DE685287C

DE685287C - Method for measuring the active or blinking components of alternating currents or voltages

Info

Publication number: DE685287C
Application number: DES117648D
Authority: DE
Inventors: Armin Ohlhans
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1935-03-22
Filing date: 1935-03-22
Publication date: 1939-12-15

Description

Verfahren zum Messen der Wirk- oder Blindkomponente von Wechselströmn oder -spannungen Zum Messen des jeweiligen Wertes des Leistungsfaktors eines Wechselstromsystems ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein Stromwandler mit offenem Eisenkern benutzt wird, der teine besondere abschaltbare Spannungswandlerwicklung und eine Sekundärwicklung trägt, an die ein elektisches Meßgerät angeschlossen ist. Mit dieser Meßeinrichtung wird unter Zuhilfenahme magnetischer Felder mit gemeinsamem Kraftlimenweg aus einem von dem Strom und einem von der Spannung herrührenden Vektor ein resultierender Vektor gebildet und die Größe der Vektoren so eingestellt, daß die Wirkung einer der Vektoren auf das elektrische Meßgerät ein Maß für den Leistungsfaktor bildet. Zu diesem Zweck sollen nacheinander die den Vektoren entsprechenden Magnetfelder auf einen gewünschten Wert eingestellt und danach durch Überlagerung der Felder die geometrische Summe an dem Meßinstrument erkennbar gemacht werden.Method for measuring the active or reactive component of alternating currents or voltages To measure the current value of the power factor of an AC system a method has been proposed in which an open iron core current transformer is used, the special disconnectable voltage transformer winding and a Carries secondary winding to which an electrical measuring device is connected. With this The measuring device is made with the aid of magnetic fields with a common Kraftlimenweg a resulting vector from a vector resulting from the current and from a vector Vector formed and the size of the vectors adjusted so that the effect of a the vectors on the electrical measuring device forms a measure of the power factor. For this purpose, the magnetic fields corresponding to the vectors should one after the other set to a desired value and then by overlaying the fields the geometric sum can be made recognizable on the measuring instrument.

Es hat sich nun gezeigt, daß dieses Verfahren durch verhältnismäßig geringe Abänderungen so ausgebildet werden kann, daß es zum Messen der Wirk- oder Blindkomponente des Stromes oder der Spannung benutzt werden kann. Durch Multiplikation der so gemessenen Werte der Wirk- oder Blindkomponente des Stromes bzw. der Spannung mit der zugehörigen Spannungs. bzw. Stromstärke kann dann die Wirk- oder Blindleistung ermittelt werden. It has now been shown that this method can be used relatively small changes can be designed so that it can be used to measure the active or Reactive component of the current or the voltage can be used. By multiplication the values of the active or reactive component of the current or voltage measured in this way with the associated voltage. or amperage can then be the active or reactive power be determined.

Zu diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen der Wirkkomponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung der resultierende Vektor aus der geometrischen Summe des positiven Strom- bzw. Spannungsvektors und des negativen Spannungs- bzw. Stromvektors gebildet und die Wirkung des resultierenden Vektors auf das elektrische Meßgerät durch im Spannungs- bzw. Stromkreis angeordnete Regelmittel so eingestellt, daß sie die gleiche wird wie die von dem Strom- bzw. Spannungsvektor herrührende, worauf die von der Spannung bzw. von dem Strom herrührende Wirkung auf das Meßgerät als Maß für die gegesuchte Wirkkomponente des Stromes bzw. der Spannung dient. To this end, according to the present invention, to determine the active component of an alternating current or an alternating voltage is the resulting Vector from the geometric sum of the positive current or voltage vector and of the negative voltage or current vector and the effect of the resulting Vector on the electrical measuring device by arranged in the voltage or circuit Control means set so that it becomes the same as that of the current resp. Voltage vector originating, followed by that originating from the voltage or from the current Effect on the measuring device as a measure for the sought active component of the current or serves the tension.

Wenn es sich um die Bestimmung der Blindkomponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung handelt, so kann gemäß der Erfindung der resultierende Vektor aus der geometrischen Summe des positiven Spannungs- bzw. Stromvektors und des negativen Strom- bzw. Spannungsvektors gebildet und die Wirkung des resultierenden Vektor auf das elektrische Meßgerät durch im Spiaig : nungskreis angeordnete Regelmittel auf eine Mindestwert eingestellt werden, worauf die von dem resultierenden Vektor herrührende Wirkung auf das Meßgerät als Maß für die Blindkomponente der Spannung bzw. des Stromes dient. When it comes to determining the reactive component of an alternating current or an alternating voltage, so can according to the invention the resulting vector from the geometric sum of the positive voltage resp. Formed current vector and the negative current or voltage vector and the effect of the resulting vector on the electrical measuring device through in the Spiaig: nungskreis arranged control means are set to a minimum value, whereupon that of the resulting vector effect on the measuring device as a measure of the reactive component the voltage or the current is used.

