DE115775C

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ί'ίζΛ CW, Jf ί'ίζΛ CW, Jf

υ \1υ \ 1

Durch die vorliegende Anordnung soll erreicht .werden, dafs Wechselstromzähler, welche auf dem Ferraris'schen Princip beruhen, auch dann noch den richtigen Energieverbrauch anzeigen, wenn in den betreffenden Verbrauchsstromkreisen Phasenverschiebungen vorhanden sind. Hierzu ist es bekanntlich erforderlich, dafs das von der Nebenschlufsspule erzeugte Magnetfeld um go° gegen das Feld der Hauptstromspule verschoben ist.The present arrangement is intended to achieve that alternating current meters, which are based on Ferraris' principle, even then display the correct energy consumption, if there are phase shifts in the relevant consumer circuits are. For this, it is known that it is necessary that the generated by the shunt coil Magnetic field is shifted by go ° against the field of the main current coil.

Würde man bei diesen Zählern die Spannungsspule unmittelbar von den Hauptleitungen abzweigen, so könnte wegen des unvermeidlichen Ohm'schen Widerstandes der Spannungsspulen die Phasenverschiebung zwischen dem darin fliefsenden Strome und der Netzspannung nie den erforderlichen Werth von 90 ° erreichen, sondern sie würde stets kleiner als go° sein.With these meters, one would use the voltage coil directly from the main lines branch off, so could because of the inevitable ohmic resistance of the voltage coils the phase shift between the current flowing in it and the mains voltage never reach the required value of 90 °, but it would always be smaller to be as go °.

Ferner wird wegen des in der Spannungsspule befindlichen Eisens durch die Hysteresis desselben und durch die Wirbelströme bewirkt, dafs das Maximum des magnetischen Feldes nicht mit dem Maximum des darin fliefsenden Stromes zusammenfällt, sondern eine geringe Phasenverschiebung aufweist. Infolge dessen darf auch der Strom in der Spannungsspule nicht genau 90° gegenüber der Netzspannung verschoben sein, sondern mufs um den durch die Hysteresis und die Wirbelströme bedingten kleinen Betrag von 90 ° verschieden sein. Im Folgenden soll daher zur Vereinfachung der Darlegungen, wenn von 90 ° Phasenverschiebung zwischen der Netzspannung und dem Strome der Spannungsspule die Rede ist, stets das letztere verstanden werden.Furthermore, because of the iron in the tension coil, the hysteresis occurs it and the eddy currents have the effect that the maximum of the magnetic field does not match the maximum of that in it flowing current coincides, but has a slight phase shift. As a result this means that the current in the voltage coil must not be exactly 90 ° with respect to the mains voltage be shifted, but must differ by the small amount of 90 ° caused by the hysteresis and the eddy currents be. In the following, therefore, to simplify the explanations, if there is a 90 ° phase shift between the mains voltage and the current of the voltage coil is always the latter understood will.

Die vorliegende Anordnung bewirkt also, dafs die Klemmenspannung der Zählerspule gegen die Netzspannung um den Complementwinkel des Winkels zwischen der Klemmenspannung und dem Strome der Spannungsspule verschoben wird; dann beträgt die Phasenverschiebung zwischen Strom und Netzspannung 90 °. .The present arrangement has the effect that the terminal voltage of the counter coil against the mains voltage by the complement angle of the angle between the terminal voltage and the current of the voltage coil is shifted; then it is Phase shift between current and mains voltage 90 °. .

Stellt daher in Fig. 1 AB die Klemmenspannung der Spannungsspule in Gröfse und Richtung und A C den Ohm'schen Spannungsverlust und daher auch die Richtung des Stromes dar, so fehlt der Winkel A B C = α an 90⁰ Phasenverschiebung.. Es wird dann durch die vorliegende Schaltungsweise bewirkt, dafs die ihrer Richtung nach durch A B dargestellte Klemmenspannung der Spannungsspule gegenüber der Netzspannung D E um den £_ α verschoben ist, wie Fig. 1 zeigt. In diesem Falle ist dann auch der Ohm'sche Spannungsverlust A C senkrecht zu -D E, d. h. die Phasenverschiebung zwischen dem in der Spannungsspule des Zählers fliefsenden Strome und der Netzspannung beträgt 90°.If therefore in Fig. 1 AB the terminal voltage of the voltage coil in size and direction and AC represents the ohmic voltage loss and therefore also the direction of the current, the angle ABC = α at 90 ⁰ phase shift is missing Switching causes the terminal voltage of the voltage coil, represented by AB in its direction, to be shifted by £ _ α with respect to the mains voltage D E , as FIG. 1 shows. In this case, the ohmic voltage loss AC is also perpendicular to -D E, ie the phase shift between the current flowing in the voltage coil of the meter and the mains voltage is 90 °.

