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Schaltanordnung für Einrichtungen zum Messen elektrischer Größen in
Wechselstromanlagen. Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltanordnung, die bei
Einrichtungen zum Messen elektrischer Größen in einphasigen und mehrphasigen Wechselstromanlagen
Verwendung finden soll. Sie ist verwendbar bei jeder solchen Meßeinrichtung, die
wenigstens eines der unten aufgezählten Meßgeräte mit doppelter Anzeigevorrichtung
und wenigstens eines der Schaltgeräte: Wirkwattrelais und Blindwattrelais, enthält.
Darunter sind Schaltgeräte verstanden, die auf den Wechsel des Vorzeichens der Wirkwattkomponente
bzw. der Bliridwattkomponente des Stromes ansprechen. Die in Frage kommenden Meßgeräte
sind: Wirkwattstundenzähler, Blindwattstundenzähler, Scheinwattstundenzähler, Ampere-!
stundenzähler, Amperequadratstundenzähler, Voltstundenzähler, Voltquadratstundenzähler
und die ihnen entsprechenden Zeigermeßgeräte, also ZVirkwattmeter, Blindwattmeter,
Schein-Wattmeter, Amperemeter, Voltmeter.
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Die neue Schaltanordnung kennzeichnet sich dadurch, daß die doppelte
Anzeigevorrichtung eines der genannten Meßgeräte umgeschaltet
Schaltgeräte.
wird durch eines der genannten und zwar durch eines, (las nicht auf die von' Meßgerät
angezeigte oder gezählte ciröl,ie anspricht. Zur Umschaltung beim Wirkwattstundenzähler
und Wirkwattnieter muß demnach das Blindwattrelais verwendet werflen, zum Umschalten
beim Blindwattstundenzähler und Blindwatttneter hingegen das @Virkwattrelais. Bei
den übrigen Meßgerä ten kann sowohl Wirkwattrelais wie Blindwattrelais Verwendung
finden.
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Die umzuschaltenden Anzeigevorrichtungen sind bei Zählern Doppelzählwerke:
bei Zeigergeräten können es umschaltbare Zeiger sein, besser aber doppelte Skalen
für feste Zeiger, die abwechselnd aufgedeckt oder erhellt werlen.
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Die Anwendung dieser Schaltanordnung soll durch einige Beispiele erläutert
«erden.
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i. Das Doppelzählwerk des Wirk«-attstundenzählers einer Anlage, welche
@lie Energie nur geliefert bekommt, aber nicht 7urückliefert, wird umgeschaltet
durch ein Blindwattrelais. An den beiden Zählwerken kt--ttneti dann lie Werte der
Energie einzeln abgelesen werden, die bei nacheilendem Strom und bei voreilendem
Strcini geliefert «-orden ist. Diese Energiewerte können dann dein Abnehmer zu verschiedenen
Preisen berechnet «-erden, da für das Werk die Lieferuni; der Energie mit voreilendem
Strom günstiger ist wie init nacheilendem Strom.
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2. Handelt es sich ttni den Energieatistattsch zwischen zwei Anlagen
A und 13, die so miteinander zusammenarbeiten, daß zeitweilig A an B, zeitweilig
B an .1 liefert, so kann inan in die Verbindungsleitung der bei:len Anlagen hintereinander
zwei gegen Rücklauf gesperrte Wirkwattstundenzähler finit Doppelzählwerken einschalten
und beide Doppelzählwerke durch ein Blindwattrelais umschalten lassen. Die Zählwerke
zeigen dann die Werte der von :1 nach B gelieferten bzw. der von B nach <Z gelieferten
Energie an, je für voreilenden und nacheilenden Strom getrennt. Für die Verwertung
(fieser Angaben gilt (las unter i Gesagte.
