DE695553C

DE695553C - Verfahren zum Messen des Sinus des Phasenverschiebungswinkels ªŽ zwischen Strom und Spannung in einem Wechselstromkreis

Info

Publication number: DE695553C
Application number: DE1934R0090079
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-03-06
Filing date: 1934-03-06
Publication date: 1940-08-28

Description

Verfahren zum Messen des Sinus des Phasenverschiebungswinkels f zwischen Strom und Spannung in einem Wechselstromkreis Zusatz zum Patent 679 533 Gegenstand des Hauptpatents ist eine Anordnung zum Messen des jeweiligen Wertes des Leistungsfaktors mittels eines umschaltbaren elektrischen Meßgeräts, das nacheinander die Spannung, die Stromstärke und die geometrische Summe dieser beiden Größen nach vorheriger Einstellung einer der drei Meßgrößen auf einen gewollten Wert mißt, wobei ein Stromwandler mit offenem Eisenkern benutzt wird, der eine besondere abschaltbare Spannungswandlerwicklung und eine Sekundärwicklung trägt, an die ein Meßgerät angeschlossen ist.
Es hat sich nun gezeigt, daß es mit Hilfe einer solchen Anordnung auch möglich ist, in ähnlicher Weise den Sinus des Phasenverschiebungswinkels ç zwischen Strom und Spannung zu bestimmen, wie es sich aus der grundsätzlichen Darstellung in Fig. I ergibt. Darin ist mit E = AB die Größe eines in einem magnetischen Kreis von der Spannung hervorgerufenen, mit ihr gleichphasigen Feldes bezeichnet. J=AC ist die Größe eines von dem Strom hervorgerufenen, mit ihm gleichphasigen Feldes und BC=x das von dem Punkt B auf J gefällte Lot. Dann gilt für diese Figur die Beziehung sin p = XE. Erfindungsgemäß wird daher die Größe des magnetischen, von der Spannung erzeugten Feldes zunächst auf ein Meßgerät zur Einwirkung gebracht und z. B. mit Hilfe eines veränderbaren Widerstandes so bemessen, daß der Zeiger des Meßgeräts sich auf einen gewünschten Wert, insbesondere den Endwert von 100 Skalenstrichen, einstellt, danach auf den magnetischen Kreis zusätzlich der Strom zur Einwirkung gebracht und das vom Strom herrührende Magnetfeld in seiner Größe so lange verändert, bis der Zeiger des Meßgerätes einen Mindestausschlag zeigt. Hierdurch wird erreicht, daß der Ausschlag an dem Meßgerät, derder StreckeBC=xentspricht, wobei zunächst x gegen J in einem beliebigen Winkel geneigt sein kann, ein Maß für den sin f bildet.
Denn ändert man den Stromvektor J in seiner Größe so lange, bis der Ausschlag auf einen Mindestwert eingestellt ist, so hat man die in der Fig. I dargestellten Verhältnisse, nämlich die senkrechte Lage von x zu J, so daß in der oben angegebenen Formel der Wert EFIoO eingesetzt werden kann und somit die Strecke x, d. h. der Ausschlag des Meßgeräts, unmittelbar dem sin f entspricht.
In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung nach dem Hauptpatent dargestellt.
Dabei ist mit I ein Stromwandler mit offenem Eisenkern bezeichnet, der eine Sekundärspule 2 und eine Primärspule I6 trägt. Diese ist über einen Regelwiderstand 12 und einen festen Vorwiderstand 9 mit Hilfe eines Schalters I3 an das Wechselstromnetz Io, II angeschlossen.
An die Sekundärspule 2 ist über einen Vierwege, gleichrichter 4 ein Gleichstrommeßgerät 5 ange-i schlossen, dessen Zeiger 14 über einer Skala 6 spielt. Der Stromleiter, der einen Teil des Netzes I0, II bildet, ist mit 3 bezeichnet. Mit Hilfe dieser Anordnung kann nun der sin ? in folgender Weise bestimmt werden: Zunächst wird der Schalter I3 geschlossen und somit die Sekundärwicklung 16 an das Wechselstromnetz angeschaltet. Dadurch wird in dem Eisenkern I ein von der Spannung abhängiges Magnetfeld erzeugt, dessen Größe nun mit Hilfe des regelbaren Widerstandes 12 so lange geändert wird, bis der Zeiger 14 z. B. auf demTeilstrich Ioo der Skala 6 steht. Dann bringt man zusätzlich noch den Strom zur Wirkung, indem man z. B. den Eisenkern I so weit über den Stromleiter 3 hinüberschiebt, bis der Ausschlag des Zeigers 14 sich auf einen Mindestwert einstellt. In diesem Falle ergibt sich bei der Zusammensetzung der beiden Magnetfelder die in Fig. I gezeichnete Lage der Vektoren, so daß der Ausschlag des Zeigers 14 unmittelbar dem sin g entspricht.
