DE555178C - Vorrichtung zur Anzeige des cosªÎ , insbesondere unter Benutzung der bekannten Fernmesverfahren, mit Hilfe eines Messinstrumentes, auf das die Differenz zweier Drehmomente einwirkt - Google Patents

Description

• 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.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Vorrichtung zur Anzeige des cos (p, insbesondere unter Benutzung der ' Bekannten Fernmeßverfahren, mit Hilfe eines Meßinstrumentes, auf das die Differenz zweier Drehmomente einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß 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-cp einschließt, wobei rp die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung bedeutet. Vorrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzspannung von J abgeleitet und durch besondere Mittel, z. B. Eisenwasserstoffwiderstände, in ihrer Größe von J unabhängig gemacht wird. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwandler und gegebenenfalls auch die Spannungswandler mit hoher Sättigung arbeiten. Vorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß ein umlaufender Kontaktgeber mit einer dem Lastdrehmoment proportionalen Geschwindigkeit angetrieben wird.