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Es ist bekannt, daß man mit Hallgeneratoren auf einfache Weise Wechselstromleistungen
messen kann.
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Hierzu wird der Hallgenerator proportional zu Spannung oder Strom
magnetisch erregt und von einem Steuerstrom durchflossen, der strom- oder spannungsproportional
ist. Die abgegebeneHallspannung setzt sich aus einem Gleich- und einem Wechselspannungsanteil
zusammen, wobei der Gleichspannungsanteil ohne weiteres ein Maß für das Produkt
U I cos ç darstellt. Der Wechselspannungsanteil wird ausgesiebt bzw. unterdrückt.
Leistungsmeßgeräte auf dieser Basis haben sich in verschiedenen Anwendungsfällen
bereits gut bewährt.
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Nachteilig wirkt sich jedoch die geringe Größe der abgegebenen Gleichspannung
aus, die etwa im Bereich von 500 V bis 500 mV liegt. Solche Gleichspannungen lassen
sich bei hohen Genauigkeitsansprüchen nur mit verhältnismäßig großem Aufwand verarbeiten.
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Der Wechselspannungsanteil der Hallspannung, der wesentlich leichter
auszuwerten wäre, ist dem Produkt U .1 I proportional, enthält jedoch den Phasenfaktor
nicht. Es ist bekannt, diesen Anteil mittels eines Transformators aus der Hallspannung
auszusieben und zur Messung der Scheinleitung in einem Wechselstromkreis heranzuziehen.
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Zur Messung der Scheinleistung mittels Hallgeneratoren ist es auch
bekannt, die eine der beiden elektrischen Eingangsgrößen dem Hallgenerator über
eine vorgeschaltete Gleichrichterbrücke zuzuführen und durch Gleichrichtung der
Hallspannung mittels einer zweiten Gleichrichterbrücke eine Gleichspannung zu gewinnen,
die der Scheinleistung proportional ist. Es ist auch bekannt, diese Gleichspannung
einem Gleichstromzähler zuzuführen, um auf diese Weise den Scheinverbrauch in einem
Wechselstromnetz zu messen.
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Gemäß einem älteren Vorschlag ist es bekannt, die Wechselstromwirkleistung
mittels eines Hallgenerators in einer besonderen Schaltungsanordnung zu messen,
durch die die wirkleistungsproportionale Spannung allein aus dem Wechselstromanteil
der Hallspannung hergeleitet wird. Mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung wird zunächst
aus der Hallspannung das eingangsseitig vom Wechselstrom und von der Wechselspannung
des Verbrauchernetzes gespeisten Hallgenerators der dem Produkt U .1 proportionale
Wechselstromanteil, dessen Frequenz bekanntlich der doppelten Netzfrequenz entspricht.
ausgesiebt und einer phasenempfindlichen Gleichrichterbrückenschaltung zugeführt;
die Steuerung dieser Gleichrichterbrückenschaltung erfolgt durch eine Wechselspannung
ebenfalls doppelter Netzfrequenz, die mit Hilfe einer Gleichrichterbrückenschaltung
mit nachgeschaltetem Kondensator aus der Netzspannung hergeleitet wird und deren
Phasenlage in bezug auf die Netzwechselspannung derart festgelegt ist, daß jeder
zweite Nulldurchgang mit einem Nulldurchgang der Netzwechselspannung zusammenfällt.
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Am Ausgang der phasenempfindlichen Gleichrichterbrückenschaltung erhält
man dann eine Gleichspannung, die nunmehr dem Produkt U 1 I , cosç, das heißt der
Wirkleistung, proportional ist. Durch Integration dieser Gleichspannung mittels
bekannter elektronischer Integrationseinrichtungen erhält man nach dem älteren Vorschlag
einen elektronischen Wirkverbrauchszähler.
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Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß die
Verstärkung der Hallspannung
mittels eines einfachen Wechselstromverstärkers vorgenommen werden kann. Eine besonders
einfache Lösung der Verstärkung ergibt sich dadurch, daß man den zur Aussiebung
des Wechselstromanteiles der Hallspannung vorgesehenen Transformator gleichzeitig
als Verstärker ausnutzt, indem man ihn als Aufwärtstransformator ausführt.
