DE1114582B

DE1114582B - Bill consumption meter

Info

Publication number: DE1114582B
Application number: DEL35352A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmu Grosse-Brauckmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-02-11
Filing date: 1960-02-11
Publication date: 1961-10-05

Description

Scheinverbrauchsmeßeinrichtung Zur Scheinverbrauchsmessung in Wechsel- oder Drehstromnetzen sind Meßeinrichtungen bekannt, bei denen Strom und Spannung gleichgerichtet werden und die Messung in einem Gleichstrom-Wattstundenzähler erfolgt. Wegen des erforderlichen Kommutators sind diese Anordnungen unbefriedigend, und man ist daher in letzter Zeit dazu übergegangen, den Scheinverbrauch mit Hilfe eines Wirk- und eines Blindverbrauchszählers zu ermitteln. Bei einem bekannten Scheinverbrauchszähler dieser Art wird ein Kugelgetriebe verwendet, während bei einer anderen bekannten Einrichtung ein Überholgetriebe zur Anwendung kommt. In beiden Fällen wird die geometrische Summe zwischen Blind- und Wirkverbrauch ermittelt.Bill of consumption measuring device For bill of consumption measurement in alternating or three-phase networks, measuring devices are known in which current and voltage rectified and the measurement is made in a DC watt-hour meter. Because of the commutator required, these arrangements are unsatisfactory, and Therefore, recently one has gone over to the bill consumption with the help of a To determine active and a reactive consumption meter. With a known bill consumption meter of this type a ball gear is used, while in another known one Establishment of an overhaul gear is used. In both cases the geometric Total between reactive and active consumption determined.

Die Herstellung der Zähler mit Kugel- oder tÇberholgetriebe erfordert eine erhebliche Präzision, so daß diese Zähler verhältnismäßig teuer sind.The manufacture of the meters with ball or overhaul gear requires considerable precision, so that these counters are relatively expensive.

Es ist zwar auch bekannt, mit Hilfe eines Wirk-und eines Blindleistungsmessers die Scheinleistung oder den Scheinverbrauch dadurch zu bestimmen, daß diese beiden Meßsysteme auf eine gemeinsame Drehachse arbeiten, jedoch ist diese Anordnung ebenfalls sehr kompliziert. It is also known to use an active and a reactive power meter determine the apparent power or consumption by the fact that these two Measuring systems work on a common axis of rotation, but this arrangement is also very complicated.

