DE758827C

DE758827C - Anordnung zur Messung des mittleren Leistungsfaktors fuer ungleich belasteten Drehstrom

Info

Publication number: DE758827C
Application number: DEH162880D
Authority: DE
Inventors: Walter Westermann
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1940-08-06
Filing date: 1940-08-06
Publication date: 1954-02-08

Description

Anordnung zur Messung des mittleren Leistungsfaktors für ungleich belasteten Drehstrom Im Hauptpatent 744935 ist eine Anordnung zur Messung des Phasenwinkels zwei schen zwei Werhselspannungen oder -strömen oder zur Messung des Leistungsfaktors angegeben, wobei zwei Dynamometermeßwerke, vorzugsweise eisengeschlossene Leistungsr messer, nach Art der Dopplewattmeter verwendet werden, deren richtkraftlose Drehspulen derart miteinander gekoppelt sind, daß sich mindestens eine von ihnen im inhomogenen Teil des Feldes bewegt, und zwar so, daß die D'rehspule des einen Systems sich im Bereich der ab- bizmr. zunehmenden Kraftlinien dichte befindet, während sich die andere Spiele im zu- bzw. abnehmenden oder im homogenen Bereich der Knaftliniendichte bewegs. Die Zusatzerfindung betrifft nun die Anwendung dieser Anordnung zur Messung des Leistungsfaktors ungleich belasteter Drehströme. Zu diesem Zweck werden zwei Phasenmesser nach dem Hauptpatent z. B. mit einem endlosen Band oder einer gemeinsamen Achse mechanisch miteinander gekoppelt.
Die vier Meßwerke werden so an die Phasen des ungleich belasteten Drehstromes geschaltet, daß z. B. zwei als Wirkleistungsmesser und zwei als Blindleistungsmesser dienen und daß der Gesamtleistungsfaktor des Drehstromnetzes angezeigt wird. Der Leitungsfaktor bei ungleich belastetem Drehstrom wird als das Verhältnis der Gesamtwirkleistung zur Gesamtscheinleistung definiert, also cos # = Nw : Ns. Der Ausschlag der vier gekoppelten Meßwerke ist erfindungsgemäß eine Funktion des Verhältnisses der gesamten Blind- zur gesamten Wirkleistung, also des tg #; die Skala kann daher in cos # oder in # beziffert werden. Hierbei ist es aber nicht erforderlich, daß jedes einzelne der vier Meßwerke für sich allein den richtigen Wert einer Blind- bzw. Wirkleistung anzeigt.
Von direkt anzeigenden Gesamtleistungsfaktormessern für Drehstrom ungleicher Belastung sind einige Vorschläge bekanntgeworden. Der erste Vorschlag fußt auf der Anwendung jener Einphasenwattmeter mit beweglichem Kreuzspulsystem und fester Spule, deren Nachteile bereits in der Beschreibung des Hauptpatents ausführlich besprochen wurde. Nach einem anderen Vorschlag läßt man auf drei Dreheisensysteme getrennt die Felder der Phasenströme bzw. Spannungen einwirken. Es handelt sich dabei um schwer herzustellende Anordnungen, die keine praktische Bedeutung erlangt haben.

Claims

Als besonderer Vorteil der neuen Anordnung muß dagegen hervo,rgehoben werden, daß das neue Gerät aus vier allgemein üblichen eisengeschlossenen Leistungsmessern aufgebaut wird, jedoch ohne Federn, und daß daher keine besonderen Werkzeuge oder Vorrichtungen zu: ihrer Herstellung benötigt werden. Die Ausgestaltung der Meßwerke selbst ist im Hauptpatent bereits beschrieben. Die vier Meßwerke sind durch eine Band (s. Abb. 1) oder durch eine gemeinsame Achse gekoppelt und betreiben den gemeinsamen Zeiger. Die Feldeisen der Meßwerke werden für Anzeige oder Registrierung gewöhnlich so eingestellt, daß sich bei einem ausnutzbaren Drehwinkel von o bis a die Drehspulen der Meßwerke W1 und W2 von o bis a/2 in einem homogenen Feld und von a/2 bis a in einem inhomogenen Feld und umgekehrt die Drehspulen der meßwerke B1 und B2 von o bis a/2 in einem inhomogenen und von a/2 bis a in einem homogenen Feld hewegen.

