DE871030C

DE871030C - Arrangement for determining the apparent power or consumption in alternating current circuits

Info

Publication number: DE871030C
Application number: DEL6255A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr-Ing Haemmerling
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1950-11-10
Filing date: 1950-11-10
Publication date: 1953-03-19

Description

Anordnung zur Ermittlung der Scheinleistung oder des Scheinverbrauchs in Wechselstromkreisen Die Ermittlung der Scheinleistung eines Wechselstromkreises bereitet insofern Schwierigkeiten, als nur das Produkt aus Strom und Spannung unabgängig von der Phasenverschiebung im Kreis angezeigt werden soll, das Drehmoment eines wattmetrischen Meßinstrumentes jedoch von der gegenseitigen zeitlichen Lage der Strom- und Spannungsflüsse abhängig ist, die aber bei verschiedener Phasenverschiebung ebenfalls verschieden ist.Arrangement for determining the apparent power or the apparent consumption in AC circuits The determination of the apparent power of an alternating current circuit causes difficulties insofar as only the product of current and voltage is independent of the phase shift in the circle is to be displayed, the torque of a Wattmetrical measuring instrument, however, of the mutual temporal position of the Current and voltage flows are dependent, but with different phase shifts is also different.

Bei Scheinverbrauchszählern hat man sich bisher damit beholfen, daß man einen kWh-Zähler so baut, daß die Strom- und Spannungstriebflüsse nicht wie üblich bei sv = oO, sondern bei einer anderen Phasenverschiebung um go0 gegeneinander verschoben sind, und dieser Zähler so eingestellt wird, daß er bei dieser Phasenverschiebunlg kVAh anzeigt; je mehr die Phasenverschiebung von diesem Werte abweicht, um so größer wird der Fehler, und daher ist ein derartiger Zähler nur in einem begrenzten Bereich der Phasenverschiebung brauchbar. In the case of bogus consumption meters, one has so far managed that you build a kWh meter in such a way that the current and voltage drive flows are not as usual with sv = oO, but with a different phase shift by go0 with respect to one another are shifted, and this counter is set so that it is with this phase shift indicates kVAh; the more the phase shift deviates from this value, the greater becomes the error, and therefore such a counter is only in a limited range the phase shift useful.

Ein anderer Vorschlag geht dahin, einen zwischen der Spannungsspule eines normalen kWh-Zählers und dem Netz angeordneten Phasenregler durch eine von der Phasenverschiebung abhängige Regeleinrichtung so zu steuern, daß seine Sekundärspannung stets in Phase mit dem Verbraucherstrom liegt. Another suggestion is to have one between the voltage coil a normal kWh meter and the network arranged phase regulator by one of to control the phase shift dependent control device so that its secondary voltage is always in phase with the consumer current.

Ferner sind Scheinverbrauchszähler bekannt, die aus einem Wirkverbrauchszähler, einem Blindverbrauchszähler sowie einem die Grundgeschwindigkeiten dieser beiden Zähler darstellenden und die geometrische Addition dieser Geschwindigkeiten vornehmenden Getriebe bestehen. Furthermore, bill consumption meters are known, which consist of an active consumption meter, a blind consumption meter as well as one of the basic speeds of these two Counters representing and the geometric addition of these speeds distinctive gear exist.

Diese bekannten Scheinverbrauchszähler benötigen einen großen Aufwand an mechanischen Teilen. These known bill consumption meters require a great deal of effort on mechanical parts.

Schließlich ist es bekannt, zur Scheinverbrauchsmessung den Strom und die Spannung des Verbrauchers gleichzurichten und der Strom- bzw. Spannungsspule eines Gleichstromzählers zuzuführen. Finally, it is known to measure the power consumption and rectify the voltage of the consumer and the current or voltage coil a DC meter.

Gleichstromzähler weisen jedoch viele Fehlerquellen auf und werden deshalb nicht gern verwendet.However, direct current meters have many sources of error and will therefore not used with pleasure.

Die Erfindung bezweckt, eine genaue Scheinleistungs- bzw. Scheinverbrauchsmessung auf bedeutend einfachere Weise zu ermöglichen, und sie erreicht dies dadurch, daß mittels einer auf der Wirkung gleichstromvormagnetisierter Drosseln beruhenden Einrichtung (Gleichstromwandler) der in seiner Phasenlage zur Verbraucherspannungschwankende Verbraucherstrom in einen dem Verbraucherstrom verhältnisgleichen Wechselstrom fester Phasenbeziehung umgewandelt und dieser dann mit der Verbraucherspannung oder einer dieser proportionalen Spannung einem wattmetrischen Meßsystem zugeführt wird. The invention aims to provide an accurate measurement of apparent power or consumption in a much simpler way, and it does so by by means of a device based on the effect of direct current biased chokes (DC current converter) which fluctuates in its phase position to the consumer voltage Consumer current into an alternating current that is proportional to the consumer current Phase relationship converted and this then with the consumer voltage or a this proportional voltage is fed to a wattmetric measuring system.