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3. Die beiden Zähler finit Doppelzälilwerk(#it (les zweiten Beispiels
können durch einen Zähler finit -zwei Doppelzählwerken ersetzt werden. Man kann
dabei den Zähler vorwärts und rückwärts laufen und die Doppelzählwerke Tiber Klinkenkupplungen
antreiben lassen. 'Man kann aber auch den Antrieb voni Zähleranker auf das eine
oder das andere Doppelzählwerk schalten lassen durch ein Wirkwattrelais unter gleichzeitiger
Umpolung der Spannungswicklung des Zählers. Bei der zweiten Ausführung ist die Drehrichtung
des Zählerankers iiriiner dieselbe, so daß die übliche Reibungskrt:npensation ininier
richtig wirkt und die Genauigkeit der Zählerangaben nicht durch slie 7_ählerreibung
beeinträchtigt wird. Bei der ersten Ausführung muß man entweder auf die Reibungskompensation
ganz verzichten, uni wenigstens gleiche Genauigkeit bei beulen Drehrichtungen (les
Zählers zu erhalten, oder man inuß zwei ini entgegengesetzten Sinn auf den Anker
wirkende Triebspulen zur Reibungskompensation anordnen und diese Spulen entwe fier
durch den Zähleranker selbst beim Wechseln seiner Drehrichtung oder durch ein Wirkwattrelais
tnnschalten lasse».
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Die bisher genannten Meßeinrichtungen ermöglichen es, die Tatsache
rler Voreilting 13z«-. (leg Nacheilung des Stromes hei der Verrechnung finit zu
berücksichtigen. Minen Schluß auf die Größe der Voreilung bzw. der Nacheilung lassen
sie nicht ztt. Diese Möglichkeit ist aber bei den folgenden Meßeinrichtungen gegeben.
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d.. In die Verbindungsleitung der sich wechselseitig beliefernden
Anlagen-1 und I> werflen in Reihe finit zwei einfachen Wirkwattstundenzählern oler
finit zwei «"irkwattstun-(lenzählern finit Doppelzählwerken, entsprechend dein zweiten
Beispiel, wler finit einest Wirkwattstundenzähler finit zwei Doppelzählwerken, entsprechend
dem dritten Beispiel, zwei gegen Rücklauf gesperrte Blin wattstundenzähler finit
Doppelzählwerken eingeschaltet. und für die Unischaltung ihrer Doppelzählwerke wird
ein Wirkwattrelais angeor lnet. Von den Zählwerken des ersten Blindwattstundenzählers
zeigt dann das eine Iie bei nacheilendem Strom von _ 1 nach 13 gelieferte Energie,
(las andere die bei voreilendem Strom von 13 nach .1 gelieferte Energie. Von den
Zählwerken des zweiten Blindwattstundenzählers zeigt das eine die bei nacheil:n
leni Stroni von B nach _1 gelieferte Energie, das zweite die bei voreilendem Strom
von .1 nach 13 gelieferte Energie. Man erhält dabei von jedem Blindwattstundenzähler
zwei Energiewerte angezeigt, die von gleicher kommerzieller Ottalität sind. Denn
es ist für eine Ablage g]eicherweise ungünstig, nacheilenden Strom abzugeben und
voreilenden Strom aufzunehmen.
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5. Die beiden Blindwattstundenzähler des vierten Beispiels können
in Analogie zum dritten Beispiel durch einen einzigen Blindwattstundenzähler mit
zwei Doppelzählwerken ersetzt werden. Nur für die U niscbaltung des Antriebes vorn
Zähleranker unter gleichzeitiger Unipolung der Spannungswicklung des Zählers ist
ein Blindwattrelais anzuwenden.
