DE574188C - Einrichtung zum Messen des Wirkverbrauches bei einer grossen Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Messen des Wirkverbrauches bei einer großen Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen des Wirk- oder Blindverbrauches bei einer großen bzw. kleinen Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung.
• Beim Messen des Wirkverbrauches bei großer Phasenverschiebung oder beim Messen des Blindverbrauches bei kleiner Phasenverschiebung ist mit gewöhnlichen Wirkverbrauchzählern bzw. Blindverbrauchzählern nur in den seltensten Fällen eine brauchbare Messung zu erreichen, weil schon kleine Fehlwinkel des Zählers und der Wandler große Fehler zur Folge haben. Es müssen deshalb solche Zähler genau unter Berücksichtigung der Fehlwinkel der Wandler geeicht werden. Diese Fehlwinkel sind aber in der Regel nicht genügend genau bekannt. Sie sind bei Wandlern einer gegebenen bekannten Type schon etwas verschieden und hängen vor allem, von der Bürde ab. Diese ist meistens aber auch nicht genügend bekannt und wird außerdem von.Übergangswiderständen beeinflußt. Außer von diesen Daten ist der Fehlwinkel der Stromwandler noch von der primären Belastungsstärke abhängig. Der Zähler kann also bestenfalls nur für eine einzige Strombelastung, etwa Nennstrom, für die Wandler bei großer Phasenverschiebung geeicht werden. Bei anderer Strombelastung ändert sich der Fehlwinkel, und der Zähler zeigt wieder Fehler. Bei cos 9p = 0,03 (übliche Verhältnisse bei Blindstrommaschinen) erzeugt ein Fehlwinkel von nur io' bereits einen Fehler von 90;o.
• Die Erfindung beseitigt die erwähnten Schwierigkeiten. Handelt es sich beispielsweise um die Messung des Wirkverbrauches bei einer großen Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, so werden erfindungsgemäß durch eine an sich bekannte Subtraktions- oder Summationsvorrichtung die Drehmomente oder Drehzahlen eines Blindverbrauchzählers und eines Mischverbrauchzählers algebraisch summiert. Die Drehzahlen, Drehmomente oder Übersetzungsverhältnisse der Verbindungsteile sind derart abgeglichen, daß sich die dem Blindverbrauch proportionalen Anteile aufheben. Soll statt dessen der Blindverbrauch bei einer kleinen Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung gemessen werden, so wird statt des Blindverbrauchzählers ein Wirkverbraüchzähler benutzt. Selbstverständlich ist aber auch die Einrichtung zum Messen des Mischverbrauches, der bei einer Phasenverschiebung von a.° zwischen Strom und Spannung seinen Maximalwert hat, brauchbar. In diesem Fall muß aber die Abgleichung der Meßsysteme um a.° gegen die innere Abgleichung der vorerwähnten Meßsysteme verschoben sein.
• Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
• In Abb. z sind die Verhältnisse bei einer großen Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung dargestellt.
• U ist die an der Spannungsspule des Zählers liegende Spannung und J der Strom. Es soll der Wirkverbrauch gemessen werden. Mit einem Wirkverbrauchzähler läßt sich aus den angegebenen Gründen die Messung nicht vornehmen. Zur Messung wird ein Blindverbrauchzähler undeinMischverbrauchzähler verwendet, die auf ein gemeinsames Zählwerk arbeiten. Der Blindverbrauchzähler zeigt bei der großen, von 9o° wenig abweichenden Verschiebung genau. Der Mischverbrauchzähler ist ebenfalls von den Fehlwinkeln praktisch unabhängig. Der Spannungstriebfluß 0 UB des Blindverbrauchzählers ist in Phase mit der Spannung U. Den Phasenverschiebungswinkel z zwischen der Spannung U und dem Spannungstriebfluß OUht des Mischv erbrauchzählers wählt man am besten zu 30°. Die beiden Zähler arbeiten über ein Planetengetriebe auf ein gemeinsames Zählwerk. Die Übersetzungen zwischen den Zählern und dem Planetengetriebe werden so gewählt, daß der Anteil am Blindverbrauch, den der Mischverbrauchzähler mißt, und der gesamte Blindverbrauch, den der Blindverbrauchzähler mißt, sich in bezug auf das Zählwerk aufheben, so daß dies nur proportional dem Wirkverbrauch zeigt.
• Die Wirkungsweise der Meßeinrichtung soll an Hand der Abb.2 erläutert werden. Die Geschwindigkeit des Blindverbrauch-, zählers ist dem Produkt U # J' # sin (z) direkt proportional. Dieses Produkt ist durch die dünn ausgezogene Kurve r angedeutet. Der Mischverbrauchzähler hat eine Geschwindigkeit proportional U # J # sin (30 -T) (2). Diesem Produkt entspricht die strichpunktierte Kurve 2. Das Produkt läßt sich in seine algebraische Summe zerlegen. Der erste Summand ist durch die stark ausgezogene Kurve 3 und der zweite Summand durch die strichlierte Kurve 4 dargestellt. Wird nun die Übersetzung zwischen dem Triebwerk des Blindverbrauchzählers und dem ihm zugeordneten Sonnenrad des Planetengetriebes mal größer gewählt als die zwischen dem Triebwerk des Mischverbrauchzählers und dessen Sonnenrad, so heben sich die Sinusglieder der Gleichungen r und 3 in bezug auf die Kreuzwelle auf. Das Zählwerk zeigt proportional 1/2 U # J # cos (p (stark ausgezogene Kurve 3, Abb. 2). Es kann also in Kilowattstunden geeicht werden. Statt dieZähler über einPlanetengetriebe auf das Zählwerk einwirken zu lassen, kann man auch die Zähleranker auf einer gemeinsamen Welle anordnen. Das resultierende Drehmoment wird durch Wahl der Amperewindungen oder durch andere bekannte Mittel zur Beeinflussung des Drehmomentes dein Wirkverbrauch proportional gemacht. Im vorliegenden Falle wären die Nenndrehmomente entsprechend dem Verhältnis : z zu wählen.
