DE2142070B2

DE2142070B2 - Anordnung zur Kompensation der Drehfeldfehler von Drehstrom-Vierleiterzählern bei einseitiger Last

Info

Publication number: DE2142070B2
Application number: DE19712142070
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8540 Ploeckendorf Boecker; Heinz Schreiner; Kurt Wodschadlo
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-08-21
Filing date: 1971-08-21
Publication date: 1975-05-22
Also published as: ATA615072A; DE2142070A1; ES406009A1; JPS4830472A; IT964062B; AT330889B; SE377725B; CH544941A; FR2150389B1; FR2150389A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Kompensation der Drehfeldfehler von Vierleiterzählern, bei denen drei Triebs> sterne an zwei Läuferscheiben angeordnet sind und zwei Triebsysteme an einer Scheibe diametral gegenüberliegen und das dritte Triebsystem auf die andere Läuferscheibe wirkt, wobei am Spannungseisen des dritten Triebsystems eine Kompensationswicklung angeordnet ist, in der eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, deren Vektor eine Verschiebung des Sternpunktes vom Nullpunkt bewirkt.

Eine Anordnung dieser Art bildet den Gegenstand der deutschen Patentschrift 5 96 268. Bei dieser bekannten Anordnung ist eines der beiden an derselben Läuferscheibe diametral gegenüberliegenden Triebsysteme umgepolt. Ferner sind die Wicklungsenden der beiden diametral gegenüberliegenden Spannungsspulen mit dem Wicklungsende einer als Wicklungsfortsatz zur dritten Spannungsspule auf dem Spannungseisen dieser Spule aufgebrachten Hilfsspule zu einem Sternpunkt vereinigt, so daß in der Hilfsspule eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, deren Vektor mit dem Spannungsvektor der dritten Spannungsspule in Phase ist und die eine Verschiebung des Sternpunktes vom Nullpunkt bewirkt.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß auch bei optimaler Anpassung der Windungszahl der Hilfs- oder Kompensationswicklung im Gegensatz zur Theorie doch noch Drehfeldfehler auftreten. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Scheibeneffekt, der ohmsche Spannungsabfall an der Kompensationswicklung und die Phasenlage der in der Kompensationswicklung induzierten Spannung Ursache hierfür sind.

Unter Scheibeneffekt versteht man die Änderung der Phasenlage der betreffenden Scheibenströme infolge des für di^ Wechseltriebe Wirksamen erhöhten Scheibenwiderslandes. Dieser Winkel, um den die Phasenlage der> betreffenden Scheibenslröme geändert wird, Liegt erfahrungsgemäß in der Größchord-

nung von etwa 12°. Der ohmsche Spannungsabfall entsteht dadurch, daß durch die Kompensationswicklung die Summe der beiden Ströme der beiden diagonal angeordneten Spannungssysteme fließt. Durch diesen Spannungsabfall an der Kompensationswick-

lung entsteht ein Drehfeldfehler, da sich die Spannungen is den beiden einander gegenüberliegenden Spannungssystemen abhängig von der Phasenfolge an den drei Triebsystemen nach Betrag und Winkel ändern. Aber auch durch die Phasenlage der in der Kompensationswicklung induzierten Spannung entsteht ein Betrags- und Winkelfehler. Während sich die beiden letztgenannten Drehfeldfehler zum Teil aufheben, verbleibt als wirksamer Drehfeldfehier im wesentlichen nur der Drehfeldfehler infolge des Scheibeneffektes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art derart zu gestalten, daß damit auch der restliche Drehfeldfehler beseitigt werden kann. Diese Aufgabe wird

gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kompensationswicklung im Nulleiterkreis eingeschaltet und gegenüber der Hauptwicklung magnetisch umgepolt ist. Die Erfindung ist sowohl anwendbar bei gleicher Po'ung der Triebsysteme als auch bei Umpolung eines der beiden auf eine Läuferscheibe wirkenden Triebsysteme.

Bei Umpolung eines der beiden diametral angeordneter. Triebsysteme wird auch die Kompensationswicklung magnetisch umgepolt. Gegenüber der An-Ordnung nach der deutschen Patentschrift 5 96268 wird also gemäß der Erfindung die Kompensationswicklung magnetisch und elektrisch umgepolt. Dadurch, daß die Kompensationswicklung im Nulleiterkreis liegt und die Summe der Ströme in den Spannungssystemen praktisch Null ist, wird auch der Spannungsabfall an der Kompensationswicklung Null. In diesem Falle haben sich die Drehfeldfehier, verursacht durch die Phasenlage der in der Kompensationswicklung induzierten Spannung und den Scheiben effekt, gegenseitig auf.

An Hand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt im Prinzip die Triebsystemanordnung bei einem Zweischeibenzähler, wobei auf die Scheiben 1 und 2 die drei Triebsysteme 1, II und III wirken. Während die Triebsysteme I und III diametral einander gegenüberliegen und auf die Triebscheibe 1 einwirken, ist das Triebsystem II gegenüber den beiden Triebsystemen I und III um 90° versetzt und wirkt auf die Läuferscheibe 2. Mit 3, 4 und 5 sind die Spannungssysteme und mit 6, 7 und 8 die entsprechenden Stromsysteme bezeichnet.