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(). Statt - der Blindwattstundenzähler des vierten Beispiels kann
man zwei Aniperequadratstundenzä hier finit Doppelzählwerken anwenden. Die Doppelzählwerke
sind durch ein Blindwattrelais umzuschalten, die Zähleranker (furch ein Wirkwattrelais
abwechselnd zu
sperren, so daß der eine nur bei Lieferung von
A nach B, der zweite nur bei Lieferung von B nach A läuft. Aus den
Angaben der Zählwerke des ersten Zählers können dann die Durchschnittswerte des
nacheilenden Stromes und des voreilenden Stromes bei Lieferung von :1 nach B für
die Ableseperiode berechnet werden, aus den Angaben des zweiten Zählers rlie entsprechenden
Werte für Lieferung von h nach --1.-;. Die beiden Amperequadratstundenzähler les
sechsten Beispiels können durch einen Amperequadratstundenzähler mit zwei Doppelzählwerken
ersetzt werden, wenn man den Antrieb voni Zähleranker vom einen auf das aiiclere
Doppelzählwerk durch ein Wirkwattrelais uni-@rhalten läßt, dabei natürlich die L'nischaltang
innerhalb der Doppelzählwerke selbst durch (las Blindwattr elais beibehält.
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B. Die Amperequadratstundenzähler des sechsten Beispiels können durch
Amperestun-(lenzähler ersetzt werden.
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<t. Die Anipereqtiarlratstundenziililer des sechsten Beispiels
können durch Scheinw-attstundenzä hier ersetzt werden.
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to. Die Verwendung eines '\'oltsttinden7iililers oder Voltquadratstundenzählers
kann in Frage kommen wenn Hinlieferuü,- und Rücklieferung konstanten Stromes init
unveränderlichem Leistungsfaktor zwischen zwei Anlagen stattfindet. In diesem Falle
wird das Doppelzählwerk des Zählers durch ein Wirkwattrelais umgeschaltet. Man erhält
dann die Durch-,clinittsw-erte der Spannung für Hinlieferung und Rücklieferung getrennt
angezeigt.
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Auf der Zeichnung ist das Schaltungsschema rler lleßeinrichtung des
vierten Beispiels mit zwei Wirkwattstundenzählern gemäß dein zweiten Beispiel dargestellt
für einphasigen Wechselstrom.
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.11, A, sind die Sammelschienen der Anlage. 1, B1,
B, sind die Saninielscliienen der Anlage B. Die Leitung Cl verbindet die
Saniinelschienen Al und B1, die Leitung C, verbindet die Sammelschienen <1, und
B.,. In die Leitung Cl sind die Hatiptstromwicklungen lt rler Zähler und Relais
hintereinander eingeschaltet. Die Nebenschlußkreise der Zähler und Relais finit
den Spannungswicklungen s und ihren Vor schaltdr osselspulen d bzw. Vorschaltw iderständen
r sind von den Leitungen Cl, C, abgezweigt. Durch die VorsclialtrIrosselspulen d
sind die Wirkwattstundenzähler II'Zl, lhZ, und das Wirkwattrelais Tf'R gekennzeichnet,
durch die Vorschaltwiderstände r die Blindwattstundenzähler BZ, BZ. und das
Blindwattrelais BR. Für alle Geräte ist clie Bauweise nach dein Induktionsprinzip
angenommen, a ist jeweils die Ankerscheibe. Eine Vorschaltdrosselspule d soll andeuten,
daß bei induktionsfreier Belastung das Spannungstrieb-Feld um 9o° gegen das Hauptstrointriebfeld
verschoben sein soll, wie es für Wirkwättinduktionsgeräte erforderlich ist. Der
\'Tor-5chaltwiderstand r soll nur andeuten, daß bei induktionsfreier Belastung das
Spannungstriebfeldmit dem Hauptatrointriebfeld in Phase sein soll, wie es für Blindwattinduktionsgeräte
erforderlich ist.