Es ist eine Meßeinrichtung bekanntgeworden, bei der durch Zusammensetzen von Vektoren die Wirkkomponente eines Stromes oder einer Spannung ermittelt werden kann, indem man eine Komponente so einstellt, daß sich an einem Meßinstrument eine Minimalablesung ergibt, die der gesuchten Wirkkomponente entspricht. Bei dieser bekannten An ordnung handelt es sich aber nicht um eine vektorielle Zusammensetzung von Magnetfeldern, sondern von elektrischen Strömen oder Spannungen, und es wird dabei vorausgesetzt, daß im Hauptstromkreis Drosselspulen, Kondensatoren oder andere Anordnungen zum Erzeugen einer Hilfsspannung vorgesehen sind, die unabhängig von ihrer Größe in der Phase stets genau senkrecht zu dem Stromvektor gerichtet ist. Es hat sich nun gezeigt, daß diese Bedingung wohl bei Hochfrequenzanlagen, wofür die bekannte Anordnung in erster Linie bestimmt ist, nicht aber für Messungen in Niederfrequenzanlagen zu erfüllen ist. Das bekannte Verfahren arbeitet vielmehr bei Messungen in Niederfrequenzanlagen sehr ungenau und ist in' manchen Fällen überhaupt nicht anwendbar, weil die erforderliche Einstellung auf einen Minimalwert des betreffenden Vektors nicht möglich ist. A measuring device has become known in which by assembling the active component of a current or a voltage can be determined by vectors by adjusting a component so that a Minimum reading results, which corresponds to the active component sought. At this However, it is not a vectorial composition from magnetic fields, but from electrical currents or voltages, and it becomes provided that there are inductors, capacitors or other in the main circuit Arrangements for generating an auxiliary voltage are provided which are independent of their size in phase is always directed exactly perpendicular to the current vector. It has now been shown that this condition is probably used in high-frequency systems, for what the known arrangement is primarily intended, but not for measurements in Low-frequency systems is to be met. Rather, the known method works very imprecise for measurements in low-frequency systems and in some cases it is at all not applicable because the required setting is on a minimum value of the relevant Vector is not possible.

Dagegen ist mit dem neuen Verfahren gemäß der Erfindung, das auf der vektoriellen Zusammensetzung von Magnetfeldern beruht, in allen Fällen eine genaue Messung der Wirk- und Blindkomponente möglich, und zwar mit wesentlich einfacheren Mitteln als bei Verwendung des bekannten Verfahrens. In contrast, with the new method according to the invention that on the vectorial composition of magnetic fields is based, in all cases one precise measurement of the active and reactive components possible, with much simpler ones Means than when using the known method.

