DE592729C

DE592729C - Device for measuring electrical energy, taking into account losses that occur during the transmission or conversion of the energy in front of or behind the measuring point

Info

Publication number: DE592729C
Application number: DES99837D
Authority: DE
Original assignee: NIKOLAUS SZEKELY DIPL ING; OSKAR SZILAS DR ING
Current assignee: NIKOLAUS SZEKELY DIPL ING; OSKAR SZILAS DR ING
Priority date: 1930-12-05
Filing date: 1931-07-17
Publication date: 1934-02-13

Description

Vorrichtung zur Messung elektrischer Energie unter Berücksichtigung von Verlusten, die bei der Übertragung bzw. Umformung der Energie vor oder hinter der Meßstelle entstehen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung elektrischer Energie unter Berücksichtigung von Verlusten, die bei der Übertragung oder Umformung der Energie vor oder hinter der Meßstelle entstehen. Z. B. soll bei der Transformierung von Hoch- auf Niederspannung die der Hochspannungsseite zugeführte volle Energie in einer ausschließlich auf die Niederspannungsseite geschalteten Vorrichtung dadurch gemessen werden, daß die hinter den Transformator geschaltete Meßvorrichtung auch die im Transformator entstehenden Verluste zu überwachenvermag.. Oder die Meßvorrichtung soll nach. der Erfindung die Verluste in einer Fernleitung dadurch überwachen, daß die Verluste in einer am Anfang der Fernleitung angeordneten Meßvorrichtung vqn der dort fließenden Energie abgezogen oder in einer am Ende der Fernleitung angeordneten Meßvorrichtung zu der dort fließenden Energie addiert werden. Sogar nichtelektrische, z. B. mechanische Verluste lassen sich nach der Erfindung überwachen. Z. B. kann die von einer Dynamomaschine aufgenommene mechanische Arbeit an den Klemmen der Dynamomaschine gemessen werden.Device for measuring electrical energy under consideration of losses that occur during the transmission or transformation of the energy before or after The invention relates to a device for measuring electrical energy taking into account losses that occur in the transmission or transformation of the energy in front of or behind the measuring point. For example, at the transformation from high to low voltage is that of the high voltage side full energy in an exclusively switched to the low-voltage side Device can be measured in that the connected behind the transformer Measuring device is also able to monitor the losses occurring in the transformer. Or the measuring device should follow. of the invention, the losses in a transmission line monitor by the fact that the losses in one arranged at the beginning of the trunk line Measuring device deducted from the energy flowing there or in one at the end of the Long-distance line arranged measuring device are added to the energy flowing there. Even non-electric ones, e.g. B. mechanical losses can be according to the invention monitor. For example, the mechanical work taken up by a dynamo machine can be measured at the terminals of the dynamo.

Die Erfindung gestattet also die Messung elektrischer Energie zuzüglich der vor der Meßstelle entstandenen oder abzüglich der hinter der Meßstelle eintretenden Verluste, und zwar können Verluste überwacht werden, die sich aus einem von der Belastung unabhängigen und einem von der Belastung abhängigen Teil zusammensetzen. Die Verluste werden erfindungsgemäß dadurch überwacht, daß im Induktionsmeßgerät ein zusätzliches Drehmoment erzeugt wird, das der Größe und Richtung nach den Verlusten entspricht, und zwar wird ein Drehmoment, welches den von der Belastung unabhängigen Verlusten entspricht, durch die Einführung eines zusätzlichen Stromes und ein Drehmoment, welches den von der Belastung abhängigen Verlusten entspricht, durch die Einführung einer zusätzlichen Spannung in das Meßgerät erzeugt. Der zusätzliche Strom wie auch die zusätzliche Spannung können durch die Einschaltung je eines Ohmschen Widerstandes erzeugt werden, die je nachdem, ob das zusätzliche Drehmoment zu addieren oder abzuziehen ist, in entsprechender Weise mit der Strom- bzw. Spannungsspule des Meßgerätes verbunden werden. Der vom zusätzlichen Strom durchflossene Widerstand wird so bemessen oder eingestellt, daß der zusätzliche Strom mit der in das Meßgerät eingeführten Spannung ein den von der Belastung unabhängigen Verlusten entsprechendes Drehmoment erzeugt. Der Widerstand zur Erzeugung der zusätzlichen Spannung wird so bemessen oder eingestellt, daß die zusätzliche Spannung mit dem in das Meßgerät eingeführten Strom ein den von der Belastung abhängigen Verlusten entsprechendes Drehmoment erzeugt.The invention thus allows the measurement of electrical energy plus those arising in front of the measuring point or minus those occurring behind the measuring point Losses, namely losses resulting from any of the can be monitored Combine the load-independent part and a part that is dependent on the load. The losses are monitored according to the invention in that in the induction measuring device an additional torque is generated according to the magnitude and direction of the losses corresponds to, namely a torque which is independent of the load Losses due to the introduction of an additional current and a torque, which corresponds to the load-dependent losses due to the introduction an additional voltage is generated in the measuring device. The extra electricity as well the additional voltage can be achieved by switching on an ohmic resistor generated depending on whether the additional torque is to be added or subtracted is connected in a corresponding manner to the current or voltage coil of the measuring device will. The resistance through which the additional current flows is measured as or set that the additional current with the voltage introduced into the meter generates a torque corresponding to the losses independent of the load. The resistance for generating the additional voltage is dimensioned or adjusted in such a way that that the additional Voltage with that introduced into the meter Current generates a torque corresponding to the load-dependent losses.

