DE2142070C3

DE2142070C3 - Anordnung zur Kompensation der Drehfeldfehler von Drehstrom-Vierleiterzählern bei einseitiger Last

Info

Publication number: DE2142070C3
Application number: DE19712142070
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8540 Plöckendorf; Schreiner Heinz; Wodschadlo Kurt; 8500 Nürnberg Böcker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1971-08-21
Publication date: 1976-01-15

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Kompensation der Drehfeldfehler von Vierleiterzählern, bei denen drei Triebsysteme 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 Wicklungs- fortsatz 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 die Wechseltriebe wirksamen erhöhter Scheibenwiderstandes. Dieser Winkel, um den die Phasenlage der betreffenden Scheibenströme geändert wird, liegt erfahrungsgemäß in der Größenordnung von etwa 12°. Der ohmsche Spannungsabfall entsteht dadurch, daß durch die Kompensationswicklung die Summe der beiden Ströme der beiden diagonal angeordneten Spannungssystemc fließt. Durch diesen Spannungsabfall an der Kompensationswicklung entsteht ein Drehfeldfehler, da sich die Spannungen in den beiden einander gegenüberliegender Spannungssystemen abhängig von der Phasenfolge an den drei Triebsystemen nach Betrag und Winke' ändern. Aber auch durch die Phasenlage der in dei Kompensationswicklung induzierten Spannung entsteht ein Betrags- und Winkelfehler. Während sich die beiden letztgenannten Drehfeldfehler zum Ter aufheben, verbleibt als wirksamer Drehfeldfehler irr wesentlichen nur der Drehfeldfehler infolge de< Scheibeneffektes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art deran zu gestalten, daß damit auch der restliche Drehfeldfehler beseitigt werden kann. Diese Aufgabe wire gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Korn pensationswicklung im Nulleiterkreis eingeschalte und gegenüber der Hauptwicklung magnetisch um gepolt ist. Die Erfindung ist sowohl anwendbar be gleicher Polung der Triebsysteme als auch bei Um polung eines der beiden auf eine Läuferscheibe wir kenden Triebsysteme.

Bei Umpolung eines der beiden diametral ange ordneten Triebsysteme wird auch die Kompensations wicklung magnetisch umgepolt. Gegenüber der An Ordnung nach der deutschen Patentschrift 5 96 26$ wird also gemäß der Erfindung die Kompensations wicklung magnetisch und elektrisch umgepolt. Da durch, daß die Kompensationswicklung im Nulleiter kreis liegt und die Summe der Ströme in den Span nungssystemen praktisch Null ist, wird auch der Span nungsabfall an der Kompensationswicklung Null. Ii diesem Falle haben sich die Drehfeldfehler, verur sacht durch die Phasenlage der in der Kompensations wicklung induzierten Spannung und den Scheiben effekt, gegenseitig auf.

An Hand der Zeichnung, in der mehrere Ausfüh rungsbeispiele schematisch dargestellt sind, wird di< Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt im Prinzip die Triebsystemanordnunj bei einem Zweischeibenzähler, wobei auf die Schei ben 1 und 2 die drei Triebsysteme I, II und III wir ken. Während die Triebsysteme I und III diametra einander gegenüberliegen und auf die Triebscheibe ] einwirken, ist das Triebsystem II gegenüber den bei den Triebsystemen I und III um 90° versetzt um wirkt auf die Läuferscheibe 2. Mit 3, 4 und 5 sind dii Spannungssysteme und mit 6, 7 und 8 die entspre chenden Stromsysteme bezeichnet.

Bei einseitiger Last entstehen bekanntlich Dreh feldfehler durch das Zusammenwirken von Span nungs- und Stromflüssen verschiedener Triebsystem (Wechseltriebe).

Zur Kompensation der bei einseitiger Last auftre tenden Drehfeldfehler ist es bekannt (DT-PS 5 96 268; in Reihe mit der Spannungswicklung 10 des Spar nungssystems II eine Kompensationswicklung 12 ζ schalten, wie Fig. 2 zeigt. Mit 9 und 11 sind di Spannungswicklungen der Systeme I und III bezeich

net, die mit ihrem einen Ende an die Drehstromklemmen RST angeschlossen sind. Die Wicklungsenden der beiden diametral gegenüberliegenden Spannungsspulen 9 und 11 sind 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 d Sk

gemäß F i g. 7 erkennt man, daß der Spannungsabfall (71 4- /III) · Rk zu einem Drehfeldfehbr führt, da die Spannungen Ul bzw. Ulli abhängig von der Phasenfolge an den drei Triebsystemen sich nach Betrag und Winkel ändern (vgl. Betrag von der Spannung Ul bei Phasenfolge RST und RTS und O₁ φ ό.₂. Die Phasenlage der in der Kompensationswicklung induzierten Spannung uk' ist abhängig von der Phasenlage des Gesamtflusses Φ U_gcs, welcher der an der

