DE2512301B1

DE2512301B1 - Einrichtung zur messung der elektrischen wirk- und/oder blindleistung

Info

Publication number: DE2512301B1
Application number: DE19752512301
Authority: DE
Inventors: Reinhard Stark; Guenter Steinmueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-03-20
Filing date: 1975-03-20
Publication date: 1976-05-06
Also published as: DE2512301C2; CH591700A5; FR2304925B1; JPS51118473A; FR2304925A1; IT1056982B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung der elektrischen Wirk- und/oder Blindleistung mit einem Impulsbreiten-Impulsamplituden-Modulations-Multiplizierer.

Elektronische Einrichtungen zur Leistungsmessung bilden in jedem Augenblick das Produkt aus den Augenblickswerten der Spannung und des Stromes und bilden den zeitlichen Mittelwert dieses Produktes über eine oder mehrere ganze Perioden. Bei den bekannten Multiplizierern der eingangs beschriebenen Art wird das Impulsbreiten-Impulspausen-Verhältnis einer Rechteckspannung proportional dem einen und die Amplitude der Rechteckspannung proportional dem anderen Faktor des zu bildenden Produktes moduliert. Bei einer bekannten elektronischen Multiplikationseinrichtung dieser Art (DT-PS 15 91963) wird das Impulsbreiten-Impulspausen-Verhältnis der Rechteckspannung in Abhängigkeit der Phasenspannung und die Amplitude der Rechteckspannung in Abhängigkeit vom Phasenstrom moduliert. Selbstverständlich können im Bedarfsfalle das Impulsbreiten-Impulspausen-Verhältnis und die Amplitude der Rechteckspannung in Abhängigkeit vom Strom bzw. von der Spannung gesteuert werden. Naheliegend ist es auch, mit einer solchen Einrichtung an Stelle der Wirkleistung die Blindleistung zu messen, wobei dann dem Zähler die Phasenspannung entsprechend um 90° nacheilend gedreht zugeführt werden muß.

Besteht also die Forderung sowohl die Wirkleistung als auch die Blindleistung zu messen, so sind in der Regel für beide Messungen zwei Meßeinrichtungen erforderlich. Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der sowohl die Wirkleistung als auch die Blindleistung gemessen werden kann, ohne daß der doppelte Aufwand an elektronischen Bauteilen erforderlich ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art auf einfache Weise derart gelöst, daß je Phase ein vom zugehörigen Phasenstrom gesteuerter Impulsdauer-Pausendauer-Modulator einerseits zur Messung der Wirkleistung die zugehörige Phasenspannung und andererseits zur Messung der Blindleistung eine dieser Phasenspannung proportionale, um 90° nacheilende Spannung auf den Ausgang für Wirkleistung und/oder für Blindleistung durchschaltet. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt also darin, daß auch schon bei einer Einphasenmessung ein Stromwandler, ein Spannungswandler und ein Modulator eingespart werden kann. Bei der Messung der Drehstromleistung werden dementsprechend drei Stromwandler, drei Spannungswandler und drei Modulatoren eingespart.

Die zur Blindleistungsmessung erforderliche Spannung, die der Phasenspannung um 90° nacheilen muß, kann beispielsweise mit Hilfe eines Phasenschiebers gewonnen werden. Besonders vorteilhaft ist die Gewinnung der der Phasenspannung proportionalen um 90° nacheilenden Spannung bei einem symmetrischen Spannungsdreieck gemäß der Erfindung dadurch, daß diese aus der der Phasenspannung um 90° nacheilenden verketteten Spannung der beiden anderen Phasenspannungen des Spannungsdreieckes gewonnen wird. Vorzugsweise wird die verkettete Spannung mit Hilfe eines Summenverstärkers aus den zugehörigen Phasenspannungen zusammengesetzt, während die inverse Spannung mit Hilfe eines invertierenden Verstärkers gebildet wird. Besonders vorteilhaft ist gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung, daß die für die Blindleistungsmessung erforderlichen Bauteile als zusätzliche Einschubeinheit ausgebildet sind, so daß diese unter Umständen auch nachträglich in eine bereits vorhandene Wirkleistungsmeßeinrichtung eingesetzt werden kann.

An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist, wird der Gegenstand der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Prinzipschaltbild einer Drehstrom-Wirk- und Blindleistungsmeßeinrichtung und

F i g. 2 ein symmetrisches Spannungsdreieck.

Mit Ti ist ein Stromwandler bezeichnet, dessen Primärwicklung der Phasenstrom Ir zugeführt wird, wie durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Sekundärwicklung des Stromwandlers Ti steht mit einem Modulator Mr in Verbindung, der in an sich bekannter Weise das

Impulsdauer-Pausendauer-Verhältnis
m=(ti —12) :(ti + t2) einer Rechteckspannung proportional dem Phasenstrom Ir ändert.

