DE1116317B

DE1116317B - Device for measuring consumption in electrical direct current networks by means of a single-phase induction meter as a display device

Info

Publication number: DE1116317B
Application number: DES67078A
Authority: DE
Inventors: Giorgio Savastano
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-02-13
Filing date: 1960-02-12
Publication date: 1961-11-02

Description

Vorrichtung zum Messen des Verbrauchs in elektrischen Gleichstromnetzen mittels eines Einphaseninduktionszählers als Anzeigeorgan Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Verbrauchs in elektrischen Gleichstromnetzen mittels eines Einphaseninduktionszählers als Anzeigeorgan, dessen Strom- oder Spannungsspule über einen Transduktor gespeist ist.Device for measuring consumption in electrical direct current networks by means of a single-phase induction meter as a display element. The invention relates to a device for measuring consumption in electrical direct current networks by means of a single-phase induction meter as a display element, its current or voltage coil is fed via a transducer.

Die bekannten Energiemesser für Gleichstromnetze besitzen erhebliche Nachteile. Neuerdings sind hierfür Vorrichtungen angegeben worden, die die Verwendung eines gewöhnlichen Induktionszählers gestatten, dessen Strom- und Spannungsspulen von einem von dem Strom bzw. der Spannung des Gleichstromnetzes mit Hilfe der sogenannten gleichstromvormagnetisierten Spulen oder Transduktoren modulierten Wechselstrom durchlaufen werden. Das erfordert aber für die Speisung der Transduktoren eine Wechselstrom-Hilfsquelle. Dieser Nachteil kann zwar dadurch vermieden werden, daß man die Hilfsspannung wieder von dem Gleichstromnetz selbst mit Hilfe geeigneter Umformer erzeugen läßt, jedoch erhält man dann eine außerordentlich komplizierte Meßvorrichtung, weil man dafür einen Induktionszähler, einen als Stromwandler dienenden Transduktor, einen als Spannungswandler arbeitenden Transduktor, einen Phasenverschiebestrom und einen Umwandlerstrom entsprechender Leistung benötigt. The known energy meters for direct current networks have considerable Disadvantage. Recently, devices have been specified for this purpose that use of an ordinary induction meter, its current and voltage coils of one of the current or the voltage of the direct current network with the help of the so-called DC-biased coils or transducers modulated alternating current be run through. However, this requires an auxiliary alternating current source to power the transducers. This disadvantage can be avoided by turning on the auxiliary voltage again can be generated by the direct current network itself with the help of suitable converters, however you then get an extremely complicated measuring device, because it is an induction meter, a transducer serving as a current transformer, a Voltage converter working transductor, a phase shift current and a Converter current of the corresponding power is required.

Diese Nachteile sollen nun erfindungsgemäß dadurch beseitigt werden, daß die Spannungs- oder Stromspule des Zählers durch einen von der Netz-Gleichspannung gesteuerten, an sich bekannten Multivibrator gespeist wird, und daß die Wechselstrom-Hilfsspannung für den Transduktor vom Multivibrator abgeleitet wird. Dadurch werden der Spannungswandler und der Phasenverschiebestrom eingespart. und die Applitudenmodulation des Spannungsmeßstromes wird direkt vom Umwandler erhalten. Der Umwandler, der absolut sicher arbeitet und eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer besitzt, muß dabei eine Endwechselspannung erzeugen, die genau proportional der Anfangsgleichspannung ist. According to the invention, these disadvantages are now to be eliminated by that the voltage or current coil of the meter by one of the mains DC voltage controlled, known multivibrator is fed, and that the AC auxiliary voltage for the transducer is derived from the multivibrator. This will become the voltage converter and the phase shift current saved. and the application modulation of the voltage measuring current is obtained directly from the converter. The converter that works absolutely safely and has a practically unlimited service life, it must have a final alternating voltage generate which is exactly proportional to the initial DC voltage.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt Fig. 1 das Grundschaltschema, Fig. 2 ein zur Berücksichtigung der Spannungsverluste durch den vom Transduktor verbrauchten Strom abgeändertes Schaltschema, Fig. 3 ein zur Verwendung der Meßvorrichtung in Hochspannungs-Gleichstromnetzen abgeändertes Schaltschema. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing; In this, Fig. 1 shows the basic circuit diagram, Fig. 2 shows a for taking into account the Voltage losses due to the changed circuit diagram due to the current consumed by the transducer, 3 shows how the measuring device can be used in high-voltage direct current networks modified circuit diagram.