Entspricht daher A D der Gröfse und Richtung nach der Netzspannung, so stellt dieses Diagramm' vollständig dasjenige eines Transformators dar, dessen Primärspannung AD und dessen Secundärspannung A B ist, und derTherefore, if AD corresponds to the magnitude and direction according to the mains voltage, this diagram completely represents that of a transformer, the primary voltage of which is AD and the secondary voltage of which is AB , and the

so gebaut ist, dafs bei Belastung des Secundärkreises durch die Spannungsspule des Zählers die Sequndärspannung gegenüber der Primärspannung um den £_ α verschoben ist.is constructed in such a way that when the secondary circuit is loaded by the voltage coil of the meter, the secondary voltage is shifted by £ _ α compared to the primary voltage.

Zur Erreichung des obigen Zweckes ist daher nur nöthig, die Spannungsspule des Zählers in den Secundärkreis eines entsprechend bemessenen Transformators einzuschalten, dessen Primärspule von der Netzspannung gespeist wird, wie es Fig. 2 zeigt. In dieser Figur bedeutet die durch eine doppelte Linie eingerahmte untere Figur den Zähler, dessen stark ausgezogene Windungen die Hauptstromspule und dessen dünne, um das Hufeisen gelegte Windungen die Spannungsspule darstellen sollen.To achieve the above purpose it is therefore only necessary to use the voltage coil of the meter to switch into the secondary circuit of a suitably sized transformer, whose Primary coil is fed from the mains voltage, as Fig. 2 shows. In this figure means the lower figure, framed by a double line, shows the counter, its strongly drawn out windings the main current coil and its thin turns, placed around the horseshoe, represent the tension coil should.

■ Die Anwendung des Transformators zur Erreichung obigen Zweckes ist durch einige amerikanische und britische Patentschriften bekannt geworden (vergl. z. B. die amerikanische Patentschrift 423210 und die britische Patentschrift 22852 v. J. 1897). In allen diesen Fällen aber hat der Transformator mehrere Ströme und daraus resultirende Amperewindungen zu scharfen; nie aber ist hierbei von der Klemmenspannung der Spannungsspule die Rede, die bei vorliegender Erfindung den Ausgangspunkt bildet. Auch bei den hier angewendeten Transformatoren kommen nur deren Spannungen in Frage.■ The application of the transformer to achieve the above purpose is by some American and British patents became known (see e.g. the American Patent 423210 and the British Patent 22852 BC J. 1897). In all of these cases, however, the transformer has several currents and to sharpen the resulting ampere-turns; but never depends on the terminal voltage the voltage coil, which forms the starting point in the present invention. Even with the transformers used here only their tensions come into question.

Zur Erläuterung der hier in Frage kommenden Gesichtspunkte möge die Anwendung vorstehender Ausführungen auf einen Wechselstromzähler, System Blathy, für 110 Volt dienen.To explain the points of view in question here, the application of the above should be used Versions on an alternating current meter, Blathy system, for 110 volts to serve.

Bei diesem Zähler besitzt die Nebenschlufsspule einen Widerstand von 5,6 9 und durchfliefst dieselbe ein Strom von 0,5 A. Dies ergiebt einen Ohm'schen Spannungsverlust von 0,5 · 5,6 = 2,8 Volt. Es ist hiernach in diesem Falle in Fig. 1:In this counter, the shunt coil has a resistance of 5.6 9 and flows through it the same a current of 0.5 A. This gives an ohmic voltage loss of 0.5 x 5.6 = 2.8 volts. In this case in Fig. 1 it is:

die Klemmenspannung AB = 110 Volt, der Ohm'sche Spannungsverlust A C = 2,8 Volt und C B die durch Selbstinduction verbrauchte Spannung.the terminal voltage AB = 110 volts, the ohmic voltage loss AC = 2.8 volts and C B the voltage consumed by self-induction.

Gleichzeitig zeigt A C die Richtung des in der Spannungsspule des Zählers fiiefsenden Stromes an, so dafs /_ B A C die Phasenverschiebung desselben = 88Y₂ ⁰ gegenüber der Klemmenspannung angiebt.At the same time, AC indicates the direction of the current being sent in the voltage coil of the meter, so that / _ BAC gives its phase shift = 88Y ₂ ⁰ with respect to the terminal voltage.

