DE1207004B - Anordnung zum Messen des von einem blind-widerstandsbehafteten Wechselstrom-Verbraucherkreis verursachten Durchfluss-verbrauches - Google Patents

Description

• Anordnung zum Messen des von einem blindwiderstandsbehafteten Wechselstrom-Verbraucherkreis verursachten Durchflußverbrauches Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Messen des elektrischen Durchfiußverbrauches, der von einem blindwiderstandsbehafteten Wechselstrom-Verbraucherkreis technischer Frequenz verursacht ist.
• Die Messung des elektrischen Durchflußverbrauches ist wichtig für Tariffragen, die mit der Beanspruchung und Belastung eines Versorgungsnetzes zusammenhängen. Hierfür gibt es jedoch keine Meßanordnungen oder -geräte. Außerdem konnte der »allgemeine Fall«, das ist die Energieübertragung bei beliebig zeitabhängigem Verlauf von Strom und Spannung, weder analytisch noch meßtechnisch erfaßt werden, jedenfalls nicht in der für die Praxis brauchbaren Einfachheit; es war nur eine angenäherte Bestimmung möglich, wobei mit den Begriffen Wirkleistung, Scheinleistung und Blindleistung gearbeitet wurde und wobei die Scheinleistung als das Produkt der Effektivwerte von Strom und Spannung und die Blindleistung als die geometrische Differenz zwischen Scheinleistung und Wirkleistung definiert war. Die Scheinleistung und infolgedessen auch die Blindleistung sind jedoch keine reellen Leistungsgrößen, die physikalisch reell abgeleitet und wie die Wirkleistung in Watt gemessen werden können. Deshalb gelang es auch nicht, die Blindleistung wie die Wirkleistung für die Berechnung der Kosten mit einer festen Arbeitseinheit zu erfassen. Um eine ungefähre Angleichung zu erreichen, mußte der Einheitspreis für den Blindverbrauch jeweils nach Art und Größe der Belastung gestaffelt werden, oder es wurde sogar ein bestimmter Anteil des von dem Blindleistungszähler gemessenen Blindverbrauchs dem Abnehmer nicht in Rechnung gesetzt. Da die üblichen Meßgeräte für Wirkleistung zum Messen von Schein- und Blindleistung nicht verwendet werden konnten, wurden hierfür besondere Geräte entwickelt, die den Verbrauch statt nach echter Leistung nach den imaginären Leistungseinheiten Volt - Ampere und Blindwatt ermitteln. Derartige Meßgeräte sind bekannt.
• Die vorliegende Erfindung geht nun aus von der Erkenntnis, daß die Leistungsbilanz einer Wechselstromübertragung nur dann reell und kostengerecht erfaßt werden kann, wenn von der Abgabe-Wirkleistung, der Vorlaufleistung und der Rücklaufleistung nach DIN 40110 ausgegangen wird. Hiernach entspricht die Abgabe-Wirkleistung P der Differenz von Vor- und Rücklaufleistung, also P = PV PR.
• Hierin bedeutet PR den z. B. durch Blindwider- stände in jeder Halbwelle hervorgerufenen Rücklauf-Leistungsfluß vom Verbraucher- zum Speisepunkt und Pv den Vorlauf-Leistungsfluß vom Speisepunkt zum Verbraucher während der restlichen Zeitdauer der betreffenden Halbwelle. Die elektrische Durchflußleistung PD setzt sich dann zusammen aus der Vor- und aus der Rücklaufleistung und entspricht daher ihrer Summe, so daß PD = PV + PR a) oder mit der Abgabewirkleistung P PD = P + 2PR b) ist. Die hier verwendeten Bezeichnungen entsprechen den auf S. 6, Nr. 2, DIN-Normblatt40110 definierten Größen. Dabei muß noch darauf hingewiesen werden, daß es sich bei allen diesen Größen um echte Leistungsbegriffe, also um »Wirkleistung« handelt. Aus diesem Grunde ist P, um es streng von Py, PR und PD zu unterscheiden, als »Abgabe-Wirkleistung« bezeichnet worden.
• Die vorstehenden Ausführungen gelten sinngemäß auch für den Verbrauch.
• Unter Ausnutzung der durch die erwähnten Beziehungen vermittelten Kenntnisse kann man eine Anordnung zum Messen des von einem blindwiderstandsbehafteten Wechselstrom-Verbraucherkreis technischer Frequenz verursachten Durchflußverbrauches erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß man die Meßwerkswellen eines an sich bekannten Rücklaufverbrauchsmessers und eines an sich bekannten Wirkverbrauchmessers in Wirkverbindung bringt und die beiden Meßwerke derart beaufschlagt, daß das eine den Rücklaufverbrauch und das andere den Vorlaufverbrauch oder das eine den doppelten Rücklaufverbrauch und das andere den Wirkverbrauch erfaßt.