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Einen Nachteil weist diese Lösung aber insoweit auf, als es technisch
schwierig ist, die Konstanz der erforderlichen Phasenbeziehung zwischen Steuerspannung
und Netzwechselspannung zu garantieren.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein elektronischer Wirkverbrauchszähler
mit einem Hallmultiplikator, einem Wechselstromverstärker zur Verstärkung des Wechselstromanteils
der Hallspannung, einer nachgeschalteten phasenempfindlichen Gleichrichterbrückenschaltung,
deren Steuerspannung aus der Verbraucherspannung abgeleitet ist und deren Ausgangsspannung
einer elektronischen Integrationseinrichtung zugeführt ist. Dieser Wirkverbrauchszähler
weist die gleichen Vorteile wie der bereits vorgeschlagene elektronische Wirkverbrauchszähler
auf, bei dem diese Vorteile aber durch eine andere Schaltungsanordnung erreicht
werden, die zugleich auch den obengenannten Nachteil vermeidet.
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Erfindungsgemäß ist bei diesem Zähler dem Hallmultiplikator eine
der beiden Eingangsgrößen, vorzugsweise die Verbraucherspannung, über eine Gleichrichterbrückenschaltung
zugeführt; die Nulldurchgänge der Steuerspannung fallen mit den Nullpunkten der
gleichgerichteten Eingangsgröße des Hallmultiplikators zusammen.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel
erläutert, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
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Die F i g. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild zum Aufbau eines
elektronischen Wirkverbrauchszählers nach der Erfindung. An den beiden Wechselstromleitungen
1 und 2, zwischen denen die Spannung U herrscht, ist ein beliebiger Verbraucher
3 in Reihe mit dem Steuerstromkreis eines Hallgenerators 4 angeschlossen. Ferner
liegt an der Meßspannung ein Gleichrichtersatz 5 der über einen hochohmigen Widerstand
6 den Feldkreis 7 des Hallgenerators speist. Durch den hochohmigen Widerstand wird
erreicht, daß die Nullpunkte des Feldstromes 1F mit den Nulldurchgängen der Wechselspannung
praktisch zusammenfallen. Außerdem ist der Verbraucherstrom i, der mit dem Steuerstrom
iS des Hallgeneratorf 4 identisch ist, angedeutet. Am Ausgang des Halmultiplikators
erhält man auf diese Weise eine reine Wechselspannung, die in F i g. 2 b, KurveVI
dargestellt ist, und die sich, wie dort gezeigt ist, als das Produkt der in KurveIV
dargestellten gleichgerichteten Netzspannung und dem in Kurve V dargestellten Verbraucherstrom
ergibt.
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Die Fig. 2 a zeigt für einen bestimmten Phasenwinkel zwischen der
in KurveI dargestellten Netzspannung und dem in KurveII dargestellten Verbraucherstrom
die als Produkt dieser beiden Faktoren erhaltene Leistungskurve III. Wie aus dieser
Kurve zu ersehen ist, setzt diese sich aus einem Gleichspannungs- und einem Wechselspannungsanteil
doppelter Frequenz zusammen, wobei bekanntlich, wenn man den Wechselstrom und die
Wechselspannung einem Hallmultiplikator zuführt, der Gleichstromanteil der Kurve
III der Wirkleistung proportional ist.
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Die KurveVI in Fig. 2 b zeigt, daß durch die Doppelweggleichrichtung
der Netzspannung die Hallspannung eine reine Wechselspannung ist, die nunmehr mit
einem einfachen Wechselspannungsverstärker, der in Fig. 1 nicht dargestellt ist,
verstärkt werden kann.
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Die Ausgangsspannung des Verstärkers wird einer phasenempfindlichen
Gleichrichterbrückenschaltung 8 zugeführt, beispielsweise über einen Übertrager,
von dem nur die beiden Sekundärwicklungen9 und 10 dargestellt sind. Die Steuerung
dieser Brückenschaltung erfolgt durch die Ausgangsspannung eines Multivibrators
11, der durch die an den antiparallel geschalteten Dioden 12 abgegriffene Spannung
gesteuert wird. Diese Dioden liegen in Serie mit der Gleichrichterbrücke 5. Bedingt
durch die Diodencharakteristik entsteht an diesen praktisch eine rechteckförmige
Spannung, deren Nulldurchgänge mit den Nullpunkten des die Feldspule 7 speisenden
Stromes iF zusammenfallen. Durch diese Steuerungsmaßnahmen wird bewirkt, daß die
in Kurve VI dargestellte Wechselspannung wieder in eine aus einer Wechsel- und einer
Gleichspannung zusammengesetzte Spannung gemäß Kurve III der Fig. 2 a umgeformt
wird. Diese Spannung wird einer elektronischen Integrationseinrichtung 13 zugeführt,
so daß nur der wirkleistungsproportionale Gleichstromanteil zur Auswertung gelangt.
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Vorteilhafterweise verwendet man als Integrations-
einrichtung eine
an sich bekannte Schaltungsanordnung mit einer Zähldrossel.