Auch eine Anordnung zur Messung der Scheinleistung, bei der ein Einphaseninduktionszähler verwendet wird, dessen Spannungsspule an der Verbraucherspannung liegt und dessen Stromspule über einen Gleichrichter und einer nachgeschalteten Magnetverstärkeranordnung erregt wird, ist nachteilig, weil durch den Magnetverstärker belastungs abhängige Spannungsverzerrungen erzeugt werden, die in dem Induktionszähler nicht kompensierbare Meßfehler hervorrufen. Also an arrangement for measuring the apparent power, in which a single-phase induction meter is used whose voltage coil is connected to the consumer voltage and whose Current coil via a rectifier and a downstream magnetic amplifier arrangement is excited is disadvantageous because load-dependent by the magnetic amplifier Voltage distortions are generated which cannot be compensated for in the induction meter Cause measurement errors.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Scheinverbrauchsmeßeinrichtung mit einem Induktionszähler und einer weiteren, phasenabhängigen Anordnung, die beide eine gegeneinander um 9a0 phasenverschobene innere Abgleichung besitzen, zu schaffen und dabei die Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden. Erfindungsgemäß liegen der Strompfad des Zählers und der der phasenabhängigen Anordnung (Zähler, phasenabhängiges Relais, Motor) im Verbraucherstromkreis, und der Spannungspfad beider Einrichtungen ist an den Ausgang eines an der Netzspannung liegenden Phasenschiebers angeschlossen, dessen änderbares Glied der Verstellung durch die phasenabhängige Anordnung mit der Maßgabe ausgesetzt ist, daß Drehmomentfreiheit der phasenabhängigen Anordnung und maximales Drehmoment des Zählers erreicht ist. Zweckmäßigerweise dient als phasenabhängige Anordnung ein auf den Phasenschieber einwirkender Wirkverbrauchszähler, während als Registrierzähler ein Blindverbrauchszähler benutzt wird. Der Wirkverbrauchszähler kann entweder über ein Getriebe auf die Verstelleinrichtung des Phasenschiebers einwirken, er kann aber auch mit Hilfe eines Umsteuerkontaktes einen Motor schalten, der seinerseits die Verstellung des Phasenschiebers bewirkt. It is the object of the invention to provide a bill consumption meter with an induction counter and another, phase-dependent arrangement, both have an inner balance out of phase with each other by 9a0 while avoiding the disadvantages of the known arrangements. According to the invention are the current path of the meter and that of the phase-dependent arrangement (meter, phase-dependent relay, motor) in the consumer circuit, and the voltage path both devices is at the output of a phase shifter connected to the mains voltage connected, whose changeable member of the adjustment by the phase-dependent Arrangement is exposed with the proviso that freedom from torque of the phase-dependent Arrangement and maximum torque of the meter is reached. Appropriately serves an active consumption meter acting on the phase shifter as a phase-dependent arrangement, while a blind consumption meter is used as the registration meter. The active consumption meter can either be accessed via a gear on the adjustment device of the phase shifter act, but it can also switch a motor with the help of a reversing contact, which in turn effects the adjustment of the phase shifter.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In Fig. 1 ist eine Scheinverbrauchsmeßeinrichtung für Einphasenwechselstrom dargestellt, deren Strom- und Spannungsverhältnisse aus Fig. 1 a hervorgehen; Fig. 2 zeigt eine Scheinverbrauchsmeßeinrichtung für Drehstrom, und Fig. 3 gibt eine auf beide Ausführungsbeispiele anwendbare Verstelleinrichtung für den Phasenschieber wieder. The invention is based on two exemplary embodiments with reference to the drawing explained in more detail. In Fig. 1 is a bill consumption meter for single-phase alternating current shown, the current and voltage ratios of Fig. 1 a emerge; Fig. Fig. 2 shows a dummy consumption meter for three-phase current, and Fig. 3 gives one Adjustment device for the phase shifter applicable to both exemplary embodiments again.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist zwischen den NetzleiternR undO, zwischen denen die Spannung U herrscht, ein Verbraucher V angeschlossen. Der Verbraucherstrom durchfließt die Stromspulen zweier ZählerZ, undZ2, deren Spannungsspulen am Ausgang eines Phasenschiebers P angeschlossen sind. Der Phasenschieber besteht aus einer Induktionsspule L, einem Kondensator C und einem als Drehwiderstand ausgebildeten ohmschen Widerstand W. Die Spannung für die Zähler und Z2 wird an einer Mittelanzapfung der Induktionsspule und an der Verbindung zwischen Kondensator und dem Widerstand abgenommen. DerZählerZt ist ein Wirkverbrauchszähler, d. h. ein Zähler mit einer inneren Phasenverschiebung von. 900, während der Zählers, ein Blindverbrauchszähler mit einer inneren Phasenverschiebung von Ooist. DerZählerZ, dient als Registrierzähler, d. h., erarbeitet auf ein nicht dargestelltes Zählwerk. Der Zähler Z, wirkt mit seinem Läufer über ein nur schematisch angedeutetes Getriebe G auf die Verstelleinrichtung des Drehwiderstandes ein. Die Phasenlage der Spannung Uz, die am Phasenschieber abgegriffen wird, wird durch die Verstellung des Widerstandes verändert. Der Zähler Z1 wirkt in einem solchen Sinne auf die Verstelleinrichtung des Widerstandes ein, daß sich zwischen dem Verbraucherstrom und der Spannung Uz eine Phasenverschiebung von 900 ergibt. Bei dieser Phasenverschiebung kommt der Zähler zum Stillstand, während der Zählers, seine volle Drehzahl erreicht. Der Zähler Z./ mißt dann die Scheinleistung, denn die notwendige Bedingung, daß der Sinus des Phasenwinkels zwischen Um und gleich 1 ist, ist erfüllt. Je nach dem angeschlossenen Verbraucher ändert sich die Phasenlage zwischen U und J, jedoch wird durch den Zähler 7 am Phasenschieber immer so nachgeregelt, daß die erwähnte Bedingung immer erhalten bleibt. In the embodiment of Fig. 1, between the power conductors R. undO, between which the voltage U prevails, a consumer V is connected. Of the Consumer current flows through the current coils of two counters Z, and Z2, their voltage coils are connected to the output of a phase shifter P. The phase shifter exists from an induction coil L, a capacitor C and one designed as a rotary resistor Ohmic resistance W. The voltage for the counter and Z2 is at a center tap the induction coil and at the connection between the capacitor and the resistor removed. DerZählerZt is an active consumption meter, i. H. a counter with a inner phase shift of. 900, while the meter, a blind consumption meter with an internal phase shift of Ooist. TheZählerZ serves as a registration counter, d. i.e., worked out on a counter (not shown). The counter Z is involved his runner over a only schematically indicated Gear G on the adjustment device of the rotary resistance. The phase position of the voltage Uz, which is tapped at the phase shifter, is achieved by adjusting the resistance changes. The counter Z1 acts in such a sense on the adjustment device of the resistor that is between the consumer current and the voltage Uz gives a phase shift of 900. With this phase shift comes the Counter stops while the counter reaches its full speed. The counter Z. / then measures the apparent power, because the necessary condition that the sine of the The phase angle between Um and 1 is met. Depending on the connected Consumers change the phase position between U and J, but is determined by the counter 7 always readjusted on the phase shifter so that the mentioned condition is always maintained remain.

