DE101620C

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Publication number: DE101620C
Application number: DENDAT101620D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, mittelst der man die einem Stromkreise zugeführte elektrische Leistung direct messen kann.

Wenn V die vorhandene Potentialdifferenz und A die Stromstärke ist, so kann man das Product derselben oder die elektrische Leistung in jedem Augenblick nach einer der drei folgenden algebraischen Gleichungen erhalten.

I-IA*+. F² — (A- FJ²]
V A=\\(A+ V) ² — A* — V²]

Durch Substitution von A durch V und umgekehrt erhält man noch zwei ähnliche Ausdrücke mehr. Auf diesen Gleichungen baut sich nun das vorliegende neue Mefsverfahren auf, derart, dafs von dem Stromkreise, dessen Leistung zu messen ist, Leitungen abzweigen, deren Ströme proportional zu A, zu V, zu der Summe von A und V und zu der Differenz von A und V sind. In diese verschiedenen Zweige werden Mefsapparate eingeschaltet, welche die mittleren Quadrate dieser Werthe anzeigen, so dafs man durch einfaches Addiren oder Subtrah'iren als Resultat den mittleren Werth von VA oder die in dem Stromkreis vorhandene elektrische Leistung erhält.

Die Fig. 1 zeigt das der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Stromschema. Es sei die durch den Stromkreis ABC fliefsende Leistung zu messen; in den Hauptstromkreis ist ein kleiner inductionsfreier Widerstand jR in Reihe geschaltet. Dieser Widerstand ist so bemessen, dafs die Potentialdifferenz an seinen Klemmen selbst beim Maximum des Stromes im Verhältnifs zu der gesammten Spannung im Stromkreise nur sehr gering ist. Im Nebenschlufs zu der Hauptstromleitung liegt die primäre Wickelung T eines Transformators Tt, dessen secundäre Wickelung t nur wenige Windungen und eine elektromotorische Kraft etwa gleich der maximalen Potentialdifferenz an den Enden des Widerstandes R hat. In der Mitte ist die secundäre Wickelung an die Leitung C angeschlossen, während ihre beiden Enden α und c unter Zwischenschaltung zweier bekannter Widerstände durch die Leitung b auf der anderen Seite des Widerstandes R an die Leitung C angeschlossen sind. Wählt man nun die Widerstände in den Zweigen a b und cb entsprechend grofs, so wird die Differenz der mittleren Quadrate der Spannungen oder der mittleren Quadrate der Ströme in diesen Zweigen die elektrische Leistung in der Hauptstromleitung nach der Gleichung 3 angeben. Schaltet man nun in die Zweige a b und b c Mefsapparate ein, oder legt man einen Mefsapparat erst in den Zweig α b und dann in den Zweig b c, so ergiebt die Differenz der Ausschläge die elektrische Leistung.

In Fig. 2 ist dies Schaltungsschema derart abgeändert, dafs die secundäre Wickelung t des Transformators Tt nicht getheilt ist, dagegen ist der Widerstand R in zwei kleinere Widerstände zerlegt, zwischen denen das eine Ende der secundären Wickelung t an die

Hauptleitung angeschlossen ist, während ihr anderes Ende zu der Zweigleitung b führt.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen weitere Abänderungen des Stromschemas, bei denen an Stelle der beiden Widerstände α b und c b nur ein solcher α b angeordnet ist, der ein Mefsinstrument enthält. Bei der in Fig. 6 dargestellten Anordnung kann die Leitung b nun durch einen Umschalter u einmal mit der Leitung d und zweitens mit der Leitung d^l verbunden werden. Mit diesem Umschalter ist ein zweiter Umschalter u^l zur gleichzeitigen Bewegung verbunden, welcher das andere Ende der secundären Wickelung t des Transformators T t einmal mit der Leitung d^l und zweitens mit der Leitung d verbinden kann. Nimmt man nun die Stromrichtung von A über B nach C an, so ist die Richtung des Stromes in der Nebenschlufsleitung bei der in vollen Linien gezeichneten Stellung der Umschalter u und u¹ folgende: d, u, b, a, t, κ¹, d^l; bei der punktirt angegebenen Stellung der Umschalter u und u¹: d,u^l,t,a,b,u,d^l. Ist nun in α b ein Mefsapparal eingeschaltet, dessen Ausschläge gleich den mittleren Quadraten der Spannung oder Stromstärken in dieser Leitung sind, so ergiebt, wie vorhin, die Differenz der Ausschläge bei den beiden Stellungen der Umschalter u und u^l die elektrische Leistung im Stromkreise ABC.