Man kann bei dem neuen Verfahren im wesentlichen die gleichen Anordnungen benutzen, wie sie auch zur Bestimmung des Leistungsfaktors geeignet sind. So kann zum Messen-der Wirkkomponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung z. B. eine Anordnung nach Fig. I benutzt werden, bei der auf dem offenen U-förmigen Eisenkern eines Stromwandlers I eine Spannungswicklung 2 angeordnet ist, die über eine Taste 3, einen festen Widerstand 4 und einen regelbaren Widerstand 5 an die Wechselspannung 6, 7 angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung 8 des Stromwandlers ist über eine Vierweggleichrichteranordnung 9 an ein Gleichstrommeßgerät 10 angeschlossen. Um mit dieser Anordnung die Wirkkomponente J#cos # cines Wechselstromes J zu messen, kann man @olgendermaßen vorgehen: - Nachdem man den Stromwandlerkern so über die den Strom führende Leitung in gesteckt hat, daß diese die für die Strommessung vorgesehene Stellung am Anschlag 12 einnimmt, liest man an der Skala des Meßwerke 10 den von der Stromstärke J herrührenden Wert ab. Bei der gleichen Stellung des Stromwandlers schließt man sodann die Taste 3 und stellt den Regelwiderstand 5 so ein, daß der nunmehr von dem resultierenden Strom- und Spannungsfelde herrührende Ausschlag am Meßgerät 10 wieder der gleiche ist wie vorher. Wenn man nun den Stromwandler I von der Stromleitung 1 1 entfernt, so bildet der jetzt nur noch von der Spannung E herrührende Ausschlagam Meßgerät 10 ein Maß für die Wirkkomponente cos # des Stromes.Essentially the same arrangements can be used in the new process as they are also suitable for determining the power factor. So can for measuring the active component of an alternating current or an alternating voltage z. B. an arrangement according to Fig. I can be used in the on the open U-shaped Iron core of a current transformer I a voltage winding 2 is arranged, which over a button 3, a fixed resistor 4 and an adjustable resistor 5 to the AC voltage 6, 7 is connected. The secondary winding 8 of the current transformer is connected to a direct current measuring device 10 via a four-way rectifier arrangement 9. In order to measure the active component J # cos # of an alternating current J with this arrangement, you can proceed as follows: - After you put the current transformer core over the the current-carrying line has been plugged into that this is the one intended for the current measurement Position at the stop 12 assumes, one reads on the scale of the measuring mechanism 10 from the value resulting from the current J. With the same position of the current transformer one then closes the button 3 and sets the rheostat 5 so that the now resulting from the resulting current and voltage fields Meter 10 is again the same as before. If you now use the current transformer I from the power line 1 1 removed, so now only from the voltage E is formed Rash on measuring device 10 is a measure of the active component cos # of the current.

Die diesbezüglichen Verhältnisse sind in dem Vektordiagramm der Fig. 2 dargestellt. The relevant relationships are shown in the vector diagram in FIG. 2 shown.

Wenn die Vektoren +J und J E gleich F groß werden, ergibt sich J. cos = Æ « Man kann daher aus dem nunmehr an der Skalenteilung abzulesenden Betrag den gesuchten Wert der Wirkkomponente J-cos (p durch Teilung mit 2 ermitteln. Gegebenenfalls kann natürlich auch eine besondere Teilung für J#cos # vorgesehen sein, so daß der Betrag unmittelbar abgelesen werden kann. If the vectors + J and J E become equal to F, then J. cos = Æ «One can therefore use the amount now to be read from the scale division Determine the required value of the active component J-cos (p by dividing by 2. If necessary a special division for J # cos # can of course also be provided so that the Amount can be read immediately.

In ähnlicher Weise kann entsprechend dem Vektordiagramm der Fig. 3 mit der beschriebenen Anordnung die Wirkkomponente E. cos (P der Spannung bestimmt werden. Similarly, according to the vector diagram of Fig. 3 with the arrangement described, the active component E. cos (P of the voltage is determined will.

In diesem Falle wird zunächst bei abgeschaltetem Stromwandler der Wert der Spannung für die der Eichung zugrunde gelegte Einstellung des Regelwiderstandes 5 an einer Spannungsteilung des Meßgerätes 10 abgelesen und sodann die Lage des Stromwandlers zu der Leitung 1 1 so eingestellt, daß das Meßgerät den gleichen Ausschlag zeigt wie vorher. In diesem Falle ist E cos # = und in entsprechender Weise aus der Ablesung an der Spannungsskala des Meßgerätes zu ermitteln. In this case, when the current transformer is switched off, the Voltage value for the setting of the rheostat on which the calibration is based 5 read from a voltage division of the measuring device 10 and then the position of the Current transformer to the line 1 1 set so that the measuring device has the same deflection shows as before. In this case, E cos # = and correspondingly off the reading on the voltage scale of the measuring device.

Um die Wirkleistung zu erhalten, ist der abgelesene Betrag J#cos # mit der Spannung E oder der abgelesene Betrag E#cos # mit der StromstärkeJ zu multiplizieren. Dabei hat das Verfahren zum Bestimmen der Leistung unter Benutzung der Wirkkomponente des Stromes den Vorteil, daß der Stromwandler in bezug auf den Stromleiter nicht verschiebbar zu sein braucht und daher auch als eisengeschlossener Wandler ausgebildet sein kann. Zum Abschalten des Wandlers kann dann der Primärkreis geöffnet oder die Primärwicklung kurzgeschlossen werden. To get the real power, the amount read is J # cos # with the voltage E or the read amount E # cos # with the current intensityJ multiply. In doing so, the method for determining the performance has been used the active component of the current has the advantage that the current transformer with respect to the Electric conductor does not need to be displaceable and therefore also as iron-closed converter can be formed. To switch off the converter can then the primary circuit is opened or the primary winding short-circuited.