Mit T2 ist ein Stromwandler bezeichnet, der primärseitig über einen Widerstand Ri an der Phasenspannung Um liegt. Die Sekundärwicklung des Stromwandlers Tl ist über zwei gleich große Widerstände R 2 mit dem Erdpotential verbunden, so daß gegen Erde an den Enden der beiden Widerstände einerseits die Spannung um und andererseits die dieser gegenüber um 180° gedrehte Spannung uqr abgenommen werden können, wobei diese beiden Spannungen proportional der Phasenspannungen Um sind. Wie F i g. 1 zeigt, liegt die Spannung um am Schalter 53 und die Spannung Uqr an dem Schalter 54. Die beiden Schalter 53 und 54 werden vom Modulator Mr

geschaltet, und zwar mit dem Tastverhältnis m, das wie gesagt, vom Strom Ir abgeleitet wurde. Bei der Wirkleistungsmessung wird die Spannung um in der an sich bekannten Weise geschaltet

•" "ko +

t, +h

Hinter den Schalter 53 und 54 kann dann eine Größe abgenommen werden, die der Wirkleistung Pwr ι ο proportional ist

Bei einer Dreiphasenmessung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, ist ein Stromwandler Γ3 für die Phase S und ein Stromwandler T5 für die Phase Γ vorgesehen. In entsprechender Weise ist ein Impulsdauer-Pausendauer-Modulator Ms für die Phase S und einer mit Mt bezeichneter Modulator für die Phase Tbezeichnet. Die den Schaltern 53 und 54 der Phase R entsprechenden Schalter sind mit 57, 58 und 511 und 512 für die Phasen 5 und T bezeichnet In entsprechender Weise sind auch für diese beiden Phasen Stromwandler 7*4 und Γ6 vorgesehen, die jedoch nicht dargestellt sind, sondern nur die die den Phasenspannungen Uso und Um entsprechenden Spannungen «so, Uos bzw. Un, Uot führenden Leitungen.

Fig.2 zeigt ein symmetrisches Spannungsdreieck. Mit Hilfe eines Phasenwenders Pi wird die um 90° nacheilende Spannung aus der der Phasenspannung Ur um 90° nacheilenden verketteten Spannung Ust gewonnen. Dazu ist ein Verstärker Vi vorgesehen, an dessen mit Minus bezeichneten Eingang die beiden Spannungen uso und //or über Widerstände gelegt sind, während der Pluseingang über einen Widerstand an Erde gelegt ist Am Ausgang des Verstärkers Vi kann somit eine der verketteten Spannung Ust proportionale Spannung abgenommen werden, die der Phasenspannung Uro um 90° nacheilt. Mit Hilfe eines weiteren Verstärkers V2 wird die inverse Spannung Urs gebildet. Die beiden Spannungen Ust und Uts werden von den Schaltern 51 und 52 geschaltet, und zwar mit demselben Tastverhältnis m des Modulators Mr wie bei der Wirkleistungsmessung, so daß am Ausgang eine der Blindleistung Pbr proportionale Spannung abgenommen werden kann. In entsprechender Weise werden mit einem Phasendreher P 2 die der Phasenspannung Uso entsprechenden verketteten Spannungen Utr und Urt gebildet, die über Schalter 55 und 56 vom Modulator Ms geschaltet werden. In gleicher Weise werden mit Hilfe eines Phasendrehers P3 aus den Phasenspannungen Uro und Uos die der Phasenspannung Um um 90° nacheilenden Spannungen Urs und Usr gebildet, die über die Schaltelement 59 und 510 geschaltet werden. Über einen Sammelpunkt Mb kann eine der Blindleistung proportionale Spannung Pb für alle drei Phasen abgenommen werden. Diese kann beispielsweise zu einem nachgeschalteten Integrierer und/oder Quantisierer durchgeschaltet werden, was jedoch nicht dargestellt ist. In entsprechender Weise sind die Wirkleistungen Pwr, /Vs und /Vrder einzelnen Phasen in einem Punkt Mw gesammelt, so daß an diesem Punkt eine der Wirkleistung .proportionale Spannung Pw abgenommen werden kann, die in an sich bekannter Weise für verschiedene Bedürfnisse ausgewertet werden kann. Wenn entweder nur der Blindverbrauch oder nur der Wirkverbrauch gemessen werden soll, so kann ein auf die beiden Punkte Mw bzw. Mb umschaltbarer Integrator verwendet werden. Dadurch kann der Aufwand ebenfalls noch beträchtlich vermindert werden, gegenüber zwei kompletten Einrichtungen zum Messen des Blind- und des Wirkverbrauchs.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Messung der elektrischen Wirk- und/oder Blindleistung mit einem Impulsbreiten-ImpuIsamplituden-Modulations-Multiplizierer," dadurch gekennzeichnet, daß je Phase (R) ein vom zugehörigen Phasenstrom (Ir) gesteuerter Impulsdauer-Pausendauer-Modulator (Mr) einerseits zur Messung der Wirkleistung (Pwr) die zugehörige Phasenspannung (Um) und andererseits zur Messung der Blindleistung (Pbr) eine dieser Phasenspannung (Um) proportionale um 90° nacheilende Spannung auf einen Ausgang für Wirkleistung (Pwr) und/oder für Blindleistung (Pbr) ι durchschaltet

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die um 90° nacheilende Spannung aus der der Phasenspannung (Um)Um 90° nacheilenden verketteten Spannung (Ust) gewonnen wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verkettete Spannung (Ust) mit Hilfe eines Summen-Verstärkers (Vi) aus den zugehörigen Phasenspannungen (Us, und Uot) zusammengesetzt wird, während die inverse Spannung (Urs) mit Hilfe eines invertierenden Verstärkers (V 2) gebildet wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Blindleistungsmessung erforderlichen Bauteile als zusätzliehe Einschubeinheit ausgebildet sind.