Bei einseitiger Last entstehen bekanntlich Drehfeldfehler durch das Zusammenwirken von Spannungs- und Stromflüssen verschiedener Triebsystemc (Wechseltriebe).

Zur Kompensation Jer bei einseitiger Last auftre tenden Drehfeldfehier ist es bekannt (DT-PS 596268) in Reihe mit der Spannungswicklung 10 des Span nungssystems II eine Kompensationswicklung 12 zi schalten, wie Fig. 2 zeigt. Mit 9 und 11 sind dii Spannungswicklungen der Systeme I und III bezeich

<f

gemäß Fig. 7 erkennt man, daß der. Spannungsabfall (Jl + JlH) - Rk zu einem Drehfeldfehler führt, da die Spannungen Ul bzw. Ulli abhängig von der Phasenfolge an den drei Triebsystemen sich nach 5 Betrag und Winkel ändern (vgl. Betrag von der Spannung UI bei Phasenfolge RST und RTS und O₁ φ <5_r Die Phasenlage der in der Kompensationswicklung induzierten Spannung uk' ist abhängig von der Phasenlage des Gesamtflusses Φ U_gcs, welcher der an der

der Winkel Λ so gewählt, daß ua richtigen und vertauschten Drehfeld beim Leistungsfaktor cos 7 φ 1 die Summe aus Drehmoment und Störmoment gleich dem Solldrehmoment ist, und somit kein Drehfeldnet, die mit ihrem einen Ende an die Drehstromklemmen RST angeschlossen sind. Die Wicklungsenden der beiden diametral gegenüberliegenden Spannungsspulen 9 und Sl siüd mit dem Wicklungsende der mit der Spannungsspule 10 in Reihe geschalteten Kompensationswicklung 12 zu einem Sternpunkt vereinigt, so daß in der Hilfsspule eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, deren Vektor mit dem Spannungsvektor des Systems II in Phase ist und die eine Verschiebung

des Sternpunktes vom Nullpunkt 0 bewirkt. An Hand 10 Spannungswicklung liegenden Spannung um etwa75^c der Zeigerdiagramme F i g. 3 und 4 ist zu erkennen, nacheilt. Daraus folgt, daß die Spannung uk' der daß durch die Kompensationswicklung 12 zur Korn- angelegten Spannung U um etwa 15° voreilt Der pensation des Drehfeldfehlers bei Leistungsfaktor«! daraus resultierende Drehfeldfehler ist aus den Zeicos ι/ Φ I die SpannungstrL'bflüsse der Systeme I und gerdiagrammen in F i g. 8 ersichtlich. Es entstehen III um einen Winkel Λ gedreht werden. Hierbei isi 15 Betrags- und Winkelfehler (vgl. Betrag und Phasenlage der Spannung Ul).

Die zuvor erwähnten Drehfeldfehler infolge des ohmschen Spannungsabfalls an der Kompensationswicklung und der Phasenlage der in der Kompenfehler entsteht. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß 20 sationswicklung induzierten Spannung heben sich auch bei optimaler Anpassung der Windungszahl der zum Teil auf, wie F i g. 7 und 8 zeigen. Die Überla-Kompensationswicklung die Drehfeldfehler nicht voll- gerung der beiden Komponenten (JI + /HI) · Rk kommen kompensiert werden können. Die Ursachen und uk' ergibt die Kompensationsspannung uk, die hierfür sind der Scheibeneffekt, der ohmsche Span- nur geringfügig von ihrer Sollgröße abweicht. Das nungsabfall an der Kompensationswicklung und die 25 zugehörige qualitative Zeigerdiagramm zeigt F i g. 9. Phasenlage der in der Kompensationswicklung indu- Der resultierende Drehfeldfehler aus den vorher erzierten EMK. Ein Drehfeldfehler kan.i schließlich wähnten Punkten ist also im wesentlichen durch den noch infolge von durch den Aufbau des Zählers be- sogenannten Scheibeneffekt gegeben, dingten mechanischen oder magnetischen Unsymme- Fig. 10 zeigt nun eine Schaltung, mit der auch

trien entstehen, jedoch ist dieser Fehler durch Sorg- 30 der restliche Drehfeldfehler kompensiert werden falt beim Aufbau und durch Verwendung eines nicht- kann.

magnetischen Meßweikträgers relativ einfach zu be- Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern wie

seitigen. in F i g. 2 versehen.