Auch zum Bestimmen der Blindkomponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung sind die gleichen Anordnungen geeignet. Die Erklärung der Wirkungsweise des Verfahrens ergibt sich aus dem Vektordiagramm der Fig. 4. Dabei ist angenommen, daß es sich um die Messung der Wirk- oder Blindkomponente der Spannung E handelt. Also for determining the reactive component of an alternating current or the same arrangements are suitable for an alternating voltage. The explanation of the The mode of operation of the method results from the vector diagram in FIG. 4. Here it is assumed that it is the measurement of the active or reactive component of the voltage E acts.

Aus der Fig. 4 erkennt man ohne weiteres, daß der Mindestwert des resultierenden Vektors E - J senkrecht auf dem Velrtor -J steht. Infolgedessen ist E-f sin= E also E E.sinci,=E-L Ebenso ergibt sich aus dem Vektordiagramm der Fig.g die Beziehung J sin ci, J - E. From Fig. 4 it can be seen without further ado that the minimum value of the resulting vector E - J is perpendicular to the Velrtor -J. As a result is E-f sin = E that is, E E.sinci, = E-L Likewise, the vector diagram in FIG the relation J sin ci, J - E.

Mit einer Anordnung gemäß Fig. 1 kann man z. B. die Blindkomponente J. sin ci, messen, indem man zunächst bei geöffneter Taste mittels des Stromwandlers I die Stromstärke J an der Stromskala des Meßgerätes 10 abliest und sodann bei gedrückter Taste 3 den Regelwiderstand 5 so einstellt, daß der Ausschlag am Meßgerät 10, der nunmehr von J - E herrührt, einen Mindestwert erreicht. Dieser Mindestwert gibt, abgelesen an der Stromskala, unmittelbar die gesuchte Blindkomponente J#sin #. With an arrangement according to FIG. 1 you can, for. B. the reactive component J. sin ci, measure by first pressing the current transformer with the button open I read the current J on the current scale of the measuring device 10 and then with the pressed Button 3 sets the rheostat 5 so that the deflection on the measuring device 10, the now originating from J - E, reached a minimum value. This minimum value gives read off the current scale, immediately the searched reactive component J # sin #.

Auch bei der Wahl dieses Meßverfahrens kann man also die Stromkomponente messen ohne eine Verschiebung des Stromwandlers zur Stromleitung, während dies beim Messen der Spannungskomponente erforderlich ist. The current component can also be used when choosing this measurement method measure without moving the current transformer to the power line, while doing this at Measuring the stress component is required.

Wenn man also mit einem eisengeschlossenen Wandler arbeiten will, was an sich den Vorzug einer größeren Genauigkeit der Messung bietet, so ist, wenn es sich um die Bestimmung der Leistung handelt, das durch Fig. 2 oder das durch Fig. 5 veranschaulichte Verfahren zum Bestimmen der betreffenden Stromkomponente zu empfehlen.So if you want to work with a closed-iron converter, what in itself has the advantage of greater accuracy of measurement, so is if it is about the determination of the power, that by Fig. 2 or by 5 illustrates methods for determining the relevant current component to recommend.

Die Leistung des Wechselstromes erhält man durch Multiplikation mit der Spannung, die gegebenenfalls auch an der Spannungsskala des Meßgerätes abgelesen werden kann.The power of the alternating current is obtained by multiplying by the voltage, which may also be read on the voltage scale of the measuring device can be.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Method for measuring the active component of a Alternating current or an alternating voltage, in which with the aid of magnetic Fields with a common path of force lines from one of the stream and one of the Voltage-originating vector a resulting vector is formed, characterized in that that the resulting vector from the geometric sum of the positive current resp. Voltage vector and the negative voltage or current vector formed and the Effect of the resulting vector on the electrical measuring device due to the voltage respectively.

Circuits arranged control means is set so that they becomes the same as that resulting from the current or voltage vector, whereupon the effect of the voltage or the current on the measuring device as Measure for the sought active component of the current or the voltage is used.

2. Method for measuring the reactive component of an alternating current or an alternating voltage, in which with the help of magnetic fields with common Line of force path from one of the current and one of the voltage vectors resulting vector is formed, characterized in that the resulting Vector from the geometric sum of the positive voltage or current vector and of the negative current or voltage vector and the effect of the resulting Vector on the electrical measuring device by arranged in the current or voltage circuits Control means is set to a minimum value, whereupon that of the resulting Effect on the measuring device as a measure of the reactive component of the vector Voltage or current is used.