DE3207528C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Wirkverbrauchszähler gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus den Landis & Gyr-Mitteilungen 19 (1972) 1, S. 9-16 ist ein derartiger elektronischer Elektrizitätszähler für die Verrechnung des elektrischen Energie-Verbrauches in Haushaltungen bekannt, bei dem die Richtung des Stromflusses dadurch festgestellt wird, daß aus der Spannung am Ausgang eines Verstärkers mit einem Lastwiderstand ein proportionaler Strom erzeugt wird. Der Eingangswiderstand des Verstärkers ist sehr groß, so daß dieser Strom nur in einen Kondensator fließen kann. Dies ergibt eine Spannung über dem Kondensator, die beim Erreichen eines bestimmten Wertes einen Schwellenschalter kippt und bewirkt, daß der Schalter während einer Halbperiode des Impulsgenerators geöffnet wird. Bei Umkehrung der Energieflußrichtung treten negative Ströme auf, für die entsprechende Schwellenschalter vorgesehen sind. Je nachdem, ob der positive oder der negative Schwellenschalter anspricht, werden die Ausgangsimpulse des Spannungs-Frequenz-Wandlers an eine Zählschaltung gelegt. Nachteilig ist dabei jedoch die am Verstärker auftretende Verschiebungsspannung, die im Integrator die Genauigkeit der Anzeige der Energieflußrichtung beeinträchtigt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Wirkverbrauchszähler zu schaffen, welcher den Energieverbrauch in Abhängigkeit von der Energieflußrichtung genauer als beim Stand der Technik anzeigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 2 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels; und

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 unter Anwendung auf einen mehrphasigen Wirkverbrauchszähler.

Fig. 1 zeigt einen Spannungstransformator 11, der an Versorgungsleitungen 10 zur Versorgung mit Leistung angeschlossen ist und eine Ausgangsspannung e _v proportional zu einer Lastspannung liefert. Ein Stromtransformator 12 ist an die Versorgungsleitungen 10 angeschlossen und liefert einen Ausgangsstrom i, der proportional dem Laststrom ist. Die Spannungen ± e _i entstehen über einem Widerstand 121, wobei die Spannung e _i proportional zum Laststrom i ist. Der Mittelabgriff der Sekundärwicklung 122 des Stromtransformators 12 ist gemäß Darstellung geerdet.

Die Spannung e _v wird an einen Widerstand 14 gelegt, der am Eingang einer Pulsbreiten-Modulationsspaltung 13 liegt.

Der Widerstand 14 ist an den negativen Eingang eines Integrators 15 gelegt, der einen Funktionsverstärker enthält. Der Ausgang des Integrators 15 ist an den positiven Eingang eines Vergleichers 16 angeschlossen, der einen weiteren Funktionsverstärker enthält. Ein Kondensator 17 ist zwischen den negativen Eingang und den Ausgang des Integrators 15 geschaltet und liefert eine Eingangssignalintegration. Der Ausgang des Vergleichers 16 liegt über einen Widerstand 18 am negativen Eingang des Integrators 15 und außerdem an einem Inverter 19. Der Ausgang des Inverters 19 ist an einen Anschluß eines Spannungsteilers aus Widerständen 20 und 21 angeschlossen, dessen anderer Anschluß geerdet ist. Ausgangssignale werden von dem Spannungsteiler am Verbindungspunkt der beiden Widerstände 20 und 21 abgenommen und an den negativen Eingang des Vergleichers 16 gelegt. Der Ausgang des Vergleichers 16 liefert ein Pulsbreiten-Arbeitszyklussignal D. Die Ausgaben des Vergleichers 16 werden an den Eingang eines Inverters 22 gelegt. Der Inverter 22 liefert als Ausgabe ein Pulsbreiten- Arbeitszyklussignal D.

Eine Leistungsfluß-Richtungsmeßschaltung, die im nachfolgenden als Meßschaltung 23 bezeichnet wird, wird nachfolgend beschrieben. Der positive Eingang eines Vergleichers 24, der einen Funktionsverstärker aufweist, ist an einen Anschluß der Sekundärwicklung 111 des Spannungstransformators 11 angeschlossen. Der negative Eingang des Vergleichers 24 ist geerdet. Das Ausgangssignal e _v des Spannungstransformators 11 wird durch den Vergleicher 24 in ein Impulssignal mit der Phase von e _v umgesetzt.