F i g. 5 zeigt, wie durch das Zusammenwirken des Gegenüber der Schaltungsanordnung nach F i g. 2

Spannungstriebflusses Φ U und des Stromflusses ΦI 35 wird dies durch magnetische und elektrische Umüber deren in der Läuferscheibe induzierten Schei- polung der Kompensationswicklung 12 erreicht. Wie benströme das Drehmoment eines Induktionszählers aus Fig. 10 zu ersehen ist, liegt die Kompensationsentsteht. wicklung im Nulleiterkreis. In der Kompensations-

F i g. 6 zeigt das entsprechende Zeigerdiagramm. wicklung fließt hierbei nur noch der Nulleiterstrom Beim Wirkverbrauchzähler muß bei cos γ 1 der 40 (J₀ = JI + JII + JlII = ~0). Dadurch fällt der Winkel zwischen Φ U und ΦI 90 betragen. Drehfeldfehler infolge des ohmschen Spannungsab-

Bewegt man den Spannungspol, dargestellt durch falls an der Kompensationswicklung weg, und der den Spannungsfluß Φ U, nach Fig. 5 in Richtung wirksam werdende Drehfeldfehler infolge der Phasen-01/', wird der Scheinwiderstand für die zur Dreh- lage der in der Kompensationswicklung induzierten momentbildung maßgebenden Scheibenströme mit 45 Spannung kompensiert weitgehend den Drehfeldfehzunehmendem Abstand größer. Im Zeigerdiagramm ler des Scheibeneffektes.

nach Fig. 6 kann dies auch für die Drehmomentbil- Fi g. 11 zeigt die Zeigerdiagramme für die Phasendung durch den Zeiger Φ V zum Ausdruck gebracht folge RST und für die Phasenfolge RTS. Die vorliewerden. Der Winkel λ berücksichtigt hierbei die An- gende Schaltung gemäß Fig. 10 kompensiert jedoch derung der Phasenlage der betreffenden Scheiben- 50 nur dann den Drehfeldfehler, wenn die beiden auf ströme. Die Größe des Winkels \ kann aus den Dreh- eine Läuferscheibe wirkenden Triebsysteme I und III feldfehlern bei einseitiger Last bei cos <, 1 und verschieden gepolt sind. Im vorliegenden Fall ist das

System I umgepolt.

In den bekannten Ausführungen von 4-Leiter-Zäh-55 'em mit zwei Läuferscheiben ur.d gleicher Polung der auf eine gemeinsame Läuferscheibe wirkenden Triebsysteme wird zur Kompensation der Drehfeldfehlei die Schaltungsanordnung nach Fig. 12 verwendet, Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern wie ir

lung liegt somit die von der Spannungswicklung 10 60 Fig. 10 versehen.

induzierte Spannung uk' und der Spannungsabfall am Bei gleicher Polung der Triebsysteme I und 111

ohmschen Widerstand Rk der Kompensationswicklung (Jl + JIIl) · Rk.

F i g. 7 zeigt die Zeigerdiagramme für die Schal-

cos </ ■= 0,5 abgeleitet werden. Der durch den Scheibeneffekt bedingte Winkel \ betragt erfahrungsgemäß bei Zählern etwa 12".

Gemäß F i g. 2 fließt durch die Kompensationswicklung des Spannungssysteins II die Summe der Ströme durch die Spannungsspulen 9 und 11 der Triebsysteme·I und 111. An der Kompensationswick-

kehrt sich die Richtung der Störmomente (Wechsel triebe) um. Die Kompensationsspannung Uk mul deshalb wie in den Zeigerdiagrammen Fig. 13 ange

tung gemäß Fig. 2 bei der Phasenfolge RST und der 65 geben wirken·.

Phasenfolge RTS, unter Berücksichtigung des ohm- Da bei Induktionszählern im Normalfall der Dreh

sehen Spannungsabfalles am Widerstand Rk der fcldfehler infolge des Scheibeneffektes gegenüber der

Kompensationswicklung. Aus den Zeigerdiagrammen Drehfeldfehler infolge der Phasenlage der induzierte!

Kompensationsspannung überwiegt, ergibt auch bei Zählern mit gleichgepolten Triebsystemen eine magnetisch und elektrisch umgepolte Kompensationswicklung geringere Drehfeldfehler.

Außerdem kann durch Einfügen von Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten parallel oder in Serie zur Kompensationswicklung 12 die Phasenlage der Kompensationsspannung beeinflußt und somit der Drehfeldfehler vollkommen kompensiert werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kompensation der Drehfeldfehler von Vierleiterzählern, bei denen drei Triebsysteme an zwei Lauferscheiben angeordnet sind und zwei Triebsysteme an einer Scheibe diametral gegenüberliegen, während das dritte Triebsystem an der anderen Scheibe angeordnet ist, wobei am Spannungseisen des dritten Triebsystems eine Kompensationswicklung angeordnet ist, in der eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, deren Vektor eine Verschiebung des Sternpunktes vom Nullpunkt bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationswicklung im Nulleiterkreis eingeschaltet und gegenüber der Hauptwicklung magnetisch umgepolt isL

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Restkompensation "Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten parallel oder in Serie zur Kompensationswicklung geschaltet sind.