DE2715283C2 - Elektronischer Drehstromzähler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eim>j elektronischen Drehstromzähler, bei dem der in jeder Phase fließende Laststrom mit Hilfe eines Sijnts in eine diesem Laststrom proportionale Größe abgebildet wird und bei dem über einen Widerstand eine der Phasenspannung proportionale Größe abgeleitet wird, wobei die dem Laststrom und der Phasenspannung proportionalen Größen für jede Phase einer von drei Einrichtungen zum Multiplizieren und Quantisieren zugeführt sind und die am Ausgang der Einrichtung abgegebenen Impulsfolgen summiert auf einen allen drei Phasen gemeinsamen Impulszähler gegeben werden.

Ein derartiger elektronischer Drehstromzähler ist aus der DE-OS 25 19 668 bekannt Dabei wird der in jeder Phase fließende Laststrom mit einem Shunt in eine stromproportionale Größe umgesetzt Darüber hinaus wird über einen Widerstand eine der Phasenspannung proportionale Größe als auf die Phasenspannung bezogene Nulleiterspannung abgeleitet Die Iaststrom- und phasenspannungsproportionalen Größen werden für jede Phase in einer eigenen Einrichtung zum Multiplizieren und Quantisieren in eine Impulsfolge mit phasenleistungsproportionaler Frequenz umgesetzt Die Impulse der den drei Phasenleistungen zugeordneten Impulsfolgen sollen summiert werden. Da die drei Einrichtungen zum Multiplizieren und Quantisieren aber jeweils auf dem zugehörigen Phasenpotential liegen, ist die Summierung dieser Impulse nicht ohne weiteres möglieh. Darüber hinaus besteht die Gefahr einer Verfälschung des Meßergebnisses, da bei gleichzeitigem Auftreten von zwei verschiedenen Impulszügen zugehörigen Impulsen nur einer erfaßt wird.

Ein weiterer elektronischer Drehstromzähler ist aus der DE-AS 23 48 667 bekannt Hierbei ist zur Erzeugung eines jeder Phasenleistung proportionalen Stromes für jede Phase ein Time-Division-Multiplizierer vorgesehen, wobei eine auf das Nulleiterpotential bezogene, jeweils der Phasenspannung proportionalen Größe einerseits über einen steuerbaren Schalter und andererseits über einen Parallelzweig mit einem Umkehrverstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1/2 zur Bildung eines Stromes zusammengeführt sind, dessen Gleichspannungsmittelwert phasenleistungsproportional ist Der steuerbare Schalter wird hierbei durch einen Impulsdauer-Impulspausen-Modulator gesteuert, dessen Tastverhältnis entsprechend dem in der betrachteten Phase fließenden Laststrom gesteuert ist, wobei zur Erfassung jedes Phasenstromes ein Stromwandler dient, der auch eine galvanische Entkopplung vermittelt Die Ausgangsströme der drei den einzelnen Phasen zugeordneten Time-Division-Multiplizierer sind in einem Summenpunkt zusammengeführt Der Summenstrom ist einem gemeinsamen Quantisierer zugeführt, der eine Impulsfolge mit einer der Summe der drei Phasenleistungen proportionalen Frequenz liefert Diese Impulsfolge ist einem Impulszähler zugeführt, dessen Inhalt der dem Drehstromnetz entnommenen elektrischen Energie entspricht Damit benötigt dieser bekannte elektronische Drehstromzähler drei hochpräzise Stromwandler, was einen erheblichen Kostenaufwand bedeutet und auch ein nicht unerhebliches Einbauvolumen erforderlich macht Darüber hinaus ist die damit ermöglichte Erfassung des Verbrauchs an elektrischer Energie manipulierbar, da durch die Anordnung eines lastseitigen Gleichrichters in mindestens einer der Phasen des Drehstromsystems Gleichstromanteile erzeugt werden können, durch die der zugehörige Stromwandler in die Sättigung getrieben werden kann. Damit ist aber das Ausgangssignal des Stromwandlers dann nicht mehr proportional zum Laststrom, sondern es ergibt sich ein scheinbar verringerter Laststromwert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Drehstromzähler der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem trotz der unterschiedlichen Potentiallage der ausgangsseiti^en Impulsfolgen der Einrichtungen zum Multiplizieren und Quantisieren eine komplikationslose und gleichzeitige überlappungsfreie Summierung dieser Impulsfolgen in einem Zählwerk ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die am Ausgang der Einrichtungen zum Multiplizieren und Quantisieren abgegebenen Impulsfolgen mit phasenleistungsproportionaler Frequenz über je eine Synchronisiereinrichtung 'jnd eine galvanische Entkopplung einem Zählwerk zugeführt sind, wobei als Synchronisiereinrichtung jeweils ein von der Phasenspannung angesteuerter Speicher verwendet ist

Durch die den einzelnen Einrichtungen zum Multiplizieren und Quantisieren nachgeordneten Synchronisiereinrichtungen wird der Verlust einzelner leistungsproportionaler Impulse vermieden, die einen zu geringen Verbrauch an elektrischer Energie vorspiegeln würden. Durch die Anordnung der galvanischen Entkopplung nach den Synchronisiereinrichtungen erfolgt die notwendige galvanische Entkopplung der auf unterschiedlichem Phasenpotential befindliehen Einrichtungen zum Multiplizieren und Quantisieren an einer Stelle, an der keine analogen Meßgrößen, sondern impulsförmig vorliegende Meßgrößen übertragen werden müssen, so daß an die Qualität der galvanischen Entkopplung nur geringe Ansprüche gestellt werden müssen. Darüber hinaus sind die den einzelnen Phasenleitungen zugeord-

