformer, measuring resistors and an electronic comparison device. The electronic device consists, for example, of a modulation amplifier, an integration memory with a downstream pulse shaping stage and a counter working up and down.
An exemplary embodiment of the symmetry measuring device according to the invention is explained in more detail with the aid of the drawing. Show it:
1 shows a symmetrical voltage triangle with symmetrical star and delta voltages,
2 shows a block diagram of the electronic symmetry measuring device and
3 shows the characteristic curve of an integrating throttle,
4 shows two voltage diagrams, namely the upper one with voltages of the same size and the lower one with voltages of different sizes.
Fig. 1 shows the voltage diagram. Voltage symmetry exists when all star or
Triangular voltages are equal. In practice, one is content with comparing two voltage pairs.
In the embodiment shown in Fig. 2, the star voltage URO with the star voltage Uso and the star voltage UsO with the star voltage UTO and after switching the triangle voltage Uus with the triangle voltage Us and the triangle voltage UQT with the triangle voltage UTR are compared with each other. For this purpose, the system phases R, S, T and Mp are fed to a star-delta changeover switch 1 known per se. With the help of this switch 1, these voltages on the primary windings of a step-down transformer 2 are given ben.
The reduced voltages are taken from the secondary windings and fed to rectifiers 3. The rectified voltages are now switched against one another via a measuring resistor 4. Resistors 5 are used to impress the current. A resistor 6 serves to cause the current to flow continuously so that the measurement result cannot be falsified.
From the diagram according to FIG. 4 it can be seen that when the two voltages Uno and Uso, which are shifted in phase by 1200, are connected against one another, positive and negative voltage time areas of equal size result as the difference with complete alignment. These voltage time areas are hatched in FIG. 4. If, however, the voltages URO and Uso are not the same size, or if the angle between these star voltages is not 1200, then the positive and negative voltage-time areas are no longer the same size, as FIG. 4 shows below. For the evaluation, the voltage drop across the measuring resistor 4 is now used via a modulation amplifier 7, e.g.
B. a Shail multiplier, given to an integration memory 8, which can for example be an integrating throttle.
If the voltage-time areas are not the same size, then the integration memory 8 is filled to saturation via the modulation amplifier 7 and then transmits a pulse, preferably via a pulse converter 9, to a downstream electronic counter 10. This can, for example, count up and down Be shift register with electronic display. For example, it can have ten digits. Via the line 11, for example, the signals for counting up or down are transmitted, while the line 12 is the actual counting line.
If a pulse is sent to the counter 10, the voltage to be integrated must now be fed to the integrating choke in reverse, since the integrating choke 8 is fully saturated. This is initiated, for example, via a line 13. In Fig. 3, the core line of such an integrating choke 8 is shown. The choke is constantly magnetized up and down by the voltage time areas shown in FIG. It is essential that the magnetization time At is large compared to the period of the alternating voltage.
Complete symmetry is achieved when both counters 10 are at zero, ie. H. if one or both counters have been counted in during voting, the same number of pulses must be taken out of them again. The adjustment is carried out separately for the star and delta voltages. The device according to the invention can also be used in those measurement methods in which star-delta switching is dispensed with. 14 with a delete key for the counter 10 is designated.