Bei der Messung der Energie, die ein Transformator auf der Oberspannungsseite aufnimmt, hat man bereits die Spannungsspule des Zählers auf die Unterspannungsseite verlegt und den Spannungsabfall des Transformators mittels einer der Spannungsspule vorgeschalteten, dem Kurzschlußdreieck des Transformators angepaßten Impedanz kompensiert, wobei der Meßstrom einem auf die Oberspannungsseite geschalteten Stromwandler entnommen wurde. Demgegenüber wird beim Erfindungsgegenstand die Verlustenergie selbst durch ein im Zähler erzeugtes zusätzliches Drehmoment kompensiert, ohne daß ihre Faktoren Strom und Spannung einzeln einer Kompensation bedürfen. Demzufolge läßt sich die genannte Impedanz durch einen Ohmschen Widerstand ersetzen.When measuring the energy that a transformer uses on the high-voltage side picks up, you already have the voltage coil of the meter on the low voltage side and the voltage drop of the transformer by means of one of the voltage coil upstream impedance matched to the short-circuit triangle of the transformer, the measuring current being taken from a current transformer connected to the high-voltage side became. In contrast, with the subject matter of the invention, the energy loss is itself through compensates for an additional torque generated in the meter without affecting its factors Current and voltage individually require compensation. As a result, the Replace the said impedance with an ohmic resistance.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in ihrer Anwendung zur Überwachung der von einem Leistungstransformator auf der Oberspannungsseite aufgenommenen Energie durch eine auf die Unterspannungsseite geschaltete Meßvorrichtung schematisch dargestellt.In the drawing, embodiments of the invention are in their Application for monitoring of a power transformer on the high voltage side absorbed energy by a measuring device connected to the low voltage side shown schematically.

In sämtlichen Abbildungen bezeichnet P die Primär-, S die Sekundärwicklung des Leistungstransformators, a die Stromspule, f die Spannungsspule eines Zählers, n und m veränderbare Ohmsche Widerstände zur Erzeugung bzw. Einstellung der in die Zähler einzuführenden zusätzlichen Ströme bzw. Spannungen und M den von der Sekundärwicklung S gespeisten Verbraucher.In all figures, P denotes the primary winding, S the secondary winding of the power transformer, a the current coil, f the voltage coil of a counter, n and m variable ohmic resistances for generating or setting the additional currents or voltages to be introduced into the counters, and M denotes the the secondary winding S fed consumers.

In der Schaltung nach Abb. z liegt die Stromspule a im Verbraucherkreise und der Widerstand n zur Erzeugung des zusätzlichen Stromes ist parallel zum Verbraucher M geschaltet. Dadurch erhält die Stromspule a auch bei ausgeschaltetem Verbraucher M einen Strom, dessen Wert mit Hilfe des Widerstandes ia so eingestellt wird, daß der Zähler eine den Leerlaufverlusten des Transformators PS gleiche Belastung anzeigt. Nach Einschaltung des Verbrauchers M fließt auch der Belastungsstrom desselben durch die Stromspule a, so daß der Zähler den Nutzverbrauch samt der Leerlaufsarbeit anzeigt.In the circuit according to Fig. Z, the current coil a is in the consumer circuit and the resistance n for generating the additional current is parallel to the consumer M switched. As a result, the current coil receives a even when the consumer is switched off M is a current, the value of which is set with the help of the resistor in such a way that the counter shows a load equal to the no-load losses of the transformer PS. After switching on the consumer M, the load current of the same also flows through it the current coil a, so that the counter shows the useful consumption including the idle work.