Fig. 1 zeigt das Grundschema der Vorrichtung, in welchem I der Umwandler der Gleichspannung in Wechselspannung ist, und eine Anordnung dargestellt ist, die Gebrauch von einem Multivibrator mit magnetisch gekoppelten p-n-p-Transistoren mit einem gemeinsamen Kollektor macht. Wie aus der Fachliteratur bekannt ist, haben Anordnungen der in Fig. 1 bei I dargestellten Art eine Rechteckausgangsspannung Vu mit einer Amplitude VCNu/N und einer Frequenz Vc/2NSBm0x, wobei Bmax die Sättigungsinduktion des Materials des Kernes des Transformators T und S den Querschnitt des Kernes des Transformators T bedeuten und die Widerstände R2und R3 dazu dienen, die notwendige Vorspannung den Transistoren zuzuführen. Die durch das Gleichstromnetz gesättigte vormagnetisierte Spule TS wird durch eine Rechteckspannung vom TransformatorT durch die Stromspule des Induktionszählers C gespeist. Die Speisung der Spannungsspule wiederum geschieht direkt durch den WiderstandR" der so ausgewählt ist, daß mindestens in Variationsgrenzen von f200/o der Gleichstrom-Netzspannung sich das Antriebsmoment der Meßvorrichtung proportional zu der durch die Belastung verbrauchten Energie ändert. Fig. 1 shows the basic scheme of the device in which I is the converter of DC voltage is AC voltage, and an arrangement is shown which Use of a multivibrator with magnetically coupled p-n-p transistors with a common collector. As is known from the specialist literature, have Arrangements of the type shown in Fig. 1 at I a square wave output voltage Vu with an amplitude VCNu / N and a frequency Vc / 2NSBm0x, where Bmax is the saturation induction the material of the core of the transformer T and S the cross section of the core of the Transformer T mean and the resistors R2 and R3 serve to provide the necessary Apply bias to the transistors. The one saturated by the direct current network biased coil TS is carried by a square wave voltage from transformer T. the current coil of the induction meter C is fed. The supply of the voltage coil again happens directly through the resistor R "which is selected so that at least the drive torque is within variation limits of f200 / o of the direct current mains voltage of the measuring device proportional to the energy consumed by the load changes.

Man müßte annehmen, daß jetzt der Meßstrom durch die Änderungen in dem Gleichstromnetz beeinflußt wird. Das tritt aber in Wirklichkeit nicht ein, weil - wie in Fachaufsätzen eingehend erläutert -es durch entsprechende Bemessung der Wandler möglich ist, deren Arbeit und insbesondere die Empfindlichkeitskurve (Wechselstrom im Verhältnis zu dem Kontroll-Gleichstrom) in weiten Grenzen unabhängig von den Änderungen der Spannung und der Frequenz des speisenden Wechselstromnetzes zu halten. One would have to assume that the measurement current is now due to the changes in the direct current network is influenced. In reality, this does not happen because - as explained in detail in technical articles - it by appropriate dimensioning of the Converter is possible, whose work and in particular the sensitivity curve (alternating current in relation to the control direct current) independently within wide limits from changes in the voltage and frequency of the AC supply system keep.

