DE904316C

DE904316C - Anordnung zur Ermittlung der Scheinleistung in Wechselstromkreisen

Info

Publication number: DE904316C
Application number: DEL7227A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Habil Werner Kraemer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1950-12-16
Filing date: 1950-12-16
Publication date: 1954-02-18

Description

Anordnung zur Ermittlung der Scheinleistung in Wechselstromkreisen Zusatz zum Patent 8ei1030 Gegenstand des Hauptpatents ist eine Anordnung zur Ermittlung der Scheinleistung in Wechselstromkreisen, bei der eine auf der Wirkung gleichstromvormagnetisierter drosseln beruhende Einrichtung (Gleichstromwandler) dazu benutzt wird, den in seiner Phasenlage zur Verbraucherspannung schwankenden Verbraucherstrom in einen dem Verbraucherstrom verhältnisgleichen Wechselstrom fester Phasenbeiiehung umzuwandeln und diesen dlann mit der Verbl7aucherspannEung oder einer dieser proportionalen Spannung einem wattmetrischen Meßsystem zuzuführen.
Bei der Anwendung dieser Erfindung auf die Messung des Scheinverbrauchs in Mehrphasennetzen wird nach dem Hauptpatent vorgeschlagen, für jede Phase einen Gleichstromwandler vorzusehen, dessen Primärwicklung von dem gleichgerichteten Strom der zugehörigen Phase gespeist wird, und ferner ein einphasiges Meßwerk zu verwenden, dessen Stromspule von der Summe der Sekundärströme aller Gleichstromwandler durchflossen wird und dessen Spannungsspule von der Spannung einer Phase gespeist wird. Statt dessen könnte man daran denken, nur einen Gleichstromwandler zu verwenden, der von dem resultierenden Gleichstrom der drei gleichgerichteten Phasenströme gesteuert wird und dessen sekundärer Wechselstrom, der dem primären Summenstrom proportional ist und eine zur Netzspannung feste Phasenlage hat, zusammen mit der Netzspannung einem Wechselstromzähler nach dem Ferrarisprinzip zuzuführen.
Bei diesen Einrichtungen zur Messung des Scheinverbrauchs in Mehrphasennetzen wird jedoch nur bei annähernd symmetrischer Netzbelastung richtig gemessen.
Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil weitgehend zu beheben, indem sie unter Voraussetzung eines symmetrischen dreiphasigen Spannungssystems jede mögliche Stromunsymmetrie gestattet.
Bekanntlich ist die Scheinleistung eines Drehstromsystems durch die Summe der Vektorprodukte Ns = 3 (UO JOS + UR ' JRX + UL ' JLX) definiert. (Lehrbuch der Elektrotechnik von G. Oberderfer, München I949, 2. Bd., S. 225.) Darin bedeuten die Indizes 0 = Nullsystem, R = mitläufiges System, L = gegenläufiges System.
Beschränkt man die Messung auf Hochspannungsnetze, so fällt das Nullsystem fort, und je nach den Phasenwinkeln fR und q7L kann die Scheinleistung die Grenzwerte annehmen. Bei symmetrischem Spannungssystem ist UL = 0 und damit die Scheinleistung Ns=3' UR'JR.
Um also bei einem symmetrischen Spannungssystem und unsymmetrischen Stromsystem richtig mit Hilfe der Gleichrichtung und einem Gleichstromwandler zu messen, wird mittels eines Drehfeldscheiders zunächst aus dem unsymmetrischen Stromsystem ein Strom gewonnen, der dem Phasenstrom des mitläufigen Systems proportional ist und dieser gleichgerichtet dem Gleichstromwandler zugeführt, der die Stromspule des Zählers speist.
Bei Spannungsunsymmetrien in der üblichen Größe bleibt der Meßfehler in erträglichen Grenzen.
Beträgt die Spannungsunsymmetrie beispielsweise 3 O/o, so liegt bei einer Stromunsymmetrie von 30°/o der Fehler in den Grenzen von ... . o,g°/a. Streng genommen müßte man die Schaltung der Stromseite für die Spannungsseite des Zählers wiederholen. Da aber die Unsymmetrie des Spannungssystems immer gering ist, genügt hier zur Steuerung des der Spannungs spule vorgeschalteten Gleichstromwandlers die Summenbildung dreier den drei Phasenspannungen proportionaler Ströme, deren Mittelwert mit ausreichender Genauigkeit der Phasenspannung des mitläufigen .Spannungssystems proportional ist.
Durch die Umformung von Strom und Spannung über Gleichrichter, Gleichstromwandler und Drehfeldscheider wird natürlich die Einführung eines Proportionalitätsfaktors bei Verwendung normal ausgelegter Wechselstromzähler erforderlich.
Ein derartiges Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt.
Fig. 2 und 3 zeigen Einzelheiten des Drehfeldscheiders.
In Fig. I ist mit M das wattmetrische Meßsystem bezeichnet, das im vorliegenden Fall als Einphasen-Ferraris-System eines WATechselstromzählers ausgebildet ist, der den Scheinverbrauch eines an die Leitungen UVW eines Drehstromnetzes angeschlossenen Verbrauchers messen soll. Seine Stromspule J liegt im Sekundärstromkreis eines Gleicihstromwandlers GW1, der einen Kern aus hochpermeablem Material besitzt und dessen Wechselstromwicklungen in Reihe geschaltet sind.
Die Primärseite des Gleichstromwandlers GWT liegt an den Ausgangsklemmen einer Gleichrichteranordnung GI, die an der Sekundärseite eines Drehfeldscheiders DF angeschlossen ist, dessen Primärseite von den Strömen Ju, Jv, 1w gespeist wird, die als Nachbildung der Primärströme von zwei oder drei nicht dargestellten Stromwandlern geliefert werden.
Der Drehfeldscheider D ist so ausgelegt, daß er in den Grenzen der üblichen Frequenzschwankungen frequenzunabhängig ist. Eine Schaltung, die diese Bedingung erfüllt, zeigt Fig. 2. Der Strom Ju wird - über eine Stromverzweigung geleitet, die aus einem Ohmschen und einem kapazitiven Zweig R bzw. K besteht, während der Strom 1w über eine Stromverzweigung fließt, die einen Ohmschen und einen induktiven Zweig R bzw. L enthält. Der Strom Jv fließt unmittelbar zum Sternpunkt P. Ein Summenwandler W addiert die Teilströme der beiden Ohmschen Zweige und subtrahiert den Strom Iv. Der Sekundärstrom J des Summenwandlers ist der rechtsläufigen Komponente des Stromsystems proportional. In der praktischen Ausführung lassen sich die Wicklnngen-der Ohmschen Zweige gemäß Fig. 3 zusammenfassen. Der Kondensator K wird zweckmäßig über einen Wandler B angeschlossen.
Um den Einfluß von Oberwellen auf die Messung auszuschließen, leitet man den Sekundärstrom des Summenwandlers W zweckmäßig über einen Resonanzkreis S (Fig. I) für die Grundwelle und legt einen Kondensator N zum Wandler W parallel.
Die Spannungsspule U des Zählers Af ist über die gegensinnig in Reihe geschalteten Wechselstromwicklungen eines Gleichstromwandlers GW2 an die Spannung einer Phase W des Netzes angeschlossen.
Die in Reihe geschalteten Gleichstromwicklungen des Gleichstromwandlers GW2 werden über die Gleichrichteranordnung G2 von der Summe dreier den Phasenspannungen proportionaler Ströme tu, iv und tw gesteuert.
Um die Oberwellen auf der Spannungsseite, insbesondere eine im Strom des Gleichstromwandlers auftretende kräftige dritte Harmonische auszuschalten, die in der goo-Schaltung des Ferrarissystems ein linksläufiges Drehmoment erzeugt, ist in den Gleichstromkreis des Gleichstromwandlers GW2 eine Luftspaltdrossel D geschaltet. Durch diese bekannte Maßnahme in Verbindung mit der Reihenschaltung der Wechselstromwicklungen des Gleichstromwandlers wird die-dritte Harmonische aus dem Strom der Spannungsseite beseitigt.

