DE2935517A1

DE2935517A1 - Anzeigeinstrument zur messung der elektrischen leistung, versehen mit einem statischen messwandler

Info

Publication number: DE2935517A1
Application number: DE19792935517
Authority: DE
Inventors: Franco Fere
Original assignee: CGS APPARECCH
Current assignee: CGS APPARECCH
Priority date: 1978-09-08
Filing date: 1979-09-03
Publication date: 1980-03-20
Also published as: GB2031166A; FR2435724A1; IT7827468A0; FR2435724B1; IT1099456B

Description

PATENTANWÄLTE DR. -ING. H. Ή. WiLHEtM - D IFL. ■ ING. H. TfAUSf ER D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEFON (07 11) 29 11

-3-Anmelder:

C.G.S. Apparecchiature e
Strumentazione S.p.A.
24 Via Marsala

Monza (Milan), Italien

P 5755/7a

Anzeigeinstrument zur Messung der elektrischen Leistung, versehen mit einem statischen Messwandler

Die vorliegende Erfindung betrifft Anzeigeinstrumente zur Messung der Wirkleistung bzw. der Blindleistung in einer elektrischen Leitung.

Insbesondere sind Anzeigeinstrumente betröffen, die einen statischen Messwandler beinhalten, um ein Milliampere-Instrument mit einem Anzeigestrom für den zu messenden Leistungswert zu speisen; dieser statische Messwandler umfaßt mindestens einen Verstärkerkreis von der Art, der mit einem ersten Eingang versehen ist, um ein erstes elektrisches Signal von der Sekundärwicklung eines angeschlossenen Stromwandlers aufzunehmen, wobei dessen Primärwicklung, die zu der genannten elektrischen Leitung in Reihe geschaltet und außerdem mit einem zweiten Eingang versehen ist, um ein zweites elektrisches Signal von der Sekundärwicklung eines angeschlossenen Spannungstransformators aufzunehmen, und dessen Primärwicklung im Nebenschluß zur genannten elektrischen Leitung geschaltet ist; einen ersten Phasenreglerkreis, der zwischen die Sekundärwicklung des Stromwandlers und den ersten Eingang des Verstärkerkreises geschaltet ist, und einen zweiten Phasenreglerkreis, der seinerseits zwischen die Sekundärwicklung des Spannungstransformators und den zweiten Eingang des Verstärkerkreises geschaltet ist.

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Bei den Anzeigeinstrumenten der genannten Art haben die Phasenreglerkreise die Funktion, im Falle der Wirkleistungsmessung die von den Strom- und Spannungswandlern kommenden Phasenfehler zu korrigieren, und im Falle der Blindleistungsmessung eine zusätzliche Phasenverschiebung zu bewirken, so daß der Phasenwinkel zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Signal, mit denen der Verstärkerkreis gespeist wird, um 90 vergrößert wird in bezug auf den in der elektrischen Leitung vorhandenen Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung.

Solche Phasenregler nach bekannter Technik haben den Nachteil, daß sie nicht in der Lage sind, die Phase und Amplitude des eigentlichen Ausgangssignals gegenüber Temperatur- und Frequenzschwankungen, die während der Messung auftreten können, ausreichend stabil zu halten. Dieser Mangel an Stabilität, der sich offensichtlich zum Teil auch auf die Genauigkeit der Messung auswirkt, kann nicht zufriedenstellend beseitigt werden, weder durch die Verwendung besonders stabiler elektrischer Bauteile mit sehr engen Toleranzen, noch durch sehr langwierige Justierungsarbeiten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Anzeigeinstrument der vorgenannten Art zu verwirklichen, das den vorerwähnten Nachteil vermeidet und trotzdem sehr genau, einfach im Aufbau und in der Anwendung, und schließlich wirtschaftlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgesehen, daß die Sekundärwicklung des Stromwandlers und die Sekundärwicklung des Spannungswandlers jeweils eine Mittenanzapfung haben, und daß der erste und zweite Phasenreglerkreis je mit einer elektrischen Abzweigung versehen sind, die in Reihe geschaltet einen Widerstand und einen Kondensator umfassen, daß ferner die Endklemmen der Sekundärwicklung des Stromwandlers mit den Endklemmen der elektrischen Abzweigung des ersten Phasenreglerkreises verbunden sind, und daß die Endklemmen der Sekundärwicklung des Spannungswandlers mit den Endklemmen der elektrischen Abzweigung des zweiten Phasenreglerkreises verbunden sind, wobei ein Spannungssignal, das sich zwischen

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der Anschlußstelle zwischen Widerstand und Kondensator des ersten Phasenreglerkreises und der Mittenanzapfung an der Sekundärwicklung des Stromwandlers ergibt, in den ersten Eingang des Verstärkerkreises eingespeist wird und das Spannungssignal, das sich zwischen der Anschlußstelle zwischen Widerstand und Kondensator des zweiten Phasenreglerkreises und der Mittenanzapfung an der Sekundärwicklung des Spannungstransformators ergibt, in den zweiten Eingang des Verstärkerkreises eingespeist wird.