des Sternpunktes vom Nullpunkt 0 bewirkt. An Hand ίο Spannungswicklung liegenden Spannung um etwa75° 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 Leistungsfaktoren daraus resultierende Drehfeldfehler ist aus den Zeicos r/ φ 1 die Spannungstriebflüsse der Systeme I und gerdiagrammen in F i g. 8 ersichtlich. Es entstehen ΙΠ um einen Winkel Λ gedreht werden. Hierbei ist 15 Betrags- und Winkelfehler (vgl. Betrag und Phasender Winkel ,) so gewählt, daß im richtigen und ver- lage der Spannung U I).

tauschten Drehfeld beim Leistungsfaktor cosq-φ 1 Die zuvor erwähnten Drehfeldfehler infolge des

die Summe aus Drehmoment und Störmoment gleich ohmschen Spannungsabfalls an der Kompensationsdem Solldrehmoment ist, und somit kein Drehfeid- wicklung 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 Fig. 7 und 8 zeigen. Die Uberla-Kompensationswicklung die Drehfeldfehler nicht voll- gerung der beiden Komponenten (/I + /III) · 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 Fig. 9. Phasenlage der in der Kompensationswicklung indu- Der resultierende Drehfeldfehler aus den vorher erzierten EMK. Ein Drehfeldfehler kann schließlich wähnten Punkten ist also im wesentlichen durch den noch infolge von durch den Aufbau des Zahlers 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 Meßwerkträgers relativ einfach zu be- Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern wie

seitigen. in Fig. 2 versehen.

Fig. 5 zeigt, wie durch das Zusammenwirken des Gegenüber der Schaltungsanordnung nach Fig. 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

aus Fig. 10 zu ersehen ist, liegt die Kompensationswicklung im Nulleiterkreis. In der Kompensationswicklung fließt hierbei nur noch der Nulleiterstrom

Beim Wirkvcrbrauchzähier muß bei cos7 — 1 der 40 (Z₀ = /I +/II +/III = ~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 F i 3. 5 in Richtung wirksam werdende Drehfeldfehler infolge der Phasen- Φ U', wird der Scheibenwiderstand 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 Fi g. 6 kann dies auch für die Drehmomentbil- Fig. 11 zeigt die Zeigerdiagramme für die Phasen-

(iung durch den Zeiger Φ U' zum Ausdruck gebracht folge RST und für die Phasenfolge RTS. Die vorliewerden. Der Winkel λ berücksichtig; hierbei die An- gende Schaltung gemäß Fig. 10 kompensiert jedoch derung der Phasenlage der betreffenden Scheiben- so nur dann den Drehfeldfehler, wenn die beiden aul

eine Läuferscheibe wirkenden Triebsysteme I und III verschieden gepolt sind. Im vorliegenden Fall ist das System I umgepolt.

In den bekannten Ausführungen von 4-Leiter-Zäh lern mit zwei Läuferscheiben und gleicher Polung dei auf eine gemeinsame Läuferscheibe wirkenden Triebsysteme wird zur Kompensation der Drehfeldfehle] die Schaltungsanordnung nach Fig. 12 verwendet Gleiche"Teile sind mit gleicher 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 ΙΓ

ohmschen Widerstand Rk der Kompensationswicklung (/I + /III) · Rk.

F i g. 7 zeigt die Zeigerdiagramme für die Schaltung 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 Kompensationswicklung. Aus den Zeigerdiagrammen

benströme das Drehmoment eines Induktionszählers entsteht.

F i g. 6 zeigt das entsprechende Zeigerdiagramm.

ströme. Die Größe des Winkels \ kann aus den Drehfeldfehlern bei einseitiger Last bei cos ^ = 1 und cos (/ --- 0,5 abgeleitet werden. Der durch den Scheibeneffekt bedingte Winkel \ beträgt erfahrungsgemäß bei Zählern etwa 12°.

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

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

feldfehler infolge des Scheibeneffektes gegenüber den Drehfeldfehler infolge der Phasenlage der induziertei

ompeasationsspannung überwiegt, ergibt auch bei ählern mit gleichgepolten Triebsystemen eine manetisch und elektrisch umgepolte Kompensationsicklung geringere Drehfeldfehler.
Außerdem kann durch Einfügen von Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten parallel c in Serie zur Kompensationswicklung 12 die Pha! lage der Kompensationsspannung beeinflußt und mit der Drehfeldfehler vollkommen kompensiert ν den.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kompensation der Drehfeldfehler von Vierleiterzählern, bei denen drei Triebsysteme an zwei Läuferscheiben 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 ist.

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