DE2923341C2 - Elektronische Mehrphasen-Elektrizitätszähler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Mehrphasen-Elektrizitätszähler mit einer der Anzahl der Phasen entsprechenden Anzahl von elektronischen Einphasen-Meßwerken, wobei in jedem Einphasen-Meßwerk die Spannungsmessung über Vorwiderstände und die Strommessung über einen Shunt erfolgt und die Einphasen-Meßwerke auf unterschiedlichen Potentialen liegen.

Durch die DE-OS 27 15 283 und DE-OS 27 15 321 sind elektronische Drehstrornzähler bekannt geworden, bei denen der in jeder Phase fließende Laststrom mit Hilfe eines Shunts in eine diesem Laststrom proportionale Größe abgebildet wird und bei denen über Vorwiderstände eine der jeweiligen Phasenspannung proportionale Größe abgeleitet wird, wobei die dem Laststrom und der Lastspannung proportionalen Größen einer Multiplizier- und Quantisiereinrichtung zugeführt werden und die am Ausgang der Quantisiereinrichtung abgegebene Impulsfolge auf einen Impulszähler gegeben wird. Des weiteren ist es durch die DE-OS 27 15 321 bei einem nach dem Impulsbreiten-Impulshöhen-Mudulationsverfahren arbeitenden elektronischen Drehstromzähler bekannt, daß der von der dem Laststrom proportionalen Größe gesteuerte Impulsdauer-Impulspausen-Modulator über eine galvanische Entkopplung auf den Amplitudenmodulator einwirkt

ίο Da die einzelnen Einphasen-Meßwerke auf unterschiedlichem Potential liegen, sind diesen einzelne voneinander galvanisch getrennte Netzteile zugeordnet Diese Netzteile können zwar transformatorlos aufgebaut sein, so daß sie praktisch nur aus Zenerdioden und Widerständen bestehen. Trotzdem ist der Aufwand noch recht erheblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand für die Stromversorgung einschließlich der Bildung von Referenzspannungen bei einem elektronisehen Mehrphasen-Elektrizitätszähler der eingangs beschriebenen Art weiter zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spannungsversorgung aller Einphasen-Meßwerke mit einem gemeinsamen Schaltneteteil erfolgt, an dessen Sekundärwicklungen galvanisch getrennte Versorgungsspannungen für die Einphasen-Meßwerke abgenommen und gleichgerichtet werden und daß das Schaltneteteil einen Konstantspannungsregler enthält

Damit kann mit geringem Schaltungsaufwand für jedes Einphasen-MeSwerk eine Versorgungsspannung zur Verfügung gestellt werden, die problemlos auf das Wechselspannungspotential der Eingangsschaltung des einzelnen Einphasen-Meßwerks als Schaltungsbezugspunkt gelegt werden kann. Außerdem weist die Versorgungsspannung eine Konstanz auf, die sie auch für die Verwendung als Referenzspannung geeignet macht, ohne daß hierfür ein gesonderter Spannungsregler für jedes einzelne Einphasen-Meßwerk erforderlich ist

Bei einer Anordnung, bei der Spannongs- und Stromkreise der einzelnen Meßwerke kein gemeinsames Bezugspotential aufweisen, wird zweckmäßigerweise jedem Spannungs- und jedem Stromkreis eine eigene Sekundärwicklung des Schaltnetzteiles zugerodnet Auf diese Weise läßt sich also mit nur geringfügigem Mehraufwand die galvanische Trennung aller Spannungsund Stromkreise erreichen.

Ein solcher Zähler kann dann ohne Einschränkungen wie ein idealer Zähler in beliebigen Drei- und Vierleiter-

5C- Konfigurationen bei einer beliebigen Anzahl von Phasen eingesetzt werden.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen elektronischen Mehrphasen-Elektrizitätszähler mit drei voneinander getrennten Meßwerken und

Fig.2 einen nach dem Impulsbreiten-lmpulshöhen-Modulationsverfahren arbeitenden elektronischen Mehrphasenzähler.

