-
Vorrichtung zur Anzeige des cos (P, insbesondere unter Benutzung der
bekannten Fernmeßverfahren, mit Hilfe eines Meßinstrumentes, auf das die Differenz
zweier Drehmomente einwirkt Zur Messung des cos T, ist es bekannt, auf ein Ouotientenmeßgerät
sowohl die Wirkleistung als auch die Blindleistung einwirken zu lassen. Der Ausschlag
des Zeigers eines Quotientengerätes ist dann von der Phasenverschiebung abhängig.
Es ist ferner bekannt, den Leistungsfaktor mit Hilfe von zwei Einzelphasenenergiemessungen
anzuzeigen, wobei die beiden Meßelemente in Differenzwirkung ihrer Drehmomente einen
verstellbaren Zeiger bewegen und bei der der Zeigerantrieb in bestimmten Zeitabschnitten
in die Anfangslage zurückgeführt wird.
-
Die bekannten Einrichtungen sind verhältnismäßig kompliziert und teuer.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Messung der Phasenverschiebung
zwischen Wechselströmen und Wechselspannungen, auf die die Differenz zweier Drehmomente
einwirkt und die insbesondere zur Fernmessung geeignet ist.
-
Gemäß der Erfindung wird ein Meßinstrument benutzt, bei dem das eine
Drehmoment der Netzspannung und das andere einer Spannung proportional ist, die
in ihrer Größe ganz oder annähernd vom Strom unabhängig ist und die mit der Netzspannung
den Winkel go - 99 einschließt, wobei p die Phasenverschiebung zwischen Strom und
Spannung bedeutet.
-
Wenn man die Zusatzspannung mit K bezeichnet, so ist das zweite Drehmoment
proportional dem Wert E +K # sin (p. Hierin bedeutet E die Netzspannung. Die Differenz
der beiden Drehmomente entspricht dem Wert K # sin q-,. Die Drehmomente werden zweckmäßig
mit Hilfe von Ferraristriebsystemen erzeugt, von «-elchen dem einen die Spannung
E, dem anderen die Spannung zugeführt wird, die dem Ausdruck E -i- K # sin q) entspricht.
Eine derartige Spannung kann man beispielsweise erhalten, wenn man zu der Spannung
E geometrisch eine Spannung addiert, welche bei der Phasenverschiebung Null zum
Vektor der Spannung E rechtwinklig liegt und deren Phasenlage von der Phasenlage
von J abhängig, deren Größe jedoch von J unabhängig ist. Eine derartige Spannung
kann man z. B. unmittelbar vom Strom ableiten, wenn man z. B. mit Hilfe von Eisenwasserstoffwiderständen
von J einen konstanten Teil abzweigt und einem Widerstand - zuleitet, an dessen
Enden dann die g e Wünschte Spannung auftritt. Durch Hintereinanderschalten dieser
Spannung und der bei der Phasenverschiebung Null senkrecht
dazu
stehenden Spannung E erhält man .eine Spannung der gewünschten Größe.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt.
Mit z, 2, 3 sind die Drähte einer Drehstromleitung bezeichnet, und zwar soll die
Phasenverschiebung der in diesen Leitungen fließenden Ströme gegenüber den zugehörigen
Spannungen gemessen werden. Mit Hilfe des Spanungswandlers 4 wird eine Spannung
erzeugt und dem einen Ferraristriebsystem 5 des Meßgerätes 6 zugeführt. Die Zusatzspannung
K, deren Vektor bei der Phasenverschiebung Null (zwischen J und E) senkrecht zum
Vektor der Spannung E stehen muß, wird mit Hilfe der Stromwandler 7 und 8 gewonnen.
Durch geometrische Addition der von diesen Stromwandlern gelieferten Ströme wird
erreicht, daß der Vektor der durch den Widerstand 9 fließenden Ströme bei einer
Phasenverschiebung von Null senkrecht zum Vektor der Spannung E steht. Damit die
Größe des Stromes von J unabhängig ist, sind die Eisenwasserstoffwiderstände 1o
und zz vorgesehen. Damit die Spannung an diesen Eisenwasserstoffwiderständen nicht
zu stark ansteigen kann, sind die Stromwandler 7 und 8 durch die Widerstände 12
und 13 belastet. Die Sekundärwicklung des Spannungswandlers E ist mit dem Widerstand
9 und der Wicklung des Ferraristriebsystems 14 und des Meßgerätes in Reihe geschaltet,
so daß dieser Wicklung eine Spannung zugeführt wird, die E -{- K # sin q# entspricht.
