Elektrizitätszähler zur Bestimmung der wattlosen Leistung in Wechselstrom- und . Dr ehstromanlagen. Zur möglichst wirtschaftlichen Ausnutzung der elektrischen Einrichtung von ein- und mehrphasigen Wechselstromanlagen ist es er forderlich, dahin zu wirken, dass die Ver schiebung zwischen Strom und Spannung ge ring bleibt.
Da übererregte Synchronmotoren, Einankerumformer und Phasenschieber nicht mit dem gewünschten wirtschaftlichen Erfolg die bei induktiver Belastung auftretende Phasenverschiebung zu verbessern vermocht haben, versucht man neuerdings, dieses Ziel durch Tarifverbesserungen zu erreichen; man räumt Abnehmern, welche eine bestehende Phasenverschiebung verringern, auf den Ein heitspreis für die entnommene Kilowattstunde eine Vergünstigung ein, während Abnehmer, welche eine Verschiebung zwischen Spannung und Strom herbeiführen, pro entnommene Kilowattstunde einen zusätzlichen Betrag ent richten müssen, dessen Höhe abhängig ist von der Grösse der verursachten Phasenver schiebung.
Die Abzüge und Zuschläge sind also bei um 90 gegen die Spannung ver schobenem Strome am grössten, bei einer Verschiebung von<B>01)</B> hingegen = 0.
Es ist aus diesem Grunde vorgeschlagen worden, die Grösse dieses Wertes proportional dem Produkte aus wattloser Leistung = <I>e</I> # <I>i</I> # sin cp (worin e die Spannung, <I>i</I> den Strom und cp den Winkel der zeitlichen Verschiebung zwischen e und i bedeutet) und der Dauer der Stromabnahme = t, also pro portional den wattlosen Leistungsstunden <I>e</I> # <I>i</I> # sin (c?) <I>i zu</I> setzen.
Induktionsmessgeräte, die wattlose Leistung anzeigen, hat man bereits dadurch hergestellt, dass der Stromkreis der Spannungsspule prak tisch induktionsfrei gemacht ist. Für Instru mente, die nur kurzzeitig gebraucht werden, wie Phasenmesser, ist diese Methode an wendbar, aber nicht für Zähler, die dauernd eingeschaltet sind. Diese müssen ein hohes Drehmoment bei geringem Eigenverbrauch haben, und dieseBedingungen sind nur erfüllbar, wenn die leberischlussspulen auf möglichst geschlossenen Eisenkernen liegen.
Dadurch aber ist stets eine hohe Selbstinduktion im Spannungsstromkreis gegeben, und es ist bisher nicht gelungen, einen Zähler für Ein phasenwechselstrom herzustelles, der die eben gestellten Bedingungen erfüllt.
ATan hat sich bislang darauf beschränkt, solche Zähler ausschliesslich für zu schaffen, wo die zur Messung erforderlichen Feldverschiebungen dadurch er reicht werden, dass die die Felder erregenden Spulen in ganz bestimmte Phasen des Dreh stromsystemesgebracht werden.
Sieht man hier von den Vorschlägen für Drehstromanlagen für gleichbelastete Phaseri ab, - da derartige Belastungsverhältnisse infolge unvermeidlicher Verschiedenheiten in den Widerständen der Motorenwicklungen niemals gegeben sind, so bleibt nur der Schaltungsvorschlag nach Fig. 1 der Zeichnung übrig, in welchem 1, 2 und 3 die Linienleitungen des Drehstrom systemes, 4 und 5 zwei von den Verbrauchs strömen 1 und 2 durchflossenen Hauptstronn- spulen, und 6 und 7 Spannungstriebsysteme darstellen,
die durch vorgeschaltete @Vider- stände so abgeglichen sind, dass die Phasen verschiebung zwischen Spannung und wirk samem Spannungsfeld 60 statt 90 , wie bei den üblichen-Wattstundenzählern der Ferraris- ty pe, beträgt.
Diese Zähler haben den Nachteil, dass sie still stehen oder unrichtig registrieren, wenn eine Linienleitung vor dem Zähler unter brochen wird. Da Drehstrommotoren, nach dem lnan sie unter Drehstrom anlaufen liess, als Wechselstrommotoren weiterlaufen, so besteht die Gefahr, dass vom Abnehmer in beabsichtigter Weise periodisch vorübergehend eine der Linienleitungen unterbrochen wird. Die praktische Verwendung derartiger Zähler ist daher, wo die Elektrizitätswerke keine laufende Kontrolle ausüben können, völlig untunlich.