Die Erfindung wird jetzt erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die nur beispielsweise und nicht einschränkend beigefügt werden:

Fig. 1 zeigt ein elektrisches Schaltbild, teilweise in Blockform einer praktischen Ausfuhrungsform eines Anzeige instruments entsprechend der Erfindung und

Fig. 2 ein Vektordiagramm elektrischer Größen, entsprechend dem Schaltbild nach Fig. Ί . . "~ -

Mit 1 ist eine elektrische Einphasen-Leitung für die Übermittlung elektrischer Energie in der Form von Wechselstrom bezeichnet. An die elektrische Leitung 1 ist ein Anzeigeinstrument für die Messung der von der elektrischen Leitung 1 übertragenen Wirkleistung bzw. Blindleistung angeschlossen. Das Anzeigeinstrument umfaßt einen Leistungsumformer 2 statischer Art, der mit zwei Paar Eingangsklemmen 3, 4 und einem Paar Ausgangsklemmen 5 versehen ist.

An den Eingangsklemmen 3, die während der Messung mit einem Leiter der Leitung 1 in Reihe geschaltet sind, ist die Primärwicklung 6 eines Stromwandlers 7 (T.A.) angeschlossen, wobei dessen Sekundärwicklung 8 eine Mittenanzapfung hat und einen ersten Phasenreglerkreis 9 speist.

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Der Ausgang des ersten Phasenreglerkreises 9 ist seinerseits mit einem ersten Eingang 10 eines Verstärkerkreises 11 ver bunden.

An den Eingangsklemmen 4, die während der Messung im Nebenschluß an die elektrische Leitung 1 geschaltet sind, ist die Primärwicklung 12 eines Spannungswandlers 13 (T.V.) angeschlossen, wobei dessen Sekundärwicklung 14 eine Mittenanzapfung hat und einen zweiten Phasenreglerkreis 15 speist.

Der Ausgang dieses zweiten Phasenreglerkreises 15 ist mit einem zweiten Eingang 16 des Verstärkerkreises 11 verbunden. Während der Messung werden somit an den Eingängen 10 und 16 des Verstärkerkreises 11 entsprechend ein erstes elektrisches Signal V_T, proportional dem Strom I in Leitung 1, eingespeist, und ein zweites elektrisches Signal V , seinerseits proportional der Spannung zwischen den Leitern der gleichen Leitung 1. Die zwei Signale V und V werden, obwohl beide spannungsbezogen sind, der Einfachheit halber entsprechend wie folgt bezeichnet: Stromsignal und Spannungssignal.

Der Verstärker 11 erarbeitet das Produkt aus den Signalen V_T und V , die an seinen Eingängen 10 und 16 ankommen und erzeugt an seinem Ausgang ein Signal, das proportional ist der in der Leitung 1 vorhandenen Wirkleistung oder Blindleistung, je nachdem, ob die Phasenregler 9, 15 zwischen den Signalen V_T und V den gleichen Phasenwinkel aufrechterhalten, der zwischen dem Strom I und der Spannung V der Leitung 1 existiert, oder ob sie diesen Phasenwinkel um eine zusätzliche Phasenverschiebung von 90 vergrößern.

über ein Tiefpassfilter 17 wird ein Endverstärker 18 vom Ausgang des Verstärkers 11 gespeist. Dieser Endverstärker 18 ist von der Art eines Stromgenerators (auch Generator für "modulierten Strom" genannt), und erzeugt einen Ausgangsstrom, der in seinem Wert im

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wesentlichen proportional zu dem Wert des vom Verstärker 11 erzeugten Signals bleibt, und somit proportional dem Wert der gemessenen Leistung. Dieser Ausgangsstrom wird über die Ausgangsklemmen 5 einem Milliampere-Instrument mit Anzeige 19 zugeführt.

Die Funktion der Phasenregler 9, 15 ist sowohl, im Falle von Blindleistungsmessungen, die vorgenannte zusätzliche Phasenverschiebung um 90 zwischen den Signalen V und V zu bewirken,

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wie auch die vom T.A.7 und vom T.A.13 bei der entsprechenden Umwandlung des Stroms I in das Stromsignal V₁, und der Spannung V in das Spannungssignal V herrührenden Phasenfehler zu korrigieren. Es darf aber nicht vorkommen, daß diese Phasenregler 9, 15 ihrerseits einen Phasenfehler bei gelegentlichen Schwankungen in Temperatur und Frequenz verursachen. Sie dürfen auch dann keine Amplitudenänderungen der betreffenden Ausgangssignale V_T, V bewirken, wenn die genannten Temperatur- und Frequenzschwankungen auftreten.