Der Winkel α, um den die Netzspannung gegenüber der Klemmenspannung und daher auch die Primärspannung des benutzten Transformators gegenüber dessen Secundärspannung verschoben sein mufs, ist daherThe angle α by which the mains voltage compared to the terminal voltage and therefore also the primary voltage of the transformer used compared to its secondary voltage must be postponed, is therefore

₉₀°_₈₈y₂o _{= lV2}o_ ₉₀ ° _ ₈₈ y ₂ o _{= lV2} o_

Diesen Betrag aber erhält man nun schon bei gröfseren Transformatoren bei inductionsfreier Belastung (vergl. B. P. Scattergood im Electrician vom 13. X. 1893 und Auszug davon in Elektrot. Zeitschrift, 1894, Seite 106). Hier ist bei einem 2 ph. Lowp ie-Hall-Transformator von Volt Spannung:But this amount is already obtained with larger transformers with induction-free ones Burden (cf. B. P. Scattergood in the Electrician dated 13. X. 1893 and excerpt from it in electrot. Journal, 1894, p. 106). Here is a 2 ph. Lowp ie Hall transformer of volts voltage:

100 ^r 100 ^r

α = 2° 6'α = 2 ° 6 '

bei fast inductionsfreier Belastung. Dieser Werth ist also bereits gröfser als der verlangte. with almost induction-free loading. This value is therefore already greater than the one required.

Dieser Werth ist daher durch Verminderung der Verluste auf den obigen Werth von 1Y₂ zu bringen.This value must therefore be brought to the above value of 1Y ₂ by reducing the losses.

Der obere Theil der Fig. 2 zeigt den Transformator, bei dem die Regulirung der Phasenverschiebung zwischen der Secundär- und Primärspannung durch Veränderung der magnetischen Streuung erfolgt.The upper part of Fig. 2 shows the transformer in which the phase shift is regulated takes place between the secondary and primary voltage by changing the magnetic scattering.

Eine andere Regulirung, des /__ a kann man durch Vorschaltung eines Widerstandes W₁ vor die Primärwickelung des Transformators erreichen. Soll der /_ α gröfser oder kleiner werden, so ist die Inductivität des Widerstandes W₁ kleiner oder gröfser als die scheinbare der Transformatorwickelungen zu wählen.Another regulation, des / __ a, can be achieved by connecting a resistor W ₁ upstream of the primary winding of the transformer. If the / _ α is to be larger or smaller, the inductivity of the resistor W _{1 should be} smaller or larger than the apparent transformer windings.

Eine andere Regulirung kann gleichzeitig mit oder auch ohne Aenderung der magnetischen Streuung durch Parallel- und Vorschaltung von Widerständen zum primären oder secundären Kreise oder beiden zugleich erfolgen (Fig. 3 und 4).Another regulation can be carried out simultaneously with or without a change in the magnetic Scatter through parallel and upstream connection of resistors to the primary or secondary circuit or both at the same time take place (Fig. 3 and 4).

Hierin bedeutenMean therein

A B die Netzspannung, AB the mains voltage,

A C die primäre Spannung des Transformators, AC is the primary voltage of the transformer,

B C die Spannung des Widerstandes W₁, BC the voltage of the resistor W ₁ ,

A E die Secundärspannung des Transformators, AE is the secondary voltage of the transformer,

D E die Spannung des Widerstandes m>₂, DE is the voltage of the resistor m> ₂ ,

A D die Klemmenspannung der Spannungsspule des Zählers, welche um den /_ A D F = α gegenüber der Netzspannung verschoben ist, so dafs die Richtung A F des Stromes der Spannungsspule senkrecht zur Netzspannung steht, wie es auch das Spannungsdiagramm ADF der Spannungsspule zeigt. AD is the terminal voltage of the voltage coil of the meter, which is shifted by the / _ ADF = α compared to the mains voltage, so that the direction AF of the current of the voltage coil is perpendicular to the mains voltage, as is also shown by the voltage diagram ADF of the voltage coil.

In allen diesen Fällen hatte der Transformator die gesammte Energie der Spannungsspule aus der Netzleitung zu übertragen.In all of these cases the transformer had used all of the energy in the voltage coil to transmit the power line.

Soll nun aber der Transformator möglichst klein werden, so kann er auch nur einen geringen Bruchtheil der in der Spannungsspule des Zählers verbrauchten Energie übertragen. Will man nun unter Anwendung der obigen Hülfsmittel trotzdem 90° Phasenverschiebung erhalten, so kann man dies auf folgende Weise erreichen.If the transformer is now to be as small as possible, it can only be a small one A fraction of the energy consumed in the voltage coil of the meter is transferred. If you want to use the above aids anyway 90 ° phase shift obtained, this can be achieved in the following way.

