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Zähler für Mehrphasennetze Es sind Zähler zur Messung der Gesamtleistung
eines Dreiphasennetzes bekannt, bei denen zwei Strom- und eine Spannungsspule vorgesehen
sind. Die vorliegende Erfindung I:ezieht sich auf Zähler für Mehrphasennetze, vorzugsweise
ebenfalls mit einer in Abhängigkeit von der Netzspannung erregten Spannungsspule
und zwei entsprechend den Strömen in den einzelnen Phasen erregten Stromspule, wobei
erfindungsgemäß die Phasen der Ströme, die in den Stromspulen des Zählers Hießen,
durch Kunstschaltungen derart verschoben sind, daß die Stromkraftflüsse untereinander
in Phase sind und zu dem Spannungskraftfluß in einem vorbestimmten Phasenverhältnis
stehen.
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Durch eine solche Anordnung wird eine weitgehende Vereinfachung und
Verbilligung eines Induktionszählers für Mehrphasennetze erzielt. -An Hand der Zeichnung
soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Abb. i zeigt die Gesamtschaltanordnung eines Zählers gemäß der Erfindung.
Abb. z zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung des Stromeisens des Zählers,
und in den Abb. 3 und 4 sind die Vektordiagramme des Zählers nach Abb. i bei verschiedenen
Leistungsfaktoren dargestellt.
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In Abb. i ist io die sterngeschaltete Sekundärwicklung eines Transformators,
welcher auf das Netz i i arbeitet. An den Nullpunkt der Wicklung io ist ein neutraler
Leiter 12, angeschlossen. Mit dem Netz i i sind eine Anzahl Verbraucher 13 verbunden.
Beträgt nun z. B. die Spannung E3 zwischen den beiden Leitern 1d. und 15 beispielsweise
2o8 Volt, so betragen die Spannungen El und EZ zwischen den Leitungen 1d. und 16
bzw. 15 und 16 i2o Volt. Bisher hat man nun solche Speisestromkreise mit Hilfe der
üblichen Mehrphasenzähler mit zwei getrennten Triebsystemen gemessen, von denen
jedes einen Spannungsmagneten und einen. Strommagneten besitzt.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird es nun ermöglicht, auch
den Verbrauch zwischen zwei Außenleitern und dem Nulleiter mit einem einzigen Triebsystem
zu messen, welches zwei Stromspulen und eine einzige Spannungsspule aufweist, wobei
die Stromkraftflüsse durch Kunstschaltungen untereinander in Phase gebracht sind
und zu- dem Spannungskraftfluß in einem vorbestimmten Phasenverhältnis stehen.
Auf
dem mit 17 bezeichneten Spannungseisen des Zählers ist die Spule 18 angeordnet,
welche an die Leitungen 14 und 15 angeschlossen ist, so daß ihr infolgedessen die
Spannung E; zugeführt wird: Das Stromeisen 2o trägt zwei Spulen 2o und 2r. Die eine
liegt direkt oder über einem Stromwandler in der Leitung 14 und die andere in der
Leitung 15, so daß die Spulen 2o und 21 proportional den in den Leitungen 14 und
15 fließenden Strömen erregt werden.
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Jede der beiden Spulen 2o und 2i ist in zwei Teile unterteilt, die
auf die beiden Schenkel des Stromeisens aufgewickelt sind.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, steht die Leitung 16 in keiner
direkten Verbindung mit dem Zähler, so daß es nicht erforderlich ist, sie in der
Nähe des Zählers vorbeizuführen. Dies kann unter Umständen sehr vorteilhaft sein.
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Die in den Leitungen 14 und 15 fließenden Ströme sind um i2o° in der
Phase auseinander und können unausgeglichen sein. Es sind daher besondere Einrichtungen,
erforderlich, um die Ströme in den Spulen 2o und 2i in das geeignete Phasenverhältnis
untereinander und zu der dem Zähler zugeführten Spannung zu bringen, so daß die
auf die Läuferscheibe 22 einwirkenden Kraftflüsse ein dem Verbrauch proportionales
Drehmoment erzeugen. Da nun, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, die Spulen 2o
und 21 einander entgegengewickelt sind, beträgt der resultierende Phasenwinkel zwischen
den in ihnen erzeugten Kraftflüssen nicht i2o°, sondern nur ho'. Dieser verbleibende
Phasenunterschied von 6o° wird dadurch beseitigt, daß der Strom in der Spule 2o
um einen geeigneten Phasenwinkel zurückgedreht wird, während der Strom in der Spule
21 um einen entsprechenden Phasenwinkel vorwärts gedreht wird, so daß die resultierenden
Kraftflüsse in Phase sind. Um dies zu erreichen, ist mit der Spule -2o eine Drosselspule
23 in Reihe und ein Widerstand 24 in einem Nebenschluß geschaltet, so daß der Phasenwinkel
des Stromes in der Spule 2o zurückgedreht wird in bezug auf den Strom in der Leitung
14. In analoger Weise liegt mit der Spule 21 ein Widerstand 25 in Reihe, während
eine Drosselspule 26 in einem Nebenschluß zu der Spule geschaltet ist, so daß der
Phasenwinkel des Stromes in dieser Spule in bezug auf den Strom in der Leitung
15 vorwärts gedreht wird.