Die Phasenregler 9, 15 umfassen jeweils eine elektrische Abzweigung, die sich aus einem Widerstand 20, 21 und einem dazu in Reihe geschalteten Kondensator 22, 23 zusammensetzt. Die von dem Widerstand 20 und dem Kondensator 22 gebildete Abzweigung ist mit ihren Enden an die Endklemmen 24, 25 der Sekundärwicklung 8 des T.A.7 angeschlossen; die vom Widerstand 21 und vom Kondensator gebildete Abzweigung ist ihrerseits mit ihren Enden an die Endklemmen 26, 27 der Sekundärwicklung_14 des T.V.13 angeschlossen.

Der Ausgang des Phasenreglers 9 besteht aus einer ersten Klemme, die mit der Anschlußstelle 28 zwischen Widerstand 20 und Kondensator 22 verbunden ist, und aus einer zweiten Klemme, die an die Mittenanzapfung 29 der Sekundärwicklung 8 des T.A.7 angeschlossen ist.

Der Ausgang des Phasenreglers 15 besteht seinerseits aus einer ersten Klemme, die mit der Anschlußstelle 30 zwischen Widerstand 21 und Kondensator 23 verbunden ist, and aus einer zweiten Klem me, die_an die Mittenanzapfung 31 der Sekundärwicklung 14 des

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T.V.13 angeschlossen ist. Damit werden das Stromsignal V_y und das Spannungs signal V zwischen der mittleren Anschlufiste^e

28, 30 der Abzweigung W/K des betreffenden Phasenreglers 9, 15 und der Mittenanzapfung 29, 31 der Sekundärwicklung 8, 14 des entsprechenden Transformators I₁ 13 abgenommen.

Diese Umwandlung erlaubt eine wesentliche Unabhängigkeit der Amplitude des Signais V_T und des Signals V gegenüber den Schwankungen von Frequenz und Temperatur, die unvermeidlich die Messung begleiten.

Um obige Feststel^ngen besser zu verstehen, wird auf die Fig. 2 verwiesen, in der die Vektoren in der Symboidarste^ung der El·ektronik einige Spannungswerte bezüglich dem Phasenregler 9 zeigen.

Insbesondere sind V₁ und V₂ die Spannungen gekennzeichnet, die in den beiden Hälften der Sekundärwicklung 8 des T.A.7 bezüglich der Mittenanzapfung 29 vorhanden sind; Vr und Vc zeigen dementsprechend die Spannung am Widerstand 20 und die Spannung am Kondensator 22.

Es ist festzustehen, daß bei einer Veränderung der Frequenz bzw. der Temperatur und damit bei einer Änderung des Widerstandswerts des Widerstands 20 und des Reaktanzwerts des Kondensators 22, das Stromsignal· V_T, dargestellt durch einen Vektor mit Enden, die im Mittelpunkt bzw. auf dem Umfang eines Kreises liegen, der sich bei einer Veränderung der Frequenz bzw. der Temperatur nicht verändert, notwendigerweise gezwungen ist, die eigentliche Amplitude konstant zu haiten.

Durchaus analoge Überlegungen können angestellt werden in bezug auf das Spannungssignal· V und auf den entsprechenden Phasenregler 15.

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Da weiterhin die Phasenregler zweifach vorhanden sind, einer für das Stromsignal V_ und der andere für das Spannungssignal V , werden eventuelle Phasenfehler, die durch Schwankungen der Frequenz bzw. der Temperatur bei V_T eingehen, nur bei V v/irksam; die beiden Phasenregler bewirken somit eine wesentliche Kompensation der Phasenfehler und erlauben so eine höhere Messgenauigkeit .

Um je nach den verschiedenen Erfordernissen veränderliche Phasenverschiebungswinkel zu erhalten, wurden die in den beiden Phasenreglern vorhandenen Widerstände veränderlich gemacht. So besteht insbesondere der Widerstand 20 aus einem Potentiometer. Im Nebenschluß zu dem in Reihe geschalteten, nicht veränderlichen Widerstand 21 mit Kondensator 23 befindet sich ein regelbarer Schutzwiderstand 32. Es spricht natürlich nichts dagegen, auch den Widerstand 21 veränderlich zu machen.

