DE1214322B - Verfahren zum Messen einer einphasigen Wechselstromleistung - Google Patents
Verfahren zum Messen einer einphasigen WechselstromleistungInfo
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- DE1214322B DE1214322B DEL32790A DEL0032790A DE1214322B DE 1214322 B DE1214322 B DE 1214322B DE L32790 A DEL32790 A DE L32790A DE L0032790 A DEL0032790 A DE L0032790A DE 1214322 B DE1214322 B DE 1214322B
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Description
- Verfahren zum Messen einer einphasigen Wechselstromleistung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung von Wechselstromleistungen, insbesondere Drehstromleistungen, mittels Funktionsgeneratoren.
- Im allgemeinen verwendet man zur Messung von Leistungen wattmetrische Meßsysteme. In unsymmetrisch belasteten Drehstromnetzen ohne Nulleiter wird die Leistungsmessung nach der Zwei-Wattmeter-Methode (Aronschaltung) durchgeführt. Die Schaltung der dazu erforderlichen zwei wattmetrischen Meßsysteme zeigt F i g. 1. Die Drehstromleistung ergibt sich unter Verwendung der Bezeichnungen von Fig.1 zu: N = 11 U12 cos 1 + 13 U32 cos Die in der Zeichnung und in der Beschreibung verwendeten deutschen Buehstaben bezeichnen Vektoren und die lateinischen Buchstaben deren Beträge.
- Snt ist der Phasenwinkel der verketteten Spannung t2, bezogen auf den Phasenstrom 3 3 ist der Phasenwinkel der verketteten Spannung 32, bezogen auf den Phasenstrom . Zur Anzeige der Leistung werden die Momente beider wattmetrischer Systeme auf eine gemeinsame Zeigerwelle übertragen. Eine solche Anordnung ermöglicht jedoch nur eine sehr leistungsschwache Anzeige der Leistung durch eine Zeigerstellung. Für Steuer- und Regelzwecke ist jedoch eine Abbildung der Leistung durch einen leistungskräftigen Gleichstromwert erwünscht. Eine Zeigerstellung ist für solche Zwecke nicht oder nur sehr schlecht verwendbar. Selbst, wenn man durch den Zeigerausschlag einen proportionalen Gleichstromwert erzeugt, z. B. durch Steuerung eines Potentiometerabgriffes durch die Zeigerwelle, so folgt dieser Gleichstromwert wegen der mechanischen Trägheit der wattmetrischen Systeme nur verhältnismäßig langsamen Leistungsschwankungen.
- Es sind schon Leistungsmesser bekannt, bei denen sowohl im Stromkreis als auch im Spannungskreis Meßwandler benutzt werden. Die Spannung und der Strom werden als proportionale und vom Netz getrennte Spannungen abgebildet und einmal zur geometrischen Summe und einmal zur geometrischen Differenz zusammengeschaltet. Es ist weiter bekannt, die Summe und die Differenz über getrennte Gleichrichteranordnungen gleichzurichten und die gleichgerichteten quadrierten Spannungen voneinander zu subtrahieren. Diese Leistungsmesser sind jedoch sehr ungenau, da Spannungswandler zum Unterschied von Stromwandlern einen Fehlwinkel aufweisen, der besonders bei Hochfrequenz stark frequenzabhängig ist. Außerdem vermögen Leistungsmesser dieser Art, insbesondere wenn sie, dem Vorschlag entsprechend, Heizdrahtleistungsmesser sind, schnellen und geringen Änderungen nicht zu folgen und sind ziemlich leistungsschwach Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Messung von Wechselstromleistungen (insbesondere von Drehstromleistungen) zu finden, bei der die Leistung durch einen einzigen, auch sehr schnellen Leistungsschwankungen trägheitslos folgenden verhältnismäßig starken Gleichstromwert abgebildet wird, der sodann sowohl zur direkten Anzeige durch Meßinstrumente und Oszillographenschleifen als auch für empfindliche Regel- und Steuereinrichtungen verwendet werden kann.
- Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Messung einer einphasigen WechselstromleistungN auf der Grundlage der bekannten mathematischen Beziehung 4N = + 3)2 - (U - 3)2 vor, bei dem einerseits die Spannung u und der Strom 3 mittels Wandler vom Netz galvanisch getrennt werden, andererseits die Spannung II sowie der Strom 3 als proportionale und vom Netz getrennte Spannungen abgebildet und einmal zur geometrischen Summe und einmal zur geometrischen Differenz zusammengeschaltet werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stromwandler an Belastungswiderständen stromproportionale Spannungen bilden, die mit den Sekundärspannungen der Spannungswandler unabhängig voneinander in direkter Weise einmal zur geometrischen Summe und einmal zur geometrischen Differenz zusammengeschaltet werden, und daß anschließend in an sich bekannter Weise Summe und Differenz über getrennte Gleichrichteranordnungen gleichgerichtet, über getrennte, an sich bekannte Funktionsgeneratoren quadriert und sodann voneinander subtrahiert werden, wobei diese Spannungsdifferenz als Meßgröße dient.
- Mit einem solchen Verfahren wird eine trägheitslose und möglichst genaue Nachbildung der zu messenden Leistung erzielt. Zwar weisen Spannungswandler, wie schon weiter oben ausgeführt, einen Fehlwinkel auf, doch kann dieser bei Messungen im Niederfrequenzbereichfür die dieses Verfahren im allgemeinen vorgesehen ist - leicht kompensiert werden, da er in diesem Bereich nur eine geringe Frequenzabhängigkeit hat. Die Messung kann also mit großer Genauigkeit durchgeführt werden. Sie ist aber auch trägheitslos, da keine Zeitverzögerung, z. B. durch Thermowandler, auftreten kann. Das Verfahren nach der Erfindung hat aber darüber hinaus noch den Vorteil, daß der hochohmige Gleichstromausgang der Meßanordnung sehr leistungsstark ist. Es ist demzufolge gut geeignet für Regelzwecke, da es einen der Leistung proportionalen Gleichstromausgangswert erzeugt.
- F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Messung einer Drehstromleistung in einem Netz ohne Nulleiter. Über den Spannungswandler 4 wird die Spannung 21t2 und über den Stromwandler 5 der Strom \ vom Netz galvanisch getrennt. An der Bürde 8 des Stromwandlers 5 wird eine dem Strom 31 proportionale Spannung KX abgegriffen, die mit der Spannung lot12 zur vektonellen Summe KS + Sl2 zusammengeschaltet wird. Fig. 2 a zeigt diese geometrische Summenbildung. Die Proportionalitätsfaktoren, die durch das Übersetzungsverhältnis der Wandler bedingt sind, werden in dieser Erläuterung nicht weiter berücksichtigt. Durch den Gleichrichter 10 wird eine dem Betrag des Vektors K1 + I2 1 proportionale Größe gebildet, die über einen Funktionsgenerator 12 quadriert wird.
- Durch Anwendung des Kosinussatzes auf Fig. 25 erhält man für das Quadrat von K% + 11121 den in der F i g. 3 an entsprechender Stelle eingetragenen Wert.
- Über die Schaltelemente 6, 7 und 9 wird die geometrische Differenz K3, 2 abgebildet (Fig. 2b).
- Durch die Schaltelemente 11 und 13 erfolgt in entsprechender Weise die Bildung des Quadrates von | K 3 - 11121. Die beiden durch Gleichstromwerte abgebildeten Ausdrücke K% + 111212 und IK3, - U,,12 werden voneinander subtrahiert, und man erhält im Leitungsabschnitt zwischen den Punkten 15 und 16 einen Gleichstrom, der der durch die Spannung 1112 und den Strom 31 beschriebenen Leistung proportional ist. Die soweit erläuterte Beschreibung der Fig. 3 ~ stellt die Messung einer einphasigen Wechselstromleistung gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
- Bei der Messung einer Drehstromleistung in einem Netz ohne Nulleiter wird die soweit beschriebene Anordnung um eine zweite gleicher Art ergänzt, die in entsprechender Weise die durch die Spannung 1132 und den Strom 33 festgelegte Leistung durch einen proportionalen Gleichstromwert abbildet. In der Fig. 3 sind die Bezugszeichen der entsprechenden Schaltelemente für die Erfassung der für die Drehstromleistungsmessung erforderlichen zweiten Teilleistung durch einen Strich gekennzeichnet. Beide Teilleistungen werden addiert und der resultierende, der gesamten Drehstromleistung proportionale Gleichstromwert vom Gerät 14 angezeigt.