Selbstverständlich ist auch die umgekehrte Anordnung möglich, nämlich daß die Verbraucherspannung mittels des Gleichstromwandlers in eine zum Verbraucherstrom in fester Phasenbeziehung stehende Wechsel spannung umgewandelt und dann mit dem Verbraucherstrom einem wattmetrischen Meßsystem zugeführt wird. Of course, the reverse arrangement is also possible, namely that the consumer voltage by means of the DC converter in a to the consumer current AC voltage in a fixed phase relationship is converted and then with the Consumer current is fed to a wattmetric measuring system.

In der Zeichnung ist- ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf einen Scheinverbrauchszähler dargestellt. Mit V ist der vom Netzen gespeiste Verbraucher bezeichnet, dessen Scheinverbrauch gemessen werden soll. Der Verbraucherstrom wird über einen Stromwandler T den Ein gangsklemmen eines Doppelweggleichrichters G zugeführt, an dessen Ausgangsklemmen ein zur Glättung des gleichgerichteten Stromes dienender Kondensator K und die in Reihe liegenden Wicklungen P i und P 2 eines Gleichstromwandlers angeschlossen sind; der aus zwei Drosselkernen K I und K 2 besteht. Die Kerne bestehen aus einem Material, das bereits bei einer sehr kleinen Feldstärke gesättigt ist. Jeder dieser Kerne trägt eine der beiden Primärwicklungen P I und P 2, die in gleichem Sinne gewickelt sind. Ferner trägt jeder Kern eine von zwei Sdndärwicklungen S I und S2, die mit entgegengesetztem Wickelsinn in Reihe geschaltet an der Wechselspannung des Netzes N liegen. In diesem Kreis liegt die Stromspule eines Wechselstromzählers Z, dessen Spannungsspule unmittelbar an der Netzspannung liegt. In the drawing, an embodiment of the invention is in use shown on a bill consumption meter. With V is the one fed by the network Consumer denotes whose apparent consumption is to be measured. The consumer flow is connected to the input terminals of a full-wave rectifier via a current transformer T. G supplied, at its output terminals a to smooth the rectified current Serving capacitor K and the series windings P i and P 2 of one DC converter are connected; which consists of two choke cores K I and K 2. The cores consist of a material that is already at a very low field strength is saturated. Each of these cores carries one of the two primary windings P I and P 2, which are wound in the same sense. Furthermore, each core carries one of two Sdärwicklungen S I and S2, which are connected in series with opposite winding directions due to the alternating voltage of the network N. The current coil is located in this circle an alternating current meter Z, whose voltage coil is directly connected to the mains voltage lies.

Infolge der Gleichrichtung und Glättung des Verbraucherstromes werden die Primärwicklungen P 1 und 2 von dem Mittelwert des Stromes gespeist. As a result of the rectification and smoothing of the consumer current the primary windings P 1 and 2 fed by the mean value of the current.

Dieser Strom, der die Vormagnetisierung des Gleichstromwandlers bewirkt, ist also abhängig von der Höhe des Verbraucherstromes. Auf Grund der Magnetisierungskurve der beiden Kerne, die in ihrer idealen Form zunächst mit der Ordinaten zusammenfällt und dann im Sättigungspunkt mit rechtwinkligem Knick parallel zur Abszissenachse verläuft, erhält nian einen angenähert rechteckförmigen Sekundärstrom, der in Phase mit dem Verbraucherstrom ist, da an den Sekundärwicklungen S I und S 2 die gleiche Spannung liegt wie am Verbraucher und die Phasenabhängigkeit des dem Verbraucherstrom proportionalen Vormagnetisierungsstromes durch die Gleichrichtung und Glättung eliminiert ist.This current, which causes the premagnetization of the DC / DC converter, is therefore dependent on the level of the consumer current. Due to the magnetization curve of the two nuclei, which in its ideal form initially coincides with the ordinate and then at the saturation point with a right-angled bend parallel to the abscissa axis runs, nian receives an approximately square-wave secondary current that is in phase with the consumer current, since the secondary windings S I and S 2 are the same Voltage is the same as on the consumer and the phase dependency of the consumer current proportional bias current eliminated by the rectification and smoothing is.