Mit 1 bis 3 sind die einzelnen Einphasen-Meßwerke eines elektronischen Drehstromzählers bezeichnet, wobei in dem Einphasenmeßwerk 1 durch einen Verstärker 4 angedeutet ist, daß mit Hilfe dieses Verstärkers eine dem Laststrom in dieser Phase proportionale Größe I gewonnen wird. In gleicher Weise dient ein Verstärker 5 zur Gewinnung einer der Phasenspannung Ur proportionale Größe U. Jedes der Meßwerke 1 bis 3 weist

t 3

·,·"■'■ Klemmenpaare 6 und 7, 8 und 9,10 und 11 auf, wobei An Netzklemmen 33 und 34 wird die zu messende Span-■ zwischen diesen Klemmenpaaren Shunts 12 bis 14 ein- nung LJangelegt. Je nach Wunsch kann an die Klemmen

R geschaltet sind. An die Klemmen 6, 8 und to sind die 33 und 34 entweder die Phasenspannung (Ua-O) oder S Phasenspannungen Ur, Usund t/rangelegt, während an eine der verketteten Spannungen (Ur-Us usw.) ange-H den Klemmen 7,9 und 11 die entsprechenden Lastströ- 5 legt sein.

kl me Ir, Is und h abgenommen werden. Wie bei dem Ein- Der Strom Ir wird über einen Shunt 36 zwischen den

Pl phasen-Meßwerk 1 zu ersehen ist, ist die Klemme 7 mit Klemmen 35 und 37 geleitet An dem Shunt 36 wird eine Ife' dem einen Eingang des Verstärkers 4 verbunden, womit dem Strom proportionale Größe abgenommen und ei-Ii angedeutet ist, daß mit Hilfe des Verstärkers 4 der Span- nem Amplitudenmodulator im Stromkreis 31 zugeführt. $, nungsabfall im Shunt 12 gemessen wird, der bekanntlich io Die Schaltsignale des Impulsbreiten-Modulators I proportional dem Laststrom Ir ist In ähnlicher Weise werden dem Amplitudenmodulator über einen Opto- % steht eine Klemme 15 des Nulleiters 0 mit dem einen koppler 38 zugeführt. Der Stromkreis 31 enthält ferner § Eingang des Verstärkers 5 zur Bildung der der Phasen- noch eine nicht dargestellte Integrationsstufe mit einem I spannung proportionalen Größe in Verbindung. Die an- Quantisierer, der über einen weiteren Optokoppler I deren Eingänge der Verstärker 4 und 5 sind an Masse 15 seine Ausgangsimpulse an ein Zählwerk 40 des Mehr-I gelegt, die bei jedem Meßwerk ein anderes Potential phasenzähler abgibt Wie durch Pfeile 41 und 42 ange-I führt Die Masse 21 des Meßwerkes 1 führt die Phasen- deutet ist, werden die von den nicht dargestellten Ein-1 spannung Ur. In gleicher Weise sind die Emphasen- phasen-Meßwerken S und T kommenden Zählimpulse f· Meßwerke 2 und 3 geschaltet ebenfalls dem Zählwerk 40 zugeführt.

i Zur Spannungsversorgung der einzelnen Einphasen- 20 Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel

I Meßwerke 1,2 und 3 dient ein Schaltnetzteil 16, welches werden der Spannungskreis 30 und Her Stromkreis

1 einen Schaltregler 17 mit Konstantspannungsregler so- über eigene Sekundärwicklungen 'täc und 18t/ des I wie einen Ausgangstransformator 18 beinhaltet Der Schaltnetzteiles 16 versorgt. Die Beschallung der Se-I Schaltregler 17 liegt über Klemmen 19 und 20 an einer kundärwicklungen 18cund 18c/erfolgt wie bei dem Aus-Hilfsspannung, beispielsweise an der Phase Ur und O. 25 führungsbeispielnach Fig.

Der Schaltregler 17 gibt an eine Primärwicklung 18a des Die für die Meßwerke 2 und 3 der Phasen S und T

Ausgangstransformators 18 eine Spannung mit geregel- erforderlichen Sekundärwicklungen des Ausgangster konstanter Amplitude ab. Eine Wicklung 186 dient transformator 18 sind nicht dargestellt

als Fühlwicklung für die Regelung im Schaltregler 17.