Der positive Eingang eines Vergleichers 25, der ebenfalls einen Funktionsverstärker aufweist, ist an einen Anschluß der Sekundärwicklung 122 des Stromtransformators 12 angeschlossen. Der negative Eingang des Vergleichers 25 ist geerdet. Das Signal e _i wird von dem Vergleicher 25 in ein Impulssignal mit der Phase von e _i umgesetzt.

Das Ausgangssignal des Vergleichers 24 wird an einen Eingang einer UND-Schaltung 26 gelegt. Der Ausgang des Vergleichers 25 ist an den anderen Eingang der UND- Schaltung 26 angeschlossen, und zwar über einen Inverter 27. Die UND-Schaltung 26 gibt als Ausgangssignal ein Impulssignal aus, dessen Pulsbreite gleich der Phasendifferenz zwischen dem Spannungssignal e _v und dem invertierten Spannungssignal e _i ist.

Ein Anschluß eines Widerstands 28 ist an den Ausgang der UND-Schaltung 26 angeschlossen, während sein anderer Anschluß an eine Klemme eines Kondensators 29 angeschlossen ist. Die andere Klemme des Kondensators 29 ist an eine negative Spannungsquelle Vss angeschlossen. Die Integratorschaltung mit dem Widerstand 28 und dem Kondensator 29 integriert das Ausgangssignal der UND- Schaltung 26.

Eine Klemme eines Widerstands 30 ist an den Ausgang des Vergleichers 24 angeschlossen, während seine andere Klemme mit einem Anschluß eines Kondensators 31 verbunden ist. Der andere Anschluß des Kondensators 31 ist an die negative Spannungsquelle Vss angeschlossen. Der aus dem Widerstand 30 und dem Kondensator 31 gebildete Integrator integriert das Ausgangssignal des Komparators 24, also die Impulsbreite entsprechend einer Halbperiode (180°) der Lastspannung. Ein Anschluß des Widerstands 32 ist an einen Anschluß eines Widerstands 33 angeschlossen. Der andere Anschluß des Widerstands 33 ist an die negative Spannungsquelle Vss angeschlossen. Der Widerstandswert des Widerstands 32 ist gleich groß wie für den Widerstand 33. In diesem Fall halbiert der aus Widerständen 32 und 34 gebildete Spannungsteiler die Ausgangsspannung des Integrators, der aus dem Widerstand 30 und dem Kondensator 31 aufgebaut ist. Das heißt, die Ausgangsspannung hat eine Pulsbreite von einer Viertelperiode (90°) der Lastspannung.

Der positive Eingang eines Vergleichers 34, der einen Funktionsverstärker enthält, ist an einen Anschluß des Widerstands 28 gelegt, während sein negativer Eingang mit einer Klemme des Widerstands 32 verbunden ist. Der Vergleicher 34 vergleicht die Ausgangsspannung des aus den Widerständen 32 und 33 gebildeten Spannungsteilers mit der Ausgangsspannung des aus dem Widerstand 28 und dem Kondensator 29 gebildeten Integrators und erzeugt Impulssignale, wenn die Ausgangsspannung des Integrators größer als die des Spannungsteilers ist. Bei dieser Meßschaltung 23 liefert der Vergleicher 34 ein Signal, wenn das integrierte Ausgangssignal der UND-Schaltung 26 größer als das integrierte Pulsbreitensignal bei 90° ist.

Die Vergleicher 24 und 25 setzen die Spannungssignale e _v und e _i in Impulssignale entsprechend der Phase von e _v und e _i um. Die UND-Schaltung 26 vergleicht das Ausgangssignal des Vergleichers 24 mit dem Ausgangssignal des Vergleichers 25 und liefert das Impulssignal. Der aus dem Widerstand 28 und dem Kondensator 29 gebildete Integrator integriert das Ausgangssignal der UND-Schaltung 26. Der aus dem Widerstand 30 und dem Kondensator 31 gebildete Integrator integriert das Ausgangssignal des Vergleichers 24. Diese Integratorschaltung integriert das Pulsbreitensignal für 180°.