neten Funktionseinheit zur Erfassung der jeweiligen Phasenleitung untereinander baugleich, so daß sie in großen Stückzahlen fertigungstechnisch günstig herstellbarsind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruches.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist, wird die Erfindung näher erläutert Mit R, S, T sind die Phasen eines Drehstromnetzes bezeichnet, die über Leitungen 1 bis 3 mit dem Verbraucher in Verbindung stehen. Mit 4 ist der Nulleiter des Systems bezeichnet In jeder der drei Phasenleitungen 1 bis 3 wird mit Hilfe eines Shunts 5 bis 7 der in jeder Phase fließende Laststrom als praktisch winkel- und größenfehlerfrde Spannung abgebildet Da is die an den Shunts 5 bis 7 abfallende Spannung sehr klein ist, wird sie mit Hilfe von Verstärkern 8 bis 10 verstärkt Die Ausgänge der Verstärker 8 bis 10 liefern also eine den Lastströmen proportionale Spannung. Mit Hilfe dieser Spannungen wird das Verhältnis Impulsdauer-Impulspause von Impulsdauer-Impulspausen-Modulatoren 11 bi£ 13 gesteuert Wie mit Hilfe von gestrichelten Linien 14 bis 16 angedeutet ist schalten die imouisdauer-Impulspausen-Modulatoren 11 bis 13 über Schalteinrichtungen 17 bis 19 einen der Verbraucherspannung, d. h. der Spannung zwischen der jeweiligen Phase und dem Nulleiter, proportionalen Strom. Bei den Amplitudenmodulatoren 20 bis 22 sind die zugehörigen Schalteinrichtungen 17 bis 19 über je einen Widerstand 23 bis 25 und in einem Parallelzweig die invertierenden Operationsverstärker 26 bis 28 über je einen weiteren Widerstand an den Nulleiter angeschlossen, wobei als Bezugspotential die jeweilige Phasenleiterspannung dient indem beispielsweise der nichtinvertierende Eingang der Operationsverstärker 26 bis 28 mit dem jeweiligen Phasenleiter verbunden ist Die Amplitudenmodulatoren 20 bis 22 liegen damit auf Phasenpotential, da die den beiden Eingängen der Verstärker 8 bis 10 sowie die dem nichtinvertierenden Eingang der Operationsverstärker 26 bis 28 vorgeschalteten Widerstände niederohmig im Vergleich zu den Widerständen 23 bis 25 sowie den am invertierenden Eingang der Operationsverstärker 26 bis 28 angeordneten Widerständen sind. Die der Meßspannung proportionale Größe wird dabei gegen die jeweilige Phase als Bezugspotential abgeleitet Die Ausgänge 29 bis 31 der Amplitudenmodulatoren 20 bis 22 führen also einen Strom, der proportional dem Produkt aus Phasenspannung und Phasenstrom ist Diese Ausgangsgröße wird je einem Strom-Frequenzwandler 32 bis 34 als Quantisiereinrichtung zugeführt, die an ihrem Ausgang Impulsfolgen mit phasenleistungsproportionaler Frequenz abgibt Die den einzelnen Phasen zugeordneten Impulsfolgen werden Synchronisiereinrichtungen 35 bis 37 zugeführt, die von den einzelnen Phasenspannungen in der Weise beeinflußt werden, daß am Ausgang der Synchronisiereinrichtungen 35 bis 37 niemals gleichzeitig mehrere Impulse abgegeben werden können. Durch die Verwendung von Speichern als Synchronisiereinrichtungen, die jeweils von der Phasenspannung angesteuert werden, ist eine aufwandsarme Synchronisierung erreicht Diese Impulse werden über eine galvanisch' entkopplung 38 bis 40 und über einen Schrittmotor 41 Lüi ein allen drei Phasen R, S, 7'gemeinsames Zählwerk 42 gegeben. Die galvanische Entkopplung 38 bis 40 kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Optokopplers oder auch dergestalt daß die mit 43 bis 45 bezeichneten Wicklungen dem Schrittmotor 41 unmittelbar zugeordnet sind.

Mit 46 sind Netzteile bezeichnet die den einzelnen Phasen zugeordnet sind. Da die gesamte Meßeinrichtung jeder Phase in leistungssparender Technologie aufgebaut werden kann, können einfache und daher billige transformatorlose Netzteile Verwendung finden, die praktisch nur aus Zenerdioden und Widerständen bestehen.

Der erfindungsgemäße Drehstromzähler hat den Vorteil, daß an keiner Stelle analoge Meßgrößen über eine galvanische Trennung übertragen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   t. Elektronischer Prehstromzähler, bei dem der in jeder Phase fließende Laststrom mit Hilfe eines Shunts in eine diesen? Laststrom proportionale Größe abgebildet wird und bei dem über einen Widerstand eine der Phasenspannung proportionale Größe abgeleitet wird, wobei die dem Laststrom und der Phasenspannung proportionalen Größen für jede Phase einer von drei Einrichtungen zum Multiplizieren und Quantisieren zugeführt sind und die am Ausgang der Einrichtung abgegebenen Impulsfolgen summiert auf einen allen drei Phasen gemeinsamen Impulszähler gegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang der Einrichtungen zum Multiplizieren und Quantisieren (20 bis 22 und 32 bis 34) abgegebenen Impulsfolgen mit phasenleistungsproportionaler Frequenz über je eine Synchronisiereinrichtung (35 bis 37) und eine galvanische Entkopplung (38 bis 40) einem Zählwerk (42) zugeführt sind, wobei als Synchronisiereinrichtung (35 bis 37) jeweils ein von der Phasenspannung angesteuerter Speicher verwendet ist
2. 2. Drehstromzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur galvanischen Entkopplung ein das Zählwerk (42) antreibender Schrittmotor (41) drei den einzelnen Phasen zugeordnete Wicklungen (43 bis 45) aufweist

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