-
Die Wirkungsweise der Anordnung wird im folgenden an Hand des in Abb.2
dargestellten Vektordiagramms erläutert. Der Vektor E entspricht der an der Sekundärseite
des Spannungswandlers 4 auftretenden Spannung. Das durch das Ferraristriebsystem
5 auf den beweglichen Anker des Meßgerätes 6 ausgeübte Drehmoment, dessen Richtung
durch den Pfeil 15 angegeben ist, entspricht der Größe dieses Vektors. Der Wicklung
des Triebsystems 14 wird eine Spannung zugeführt, die durch den Vektor E14 dargestellt
ist. Diese Spannung wird durch Addition der Vektoren E -E- K gewonnen. Das vom Ferraristriebsystem
14 auf den Anker des Meßgerätes 6 ausgeübte Drehmoment entspricht der Größe des
Vektors E14. Sofern der Winkel zwischen E und E14, der in Abb. 2 mit a bezeichnet
ist, genügend klein ist, ist E beinahe so groß wie E14. Auf den Anker des Meßgerätes
6 wird daher kaum ein Drehmoment ausgeübt. Entsteht dagegen eine Phasenverschiebung,
so dreht sich der Vektor K, dessen absolute Größe von J unabhängig ist, und nimmt
beispielsweise die durch den Vektor K' dargestellte Lage ein. Die dem Ferraristriebsystem
zugeführte Spannung ist mit E'14 bezeichnet. Der Winkel (p zwischen den Vektoren
K und K' entspricht der Phasenverschiebung zwischen E und J. Die Vektoren E und
E'14 unterscheiden sich, sofern a genügend klein ist, um einen Betrag, der angenähert
K sin p proportional ist. Auf den Anker des Meßgerätes 6 wird daher ein Drehmoment
ausgeübt, welches dem Winkel #q entspricht. Dieses Drehmoment kann in bekannter
Weise gemessen und angezeigt werden. Die Zeigerstellung des Meßgerätes kann mit
Hilfe eines der bekannten Fernmeßverfaliren nach einem entfernten Ort übertragen
werden. Man kann zu dem gleichen Zweck auch ein Meßgerät mit umlaufendem Anker benutzen,
dessen Drehzahl dem auf ihm ausgeübten Drehmoment entspricht, und der einen Kollektor
16 antreibt. Die Zahl der Kontaktschlüsse bzw. Unterbrechungen, die durch diesen
Kontaktgeber hervorgerufen werden, sind dann ein Maß für die Phasenverschiebung.
Ihre Zahl kann an einem entfernten Ort in bekannter Weise, z. B. durch Umladen von
Kondensatoren über ein Meßgerät, angezeigt werden.
-
Die Meßgenauigkeit des Gerätes gemäß der Erfindung ist, wie sich aus
Abb. 2 ergibt, von der Größe des Winkels a abhängig. Für die meisten Messungen kann
man jedoch eine genügend große Meßgenauigkeit erzielen. Gegebenenfalls kann man
durch zusätzliche Mittel erreichen, daß bei der Phasenverschiebung Null die Drehmomente,
die auf den Anker des Meßgerätes ausgeübt werden, gleich groß sind und dadurch die
Meßgenauigkeit im Bereich kleiner Phasenverschiebungen erhöht wird. Die zur Verwendung
kommenden Stromwandler arbeiten zweckmäßig im Sättigungsgebiet, damit die zur Messung
dienenden Größen möglichst unabhängig von der absoluten Größe von E und J sind.
-
Es ist leicht einzusehen, daß es gleichgültig ist, ob man das Drehmoment
vorn sin 9 oder von einer anderen Funktion des Winkels g), z. B. von cos T, abhängig
macht. Um eine Abhängigkeit des Drehmomentes vom cos zu erhalten, genügt es, eine
der Spannungen um 9o° zu verdrehen. Es ist nicht notwendig, daß die zur Verwendung
kommenden Drehmomente linear abhängig von den an die Triebsysteme angelegten Spannungen
sind, sondern es genügt, wenn die Abhängigkeit bei beiden Triebsystemen etwa den
gleichen Verlauf zeigt, z. B. quadratisch ist.