Der aus den Widerständen 32 und 33 gebildete Spannungsteiler halbiert das integrierte Ausgangssignal. Der Vergleicher 34 vergleicht die Ausgangsspannung des aus dem Kondensator 28 und dem Widerstand 29 gebildeten Integrators mit der geteilten Spannung. Der Vergleicher 34 liefert ein Impulssignal, wenn die integrierte Spannung größer als das integrierte Pulsbreitensignal für 90° ist. Wenn der Vergleicher 34 ein Signal logisch "1" liefert, dann wird die Leistungsflußrichtung als "zurückgeführte Leistung" gemessen. Das Signal logisch "0" zeigt hingegen "abgegebene Leistung" an.

Eine Inverterschaltung 35 weist EXCLUSIV-ODER-Schaltungen 351 und 352 auf. Ein Eingang jeder der EXCLUSIV- ODER-Schaltungen 351 bzw. 352 ist an den Ausgang des Vergleichers 34 angeschlossen. Der andere Eingang der EXCLUSIV-ODER-Schaltung 351 ist an den Ausgang des Vergleichers 16 angeschlossen, während der andere Eingang der EXCLUSIV-ODER-Schaltung 352 mit dem Ausgang des Inverters 22 verbunden ist. Das Pulsbreiten-Arbeitszyklussignal D läuft durch die EXCLUSIV-ODER-Schaltung 351, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 34 "0" ist. Ist das Ausgangssignal vom Vergleicher 34 logsich "1", dann ist das Ausgangssignal der EXCLUSIV-ODER-Schaltung 351 das invertierte Pulsbreiten-Arbeitszyklussignal . Das Pulsbreiten-Arbeitszyklussignal des Inverters 22 wird ebenfalls invertiert und die EXCLUSIV- ODER-Schaltung 352 liefert das Signal D. Die Spannungssignale ± e _i werden an eine Multiplikationsschaltung 36 gelegt, die Analogschalter aufweist, welche bei einem Signal logisch "1" eingeschaltet und bei einem Signal logsich "0" ausgeschaltet werden. Die Analogschalter sind Halbleiterschalter, beispielsweise J-FETs und MOS-FETs. Die Eingänge der Analogschalter 361 und 362 sind an einen Anschluß der Sekundärwicklung 122 des Stromtransformators 12 angeschlossen, während die Eingänge der Analogschalter 363 und 364 mit dem anderen Anschluß verbunden sind. Das Ausgangssignal der EXCLUSIV- ODER-Schaltung 351 treibt die Analogschalter 361 und 364 und das Ausgangssignal der EXCLUSIV-ODER-Schaltung 352 treibt die Analogschalter 362 und 363.

Das Ausgangssignal der Analogschalter 361 und 363 ist ein momentanes Spannungssignal e _on , das an einen Integrator 37 gelegt wird. Das Ausgangssignal der Analogschalter 362 und 364 ist ein momentanes Spannungssignal e _op , das ebenfalls an den Integrator 37 gelegt wird.

Der Integrator 37 weist Widerstände 38 und 39 sowie Kondensatoren 40 und 41 auf. Ein Anschluß des Widerstands 38 ist mit den Ausgängen der Analogschalter 361 und 363 verbunden, während der andere Anschluß mit einem Bein des Kondensators 40 verbunden ist. Eine Klemme des Widerstands 39 ist mit den Ausgängen der Analogschalter 362 und 364 verbunden, während die andere Klemme an ein Bein des Kondensators 41 gelegt ist. Die anderen Beine der Kondensatoren 40 und 41 sind miteinander verbunden und geerdet.

Die Ausgangssignale des Integrators 37 sind Spannungssignale _op und _on , deren Absolutwerte gleich sind, die jedoch entgegengesetzte Polarität haben. Das Spannungssignal _op oder _on ist eine Gleichspannung, die proportional dem momentanen Leistungsverbrauch ist, d. h. das Produkt des Spannungssignals e _v ist porportional zur Lastspannung auf der Versorgungsleitung 10, und das Spannungssignal e _i ist proportional zum Laststrom auf den Versorgungsleitungen 10.

Die Gleichspannungssignale _op und _on werden an einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer 42 gelegt. Die Eingänge von Analogschalter 431 und 432 sind an den Ausgang des Integrators 37 angeschlossen. Die Ausgänge der Analogschalter 431 und 432 sind miteinander und außerdem über einen Widerstand 44 mit dem negativen Eingang eines Integrators 45 verbunden, der einen Funktionsverstärker enthält. Der positive Eingang des Integrators 45 ist geerdet.