Abschließend können die von der oben beschriebenen Erfindung gebotenen Vorteile in den folgenden Punkten zusammengefaßt werden:

- Möglichkeit der Verwendung von Bauteilen mit größeren Toleranzen, die nicht besonders stabil zu sein brauchen;

- äußerste Vereinfachung der Justierung;

- Amplitude der Signale V und V unabhängig von Veränderungen

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des Wertes der Bauteile und der Frequenz;

- Kompensierung der von den Frequenz- und Temperaturschwankungen verursachten Phasenveränderungen dadurch, daß diese gleichzeitig in den beiden Phasenreglern 9, 15 vorhanden sind.

Auch im Falle der statischen Wandler für Anzeigeinstrumente für Leistungsmessungen an mehrphasigen Leitungen ist es durchaus möglich, Phasenregler einzusetzen, die wie oben beschrieben ausgeführt und angeschlossen werden.

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So werden zum Beispiel im Falle von Wandlern mit zwei Verstärkern, zwei T.A. und zwei T.V. für Messungen an Drehstromleitungen vier Phasenregler der oben beschriebenen Art erforderlich, wobei jeder zwischen dem entsprechenden Transforma tor mit Sekundärwicklung mit Mittenanzapfung und dem entsprechenden Eingang des betreffenden Verstärkers angeschlos sen wird.

Natürlich können nach dem Prinzip der Erfindung die praktischen Ausführungsformen, wie beschrieben und illustriert, weitgehendst verändert werden, ohne dadurch den Bereich dieser Erfindung zu verlassen.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

. Anzeigeinstrument zur Messung von Wirk- bzw. Blindleistungen in einer elektrischen Leitung, bestehend aus einem Meßwand ler, um ein Milliampere-Instrument mit dem Anzeigestrom für den zu messenden Leistungswert zu speisen, wobei dieser statische Messwandler mindestens einen Verstärkerkreis umfaßt, für den ein erster Eingang für die Aufnahme eines ersten von der Sekundärwicklung eines angeschlossenen Stromwandlers gespeisten Signals, dessen Primärwicklung mit der genannten elektrischen Leitung in Reihe geschaltet ist und außerdem ein zweiter Eingang vorgesehen ist, um ein zweites elektrisches Signal von der Sekundärwicklung eines angeschlossenen Spannungswandlers aufzunehmen, dessen die Primärwicklung mit der genannten elektrischen Leitung in Reihe geschaltet ist, wobei der Meßwandler weiter einen ersten Phasenreglerkreis, der zwischen die Sekundärwicklung des Stromwandlers und dem ersten Eingang des Verstärkerkreises geschaltet ist, und einen zweiten Phasenreglerkreis enthält, der seinerseits zwischen die Sekundärwicklung des Spannungswandlers und dem zweiten Eingang des Verstärkerkreises gelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (8) des Stromwandlers (7) und die Sekundärwicklung (14) des Spannungswandlers (13) je-

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weils eine Mittenanzapfung haben, und daß der erste und zweite Phasenreglerkreis (9, 15) je mit einer elektrischen Abzweigung versehen sind, die in Reihe geschaltet einen Widerstand (20, 21) und einen Kondensator (22, 23) umfassen, daß ferner die Endklemmen (24, 25) der Sekundärwicklung (8) des Stromwandlers (7) mit den Endklemmen der elektrischen Abzweigung (20, 22) des ersten Phasenreglerkreises (9) verbunden sind, und daß die Endklemmen (26, 27) der Sekundärwicklung (14) des Spannungswandlers (13) mit den Endklemmen der elektrischen Abzweigung (21, 23) des zweiten Phasenreglerkreises (15) verbunden sind, wobei ein Spannungssignal, das sich zwischen der Anschlußstelle (28), zwischen Widerstand (20) und Kondensator (22) des ersten Phasenreglerkreises (9) und der Mittenanzapfung (29) der Sekundärwicklung (8) des Stromwandlers (7) ergibt und das erste elektrische Signal (V_) darstellt, in den ersten Eingang (10) des Verstärkerkreises (11) eingespeist wird und ein Spannungssignal, das sich zwischen der Anschlußstelle (30), zwischen Widerstand (21) und Kondensator (23) des zweiten Phasenreglerkreises (15), sowie der Mittenanzapfung (31) der Sekundärwicklung (14) des Spannungswandlers (13) ergibt und das zweite elektrische Signal (V ) darstellt, in den zweiten Eingang (16) des Verstärkerkreises (11) eingespeist wird.
2. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (20) des ersten Phasenreglerkreises (9) aus einem veränderlichen Widerstand besteht.
3. Anzeigeinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (20) des ersten Phasenreglerkreises (9) aus einem Potentiometer besteht.
4. Anzeigeinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein veränderlicher Schutzwiderstand (32) parallel zur elektrischen Abzweigung (21, 23) des zweiten Phasenreglerkreises (15) geschaltet ist.

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