Die Fig. 7 zeigt eine Abänderung zu Fig. 6, insofern nämlich, als hier nur ein Umschalter u vorhanden ist, die secundäre Wickelung t des Transformators Tt aber, wie in Fig. 1, getheilt und in der Mitte an die Leitung C angeschlossen ist. Der Mefsapparat ist wieder in α b eingeschaltet und giebt die elektrische Leistung im Stromkreise ABC als Differenz seiner -Ausschläge bei den verschiedenen Stellungen des Umschalters u an.

Die Fig. 8 veranschaulicht endlich eine Anordnung, bei welcher, wie in Fig. 2, der Widerstand R getheilt, die secundäre Wickelung t des Transformators Tt aber nicht getheilt ist; zwischen den beiden Theilen des Widerstandes R ist die Leitung b angeschlossen, welche zu dem bekannten Widerstände nebst Mefsapparat und über α weiter zu der secundären Wickelung t führt. Diese kann durch einen Umschalter entweder mit dem vor den Widerständen R an C angeschlossenen Draht d oder mit dem hinter den Widerständen an C angeschlossenen Draht d^l verbunden werden. Die Differenz der Ausschläge des Mefsapparates bei beiden Stellungen ergiebt dann wieder die Leistung in ABC.

Der Transformator Tt kann in allen diesen Anordnungen durch eine Drosselspule oder auch durch einen grofsen Widerstand ersetzt werden.

Fig. 9 stellt das Schema der Verbindungen bei der Messung der Leistung eines Dreiphasenstromkreises dar. In diesem Falle, wie aus dem Schema ersichtlich ist, müssen die obigen Apparate verdoppelt werden.

Die zwei je in zwei Theile zerlegten Widerstände Rp R_s sind je mit einer Leitung des Stromkreises in Reihe geschaltet. In Nebenschlufs zu den drei Leitungen des Dreiphasenstromkreises werden die primären Wickelungen des Dreiphasentransformators verbunden· Der eine Schenkel q, welcher mit der ohne Widerstand versehenen Leitung Q. verbunden ist, besitzt zwei gleiche secundäre Wickelungen. Das eine Ende der zwei in Reihe geschalteten secundären Wickelungen q^lρ wird in der Mitte zwischen den beiden Theilen des Widerstandes Rp an die Leitung P angeschlossen, während das zweite Ende unter Zwischenschaltung zweier mit Mefsinstrumenten versehenen Widerstände ab, cb an die äufseren Klemmen des Widerstandes R_p angeschlossen ist.

Ebenso werden die secundären Wickelungen q" s mit einander, mit dem Widerstand R_s und mit der Hauptleitung S verbunden.

Die ganze Leistung in dem Dreiphasenstromkreise unabhängig von der Belastungsweise der einzelnen Phasen ergiebt sich nun als die Summe der beiden einzelnen Ablesungen.