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Die Zähleranker sind durch Klinken h, die in die Schneckenräder eingreifen,
gegen Drehung in einer Richtung gesperrt. -Mit den Schneckenrädern der Relaisanker
sind Schalthebel- b verbunden, die zwischen zwei Anschlägen e, f spielen,
in der einen gezeichneten Endlage je einen von den Leitungen Cl, C_ abgezweigten
Schaltstromkreis schließen, in der anderen Endlage ihn offen halten. In dem vom
@Virkwattrelais Tf'R überwachten Schaltstromkreis sind parallel zueinander die Wicklungen
1111, 111, der Umschaltmagnete für die Doppelzä hlwerkfc der Blindwattstundenzähler
BZ, und BZ, eingeschaltet. In den vom. Blindwattrelais BR überwachten Schaltstromkreis
sind Wicklungen 1z1, 1z., der LTnischaltmagnete für rlie Doppelzählwerke der #Virltwattsttnirlenzähler
IlT"7-, und hl'., parallel zueinander eingesglialtet.
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Durch umgekehrte Einschaltung der Hauptstromspule 7z des Zählers TI-Z.,
ist dessen Drehmonient in bezug auf YI'Zl umgekehrt. Es sei genommen, daß Tf"Zl
läuft, wenn Energie i an11 von --1 nach B geliefert wird. Dann ist bei Lieferung
von _1 nach B I@TZ., gesperrt, während bei Lieferung von B nach A ZT7Z, läuft und
II'Zl gesperrt ist. Der Zähler BZ, sei si geschaltet, daß er mit dein größten Drehinoment
läuft, wenn der Strom der Spannung um go° nacheilt. Die Schaltung von BZ.= stimmt
mit der von B7_1 Aerein, nur ist die Hauptstroinspule von BZ-, umgekehrt. Dies hat
zur Folge, daß BZ, finit lein größten Drehnioment läuft wenn'der Strom der Spannung
um go° voreilt, daß BZ, gesperrt ist, während BZ, läuft, und daß BZ, gesperrt ist,
während BZ1 läuft. Das WirkwattreIais II'R ist so eingerichtet, daß es den Schaltstromkreis
der Magnetspulen 1111, M, schließt, wenn von A nach B geliefert wird: und ihn offen
hält bei Lieferung von B nach A. Das Blindwattrelais BR ist so eingerichtet, daß
es den Schaltstromkreis der Magnetspulen 1z1, 1i, schließt, solange BZ, läuft, und
ihn öffnet, solange BZ, läuft.
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Die Meßeinrichtung wirkt folgendermaßen: Für die Zeichnung ist angenommen,
daß die Schaltstromkreise der Spulen 11z1, 11a, und 1z1, n, beide geschlossen und
bei allen Zählern die oberen Zählwerke mit den Ankern gekuppelt sind. Das bedeutet
nach den angegebenen Voraussetzungen, daß Energie von A nach B geliefert
wird (IVR in Schließstellung), und zwar iiiit nacheilendem Strom. (BR in Schließstellung
),
daß die Zähler WZ, und BZ, laufest und mit ihren oberen Zählwerken registrieren,
während die Zähler IVZ_ und B7_= stillstehest.
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Wird jetzt statt nacheilenden Stromes vori eilender Strom von ,l nach
B geliefert, so bleibt 1I'7., in Tauf, It7Z., in Stillstand, If'R in Schließstellung,
so daß die oberen Zählwerke von 137_, und BZ_ mit den Ankern gekuppelt ])leihen,
aber BZ, kommt zum Stillstand, BZ_ setzt sich in Lauf, BR kommt in Ofenstellun<,
und kuppelt die unteren Zählwerke von Ii'Z, und II'Z_ mit den Ankern. Tun registriert
also 11'Z, auf dein unteres), B7_., auf dein oberen Zählwerk.