Der Ausgang des Integrators 45 ist mit dem positiven Eingang eines Vergleichers 46 bestehend aus einem Funktionsverstärker verbunden. Der Vergleicher 46 liefert Signale logisch "1" oder "0", wenn der Integrator 45 vorgegebene Werte erreicht. Die Ausgaben des Integrators 45 werden über einen Kondensator 47 an seinen Eingang zurückgekoppelt. Der negative Eingang des Vergleichers 46 ist über einen Widerstand 48 geerdet.

Die Analogschalter 431 und 432 werden in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des Vergleichers 46 betätigt. Die Ausgaben des Vergleichers 46 werden über einen Inverter 49 an den Analogschalter 432 derart gelegt, daß der Schalter 432 geöffnet wird, wenn der Schalter 431 geschlossen wird, und umgekehrt. Außerdem ist der Ausgang des Vergleichers 46 an seinen negativen Eingang angeschlossen, und zwar über einen Inverter 50 und einen Widerstand 51.

Der Ausgang des Spannungs-Frequenz-Umsetzers 42 wird durch Anzeigeeinrichtungen 53 oder 54 durch Betätigung eines Schalters 52 angezeigt, der vom Ausgangssignal der Meßschaltung 23 betätigt wird. Wenn Leistung abgegeben wird, ist der Schalter 52 an die Anzeigeeinrichtung 53 angeschlossen und die abgegebene Leistung wird in der Anzeigeeinrichtung 53 angezeigt. Andererseits ist der Schalter 52 bei zurückgelieferter Leistung an die Anzeigeeinrichtung 54 angeschlossen, die dann die zurückgeführte Leistung anzeigt.

Die Funktion der in Fig. 1 dargestellten Schaltung wird nun näher erläutert.

Das Spannungssignal e _v des Spannungstransformators 11 wird durch die Pulsbreiten-Modulationsschaltung 13 in das Pulsbreiten-Arbeitszyklussignal D umgewandelt. Der Arbeitszyklus des Signals logisch "1" oder "0" des Pulsbreiten- Arbeitszyklus D oder ist proportional zur Größe des Spannungssignals e _v . Die Pulsbreiten-Arbeitszyklussignale D und lassen sich folgendermaßen ausdrücken:

Darin ist e _r die Bezugsspannung, die an den negativen Eingang des Vergleichers 16 in der Pulsbreiten-Modulationsschaltung 13 gelegt wird, die Zeitbreite ta das Signal logisch "1" des Pulsbreiten-Arbeitszyklussignals D, die Zeitbreite tb das Intervall des Signals logisch "0" des Signals und die Zeit T der Zyklus des Signals D.

Die Meßschaltung 23 mit den zwei Vergleichern 24 und 25 setzt die Spannungssignale e _v und e _i in Impulssignale um, mißt die Phasendifferenz zwischen den Signalen e _v und e _i und setzt die Impulssignale in Pulsbreitensignale entsprechend der Phasendifferenz um. Die Gleichspannung des integrierten Impulssignals wird mit der Bezugsspannung verglichen. Wenn die Leistung "abgegeben" oder "aufgenommen" wird, dann liefert die Meßschaltung 23 die Signale logisch "0" bzw. logisch "1".

Die Ausgangssignale D und werden über die Inverterschaltung 35 an die Multiplikationsschaltung 36 gelegt, wenn Leistung abgegeben wird. Wenn die Leistung aufgenommen wird, dann invertiert die Inverterschaltung 35 die Polarität des Ausgangssignals der Pulsbreiten-Modulationsschaltung 13. Das heißt, da die Meßschaltung 23 das Signal logisch "0" liefert, wird die Polarität des Ausgangssignals der Pulsbreiten-Modulationsschaltung 13 nicht invertiert, wenn Leistung abgegeben wird. Wird Leistung aufgenommen, dann erzeugt die Meßschaltung 23 das Signal logisch "1" und dessen Polarität wird invertiert. Die Spannungssignale ± e _i des Stromtransformators 12 werden an die Multiplikationsschaltung 36 gelegt.