Es gibt nur eine einzige Schaltungsweise, bei welcher derartige Betrugsmöglichkeiten ausgeschlossen sind, und dies ist diejenige nach der bekannten Zweiwattmetermethode zur Bestimmung der wirklichen Leistung eines Drehstromsystemes. Will man diese Schal tung auch zur Bestimmung der wattlosen Leistung verwenden, so braucht man zwei Triebsysteme, von denen jedes für sich die wattlose Leistung eines -\@"echselstromkr-eises zu messen gestattet, braucht also Einphasen wechselstromzähler zur Bestimmung des watt losen Stromes. Solche Zähler gibt es aber bisher noch nicht.
Die Erfingmig bringt einen solchen Zähler Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass man das wirksame lebensehlussfeld (Ir, eines Wechselstromwattstundenzählers, wel ches um einen Winkel ;
u gegen die erregende Klemmspannung 1i verschoben sei, in Gegen wirkung bringt mit einem vom Verbrauchs strom erzeugten Felde 0,,, das hervorgerufen wird von dem in den Hauptstromspulen fliessen den Verbrauchstrome J und von den in Kurzschlusswindungen, die auf dem Haupt stromtriebkern angeordnet sind, vom Ver brauchsstrom induzierten Sekundärströmen.
Dem in den Hauptstromspulen fliessenden Strome J entspricht das fiktive Feld und dem in den Kurzschluljwindungen fliessen den Strome entspricht das fiktive Feld<I>0,</I> das um mehr als 900 gegen den erzeugten Strom J verzögert ist. Das fiktive Feld 0',, kann in Phase mit dem Strome J angenom men werden, da die Eisenverluste im Haupt- stromtriebkern zu vernachlässigen sind. 4n Stelle der beiden fiktiven Felder 0',, und (I),' kann das wirksam resultierende Feld (l', ge setzt werden.
Dabei ist die Bedingung zu erfüllen, damit der Zähler richtig messe, dass wenn J mit E in Phase ist, (h,, mit (1E in Phase ist.
Ein derartiger Zähler kann beispielsweise in einfacher Weise dadurch erhalten werden, dass man die beiden Zinken des Hauptstrom kernes 1 (Fig. 2) eines normalen Wattstunden zählers mit entsprechend dimensionierten Kurz schlussringen 2 und 3 versieht, oder diese Ringe au anderer Stelle des Kraftlinienweges des Hauptstromfeldes anordnet, insbesondere an solchen, an welchem die Selbstinduktion der Ringe erhöht wird.
4 bedeutet das Neben schlusseisen mit der erregenden Spule 5, und 6 wie 7 stellen vom Nebenschlussfeld indizierte Kurzschlussringe dar, welche gestatten, den Winkel zwischen Spannung und Spannungsfeld auf einen bestimmten Wert zu bringen.
Die genaue Abgleichung der notwendigen Verschiebung kann durch Änderung des Ohm- sehen oder induktiven Widerstandes der Kurz schlussringe herbeigeführt werden.
In Fig. 3 ist das Vektordiagramm eines derartigen Zählers bei induktionsfreier Be lastung dargestellt.
Die Bedeutung der Zeichnung ergibt sich aus den Erläuterungen über das Wesen der Erfindung.
Tritt eine äussere Verschiebung zwischen Strom und Spannung auf von der Grösse eines Winkels ;o, so ist der Vektor 0',r um diesen Winkel gegen den Vektor E zu verschieben. Bei nacheilendem Strom entspricht dann das Diagramm der Fig. 4, bei voreilendem Strom das der Fig. 5 dem Zähler.
Bei nacheilendem Strome ist das Dreh moment des Zählers <I>D =</I> (Ir # (l,r # sin So, bei voreilendem Strome:
D = Or # <B>0,</B> # sin (360 - 99), und cla sin (360 - c.) _ - sin co ist, ist für voreilenden Strom D=- (p. # (P,, # sin ,C, das heisst der Zähler läuft bei voreilendem Strome rückwärts, bei nacheilendem Strome vorwärts.
Die Drehwirkung würde im umgekehrten Sinne verlaufen, wenn das Hauptstroinfeld 0'J uin 180<B>0</B> gegen J versetzt zur Wirkung käme. In diesem Falle wäre bei nacheilendem Strom das Drehmoment des Zählers D-01,# l,r.sin (180 +cP)=-@L# sin@O, bei voreilendem Strom hingegen: D=Or#l,r#sin(180 -cP)=0E.(PJ.sinco.
Soll die Wirkung der wattlosen Energie nach vor- und nacheilendem Strome getrennt werden, so werden zwei Zähler erforderlich, die eine Drehbewegung je nur nach einer Seite zulassen.
Für die Messung der wattlosen Energie in Mehrleiter- oder Mehrphasenanlagen ver wendet man mehrere solcher Einphasenzähler in den bekannten Schaltungen.