DE2512301C2 - Einrichtung zur messung der elektrischen wirk- und/oder blindleistung - Google Patents
Einrichtung zur messung der elektrischen wirk- und/oder blindleistungInfo
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/127—Arrangements for measuring electric power or power factor by using pulse modulation
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung der elektrischen Wi-k- 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 4S
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
301
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 zusätzlich? 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 TX ist ein Stromwandler bezeichnet, dessen
Primärwicklung der Phasenstrom Ir zugeführt wird, wie durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Sekundärwicklung
des Stromwandlers 7"! steht mit einem Modulator Mr'h\
Verbindung, der in an sich bekannter Weise das
Impulsdauer-Pausendauer-Verhältnis
/n=(fl-r2):(fl + f2) einer Rechteckspannung proportional dem Phasenstrom /«ändert.
/n=(fl-r2):(fl + f2) einer Rechteckspannung proportional dem Phasenstrom /«ändert.
Mit T2 ist ein Stromwandler bezeichnet, der primärseitig über einen Widerstand Al an der
Phasenspannung Ur0 liegt. Die Sekundärwicklung des
Stromwandlers 7"2 ist über zwei gleich große Widerstände Rl mit dem Erdpotential verbunden, so
daß gegen Erde an den Enden der beiden Widerstände einerseits die Spannung Ur0 und andererseits die dieser
gegenüber um 180° gedrehte Spannung uor abgenommen
werden können, wobei diese beiden Spannungen proportional der Phasenspannungen Ur0 sind. Wie
Fi g. 1 zeigt, liegt die Soannung um am Schalter 53 und
die Spannung uOr an dem Schalter 54. Die beiden Schalter 53 und 54 werden vom Modulator Mo
geschaltet, und zwar mit dem Tastverhältnis m, das wie
gesagt, vom Strom Ir abgeleitet wurde. Bei der Wirkleistungsmessung wird die Spannung uro in der an
sich bekannten Weise geschaltet
"kci
Hinter den Schalter 53 und 54 kann dann eine Größe abgenommen werden, die der Wirkleistung PWR
proportional ist
Bei einer Dreiphasenmessung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, ist ein Stromwandler 7"3 für die Phase 5
und ein Stromwandler T5 für die Phase T 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 Phare R entsprechenden
Schalter sind mit S 7, S 8 und 511 und 512 für die
Phasen 5 und T bezeichnet. In entsprechender Weise sind auch für diese beiden Phasen Stromwandler TA und
Tb vorgesehen, die jedoch nicht dargestellt sind, sondern nur die die den Phasenspannungen Uso und Un
entsprechenden Spannungen i/.vo, uos bzw. um "or
führenden Leitungen.
F i g. 2 zeigt ein symmetrisches Spannungsdreieck. Mit Hilfe eines Phasenwenders PX wird die um 90°
nacheilende Spannung aus der der Phasenspannung Ur um 90° nacheilenden verketteten Spannung Usr
gewonnen. Dazu ist ein Verstärker Vl vorgesehen, an dessen mit Minus bezeichneten Eingang die beiden
Spannungen 050 und uor über Widerstände gelegt sind,
während der Pluseingang über einen Widerstand an Erde gelegt ist. Am Ausgang des Verstärkers Vl kann
somit eine der verketteten Spannung Usr proportionale Spannung abgenommen werden, die der Phasenspannung
Ur0 um 90D nacheilt. Mit Hilfe eines weiteren
Verstärkers V2 wird die inverse Spannung Urs gebildet. Die beiden Spannungen USt und Urs 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 />3 aus den Phasenspannungen
Ur0 und Uos die der Phasenspannung Un um 90°
nacheilenden Spannungen Uns und Usr gebildet, die
über die Schaltelemente 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, Pivsund /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 (4)
1. Einrichtung zur Messung der elektrischen Wirk- und/oder Blindleistung mit einem Impulsbreiten-Impulsamplituden-Modulations-MuItiplizierer,
d a durch 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 (Uro) proportionale um 90° nacheilende Spannung auf einen Ausgang für Wirkleistung
(Pwr) und/oder für Blindleistung (Pbr) durchschallet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die um 90° nacheilende Spannung aus der der Phasenspannung (Uro) um 90° nacheilenden
verketteten Spannung (Usr)gewonnen wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verkettete Spannung (Ust) mit
Hilfe eines Summen-Verstärkers (Vi) aus den zugehörigen Phasenspannungen (Uso und Uor)
zusammengesetzt wird, während die inverse Span- 2>
nung (Urs) mit Hilfe eines invertierenden Verstärkers (V2) gebildet wird.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Blindleistungsmessung
erforderlichen Bauteile als zusätzli- yo ehe Einschubeinheit ausgebildet sind.
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