Durch die Hintereinanderschaltung der Gleichstromwicklungen P I und P 2 im gleichen Wicklungssinn und die Hintereinanderschaltung der beiden Wechselstromwicklungen S I und S 2 mit entgegengesetztem Wicklungssinn wird eine Rückwirkung auf die Gleichstromseite verhindert. By connecting the direct current windings P I and P 2 in the same direction of winding and the series connection of the two alternating current windings S I and S 2 with opposite winding directions will have an effect on the direct current side prevented.

Bei der Produktbildung des über die Sekundärwicklungen fließenden rechteckförmigen Sekundärstromes mit der Wechsel spannung in den Strom-und Spannungsspulen des Zählers Z wird von dem rechteckförmigen Sekundärstrom nur die Grundwelle ausgewertet. Um den Einfluß gegebenenfalls im Verbraucherstrom auftretender Oberwellen auf die Vormagnetisierungswicklungen P I und P 2 auszuschalten, können zwischen der Sekundärwicklung des Stromwandlsers T und den Primärwicklungen P i und P 2 Siebketten zur Aussiebung dieser Oberwellen angeordnet werden. During the product formation of the flowing over the secondary windings rectangular secondary current with the alternating voltage in the current and voltage coils of the counter Z, only the fundamental wave is evaluated from the square-wave secondary current. In order to reduce the influence of harmonics that may occur in the consumer current on the Turning off bias windings P I and P 2 can be between the secondary winding of the current transformer T and the primary windings P i and P 2 sieve chains for screening these harmonics are arranged.

An Stelle der beiden getrennten Kerne K I und K 2 kann auch ein Dreischenkelkern vorgesehen sein, auf dessen Außenschenkel je eine der beiden Gleichstrom- und je eine der beiden Wechselstromwicklungen angeordnet sind, während der Mittelschenkel frei bleibt. Instead of the two separate cores K I and K 2, a three-leg core can also be used be provided, on the outer leg of each one of the two direct current and each one of the two alternating current windings are arranged, while the middle leg remains free.

Zur Messung des Scheinverbrauchs in Drehstromanlagen wird zweckmäßig an jede Phase über einen Stromwandler, Gleichrichter und Glättungsglied die primäre Seite eines Gleichstromwandlers geschaltet und an die Sekundärseite die zu dem Verbraucherstrom gehörende Phasenspannung angelegt. It is useful to measure the apparent consumption in three-phase systems the primary to each phase via a current transformer, rectifier and smoothing element Side of a DC converter switched and to the secondary side that to the consumer current corresponding phase voltage applied.

Die drei entstehenden rechteckförmigen Ströme werden durch die Stromspulen eines Drehstromvierleiterzählers geschickt, an dessen Spannungsspulen die entsprechenden Verbraucherspannungen gelegt werden.The three resulting rectangular currents are passed through the current coils a three-phase four-wire meter sent to its voltage coils the corresponding Consumer voltages are placed.

An Stelle der Messung des Scheinverbrauchs durch Zähler kann die Anordnung auch zur Messung oder Anzeige der Scheinleistung durch bekannte Leistungsmesser verwendet werden, wobei diese auch als Meßglied in Regelschaltungen dienen können. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht in der Verwendung als kVAh-Maximumzähler. Instead of measuring the apparent consumption by meters, the Arrangement also for measuring or displaying the apparent power by known power meters can be used, which can also serve as a measuring element in control circuits. Another possible application is the use as a kVAh maximum counter.

Claims

PATENT APPEAL: I. Arrangement for tE; determination of the certificate; power or the apparent consumption in AC circuits, characterized in that by means of a device based on the effect of DC-biased chokes (DC current converter) which fluctuates in its phase position to the consumer voltage Consumer current into an alternating current that is proportional to the consumer current Phase relationship converted and this then with the load voltage or one of these proportional Voltage is fed to a wattmetric measuring system.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that the consumer current rectified directly or with the interposition of a current transformer and is fed to the primary side of the DC-DC converter, the secondary side of which is on the consumer voltage.

3. Arrangement according to claim 2, characterized by smoothing means, z. B. capacitors, in the circuit between the rectifier (G) and the primary side of the DC / DC converter.

4. Arrangement according to claim I to 3, characterized in that the DC converter made of two cores with two primary windings connected in series in the same direction and two secondary windings connected in series in opposite directions.

5. Arrangement according to claim I to 4, characterized in that the DC converter has a three-legged core, on each of the outer legs a direct current and an alternating current winding are arranged during the Middle leg remains free.

6. Arrangement according to claim I to 5, characterized in that for Apparent consumption determination is provided as a measuring mechanism an induction meter.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the counter is designed as a kVAh maximum counter.

8. Arrangement according to claim I to 7 for measuring the bill consumption in multi-phase networks, characterized in that a DC converter for each phase is provided, the primary winding of the rectified current of the associated Phase is fed and its secondary winding from the voltage of the associated Phase is fed.