DE174744C

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Publication number: DE174744C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

.- M 174744 KLASSE 21 e. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. November 1905 ab.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Verfahren zur Eichung von Wechselstrom-Meßgeräten, einerlei ob diese zum Anzeigen oder zum Zählen dienen, wenn auch die Erfindung in erster Linie für die Zählereichung von praktischer Bedeutung ist. Ob es sich um Instrumente für ein- oder mehrphasigen Wechselstrom, insbesondere Drehstrom handelt, kommt für die Erfindung

ίο nicht in Betracht.

Bei der Eichung von Wechselstromzählern besteht die Aufgabe, dieselben so einzuregulieren, daß sie bei allen praktisch vorkommenden Phasenverschiebungen richtig anzeigen bezw. zählen. Es sind daher Einrichtungen erforderlich, welche es gestatten, dieselbe Leistung bei verschiedenen Phasenverschiebungen zustande zu bringen. Man benutzt bisher zu diesem Zwecke vorgeschaltete Drosselspulen, mittels deren sich bekanntlich beliebige Phasenverschiebungen erzielen lassen. Doch ist diese Anordnung umständlich zu handhaben und teuer in der Anschaffung.

Diesem Übelstand hilft die vorliegende Erfindung ab. Diese beruht auf der Erkenntnis, daß man zwischen den Strömen und Spannungen der verschiedenen Phasen eines gewöhnlichen Drehstromnetzes bereits ohne weiteres Phasenverschiebungen vorfindet, die man durch geeignete Schaltungen für den angegebenen Zweck benutzen kann. Das Diagramm der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung, welches für ein in Stern geschaltetes Drehstromnetz gilt, läßt diesen Gedanken näher erkennen.

Die drei Spannungen + E₁, + -E₂, + E_B sind um je 120° gegeneinander versetzt. Diesen Spannungen entsprechen in induktionsfreien Widerständen die mit den Spannungen phasengleichen Ströme -J-J₁, -J-J₂, ~h^3· In dem Diagramm sind die positiven Vektoren über den Kreismittelpunkt hinaus verlängert und so die negativen Vektoren —E₁, —E_%,—E₃ und —J₁,—J₂,—J₃ zur Darstellung gebracht.

Kombiniert man nun in einem Wechselstromzähler die Spannung +E₁ mit dem Strom +J₁, so entspricht der angezeigte Betrag einer induktionsfreien Belastung, mit anderen Worten einer Phasenverschiebung gleich Null. Kombiniert man dagegen die Spannung +E₁ mit dem Strom —J₃, so entspricht der angezeigte Betrag einer induktiven Belastung mit dem Leistungsfaktor cos. 6o°=o,5, und zwar bei Nacheilung des Stromes. Nimmt man den Strom —J₂ statt —J₃, so erreicht man dasselbe bei Vor- · eilung des Stromes. Man hat also ohne weitere Hilfsmittel die Möglichkeit, mit zwei Leistungsfaktoren zu eichen, nämlich mit cos. φ = ι und cos. φ = o,5, wobei man noch· vor anderen Verfahren Phasenverschiebungen hervorzubringen den Vorzug hat, daß keine Veränderung der Kurvenform eintritt. ' ■ ·

Es ist selbstverständlich, daß die Sternschaltung nicht für die Anwendung des Ver-

fahrens wesentlich ist, sondern daß die Dreieckschaltung dem Erfindungszweck ebenso gut entspricht.

In Fig. 2 ist eine Schaltung zur Durchführung des angegebenen Verfahrens dargestellt. I, II und III sind die drei Leiter eines Drehstromnetzes. M ist das zu eichende, N das zum Vergleich dienende Normalinstrument. V ist ein Voltmeter,

ίο A ein Amperemeter, R ein veränderlicher induktionsfreier Widerstand, S ein Umschalter. Steht der letztere in der mit ausgezogenen Linien gezeichneten Lage, so ist, wie leicht ersichtlich, die Spannung zwischen I und II mit dem Strom zwischen I und II kombiniert. Wird dagegen der Schalter nach links in die gestrichelt gezeichnete Lage umgelegt, so ist die Spannung zwischen I und II mit dem Strom zwischen I und III kombiniert. Im ersteren Falle hat man einen Leistungsfaktor gleich oder nahezu gleich I, im zweiten Falle gleich oder nahezu gleich 0,5. Nach dem Umschalten werden also die beiden eingeschalteten Instrumente nur die Hälfte des Betrages anzeigen, wobei vorausgesetzt ist, daß der Widerstand R nicht verändert wird. Der genaue Betrag der erzielten Phasenverschiebung läßt sich durch Vergleichung der von dem Normalinstrument angegebenen Leistung und der aus Volt und Ampere berechneten scheinbaren Leistung leicht ermitteln.