Das Pulsbreiten-Arbeitszyklussignal D der Pulsbreiten- Modulationsschaltung 13 treibt eine Anzahl von Analogschaltern der Multiplikationsschaltung 36. Ein Ausgangssignal der Multiplikationsschaltung 36 hat daher eine Impulsbreite, die proportional zur Größe des Spannungssignals e _v ist und wobei die Amplitude proportional zur Größe des Spannungssignals e _i ist.

Im Falle von abgegebener Leistung wird das Pulsbreiten- Arbeitszyklussignal D dazu verwendet, die Analogschalter 361 und 364 der Multiplikationsschaltung 36 anzuschalten, wenn das Signal D logisch "1" ist, während das Signal verwendet wird, um die Analogschalter 362 und 363 einzuschalten, wenn das Signal logisch "1" ist. Hierauf werden die Spannungssignale ± e _i , die proportional zum Laststrom auf den Versorgungsleitungen 10 sind, an die Multiplikationsschaltung 36 gelegt, um die Gleichspannungssignale e _op und e _on durch die Analogschalter 361 bis 364 zu erhalten. Die Gleichspannungssignale e _op und e _on , die von der Multiplikation der Spannungssignale e _v und e _i erzeugt werden, werden also durch Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Analogschalter 361 bis 364 mit den Pulsbreiten-Arbeitszyklussignalen D und der Pulsbreiten-Modulationsschaltung 13 erhalten. Diese Spannungssignale e _op und e _on lassen sich folgendermaßen ausdrücken:

Der Integrator 37 integriert die Ausgangssignale e _op und e _on der Multiplikationsschaltung 36 und es werden die Gleichspannungssignale _op und _on erhalten.

Es folgt aus den Gleichungen (5) und (6) deutlich, daß die Signale _op und _on in ihren Absolutwerten gleich sind und positive sowie negative Gleichspannungssignale proportional zu der momentanen, durch e _i und e _v dargestellten Leistung darstellen.

Der Spannungs-Frequenz-Umsetzer 42 liefert das Impulssignal, dessen Frequenz proportional zur Ausgangsgleichspannung des Integrators 37 ist. Der Vergleicher 46 liefert das Signal logisch "1" oder "0" gemäß dem Integrationsausgangsspannungswert. Wenn der Vergleicher 46 das Signal logisch "1" liefert, wird der Analogschalter 431 geschlossen, um das Gleichspannungssignal _on an den Integrator 45 zu legen. Wenn der Vergleicher 46 das Signal logisch "0" erzeugt, dann wird der Analogschalter 432 geschlossen, um das Gleichspannungssignal _op an den Integrator 45 zu legen. Das Integrationsausgangssignal des Integrators 45 ist somit proportional zum Gleichspannungssignal _op oder _on (momentane Leistung), und das logische Signal des Vergleichers 46 wird durch den vorgegebenen Spannungswert der Integrationsausgabe zur Bildung einer Pulsfrequenz invertiert. Es läßt sich somit ein Frequenzsignal f, das proportional zu der Leistung ist, am Ausgang des Vergleichers 46 erhalten.

Die Periodenzeit To des Ausgangssignals e _f des Vergleichers 46 läßt sich folgendermaßen ausdrücken:

To = tc + td (7)

Worin tc die Einschaltzeit des Analogschalters 432 und td die Einschaltzeit des Analogschalters 431 sind. Somit läßt sich die Frequenz des Signals e _f folgendermaßen ausdrücken:

Die Zeiten tc und d lassen sich folgendermaßen ausdrücken:

Worin e _p die Bezugsspannung bedeutet, die an den negativen Eingang des Vergleichers 46 gelegt wird, R₁ ist der Widerstandswert des Widerstands 44 und C₁ ist die Kapazität des Kondensators 47.

Wenn die Gleichungen (5) und (6) in die Gleichungen (9) und (10) eingesetzt werden, dann folgt:

Demnach läßt sich die Frequenz f folgendermaßen ausdrücken:

Es folgt klar aus Gleichung (13), daß f proportional dem Produkt ist, d. h. dem Leistungsverbrauch, da e _r , e _p , R₁ und C₁ alles Konstante sind. Die Leistung wird in der Anzeigeeinrichtung 53 angezeigt, wenn der Schalter 52 an die Anzeigeeinrichtung 53 gemäß dem Ausgangssignal von der Meßschaltung 23 angeschlossen ist.