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Geht die Lieferung von A nach B finit nacheilendem Strom über in Lieferung
von B nach A mit nacheilendem Strom, so ändert sich der gezeichnete Zustand der
Meßeinrichtung wie folgt: lVZ, kommt zum Stillstand, WZ.: kommt in Lauf, IVR geht
in Offenstellung und kuppelt die unteren Zählwerke von BZ, und BZ, mit den
Ankern. BR geht wieder in Offenstellung, da von B nach A gelieferter
nacheilender Strom eine Blindkomponente desselben Vorzeichens hat wie von
A nach B gelieferter voreilender Strosu. Bei IYZ, und WZ, werden also
die unteren Zählwerke mit Alen Ankern gekuppelt. Mit dein Ansprechen von BR kommt
auch BZ, zum Stillstand, BZ:; in Lauf. Nun registrieren ITT.. unfl BZ., auf den
unteren Zählwerken.
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Geht die Lieferung nacheilenden Stronie5 von A nach
B über in Lieferung voreilenden Stromes von B nach : Z, so ändert sich der
gezeichnete Zustand der Meßeinrichtung folgendermaßen: H'Z, kommt zum Stillstand,
WZ.: in Lauf, WR geht in Offenstellung und kuppelt die unteren Zählwerke von BZ,
und BZ, mit den Ankern. BR bleibt in Schließstellung, da von B nach A gelieferter
voreilender Strom eine Blindkomponente desselben Vorzeichens hat wie von A nach
B gelieferter nacheilender Strom. Aus dein gleichen Gruirle bleibt BZ, in Lauf,
BZ, in Ruhe. Nun registrieren lhZ_ auf dein oberen, BZ, auf dein unteren Zählwerk.
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Diese Meßeinrichtung ergibt also vier Wirkverbrauchswerte und vier
Blindverbrauchswerte, je ein zusammengehil)riges Paar für die vier Quadranten des
von der Richtung des Spannungsvektors und von der Richtung der Blindströme gebildeten
Achsenkreuzes, in denen der Stromvektor liegen kann.
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Wenn inan sieh damit begnii"en will, die Wirkverbrauchswerte ohne
Rücksicht auf Voreilung oder Nacheilung des Stromes zu kennen, so kann die gezeichnete
Nleßeiiiriclitttiig durch Portlassung des Blindwattrelais BR und durch -\usstattung
der Zähler II'Z, und TVZ_ finit einfachen Zählwerken vereinfacht werden.
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Es soll noch bemerkt werden, daß die Zeichnung auch das Schaltungsschema
des ersten Beispiels wiedergibt, wenn nian l1'7_.=, B7_" BZ,
und II'R tve0üßt,
und das Schaltungsschema fles zw<#itest Beispiels, wenn matt nur BZ,. BZ_ und
II'R wegläßt.
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Bei der praktischen Ausführung der neues) Schaltanordnung wird es
in manchen 1# ällen zweckmäßig sein, ein Wirkwattnießgerät zugleich als Wirkwattrelais,
ein Bliti<l@vattnießgerät zugleich als Blindwättrelais mitzubenutzen.
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Bei dein Wirkwattstundenzähler mit zwei Doppelzählwerken des dritten
Beispiels kann die neue Schaltanordnung auch in der Weise ausgeführt werden, daß
das Blindwattrelais die Doppelzählwerke abwechselnd mit dein Zähleranker kuppelt,
während ein Wirkwattrelais die Umschaltung innerhalb der Doppelzählwerke bewirkt
unter gleichzeitiger Unipolung der Spannungswicklung des Zählers.
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Bei dem Blindwattstundenzähler des fünften Beispiels mit zwei Doppelzählwerken
kann man das Wirkwattrelais zur abwechselnden Kupphing der Doppelzählwerke mit dein
Anker verwenden, das Blindwattrelais zur Umschaltung der Doppelzälilwerl:e unter
gleichzeitiger Um-23 der Spannungswicklung des Zählers.
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Bei diesen Ausführungen ist das Paar der Doppelzählwerke die gemäß
der Erfindung unizuschaltende Anzeigevorrichtung.
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Bei den Ausführungen nach dein sechsten und siebenten Beispiel können
das Wirkwattrelais und das Blindwattrelais miteinander vertauscht werden.