Die Strom- und Spannungsverhältnisse sind aus dem Zeigerdiagramm nach Fig. 1 a zu entnehmen, in dem die Netzspannung U als geometrische Summe der am Widerstand W und der am Kondensator C auftretenden Spannung Ult bzw. Uc dargestellt ist. Der Zeiger der Spannung Uc steht senkrecht auf dem von U^ so daß unabhängig von der Einstellung des Widerstandes W der Zeiger Uw durch den Halbkreis über dem Zeiger U bestimmt ist. Die an der Mittelanzapfung der InduktivitätL abgegriffene Spannung UM, die halb so groß wie die Spannung U ist, hat dieselbe Phasenlage wie U, d. h., ihr Zeiger liegt in Richtung des Zeigers von U. Die Ausgangsspannung Uz ist in Größe und Richtung durch die Spannungen Uw und UM bestimmt. Ihre Größe ist unabhängig von der Richtung immer gleich der halben Netzspannung. The current and voltage ratios are from the vector diagram according to Fig. 1 a can be seen in which the mains voltage U as the geometric sum of shown at the resistor W and the voltage Ult or Uc occurring at the capacitor C. is. The vector of the voltage Uc is perpendicular to that of U ^ so that it is independent of the setting of the resistance W the pointer Uw through the semicircle above the Pointer U is determined. The one tapped at the center tap of the inductance L. Voltage UM, which is half the voltage U, has the same phase position as U, d. that is, its pointer is in the direction of the pointer of U. The output voltage Uz is determined in size and direction by the voltages Uw and UM. Your size is regardless of the direction always equal to half the mains voltage.

Durch den Zähler wird die Spannung Uz in ihrer Phasenlage so verdreht, daß sie im Zeigerdiagramm die gestrichelte Stellung einnimmt, d. h. senkrecht auf dem StromzeigerJ steht. Es wird also unabhängig von der Phasenlage des Stromes am Zähler ZS richtig die Scheinleistung gemessen, denn der Zähler Z2 registriert einen Meßwert, der durch die Beziehung V = Uz . J . sin #. t gegeben ist.The phase position of the voltage Uz is rotated by the counter so that that it assumes the dashed position in the vector diagram, d. H. perpendicular to the current pointerJ. It is therefore independent of the phase position of the current on Counter ZS correctly measured the apparent power, because counter Z2 registers one Measured value given by the relationship V = Uz. J. sin #. t is given.

Setzt man für UZ = 2 si' U U und für ? = 900 ein, so erhält man für V=u' U.J d. h. einen nur von U und J abhängigen Wert. If one sets for UZ = 2 si 'U U and for? = 900, we get for V = u 'U.J d. H. a value that depends only on U and J.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist ein Scheinverbrauchszähler mit drei Phasen dargestellt, der im wesentlichen dem Zähler nach Fig. 1 entspricht. Sich entsprechende Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Auch hier ist ein Wirk- und ein Blindverbrauchszähler Z1 bzw. Z2 vorgesehen, deren Stromspulen in Reihe mit dem Verbraucher V liegen. Die Spannungsspulen werden von einem DrehphasenschieberP gespeist, der seinerseits von dem Zähler 7 über das Getriebe G verstellt wird. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die gleiche wie bei dem Scheinverbrauchszähler nach Fig. 1. Der Zähler Z1 regelt den Drehphasenschleber immer so, daß er sich selbst stillsetzt, d. h., daß der Winkel zwischen dem Strom und der vom Phasenschieber abgegriffenen Spannung 900 wird, der Zähler Zf, also mit voller Drehzahl läuft. In the embodiment according to FIG. 2, there is a bill consumption meter shown with three phases, which corresponds essentially to the counter of FIG. Corresponding parts are therefore provided with the same reference symbols. Here too an active and a reactive consumption meter Z1 or Z2 is provided, their current coils are in series with the consumer V. The voltage coils are driven by a rotary phase shifter P. fed, which in turn is adjusted by the counter 7 via the transmission G. the The mode of operation of this arrangement is the same as that of the bill consumption meter according to Fig. 1. The counter Z1 regulates the rotary phase slider always so that he himself stops, d. that is, the angle between the current and that of the phase shifter tapped voltage 900 is, the counter Zf, so runs at full speed.