Im Falle der zurückgeführten Leistung invertiert der Inverter 35 die Polarität des Ausgangssignals der Pulsbreiten- Modulationsschaltung 13 und die Spannungssignale e _op und e _on lassen sich folgendermaßen ausdrücken:

In diesem Fall läßt sich die Frequenz f folgendermaßen ausdrücken:

Die Ausgangsfrequenz f ist proportional zur zurückgeführten Leistung. Die Leistung wird in der Anzeigeeinrichtung 54 angezeigt, wenn der Schalter 52 gemäß einem Ausgangssignal von der Meßschaltung 23 an die Anzeigeeinrichtung 54 angeschaltet ist.

Das erste Ausführungsbeispiel wurde in Verbindung mit einem einphasigen Wirkverbrauchszähler mit zwei Leitungen beschrieben. Mit einer Anzahl von Spannungstransformatoren, einer Anzahl von Stromtransformatoren und einer Anzahl von Multiplikationsschaltungen läßt sich die Erfindung aber auch auf einen mehrphasigen Wirkverbrauchszähler anwenden. Bei einem derartigen mehrphasigen Wirkverbrauchszähler ist die elektrische Energie die Summe der Leistungen der Phasen. Die den Lastspannungen auf den Versorgungsleitungen proportionalen Spannungssignale sind e _i1, e _i2, . . ., e _in . Die Proportionalitätskonstanten sind K 1, K 2, . . ., Kn. Demnach läßt sich die Leistung Po folgendermaßen ausdrücken:

Po = K 1e _v1 · e _i1 + K 2e _v2 · e _i2 + . . . + Kne _vn · e _in -(14)

Ähnlich wie beim Betrieb der Multiplikationsschaltung des ersten Ausführungsbeispiels werden die Ausgangssignale der Multiplikationsschaltungen in der Integrierschaltung 37 addiert. Als Folge läßt sich die Leistung Po erhalten, welche die Gleichung (14) löst.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels, nämlich für einen mehrphasigen Wirkverbrauchszähler. In Fig. 2 sind diejenigen Teile, die zuvor anhand der Fig. 1 beschrieben wurden, auf gleiche Weise bezeichnet und ihre Funktion ist ähnlich der zuvor beschriebenen Funktion. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind eine Anzahl von Spannungstransformatoren 11, Pulsbreiten-Modulationsschaltungen 13, Stromtransformatoren 12, Inverterschaltungen 35 und Multiplikationsschaltungen 36 vorgesehen. Das Ausgangssignal jeder Multiplikationsschaltung 36 wird über die Integrationsschaltung 37 an den Spannungs-Frequenz-Umsetzer 42 gelegt.

In dieser zweiten Ausführungsform messen zwei Spannungstransformatoren 11 und zwei Stromtransformatoren 12 eine Zwischenphasenspannung und einen Leitungsstrom jeweils zwischen den Phasen. Spannungssignale gemäß der Zwischenphasenspannung und dem Leitungsstrom werden an die Meßschaltung 23 gelegt. Eine Phasenverschiebungsschaltung 55 ist zwischen eine Klemme der Sekundärwicklung des Stromtransformators 12 und einen der Eingänge der Meßschaltung 23 geschaltet, um die Phasendifferenz zwischen der Zwischenphasenspannung und dem Leitungsstrom abzugleichen. Das Spannungssignal, daß dem Leitungsstrom durch die Phasenverschiebungsschaltung 55 entspricht und das Spannungssignal gemäß der Zwischenphasenspannung werden an die Meßschalter 23 gelegt und es wird die Leistungsflußrichtung festgestellt. Die Phasenverschiebungsschaltung 55 ist eine an sich bekannte Filterschaltung, die beispielsweise aus einem Widerstand und einem Kondensator aufgebaut ist.

Man erkennt somit, daß die Erfindung die Messung der Leistungsflußrichtung durch Verwendung der Phasendifferenz zwischen der Lastspannung und dem Laststrom gestattet und die abgeführte oder zugeführte Leistung wird durch Anzeigeeinrichtungen getrennt angezeigt. Da die zwei beim Stand der Technik verwendeten Induktions-Wirkverbrauchszähler nicht erforderlich sind, nimmt der erfindungsgemäße Wirkverbrauchszähler deutlich weniger Platz ein. Da ferner die Polarität des Spannungs- oder Stromtransformators sich nicht ändert, treten keine durch solche Änderungen beim Stand der Technik vorhandenen Fehler auf.