Jedem Einphasen-Meßwerk 1 bis 3 ist eine eigene Se- 30 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

kundärwicklung 18c; 18c/und 18/zugeordnet, deren ei-

nes Ende auf Masse 21,22 bzw. 23 gelegt ist, während das andere Ende über Gleichrichterdioden 24a und 246, 25a und 256 bzw. 26a und 266 und nicht näher bezeichnete Glättungskondensatoren mit Spannungsklemmen 27a und 276,28a und 28ib sowie 29a und 296 verbunden ist An den Klemmen 27a, 28a und 29a kann die positive Versorgungsspannung -S- Ub und an den Klemmen 276, 286 und 296 die Versorgungsspannung — Ub abgenommen werden.

Das Sch'Jtnetzteil kann relativ einfach aufgebaut sein. Da bei einem Schaltnetzteil die Windungsspannung typisch mehrere Volt beträgt, genügen z. B. 3 Windungen hochisolierenden Teflondrahtes auf einem kleinen Ferritkern um z. B. eine sehr stabile Spannung von 15 Volt zu erzeugen.

Die geregelten Spannungen +Ub und -Ub sind praktisch konstant, so daß sie auch als Referenzspannungen benutzt werde können. Bei extrem hoher Genauigkeitsforderung braucht für jedes Meßwerk nur ei- so I ne Referenzdiode zusätzlich vorgesehen sein. I Um auch Impulsspitzen von mehreren kV beherr-

j>Ü sehen zu kOnnen, genügt es, wenn die nur aus wenigen -\ Windungen bestehenden Wicklungen aus abgeschirm- f, ten Teflon-Draht ausgeführt werden. Im Bedarfsfalle ist y für einen ausreichenden Abstand zwischen den einzellig nen Wicklungen zu sorgen, um die entsprechende Spannt nungsfestigkeit zu erzielen.
p Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die

Spannungs- und Stromkreise der einzelnen Einphasen-Meßwerke 1 bis 3 galvanisch getrennt sind. Die Spannungs- und Stromzweige 30 und 31 sind jedoch nur für die Phase R gezeichnet Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern wie in F i g. 1 versehen. Der in F i g. 2 dargestellte Zähler arbeitet nach dem Impulsbreiten-Impulshöhen-Modulalionsverfahren, wobei mit Hilfe eines Impulsbreitenmodulators 32 in Abhängigkeit von der Phasenspannung U das Tastverhältnis geändert wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Mehrphasen-Elektrizitätszähler mit einer der Anzahl der Phasen entsprechenden Anzahl von elektronischen Einphasen-Meßwerken, wobei in jedem Einphasen-Meßwerk die Spannungsmessung Ober Vorwiderstände und die Strommessung über einen Shunt erfolgt und die Einphasen-Meßwerke auf unterschiedlichen Potentialen liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung aller Einphasen-Meßwerke (1 bis 3) mit einem gemeinsamen Schaltnetzteil (16) erfolgt, an dessen Sekundärwicklungen (18c bis 18# galvanisch getrennte Versorgungsspannungen (± Ub) für die Einphasen-Meßwerke (1 bis 3) abgenommen und gleichgerichtet werden und daß das Schaltnetzteil (16) einen Konstantspannungsregler enthält.

2. Mehrphasen-Elektrizitätszähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltnetzteil (16) eine der Anzahl der Einphasen-Meßwerke (1 bis 3) entsprechende Anzahl von Sekundärwicklungen (18cbis 18/?aufweist

3. Mehrphasen-Elektrizitätszähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung, bei der Spannungs- tmd Stromkreise (30 und 31) der einzelnen Meßwerke (1) kein gemeinsames Bezugspotential aufweisen, jedem Spannungsund jedem Stromkreis (30 und 31) eine eigene Sekundärwicklung (18c, iSd) des Schaltneteteiles (16) zugeordnet ist

4. Mehrphasen-Elektrizitätszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der nuch dem Impulsbreiten-Impulshöhen-Modulationsverfahrearbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfrequenz des Schaltnetzteils (16) als Tastfrequenz für einen Impulsbreiten-Modulator (32) verwendet ist

5. Mehrphasen-Elektrizitätszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfrequenz des Schaltnetzteils (16) über eine PLL von der Frequenz des zu messenden Netzes abgeleitet ist.

6. Mehrphasen-Elektrizitätszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Sekundärwicklungen (18c bis 18/? des Schaltnetzteils (16) gegeneinander abgeschirmt sind.