Der Widerstand m zur Erzeugung der zusätzlichen Spannung ist an die Klemmen der Sekundärwicklung si eines Stromwandlers gelegt, dessen Primäre P, in Reihe mit der Stromspule a liegt. Dieser Widerstand na erhält also einen dem Belastungsstrom des Transformators PS verhältnis- und phasengleichen Strom und wird so bemessen oder eingestellt, daß er einen Spannungsabfall erzeugt, der dem auf die Sekundärseite bezogenen Ohmschen Spannungsabfall in den Wicklungen des belasteten Transformators PS gleich ist. Um den Spannungsabfall im Widerstand na zur sekundären Klemmenspannung des Transformators PS addiert in den Zähler einzuführen, ist der Widerstand m mit der Spannungsspule f in Reihe geschaltet und diese Gruppe in, f an die sekundären Klemmen des Transformators PS gelegt. Es ist dabei gleichgültig, ob der Spannungskreis m, f vor oder hinter die Primärwicklung j51 des Stromwandlers geschaltet wird.The resistor m for generating the additional voltage is applied to the terminals of the secondary winding si of a current transformer, the primary P of which is in series with the current coil a . This resistor na thus receives a current that is proportional and in phase with the load current of the transformer PS and is dimensioned or set so that it generates a voltage drop that is equal to the ohmic voltage drop in the windings of the loaded transformer PS related to the secondary side. In order to add the voltage drop in the resistor na to the secondary terminal voltage of the transformer PS in the counter, the resistor m is connected in series with the voltage coil f and this group in, f is connected to the secondary terminals of the transformer PS. It does not matter whether the voltage circuit m, f is connected before or after the primary winding j51 of the current transformer.

Ist die Belastung des Transformators PS so hoch, daß der Belastungsstrom nicht unmittelbar durch die Stromspule a geleitet werden kann, so bedient man sich nach Abb. 2 eines Stromwandlers s2, p2 zur Einführung des Belastungsstromes in den Zähler.Is the load on the transformer PS so high that the load current cannot be passed directly through the current coil a, one makes use of it according to Fig. 2 of a current transformer s2, p2 for introducing the load current into the Counter.

U m den zusätzlichen Strom in wirtschaftlicher Weise zu erzeugen, muß auch der Widerstand ya unter Zwischenschaltung eines Spannungswandlers P3, s3 nach Abb. 2 gespeist werden.In order to generate the additional electricity in an economical way, the resistor ya with the interposition of a voltage converter P3, s3 are fed according to Fig. 2.

Statt Zähler lassen sich auch Leistungsmesser ohne Abänderung der Schaltungen verwenden. Für Mehrphasensysteme oder Einphasensysteme mit mehr als zwei Leitungen kann die Meßvorrichtung durch mehrfache Anwendung der Bestandteile in der üblichen Weise zusammengestellt werden. Mit Rücksicht darauf, daß in diesen Systemen die Phasen- bzw. Teilspannungen praktisch gleichgehalten werden, genügt es jedoch, den zusätzlichen Strom nur einer der Stromspulen zuzuführen. Sind die Außenleiter gleichbelastet, so genügt auch, die zusätzliche Spannung nur in eine der Spannungsspulen einzuführen.Instead of counters, power meters can also be used without changing the Use circuits. For multi-phase systems or single-phase systems with more than The measuring device can create two lines by multiple applications of the components be compiled in the usual way. With regard to the fact that in these Systems in which phase or partial voltages are kept practically the same is sufficient however, it is only necessary to supply the additional current to one of the current coils. Are the If the outer conductor is equally loaded, it is also sufficient to apply the additional voltage to just one of the voltage coils.

Soll bei der Transformierung von Nieder- auf Hochspannung die an der Hochspannungssekündärseite abgenommene nützliche Energie mittels ausschließlich auf die Niederspannungsprimärseite geschalteter Vorrichtungen gemessen werden, so sind die Transformatorverluste von der primären Energie abzuziehen. Zu diesem Zwecke brauchen die Schaltungen nach Abb. z und 2 nur so weit abgeändert zu werden, daß der zusätzliche Strom und die zusätzliche Spannung in entgegengesetztem Sinne in den Zähler eingeführt werden.Should the at the transformation from low to high voltage High-voltage secondary consumed useful energy by means of exclusively be measured on the low-voltage primary side switched devices, so the transformer losses must be subtracted from the primary energy. To this end need the circuits according to Fig. z and 2 only to be modified so far that the additional current and the additional voltage in opposite sense in the meter will be introduced.