Außerdem wird jede phasengleiche Versatzspannung der Vergleicherschaltung, die einen Funktionsverstärker aufweist, zu der verglichenen Spannung bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel hinzu addiert. Da die Leistungsflußrichtung nicht von dem Integrator mit dem Funktionsverstärker festgestellt wird, beeinflußt die Versatzspannung des Funktionsverstärkers nicht die Genauigkeit der Leistungsflußrichtungsmessung und die Menge der abgeführten oder zugeführten Leistung ist dadurch sehr genau feststellbar.

Claims (3)

1. Elektronischer Wirkverbrauchszähler mit:

• - ersten Einrichtungen (11) zum Ableiten eines Spannungssignals, das proportional zur Lastspannung auf Versorgungsleitungen (10) ist;
• - zweiten Einrichtungen (12) zum Ableiten eines Spannungssignals, das proportional zum Laststrom auf den Versorgungsleitungen (10) ist;
• - einer Pulsbreiten-Modulationsschaltung (13) zur Bewirkung einer Pulsbreitenmodulation im Spannungssignal von der ersten Einrichtung (11) zur Gewinnung eines Pulsbreiten-Arbeitszyklussignals (D);
• - einer Meßschaltung (23) zur Feststellung der Energieflußrichtung durch Vergleich des Spannungssignals von der ersten Einrichtung (11) mit dem Spannungssignal von der zweiten Einrichtung (12);
• - einer Inverterschaltung (35) zum Umkehren der Polarität des Pulsbreiten-Arbeitszyklussignals (D) in Abhängigkeit von der Ausgabe der Meßschaltung (23);
• - einer Multiplikationsschaltung (36) zur Erzeugung eines Impulssignals, welches das Produkt der Spannungssignale von der ersten Einrichtung (11) und der zweiten Einrichtung (12) unter Steuerung vom Ausgangssignal von der Inverterschaltung (35) darstellt;
• - einem Integrator (37) zum Integrieren des Impulssignals von der Multiplikationsschaltung (36) zur Erzeugung einer Gleichspannung;
• - einem Spannung-Frequenz-Umsetzer (42) zum Umsetzen der Gleichspannung aus dem Integrator (37) in ein Impulssignal, das eine Frequenz proportional zu der Gleichspannung hat; und mit
• - einer Anzeigeeinrichtung (53, 54) zum Anzeigen der Ausgaben des Spannungs-Frequenz-Umsetzers (42) in Abhängigkeit von der von der Meßschaltung (23) gemessenen Energieflußrichtung;

dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung (23) zur Feststellung der Energieflußrichtung aufweist:

• - Vergleicher (24, 25) zur Erzeugung von Impulssignalen entsprechend dem jeweiligen Spannungs- und Stromsignal;
• - eine UND-Schaltung (26) zum Vergleichen der Impulssignale von den Vergleichern (24, 25) und zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches der Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen der UND-Schaltung (26) entspricht;
• - einen Integrator (28, 29) zum Integrieren des Ausgangssignals der UND-Schaltung (26);
• - einen weiteren Integrator (30, 31) zum Integrieren des dem Spannungssignal entsprechenden Impulssignals vom ersten Vergleicher (24);
• - einen Spannungsteiler (32, 33) zur Erzeugung eines Ausgangssignals, daqs dem integrierten Spannungssignal proportional ist; und
• - einen weiteren Vergleicher (34) zur Erzeugung eines ersten Signals, wenn das integrierte Phasendifferenzsignal größer als das Ausgangssignal des Spannungsteilers (32, 33) ist, und zur Erzeugung eines zweiten Signals, wenn das Phasendifferenzsignal kleiner als dieses Ausgangssignal ist, wobei jedes der Signale einer anderen Energieflußrichtung entspricht.

2. Elektronischer Wirkverbrauchszähler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Phasenverschiebungsschaltung (55) zur Verschiebung der Phase eines der Spannungssignale von der zweiten Einrichtung (12) im Falle mehrphasiger Leistung sowie zur Erzeugung eines Spannungssignals für die Meßschaltung (23).