Die Schaltung soll an Hand der Abb. 2 und 3 an einem Schaltschema als Beispiel näher erläutert werden. Der Leistungsfaktormesser besitzt vier Meßwerke, von denen gewöhnlich zwei als Wirkleistungsmesser (in Abb. 2 mit W1 und W2 bezeichnet) und zwei (B1, B2) als Blindleistungsmesser geschaltet sind. Dabei sind die Drehmomente der beiden Meßwerke W1 und W2 denen der Meßwerke B1 und B2 entgegengesetzt.

In der Abb. 3 ist die Schaltung der Spannungsspulen schematisch dargestellt. Die Spannungspfade sämtlicher vier Meßwerke sind an einem künstlichen Nullpunkt im Schwerpunkt des Spannungsdreiecks angeschaltet. Zur Herstellung dieses künstlichen Nullpunktes dienen die Widerstände r5 und r6.

Der Spannungspfad 1 ist in Phase mit der verketteten Spannung RS und die Spannungsspule 2 in Phase mit der verketteten Spannung ST. Die Spannungsspule 3 liegt in der Sternspannung TO und die Spule 4 in der Sternspannung RO. Die Phasen der Spannungen in den Spulen der Wirkleistungsmesser 1 und 2 müssen senkrecht zu den Spannungen der entsprechen den Blindleistungsmesser 3 und 4 stehen. Die Phasenverschiebung um 90° der Spannungen in 1 und 2 wird dadurch erzielt, daß je ein Widerstand an die verkettete Spannung TR und TS im Verhältnis 1 : 2 angeschlossen wird, da der Schwerpunkt des Spannungsdreiecks in ein drittel Höhe liegt. Die 90°-Verschiebungen werden also nur mit Ohmschen Widerständen hergestellt, so daß keine Frequenzfehler entstehen können.

Die Bezugsachsen der Spannungen können allerdings andere beliebige Winkel # größer oder kleiner als 90° einschließen, auch dann wird tg # angezeigt, trotzdem die Drehmomente der Meßwerke nicht den wahren Werten der Wirk- und Blindleistungen entsprechen. Bei der Au.sführung n.ach Schaltung Abb. 2 und 3 erfolgt theoretisch eine fehlerfreie Anzeige nur bei symmetrischem Spannungsdreieck, praktisch bleibt der Fehler bei den normalerweise vorkommenden kleinen Ungleichheiten der Spannungen innerhalb tragbarer Grenzen, da die Schaltung nicht durch Frequenzfehler belastet ist. Will man aber den mittleren Leistungsfaktor bei ungleichseitigem Spannungsdreieck messen, muß man die erforderlichen Phasenverschiebungen an Stelle der Spannungsteilerschaltungen des angeführten Beispiels durch Kunstschaltungen mit Hilfe von Blind- und Scheinwiderständen durchführen und da,für die Frequenzfehler in Kauf nehmen die jedoch im praktischen Fall das Meßergebnis wenig fälschen.

PATENTANSPRÜCHE: r. Anordnung zur Messung des mittleren Leistungsfaktors für ungleich belasteten Drehstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Drehspulen zweier Phasen messer nach Patent 744 935 miteinander mechaisch, z. B. durch eine gemeinsame Achse oder durch ein endloses Band, das den gemeinsamen Zeiger bewegt, gekopperlt und die Meßwerke so geschlaltet sind, æ. B. zwei als Wirkleistungsmesser (W1, W2) und zwei als Blindleistungsmesser (B1, B2), wobei die Drehmomente der beiden Wirkleistungsmesser (W1, W2) denen der Blindleistungsmesser (Bt, B2) entgegengesetzt sind, daß der Gesiamtleistungsfaktor des D.rehstromnetzes angezeigt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sich bei einem Zeigerausschlag von o bis a die Drehspulen zweier Meßwerke (1 und 2) von o bis a/2 in einem homogenen Feld und von a/2 bis a in einem inhomogenien Feld und umgekehrt die Drehspulen der zwei anderen Meßwerke (3 und 4) von o bis a/2 in einem inhomogenen und von a/2 bis a in einem homogenen Feld bewegen.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Spannungspfade an ein gemeinsames Potential geschaltet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichen Phasenverschiebungen nur durch Ohmsche Widerstände erzielt werden.
5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichen Phasenverschiebungen durch Kunstschaltungen mit Hilfe von Bl1ind- und Scheinwiderständen durchgeführt werden.