• In analoger Weise kann die Messung des Blindverbrauches bei kleiner Phasenverschiebung vorgenommen werden, indem man einen Wirkverbrauchzähler mit einem geeigneten Mischverbrauchzähler, zweckmäßig einem solchen mit 6o° Verschiebung, zwischen Spannung und Spannungsfluß kombiniert.
• Entsprechend läßt sich auch der Mischverbrauch, der bei einer Phasenverschiebung von a° zwischen Strom und Spannung seinen Maximalwert hat, bei einer solchen Phasenverschiebung genau messen, bei der der Strom ungefähr senkrecht auf der Stromrichtung bei maximalem Mischverbrauch steht.
• Dieser Fall soll an Hand des in Abb.3 dargestellten Diagramms näher erläutert werden.
• Der Strom .T eilt der Spannung U um den Winkel 99 nach. Der Mischverbrauch erreicht bei einer Phasenverschiebung von a° zwischen Strom und Spannung seinen Maximalwert. Zur Messung werden zwei Mischverbrauchzähler verwendet. Der eine Mischverbrauchzähler muß so abgeglichen sein, daß sein SpannungstriebflüB OUMi um a° gegen die Spannung U verschoben ist, also etwa senkrecht auf dem Strom J steht. Der Spannunggstriebfluß OUM, des zweiten Mischverbrauchzählers ist, wie in den vorerwähnten Fällen, gegen den Spannungstriebfluß 0 Uhil des ersten Mischverbrauchzählers um den Winkel n verschoben, d. h. seine Verschiebung gegenüber der Spannung Uist a + n. Die innere Abgleichung der Meßsysteme ist also um a° gegen die innere Abgleichung der Meßsysteme, wie sie bei den in dem Diagramm nach Abb. z dargestellten Verhältnissen verwendet wurden, verschoben.
• Die beschriebenen Meßeinrichtungen beziehen sich in gleicher Weise auf Einphasenwie auf Mehrphasenzähler.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Einrichtung zum Messen des Wirkverbrauches bei einer großen Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine an sich bekannte Subtraktions- oder Summationsvorrichtung die Drehmomente oder Drehzahlen eines Blindverbrauchzählers und eines Mischv erbrauchzählers algebraisch summiert werden und daß die Drehzahlen, Drehmomente oder Übersetzungsverhältnisse der Verbindungsteile derart abgeglichen sind, daß sich die dem Blindverbrauch proportionalen Anteile aufheben. z. Einrichtung zum Messen des Blindverbrauches bei einer kleinen Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Einrichtung gemäß Anspruch z statt des Blindverbrauchzählers einWirkverbrauchzähler benutzt wird. 3. Einrichtung zum Messen des Mischverbrauches, der bei einer Phasenverschiebung von a° zwischen Strom und Spannung seinen Maximalwert hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgleichung der Meßsysteme um a° gegen die innere Abgleichung der Meßsysteme gemäß Anspruch z oder a verschoben ist. q.. Meßeinrichtung nach Anspruch z, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß je über eine Übersetzung das eine Meßsystem auf den ersten, das andere Meßsystem auf den zweiten Teil eines Planetengetriebes einwirken und daß mit dem dritten Teil des Getriebes ein Zählwerk gekuppelt ist. Meßeinrichtung nach Anspruch r, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker der Meßsysteme auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind und daß durch die Wahl der Amperewindungen oder durch andere bekannte Mittel zur Beeinflussung des Drehmomentes das resultierende Drehmoment proportional dem zu messenden Verbrauchswert gemacht wird. 6. Meßeinrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Mischverbrauchzähler die Verschiebung zwischen Spannung und Spannungstriebfluß 30° beträgt. 7. Meßeinrichtung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, -daß bei dem Mischverbrauchzähler die Verschiebung zwischen Spannung und Spannungstriebfluß 6o° beträgt. B. Meßeinrichtung nach Anspruch q., 6 und 7, » dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung zwischen. dem Blindverbrauchzähler bzw. dem Wirkverbrauchzähler und dem ihm zugeordneten Sonnenrad des Planetengetriebes mal so groß ist wie die zwischen dem Mischverbrauchzähler und dessen Sonnenrad. g. Meßeinrichtung nach Anspruch q., 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Nenndrehmoment des Mischverbrauchzählers zu dem Nenndrehmoment des Blindverbrauchzählers bzw. des Wirkverbrauchzählers wie : a verhält.