Die Möglichkeit, zwei verschiedene Werte des Leistungsfaktors einstellen zu können, ist für die Zwecke der Praxis in vielen Fällen ausreichend. Man kann jedoch durch eine Abänderung der beschriebenen Schaltung auch andere Phasenverschiebungen erzielen. In einem Drehstromnetz ohne NuIlleiter ist nämlich in jedem Augenblick die Summe aller drei Einzelströme gleich Null, und daher müssen sich stets die drei Stromvektoren, gleichgültig, welche Größe sie im einzelnen haben, zu einem Dreieck zusammensetzen lassen. Hieraus folgt, daß man durch Variierung der Ströme auch ihre Phasenverschiebungen gegenüber den Spannungen beliebig verändern kann.

In Fig. 3 ist eine hiervon Gebrauch machende Schaltung dargestellt. Auch hier ■ ist mit M das zu eichende, mit N das Normalinstrument bezeichnet. Ebenso sind auch hier die Spannungsspulen der Instrumente sowie das Voltmeter V zwischen die Leiter I und II geschaltet. Die drei Einzelströme werden durch die induktionsfreien Widerstände JR₁, R₂, R₃ auf die gewünschte Stärke einreguliert. Zum Messen der Ströme dienen die Amperemeter -A₁, A₂, A₃.

Die Widerstände R₁, R.₂, i?₈ können sowohl in Dreieck als auch in Stern geschaltet werden. Im ersteren Falle steht der Schalter S₂ ■in ,.der mit ausgezogenen Linien, im zweiten Falle in der gestrichelt gezeichneten Lage.

Wenn die beiden Schalter S₁ und S₂ sich in den ausgezogenen Lagen befinden, so ist in den beiden Wattmetern die Spannung zwischen I und II mit dem Strom zwischen I und II kombiniert. Wird dagegen der Schalter S₁ nach rechts umgelegt, während der Schalter S₂ in seiner Lage verbleibt, so ist die Spannung zwischen I und II mit dem Strom zwischen L und III kombiniert, wodurch — vorausgesetzt, daß die Ströme in den Widerständen R₁, R₂, R₃ einander gleich sind —· der Leistungsfaktor von 1 auf 0,5 herabgesetzt wird.

Durch Umlegen des Schalters S₂ entsteht eine andere Stromkonfiguration. Denn jetzt sind es nicht mehr die verketteten Ströme, sondern die in Stern geschalteten Phasenströme, welche die Widerstände R₁, R₂, R₃ sowie die beiden zu vergleichenden Instrumente durchfließen. Da hierbei je zwei in Stern geschaltete Ströme gegenüber der zugehörigen verketteten Spannung, wiederum Gleichheit der Ströme vorausgesetzt, eine Vor- oder Nacheilung von 30⁰ aufweisen, so erzielt man,, wenn die Spannungsspulen nach wie vor der verketteten Spannung zwisehen I und II ausgesetzt bleiben, auf diese Weise auch noch den weiteren, bei Gleichheit der Ströme sich ergebenden Leistungsfaktor von cos »30°. Durch Umlegen des Schalters S₁ entsteht hieraus der Leistungsfaktor cos · 90⁰ = O. Wenn die drei Leitungen I, II und III von einem Drehstromtransformator ausgehen, so kann man den hier durch das Umlegen des Schalters S₂ bewirkten Übergang von der Dreiecks- zur Sternschaltung selbstverständlich auch durch Umschalten der Transformatorspulen bewirken.

Durch Verändern der einzelnen Widerstände R₁,.R₂, R₃ läßt sich jeder der einzelnen Grundwerte des Leistungsfaktors: 1, cos · 30⁰, cos · 60 ° und Ό in gewissen Grenzen beliebig vergrößern oder verkleinern.

Wenn das zu eichende Meßinstrument mehrere Strom- und Spannungssysteme enthält, wie dies bei Drehstrominstrumenten der Fall ist, so ist eine Anordnung erforderlich, welche es gestattet, die einzelnen Systeme gleichzeitig einzuschalten. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 4 gezeichnet; doch ist.115 auch hier nur ein Strom- und Spannungssystem dargestellt; die Stromspulen der übrigen sind durch die Kurzschlußschienen m, m ersetzt. Der Schalter 5 der Fig. 3 ist hier in zwei Einzelschalter S₃, S₄ zerlegt. Die homologen Schalterstellungen sind durch die Buchstaben α und b kenntlich gemacht.

Der Schalter S₂ wirkt in derselben Weise wie in Fig. 3.

Es ist selbstverständlich, daß die vorstehend beschriebenen Umschaltungen auch ganz oder teilweise in den Spannungskreis der Meßgeräte verlegt werden können.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Verfahren zum Eichen von Wechselstrom-Meßgeräten, insbesondere Zählern, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung verschiedener Leistungsfaktoren die Ströme und Spannungen eines Drehstromnetzes auf verschiedene Weise in dem zu eichenden Meßgerät kombiniert werden. 15 '
2. Ausführungsart des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Gleichheit der drei Einzelströme des Drehstromnetzes vorhandenen Phasenverschiebungen durch Veränderung der Ströme mittels eingeschalteter Widerstände beliebig verändert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.