- Liegt die Aufgabe vor, die Leistung eines Drehstromnetzes mit Nulleiter nach der erfindungsgemäßen Methode durchzuführen, so wird zur Messung jeder der drei Teilleistungen je eine der zur Erfassung einer einphasigen Wechselstromleistung erforderlichen Anordnung verwendet, wobei die den drei Teilleistungen proportionalen Ausgangsgieich ströme addiert werden. Entsprechend läßt sich das Meßverfahren auf die Messung der Leistung von beliebigen symmetrischen oder unsymmetrischen mehrphasigen Wechselstromnetzen mit oder ohne Nulleiter erweitern. Selbstverständlich läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung auch zur Messung von Blind-Leistungen verwenden, da die Frage, ob eine Wirk- oder Blindleistung gemessen wird, nur von den den verwendeten Wandlern primärseitig zugeführten Spannungen oder Strömen abhängt. Es sei auch noch erwähnt, daß die erfindungsgemäße Anordnung Leistungsfiüsse in beiden Richtungen erfaßt.
Claims (3)
- Patentansprüche: 1. Verfahren zum Messen einer einphasigen Wechselstromleistung N auf der Grundlage der bekannten mathematischen Beziehung 4N = (U $ 3)2 - (U - 3)2, bei dem einerseits die Spannung ll und der Strom 3 mittels Wandler vom Netz galvanisch getrennt werden, andererseits die Spannung 11 sowie der Strom 3 als proportionale und vom Netz getrennte Spannungen abgebildet und einmal zur geometrischen Summe und einmal zur geometrischen Differenz zusammengeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwandler (5, 5'; 6, 6') an Belastungswiderständen (8, 8'; 9, 9') stromproportionale Spannungen bilden, die mit den Sekundärspannungen der Spannungswandler (4, 4'; 7, 7') unabhängig voneinander in direkter Weise einmal zur geometrischen Summe und einmal zur geometrischen Differenz zusammengeschaltet werden, und daß anschließend in an sich bekannter Weise Summe und Differenz über getrennte Gleichrichteranordnungen (10, 10'; 11, 11') gleichgerichtet, über getrennte, an sich bekannte Funktionsgeneratoren (12, 12'; 13, 13') quadriert und sodann voneinander subtrahiert werden, wobei diese Spannungsdifferenz als Meßgröße dient.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Messung einer Drehstromleistung in einem Netz ohne Nulleiter, dadurch gekennzeichnet, daß eines der zur Messung einer solchen Drehstromleistung erforderlichen beiden Wertepaare, bestehend aus je einer verketteten Spannung und einem Phasenstrom, erfaßt wird und die den zugehörigen Leistungen proportionalen Ausgangsgleichströme addiert werden.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Leistung eines beliebigen symmetrischen oder unsymmetrischen mehrphasigen Wechselstromnetzes mit oder ohne Nulleiter jede zur Bestimmung der Gesamtleistung erforderliche Teilleistung erfaßt wird und die den zugehörigen Teilleistungen proportionalen Ausgangsgleichströme addiert werden.In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 707 386, 1 010 156; USA. -Patentschrift Nr. 2 107.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEL32790A DE1214322B (de) | 1959-03-20 | 1959-03-20 | Verfahren zum Messen einer einphasigen Wechselstromleistung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEL32790A DE1214322B (de) | 1959-03-20 | 1959-03-20 | Verfahren zum Messen einer einphasigen Wechselstromleistung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1214322B true DE1214322B (de) | 1966-04-14 |
Family
ID=7266046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEL32790A Pending DE1214322B (de) | 1959-03-20 | 1959-03-20 | Verfahren zum Messen einer einphasigen Wechselstromleistung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1214322B (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE707386C (de) * | 1937-03-04 | 1941-06-20 | Siemens & Halske Akt Ges | Brueckenschaltung zum Messen der Leistung von Hochfrequenzstroemen |
US2810107A (en) * | 1955-07-22 | 1957-10-15 | Ballantine Lab | Electrical measuring instrument |
-
1959
- 1959-03-20 DE DEL32790A patent/DE1214322B/de active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE707386C (de) * | 1937-03-04 | 1941-06-20 | Siemens & Halske Akt Ges | Brueckenschaltung zum Messen der Leistung von Hochfrequenzstroemen |
US2810107A (en) * | 1955-07-22 | 1957-10-15 | Ballantine Lab | Electrical measuring instrument |
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