Das von dem Strom erzeugte Magnetfeld ist mit dem Strom J ohne weiteres in Phase.
Damit auch das von der Spannung erzeugte Feld gleichphasig mit der Spannung wird, muß ebenso wie bei der Bestimmung des cos q7 gemäß dem Hauptpatent der Einfluß des durch die Spannungswandlerwicklung gegebenen induktiven Widerstandes möglichst niedrig gehalten werden. Dies ist ohne weiteres möglich, wenn man den Ohmschen Widerstand 9 genügend groß bemißt. Erforderlichenfalls kann ein etwa verbleibender geringer Phasenfehler auch eingeeicht werden.
Man könnte an sich auch den cosf bestimmen, wenn man nämlich durch Öffnen des SchaltersI3 die Spannungswandlerwicklung I6 abschaltet.
J Aus Fig. I folgt nämlich, daß der cos ? = ist, so daß für den Wert von 100 Teilstrichen für E der durch die Größe von J gegebene Zeigerausschlag dem cos ç entspricht. Dieses zum Ermitteln des cos f an sich weniger geeignete Verfahren läßt sich auch bei Mehrphasennetzen anwenden. In der Fig. 3 ist z. B. gezeigt, wie man bei der Messung an einem Dreiphasennetz vorzugehen hat. Mit R, S und T sind die drei,lletzphasen bezeichnet.
E' ist die Spannung zwischen R und T, die senkrecht zur Phase S steht und die zur spannungsseitigen Erregung des Eisenkernes dient Js ist der Strom in der Phase S, der amiden Winkel q7 phasenverschoben ist. Zieht man durch R die Parallele zu Js und fällt von dem Punkt T das Lot darauf, dann ergibt wieder ein rechtwinkliges Dreieck mit dem Winkel . In Abänderung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich daher folgender Weg. Wird die Spannungserregung des Eisenkernes unter Einwirkung der Spannung E' so eingestellt, daß das Meßgerät sich auf den Skalenwert IOQ einstellt, und dann der Strom Js zur Einwirkung auf den Magnetkern gebracht und seine Wirkung so lange verändert, bis das Meßinstrument den Mindestausschlag zeigt, dann entspricht dieser Mindestausschlag dem COS97. Wird nunmehr die Spannung abgeschaltet, dann ist der Ausschlag an dem Meßinstrument bedingt durch die von dem Strom Js erzeugte Erregung. Demnach kann auch der sin? unmittelbar abgelesen werden.
In ähnlicher Weise läßt sich die Messung gemäß der Erfindung an Systemen beliebiger anderer Phasen zahl durchführen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Messen des Sinus des Phaseuverschiebungswinkels g zwischen Strom und Spannung in einem Wechselstromkreis mit einer Anordnung nach dem Hauptpatent 679533 mittels eines Stromwandlers mit offenem Eisenkern, der eine besondere abschaltbare Spannungswandlerwicklung und eine Sekundärwicklung trägt, an die ein Meßgerät angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anschalten der Spannungswandlerwicklung (I6) an die Spannung und Regeln des von dieser in dem Eisenkern (I) erzeugten Magnetfeldes auf einen bestimmten Betrag, der einem an dem Meßgerät (5) abzulesenden gewünschten Ausschlag (ion) entspricht, in dem Eisenkern zusätzlich ein von dem Strom herrührendes Magnetfeld erzeugt und dieses in seiner Größe so lange verändert wird, bis der Zeiger (I4) des Meßgeräts (5) einen Mindestausschlag zeigt, der dann ein Maß für den sin g bildet.
2. Abänderung des Verfahrens gemäß Anspruch I für Mehrphasennetze, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungswandlerwicklung (I6) an eine in der Phase senkrecht zu der den zugehörigen Strom erzeugenden Spannung stehende Spannung angeschaltet wird, so daß nach dem Einstellen auf einen Mindestausschlag dieser ein Maß für den cos ? bildet und der sin q nach dem Abschalten der Spaflnungswandlerwicklung (16) an der Skala (6) des Meßgeräts (5) abgelesen werden kann.