Besondere Sorgfalt muß auf die Bemessung des Umwandlersl verwendet werden, und zwar einmal, um die Stromentnahme aus dem Gleichstromnetz möglichst klein zu halten, und zum anderen, um die Speisung der Spannungsquelle der Induktionszähler praktisch unabhängig von dem durch den Ausgangsstrom des Transduktors TS hervorgerufenen Spannungsabfall zu halten. Ersteres wird dadurch erreicht, daß man den Kern des Transformators T aus Blechen aus spezialmagnetischem Material herstellt, die geringen Streuungsverlust und eine rechteckige Hystereseschleife besitzen. Zur Erreichung des zweiten Zieles ist es vorteilhaft, die Speisung der beiden Spulen der Meßvorrichtung zu trennen, indem man den Transformator T mit einer vierten Wicklung mit einem großen Drahtquerschnitt versieht, die nur die aus der Spannungsspule und dem Transduktor TS bestehende Reihe speist, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Particular care must be taken with the dimensioning of the converter once, in order to reduce the power consumption from the direct current network as much as possible to keep it small and, on the other hand, to feed the voltage source of the induction meter practically independent of that caused by the output current of the transducer TS To keep voltage drop. The former is achieved by getting to the heart of the Transformer T made of sheets of special magnetic material, the small Have scatter loss and a rectangular hysteresis loop. To achieve of the second aim, it is advantageous to supply the two coils of the measuring device to disconnect by making the transformer T with a fourth winding with a large Wire cross-section that only provides the one from the voltage coil and the transducer TS feeds existing series, as shown in FIG.

Ist die Spannung des Gleichstromnetzes zu hoch, um damit den Umwandler 1 direkt zu speisen, kann die Spannung Vc durch einen geeigneten Spannungsteiler, und R5 erzeugt werden, wie in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Falle ist es notwendig, den Stromkreis so zu leiten, daß der durch das Netz entnommene Strom nicht durch die Stromentnahme aus dem Stromkreis beeinflußt wird, der aus dem TransduktorTS in Reihe mit der Stromspule der Induktionszähler besteht. Das kann beispielsweise erreicht werden, wenn man eine Zener-Diode verwendet, die parallel auf die Transformatorwicklung 4-4' geschaltet ist (Fig. 3). If the voltage of the direct current network is too high to use the converter 1, the voltage Vc can be fed by a suitable voltage divider, and R5 are generated as shown in FIG. In this case it is necessary To conduct the circuit in such a way that the current drawn from the network does not pass through the current consumption from the circuit is influenced by the TransduktorTS in series with the current coil of the induction meter. For example can be achieved by using a Zener diode that is parallel to the transformer winding 4-4 'is switched (Fig. 3).

Die beschriebene Stromkreis anordnung bietet den Vorteil, daß nur ein von den Liniengieichströmen gesteuerter Transduktor TS erforderlich ist, aber weder Gleich- oder Wechsel-Hilfsspannungen noch Phasenschieber benötigt werden, die einen komplizierten Schaltungsaufbau und bemerkenswerte Energieverluste mit sich bringen. The circuit arrangement described has the advantage that only a transductor TS controlled by the line equilibrium currents is required, but neither DC or AC auxiliary voltages nor phase shifters are required, which have a complicated circuit structure and remarkable energy losses bring yourself.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for measuring consumption in electrical DC networks by means of a single-phase induction meter as a display element, its Current or voltage coil is fed via a transducer, characterized in that that the voltage or current coil of the meter by one of the mains DC voltage controlled, known multivibrator (1) is fed and that the AC auxiliary voltage for the transducer (TS) is derived from the multivibrator (I).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that one Tertiary winding of the multivibrator transformer (T) is the current or voltage coil of the meter (C) and at the same time the auxiliary voltage of the transducer (TS) supplies.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the multivibrator transformer (T) a winding for supplying the voltage or current coil of the meter (C) and another transformer winding to provide the alternating current auxiliary voltage of the transducer (I), which is in series with the current or voltage coil.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the supply voltage for the multivibrator (1) from one connected to the direct current network Voltage divider (R4 and R5) is derived.

5. Apparatus according to claim 3 and 4, characterized in that the further transformer winding, a switching element is connected in parallel, which the power consumption of this winding with changing direct current at least keeps almost constant.

Documents considered: German Patent No. 684 817; "Funkechnik", No. 15 (1958), p. 532; "L'Energia Electrica", No. 6, 1956, p. 612.