Claims

PATENTANSPROCHE: I. Anordnung zur Ermittlung des Scheinleistnngsverbrauchs in Drehstromnetzen, bei der mittels einer auf der Wirkung gleichstromvormagnetisierter Drosseln beruhenden Ein- richtung (Gleichstromwandler) der Verbraucherstrom in einen Wechselstrom mit zur Netzspannung fester Phasenlage umgewandelt und mit der Verbraucherspannung einem wattmetrischen System zugeführt wird nach Patent 871 030, dadurch gekennzeichnet, daß Strom- und Spannungsspule des wattmetrischen Systems von je einem Gleichstromwandler gespeist werden und der vormagnetisierende Gleichstrom auf der Strom- und Spannungsseite jeweils dem absoluten Betrag des Vektors des mitläufigen Strom- bzw. Spannungssystems proportional ist.
2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der vormagnetisierende Gleichstrom ein gleichgerichteter Wechselstrom ist, der einem Drehfeldscheider entnommen wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromwandler auf der Spannungsseite von der Summenbildung dreier den drei Phasenspannungen proportionaler gleichgerichteter Ströme gesteuert wird.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung des Drehfeldscheiders möglichst frequenzunabhängig ist.
5. Anordnung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem auf der Sekundärseite der Stromwandler liegenden Drehfeldscheider ein Phasenstrom über eine Stromverzweigung fließt, die aus einem Ohmschen und einem kapazitiven Widerstand besteht, während man den zweiten Phasenstrom über eine Stromverzweigung aus einem Ohmschen und einem induktiven Widerstand leitet und die dritte Phase ohne Vorwiderstand zum gemeinsamen Sternpunkt führt.
6. Anordnung nach Anspruch 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Summenwandler die Teilströme der Ohmschen Zweige addiert und davon den Strom der dritten Phasen abzieht.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der Ohmschen Zweige auf der Primärseite des Summenwandlers zu einer Wicklung zusammengefaßt werden.
8. Anordnung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß Oberwellen im Sekundärstrom des Summenwandlers durch bekannte Maßnahmen unterdrückt werden.
9. Anordnung nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als wattmetrisches System ein einphasiges Ferrarissystem eines Wechselstromzählers verwendet wird.

Angezogene Druckschriften: G. Ober d o r fe r, »LehrbuchderElektrotechnik«, München 1949, 2. tod., S. 225.