Bei der Messung von über Fernleitungen übertragener Energie unter Berücksichtigung der Übertragungsverluste lassen sich die von der Belastung unabhängigen Teile der Verluste - wie die dielektrischen Verluste der durch die Isolation gebildeten Kondensatoren, die Strahlung und die Ableitung - mittels des zusätzlichen Stromes und die von der Belastung abhängigen Ohmschen Verluste mittels der zusätzlichen Spannung überwachen. Wird am Anfang der Fernleitung gemessen, so sind die zusätzlichen Werte abzuziehen, damit die Meßvorrichtung die am Ende der Fernleitung abnehmbare Nutzenergie anzeigt. Soll aber die gesamte in die Fernleitung gesandte Energie am Ende der Fernleitung gemessen werden, so sind die zusätzlichen Werte zu den am Ende der Fernleitung herrschenden Strom- und Spannungswerten zu addieren.When measuring energy transmitted over long-distance lines below Consideration of the transmission losses can be made independent of the load Parts of the losses - such as the dielectric losses of those formed by the insulation Capacitors, radiation and discharge - by means of the additional current and the ohmic losses dependent on the load by means of the additional Monitor voltage. If measurements are taken at the beginning of the long-distance line, the additional Subtract values so that the measuring device is removable at the end of the long-distance line Useful energy indicates. But should all of the energy sent into the long-distance line be at the end of the long-distance line are measured, the additional values are those at the end of the pipeline Add current and voltage values.

Ähnlich läßt sich die von Dynamomaschinen aufgenommene mechanische Energie durch Addition und die mechanische Nutzenergie von Elektromotoren durch Abzug des zusätzlichen Drehmomentes messen. Die von der Belastung unabhängigen Verluste lassen sich mittels des Widerstandes n und die von der Belastung abhängigen Verluste mittels des Widerstandes m überwachen.The mechanical Energy through addition and the useful mechanical energy of electric motors through Measure the deduction of the additional torque. The losses independent of the load can be determined by means of the resistance n and the losses dependent on the load monitor by means of the resistor m.

Die außerhalb des eigentlichen Meßgerätes a, f liegenden Zubehöre, wie die Widerstände n, m und die Strom- und Spannungswandler s1, p1; s2, P2; s3, P3, werden vorteilhaft in einem Gehäuse untergebracht. Bei Vorrichtungen zur Messung der Energie von Transformatoren lassen sich dieselben Zubehöre am Transformator anbringen oder im Olgehäuse des Transformators unterbringen: Zur Vermeidung von Fehlschaltungen empfiehlt es sich, die mit den Klemmen z, 2, 3 ... usw. des Meßgerätes zu verbindenden Klemmen i', 2', 3' . . . usw. in einer Reihe so anzuordnen, daß die Verbindungen der Reihe nach vorzunehmen sind, daß also die erste Klemme i' mit der ersten Klemme i .des Meßgerätes, die zweite Klemme 2' mit der zweiten Klemme 2 des Meßgerätes usw. zu verbinden ist.The accessories outside the actual measuring device a, f , such as the resistors n, m and the current and voltage converters s1, p1; s2, P2; s3, P3 are advantageously accommodated in a housing. In the case of devices for measuring the energy of transformers, the same accessories can be attached to the transformer or housed in the transformer's oil housing: To avoid incorrect switching, it is advisable to connect the terminals i to terminals z, 2, 3 ... etc. of the measuring device ', 2', 3 '. . . etc. to be arranged in a row so that the connections are to be made one after the other, so that the first terminal i 'with the first terminal i. of the measuring device, the second terminal 2' with the second terminal 2 of the measuring device, etc. is to be connected .

Claims

PATENT CLAIMS: x. Device for measuring electrical energy under Consideration of losses that occur during the transmission or conversion of the energy arise in front of or behind the measuring point, characterized in that for measurement the losses independent of the load due to the introduction of an additional Current into the current coil (a) and to measure the load-dependent losses by introducing an additional voltage into the voltage coil (f) this Losses corresponding additional torques are generated in the induction measuring device.

2. Measuring device according to claim z, characterized in that for introducing the additional current into the current coil (a) a directly or with the interposition of a converter (s3, P3) applied to the voltage of the measuring point ohmic resistance (n) with the current coil (a ) is connected in series, while to introduce the additional voltage into the voltage coil (f) a (p1, s1) ohmic resistance (m) that changes with the current of the yIeßstelle with the interposition of a current transformer is switched on in series with the voltage circuit of the measuring device.

3. Measuring devices according to claim z or 2, characterized in that the accessories lying outside the actual measuring device (a, f) are accommodated in a housing. q.

Apparatus according to claim z or 2 for measuring the energy of transformers, characterized in that the accessories lying outside the actual measuring device (a, f) are attached to the transformer (PS) or are accommodated in its oil housing.

5. Measuring devices according to claim 3 or 4, characterized in that with the terminals (i, 2, 3 ... etc.) of the measuring device to be connected terminals (z ', 2', 3 '... etc.) so are strung together so that the connections take place in sequence.