Der Dreiphasentransformator kann durch zwei Einphasentransformatoren, von denen der eine als Nebenschlufs zu den Leitungen P Q, der andere zu den Leitungen Q. S verbunden ist, ersetzt werden. Im letzteren Fall können auch die secundären Wickelungen der beiden Einphasentransformatoren in der Mitte getheilt werden, die Widerstände R_p R_s wären aber eintheilig.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegenden Verfahrens ist in Fig. 3 im Schnitt und in Fig. 4 in Vorderansicht dargestellt; in einem Gehäuse D sind durch eine Zwischenwand D¹ getrennt zwei Mefsinstrumente E und F aufgestellt, deren beide; Zeiger e und f auf der an der Zwischenwand befestigten Scala G spielen. Um eine Ablesung zu erleichtern, können die hin- und herschwankenden Zeiger festgestellt werden. Dies geschieht am besten durch eine Klemmvorrichtung, welche aus zwei an den Bolzen q befestigten Papierstreifen H besteht, welche durch Drehen des Knopfes h, mit welchem sie vermittelst der in einander fassenden Drahtstücke h¹ h² in Verbindung stehen, gegen die Zeiger geprefst werden, so dafs diese stillstehen und ein genaues Ablesen ermöglichen. In dem Raum K läfst sich der inductionsfreie Widerstand eventuejl mit Umschalter anbringen.

Die Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Mefsvorrichtung; hier wirken die Drehungen der Mefsinslrumente E und F durch die Drähte i und k auf einen durch Federn

gespannten Draht /, welcher auf der Achse eines Zeigers m sitzt, derart ein, dafs seine Bewegung bezw. der Ausschlag des Zeigers gleich der Differenz der Bewegungen der Achsen der Mefsinstrumente ist.

Die Mefsvorrichtung kann ferner auch in der Weise ausgeführt werden, dafs die beiden Mefsinstrumente auf einer gemeinschaftlichen Welle sitzen, welche sie beide in entgegengesetzter Richtung zu drehen bestrebt sind. Aus diesen beiden Kräften resultirt eine dritte, welche die Welle mit dem Zeiger dreht; diese ist dann gleich der Differenz der beiden ersten. Bei den Anordnungen nach den Fig. 6 bis 8 fällt natürlich die eben beschriebene Mefsvorrichtung fort, da hier nur ein einziges Mefsinstrument mit Schaltvorrichtung nothwendig ist.

Die Art der Mefsinstrumente ist eine beliebige, es kann hierzu jedes beliebige Volt- oder Amperemeter genommen werden.

Claims

Pa tent-Ansprüche:

ι . Verfahren zum Messen elektrischer Leistung in einem Stromkreise, nach welchem Nebenstromleitungen mit Hülfe von Transformatoren , Drosselspulen oder Widerständen und ein oder zwei Hauptstromwiderstände angebracht sind, zum Zweck, eine dem Hauptstrom proportionale Potentialdifferenz an den Enden der Hauptstromwiderstände und eine der Stromquellspannung proportionale Potentialdifferenz zwischen gewissen Klemmen, Punkten oder Anzapfungen an den in obigen Nebenstromleitungen angebrachten Transformatoren, Drosselspulen oder Widerständen zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dafs die oben genannten Enden oder Klemmen in der Weise mit einander durch Leitungen verbunden sind, dafs in gewissen Strecken sich die dem Hauptstrom und der Spannung proportionalen Potentialdifferenzen addiren und subtrahiren, damit aus den gleichzeitig oder nach einander bestimmten mittleren Werthen der Summe und Differenz der mittlere Werth des Productes aus Stromstärke und Spannung zu ermitteln ist.
2. Zur Ausführung des unter i. beschriebenen Verfahrens eine Vorrichtung, gekennzeichnet dadurch, dafs in einem Gehäuse zwei in die Nebenstromleitungen eingeschaltete Mefsinstrumente derart angeordnet sind, dafs ihre Zeiger auf einer gemeinsamen Scala spielen und durch angedrückte Papierstreifen zwecks Ablesens festgestellt werden können.
3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Mefsinstrumente die Bewegungen ihrer Achsen durch Zugdrähte oder Fäden auf eine Welle mit Zeiger derart übertragen, dafs der Zeiger die Differenz der Bewegungen der beiden Achsen anzeigt.
4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher beide Mefsinstrumente auf einer und derselben Achse sitzen und so auf diese wirken, dafs ihre Drehung der Differenz der beiden auf sie ausgeübten Kräfte entspricht.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.