• Durch eine Abänderung dieser Anordnung derart, daß die das Anzeigeorgan antreibende Meßwerkwelle gegen eine Rückstellfeder arbeitet, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Bestimmung der Durchflußleistung möglich.
• Durch eine Erweiterung kann dieser Durchflußleistungsmesser schließlich auch in eine Anordnung zum Bestimmen des Leistungsfaktors umgewandelt werden, indem er unter Verwendung bekannter Mittel mit einem an sich bekannten Wirkleistungsmesser zu einem Quotientenmesser zusammengefaßt wird.
• Die Abbildung zeigt eine Anordnung, worin die Verbrauchsmesser als Induktionsmotoren angedeutet sind, deren Kurzschlußläufer die Triebscheiben bilden. Abgabe-Wirkverbrauchsmesser 1, Rücklaufverbrauchsmesser 2 und Bremsscheibe 3 besitzen eine gemeinsame Achse 4 und arbeiten äuf das Zählwerk 5.
• In einer weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform arbeiten die Meßwerke eines Abgabe-Wirkverbrauchsmessers und eines den doppelten Rücklaufverbrauch anzeigenden Rücklaufverbrauchsmessers auf eine gemeinsame Trieb- und Bremsscheibe, so daß sich ihre Bremsmomente summieren.
• In der abgeänderten Ausführungsform als einfacher Leistungsmesser wird der Bremsmagnet durch eine Gegendruckfeder ersetzt. Dabei wird die Meßwerkwelle aus einer Nullage heraus um einen bestimmtenWiñkel verdreht, bis ihr Drehmoment durch das Gegendrehmoment der Feder kompensiert ist, wobei der Verdrehungswinkel dann das Maß für die Leistung ist.
• Darüber hinaus erlauben diese Erkenntnisse und Anwendungen eine einfachere Darstellung und damit auch Messung des Leistungsfaktors. Nach DIN 40110, S. 2, Nr. 1.3, ist sowohl der Leistungsfaktor cos yn bei sinusförmigem Verlauf von Spannung und Strom als auch nach S. 3, Nr. 1.4, der Leistungsfaktor A bei sinusförmiger Spannung und belie-P bigem Stromverlauf durch das Verhältnis 5 definiert, worin S die Scheinleistung bedeutet. Wie bereits gezeigt wurde, ist jedoch die Scheinleistung keine reelle physikalische Größe; sie kann nach der im zitierten Normblatt, S. 6, Nr. 2, abgeleiteten Aufteilung jeder beliebigen Wechselstromleistung in vier verschiedene mathematisch exakt definierte Teilleistungen dargestellt werden durch die Durchflußleistung PD, so daß beide Leistungsfaktoren cos ip und 2 P auch als Verhältnis p der Abgabe-Wirkleistung zur Durchflußleistung dargestellt werden können.
• Unter Berücksichtigung der obigen Beziehungen a) und b) gilt somit auch: cos ?2 = = + p c) und r cos ç = A = p + 2po . d) P +2 PR Aufbauend auf diesen Erkenntnissen kann man in einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens das Meßgerät für die Durchlaufleistung dadurch zu einem Meßgerät für den Leistungsfaktor erweitern, daß ein Durchflußleistungsmesser unter Verwendung bekannter Mittel mit einem Abgabe-Wirkleistungsmesser zu einen Quotientenmesser kombiniert wird.
• Der LeistungsfaktorA kann mit dem Quotientenmeßgerät nach der Erfindung sowohl als Einzelwert als auch als Mittelwert über eine vorgegebene Zeitdauer registriert werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Anordnung zum Messen des von einem blindwiderstandsbehafteten Wechselstrom-Verbraucherkreis technischer Frequenz verursachten Durchflußverbrauches, g e k e n n z e i c h n e t durch einen an sich bekannten Rücklaufverbrauchsmesser, mit dessen Meßwerkwelle ein an sich bekannter Wirkverbrauchmesser in Wirkverbindung steht, und durch solche Bemessung der beiden Meßwerke, daß das eine den Rücklaufverbrauch und das andere den Vorlaufverbrauch oder das eine den doppelten Rücklaufverbrauch und das andere den Wirkverbrauch erfaßt.
2. 2. Abänderung der Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der Durchflußleistung die das Anzeigeorgan antreibende Meßwerkwelle gegen eine Rückstellfeder arbeitet.
3. 3. Erweiterung der Anordnung nach Anspruch 2 zu einer Anordnung zum Bestimmen des Leistungsfaktors, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußleistungsmesser unter Verwendung bekannter Mittel mit einem an sich bekannten Wirkleistungsmesser zu einem Quotientenmesser verwandelt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 629 326, 760 797; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 018 988, 1044269, 1 044 958; schweizerische Patentschrift Nr. 127 068.