An Stelle der direkten Verstellung des Phasenschiebers durch den Zähler Zl kann eine Verstärkereinrichtung vorgesehen sein. Eine Verstärkereinrichtung, die auf beide Ausführungsbeispiele anwendbar ist, zeigt Fig. 3. Die dargestellte Einrichtung besteht im wesentlichen aus einer Kontakteinrichtung K, einem Motor M, einer Spannungsquelle B und einem Umsteuerrad S. Das Umsteuerrad S wird von dem Zählers3, der die Verstellung des Phasenschiebers bewirken soll, angetrieben und steuert den Kontakt K je nach Drehrichtung so, daß der Motor M entweder in der einen oder anderen Polung an die Gleichspannungsquelle B angeschlossen ist. Die Drehrichtung des Motors richtet sich nach seiner Polung, so daß er die Verstelleinrichtung des Phasenschiebers P m dem einen und dem anderen Sinne antreibt. Die Kontakteinrichtung besteht aus zwei Festkontakten und einer beweglichen Kontaktfeder, die in ihrer Mittelstellung eine stabile Lage besitzt. In der dargestellten Stellung nimmt die Kontaktfeder ihre Mittelstellung ein, d. h., der Motor M ist spannungslos und daher außer Betrieb. Die Kontaktfeuer wird je nach Drehrichtung des Steuerrades S in die eine oder andere Kontaktschließstellunggebracht. Instead of the direct adjustment of the phase shifter by the An amplifier device can be provided for counter Zl. An amplifier device, which is applicable to both exemplary embodiments, FIG. 3 shows The device consists essentially of a contact device K, a motor M, a voltage source B and a Umsteuerrad S. The Umsteuerrad S is of the Counter3, which is to effect the adjustment of the phase shifter, driven and controls the contact K depending on the direction of rotation so that the motor M either in one or other polarity is connected to the DC voltage source B. The direction of rotation of the motor is based on its polarity, so that it is the adjustment of the Phase shifter P m drives one sense and the other. The contact device consists of two fixed contacts and a movable contact spring that is in its Middle position has a stable position. In the position shown, the Contact spring into its middle position, d. that is, the motor M is de-energized and therefore Out of service. The contact fire is depending on the direction of rotation of the steering wheel S in the brought one or the other contact closure position.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Apparent consumption meter with an induction meter and a further, phase-dependent arrangement, both one around the other 900 have phase-shifted inner balance, characterized in that the Current path of the counter (12) and that of the phase-dependent arrangement (Z,) (counter, phase-dependent relay, motor) are in the consumer circuit and that the voltage path both devices (Z1, Z2) to the output of one connected to the mains voltage Phase shifter is connected, the changeable element (W) of which the adjustment (G) is exposed by the phase-dependent arrangement (Zl) with the proviso that freedom from torque the phase-dependent arrangement (Z) and maximum torque of the counter (Z2) is achieved is.

2. Bill consumption measuring device according to claim 1, characterized in that that an active consumption meter is used as a phase-dependent arrangement (Zl) and the induction meter (ZO) is a blind consumption meter.

3. bill consumption measuring device according to claim 1 and 2, characterized characterized in that a motor is used as the adjusting device, which is controlled by a reversing contact that can be actuated by the phase-dependent arrangement takes place.

Considered publications: German Patent Specifications No. 419 926, 623 132, 871 030; German Auslegeschrift No. 1 010 156; P. M. Pflier, "Electricity meter", Springer Verlag, 1954, p. 177.