Tragen wir in Fig. 1 die Netzspannung A D in entgegengesetzter Richtung von A auf, so dafs A E in Gröfse und umgekehrter Richtung If we plot the line voltage AD in Fig. 1 in the opposite direction to A , so that AE in magnitude and in the opposite direction

die Netzspannung darstellt, und fassen wir die so erhaltene Linie B E ebenfalls als Spannung auf, so bildet die Klemmenspannung A B die Resultirende der Netzspannung A E und der unbekannten Spannung B E. Nun haben wir aber gesehen, dafs wir unter Anwendung der obigen Hülfsmittel der secundären Spannung des Transformators jede beliebige Gröfse und Phasenverschiebung gegenüber der Netzspannung geben können.represents the line voltage, and if we also regard the line BE thus obtained as a voltage, then the terminal voltage AB forms the resultant end of the line voltage AE and the unknown voltage B E. of the transformer can give any size and phase shift in relation to the mains voltage.

Wir machen nun diese Secundärspannung in Gröfse und Richtung = B E und setzen diese mit der Netzspannung A E zur resultirenden Klemmenspannung A B zusammen.We now make this secondary voltage in magnitude and direction = BE and combine this with the mains voltage AE to form the resulting terminal voltage AB .

Schon der Augenschein lehrt, dafs diese Spannung BE viel kleiner als die Klemmenspannung A B ist. Der Transformator hat daher — wie beabsichtigt — nur noch den dieser Spannung B E entsprechenden Bruchtheil an Energie zu übertragen.Even appearance shows that this voltage BE is much smaller than the terminal voltage AB . The transformer therefore has - as intended - only to transmit the fraction of energy corresponding to this voltage BE.

Die Fig. 6 und 5 zeigen Schema und Diagramm dieser Anordnung. Eine ähnliche Anordnung mit Schaltung der Secundärwickelung des Transformators an das Netz ist zwar schon in der amerikanischen Patentschrift 623526 enthalten. Jedoch erfolgt dort die genaue Einregulirung nur durch einen Vo rs ehaltwiderstand. Bei der vorliegenden Anordnung soll aber die Einregulirung bei dieser Schaltung durch einen neben die Primä'rwickelung des Transformators geschalteten Widerstand bezw. durch Aenderung der magnetischen Streuung des Transformators erreicht werden.FIGS. 6 and 5 show the scheme and diagram of this arrangement. A similar arrangement with switching the secondary winding of the transformer to the network is already contained in the American patent specification 623526. However, the exact information is provided there Adjustment only through a reserve resistor. In the case of the present arrangement, however, the adjustment in this circuit should be carried out by an addition to the primary winding of the Transformer switched resistance respectively. by changing the magnetic scattering of the transformer can be achieved.

In Fig. 5 und 6 bedeuten:In Fig. 5 and 6:

ADR das Spannungsdiagramm der¹ Spannungsspule, BCAE das Spannungsdiagramm des Transformators, und zwar ist ADR is the voltage diagram of ^{the 1} voltage coil, BCAE is the voltage diagram of the transformer, namely

A B die Netzspannung, AB the mains voltage,

B C die primäre und A E die seeundäre Spannung des Transformators. BC the primary and AE the secondary voltage of the transformer.

Die Widerstände W und W₀ sind nun so gewählt, dafs A E parallel und gleich B R ist, so dafs die Klemmenspannung A R der Spannungsspule die Resultirende aus. der Netzspannung A B und der seeundären Spannung A E bildet.The resistors W and W ₀ are now chosen so that AE is parallel and equal to BR , so that the terminal voltage AR of the voltage coil determines the end of the result. the mains voltage AB and the secondary voltage AE .

Claims

Patent Claims:

ι. Circuitry to achieve a phase shift between the terminal voltage the voltage coil of AC motor meters and the mains voltage equal to the complement angle of the phase shift between the terminal voltage and the current of the voltage coil, characterized in that using the known circuit of the voltage coil in the secondary circuit of a transformer, whose primary circuit is fed by the mains voltage by regulating the magnetic Scatter caused by the upstream or parallel connection of resistors to the transformer windings and to the voltage coil or by both at the same time the phase shift relative to the mains voltage to the required amount can be adjusted.

2. embodiment of the circuit according to claim 1, wherein the control means of the variable spread of the Transformer and the resistors connected in parallel are further supplemented by this that the secondary coil of the transformer is connected to the mains at the same time.

1 sheet of drawings.