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Abb.3 zeigt das Vektordiagramm des Zählers und der angeschlossenen
Stromkreise für den Fall, daß der Leistungsfaktor gleich eins ist. Die Vektoren
E, und E, stellen die beiden Spannungen zwischen den neutralen Leitungen 16 und
den Leitungen 14 und 15 dar. Der Vektor E3. stellt die Vektordifferenz vier Spannungen
E, und EZ dar. Diese entspricht der Spannung zwischen den Leitungen 14 und 15, die
der Spannungsspule 18 des Zählers zugeführt wird. I, und I2- stellen den Strom in
den Leitungen 14 und 1,9 dar. I, ist in umgekehrter Richtung durch den Vektor -
I. dargestellt. I," ist der den Nebenschlußwiderstand 24 durchfließende Strom, während
- I," den Strom der im Nebenschluß geschalteten Drosselspule 26 darstellt. Die Ströme
in den Spulen 2o und 21 sind durch die Vektoren I,' und - ZZ dargestellt, die miteinander
und mit der Spannung Es in Phase sind. Im allgemeinen ist der Strom in der Spannungsspule
9o° gegenüber der aufgedrückten Spannung nacheilend. Der ,durch diesen Strom hervorgerufene
Fluß ist daher durch den Vektor # dargestellt. Die durch die Spulen 2o und 21 hervorgerufenen-Flüsse-sind
in- Phase mit den Strömen I,' und - I2'. Bei einem Leistungsfaktor gleich eins beträgt
also der Winkel zwischen Strom- und Spannungskraftflüssen 9o°.
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Aus diesem Vektordiagramin ist zu ersehen, daß die Meßgenauigkeit
des Zählers nicht nennenswert beeinfiußt wird, wenn die Ströme I, und I, ungleich
sind, da ja der Winkel zwischen I, und Z,' und zwischen I2 und I2' immer 30° betragen
wird.
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Abb, 4 zeigt ein Vektordiagramm, bei dem angenommen ist, daß der Leistungsfaktor
der beiden Phasen kleiner als eins und in der einen Phase anders als in der anderen
ist, und zwar sind die Verhältnisse so gewählt, daß I, um 37°, dargestellt durch
den Winkel 0,. hinter der Spannung E, nacheilt, entsprechend einem Leistungsfaktor
.- o,8; während I, um 45', dargestellt durch den Winkel OZ, gegenüber der Spannung
E2 nacheilt, entsprechend einem Leistungsfaktor= o;7.
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In Abb. q. ist also ider für eine Spannung sehr ungünstige Fall dargestellt,
bei dem die Leistungsfaktoren verschieden sind. Trotzdem ist der Meßfehler nur sehr
gering. Dies ist dadurch begründet, daß die vektorielle Summe von ri und I,' nahezu
dieselbe ist wie in dem Falle, wenn beide Vektoren zusammenfallen. Die durch .den
Zähler gemessene Leistung ist - E3 # I,' # cos 0, + E3 # 1Z cos 02 , multipliziert
mit der Zählerkonstante; und die Gesamtwattleistung der beiden Phasen ist
dies ist =EILcos 0,+Ez#Iz#cos 02. . Die Spannungen E, und E. sind untereinander
gleich und proportional der Spannung E3, während I, und 1, proportional
I,' und I.' sind,
so daß der Zähler die Gesamtleistung des Mehrphasensystems
mit der für den praktischen Verkehr erforderlichen Genauigkeit mißt.
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Mit Rücksicht auf die Tatsache, daß das Verhältnis der Ströme in den
Spulen ao und a1 sich entsprechend den Schwankungen der Lastverteilung auf die einzelnen
Phasen ändert, ist es zweckmäßig, die Anordnung so zu treffen, daß keine gegenseitige
Induktion zwischen den Spulen auftritt, da sonst die Stromverteilung auf die Spulen
und die mit ihnen im Nebenschluß liegenden Stromkreise ungünstig beeinflußt werden.
Um eine solche gegenseitige Induktion zu verhindern, ist, wie aus Abb. 2 deutlich
zu erkennen ist, der Stromkern i9 aus lamelliertem Eisen hergestellt und in zwei
Hälften 27 und 28 unterteilt, die getneinsame Pole besitzen. Die beiden Teile der
Spule 2o sind auf das Kernstück 28 und die beiden Teile der Spule 2i auf das Kernstück
27 aufgewickelt. Der Abstand der beiden Pole des Stromkreises ist zweckmäßig so
bemessen, daß er dem Abstand der Pole des Spannungskernes 17 entspricht. Die erforderlichen
Widerstände und Drosselspulen 2o und 23 werden zweckmäßig in dem gleichen Gehäuse
wie der Zähler untergebracht.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Anordnung gemäß der Erfindung
sowohl für anzeigende als auch für integrierende Zähler und Apparate verwendbar
ist.
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Ein Zähler gemäß der Erfindung ist natürlich für jede Art Mehrphasennetze
zu verwenden; es ist zu diesem Zwecke nur erforderlich, die Phasenverschiebung der
Vektoren den jeweiligen Netzverhältnissen anzupassen.