DE930459C - Anordnung zur Beseitigung des Messunterschiedes zwischen Gleich- und Wechselstrombetrieb von dynamometrischen Wattstunden-Zaehlern - Google Patents

Description

• Anordnung zur Beseitigung des Meßunterschiedes zwischen Gleich- und Wechselstrombetrieb von dynamometrischen Wattstunden-Zählern Die Erfindung betrifft dynamometrische Wattstunden-Zähler, insbesondere solche mit Eisen im Hauptstromfdd. Bei solchen Zählern läuft im Hauptstromfeld ein an Spannung liegender bewickelter Anker um, der mit einem Stromwender versehen ist. Es genügen meistens sehr kleine Ankerströme. Deswegen wird dem Ankerkreis ein um so höherer Ohmscher Widerstand vorgeschaltet, je größer die Netzspannung ist. Dies hat zur Folge, daß der Ankerkreis in der Hauptsache nur Ohmschen Widerstand hat. Bei Verwendung des Zählers für hohe Stromstärken liegt der Hauptstromkreis des Zählers an einem Nebenwiderstand.
• Mitunter ist es erwünscht, ein und denselben dynamometrischen Wattstunden-Zähler sowohl für Gleichstrom wie für Wechselstrom oder für Ströme verschiedener Frequenzen zu verwenden. Solche Fälle treten z. B. auf, wenn bei genauester Messung der für Wechselstrom bestimmte Zähler mittels eines Gleichstromkompensators justiert werden soll, wenn Anlageteile bald Gleich-, bald Wechselstrom oder beide Stromarten gemeinsam als Wellenstrom führen, oder wenn in der Anlage die Frequenz des Wechselstroms z. B. zwischen 50 Hz und einem sehr niedrigen Wert schwankt.
• Bei einer ganz anderen Zählerart, nämlich bei einem Elektrolytzähler oder mit konstanter Felderregung arbeitendem Motorzähler, ist es bekannt, diese durch Anwendung einer Thermowattmeterschaltung sowohl für Gleich- wie für Wechselstromzählung geeignet zu machen. Solche Zähler messen aber nur innerhalb eines gewissen Span- nungsbereiches richtig. Das sie ferner mit Heizung arbeiten, sind ihre Temperaturfehler um so höher, je niedriger die Heiztemperatur ist. Auch sonst leiden solche Zähler an verschiedenen Mängeln, die es mit sich brachten, daß sie nicht auf den Markt kamen.
• Nun zeigen aber dynamometrische Wattstunden-Zähler, namentlich solche mit Eisen im Hauptstromfeld, nicht vernachlässigbare Meßunterschiede zwischen Gleich- und Wechselstrombetrieb. Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Unterschiede zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird im Spannungskreis des Zählers ein frequenzabhängiges Glied eingeschaltet, das mit zunehmender Frequenz den Strom im Spannungskreis im selben Maße erhöht, als das Feld des Hauptstromkreises gegenüber dem Hauptstrom nachläßt. Solche frequenzabhängige Glieder wirken meist auch phasenverschiebend, oder man kann sie mit solcher Kunstschaltung betreiben, daß sie in bestimmter Weise phasenverschiebend wirken. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bewirkt das frequenzabhängige Glied mit zunehmender Frequenz auch noch in solchem Grade eine Nacheilung des Stroms im Spannungskreis des Zählers gegenüber der Netzspannung, als das Feld des Hauptstromteils gegenüber dem Hauptstrom nacheilt. Auf diese Weise kann bei wechselnder Phasenlage des Hauptstroms die Wattstundenzählung richtig durchgeführt werden.
• Damit die Meßunterschiede zwischen Gleich-und Wechselstrombetrieb auch bei mit Nebenwiderstand im Hauptstromkreis arbeitendem Zähler verschwinden, wird dieser Nebenwiderstand, beispielweise durch Eisenummantelung, in solchem Grade induktiv belastet, daß die Stromverteilung zwischen dem Hauptstromkreis des Zählers und dem Nebenwiderstand von der Frequenz unabhängig ist.
• Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert.
• Fig. I zeigt die Gesamtanordnung eines Zählers; Fig. 2 zeigt einen induktiv belasteten Nebenwiderstand; Fig. 3 zeigt ein Vektordiagramm für den Spannungsteil des Zählers.
• An ein Netz, das abwechselnd oder gleichzeitig Gleichstrom und Wechselstrom führt, sind über einen dynamometrischen Zähler I Ver- -braucher V angeschlossen. Der Anker 2 des Zählers liegt über einen verhältnismäßig hohen Ohmschen Widerstand 3 und über bekannte Hilfswicklungen 4, die zur Erhöhung der Meßgenauigkeit dienen, an den Klemmen 5, 6. Die Klemme 5 ist mit einer Anschlußklemme 7 des Zählers verbunden.
• Der Zähler hat in bekannter Weise noch weitere Anschlußklemmen 8 bis 10. Über die Klemmen 7, 8 ist der eine, über die Klemmeng, Io der andere Netzleiter geführt. Zwischen den Klemmen 7, 8 liegt die Feldwicklung II des Hauptstromkreises.
• Die Klemme 6 ist über die Sekundärwicklung I2 eines Transformators 13 an die Klemmeg angeschlossen. An diese Klemme ist auch die Primärwicklung 14 dieses Transformators mit der einen Seite angeschlossen. Die andere Seite ist iiber eine Drosselspule 15 und einen regelbaren Widerstand I6 mit der Klemme 5 verbunden, so daß also auf die Reihenschaltung von Primärwicklung I4, Drosselspule 15 und Widerstand I6- die Netzspannung einwirkt. Die Drosselspule kann zwecks Abgleichung eine Hilfswicklung 17 mit Abgleichwiderstand I80 haben. Zur Drosselspule und zur Primärwicklung kann eine weitere Drosselspule I8 mit verhältnismäßig großer Zeitkonstante, d. h. mit überwiegend induktivem Widerstand, parallel geschaltet sein. Die Sekundärwicklung 12 ist so geschaltet, daß die auf den Spannungskreis 2 bis 4 wirkende Spannung größer ist als die Netzspannung, falls der Zähler mit Wechselstrom betrieben wird, so daß sich also beispielsweise ein Spannungsdiagramm gemäß Fig. 3 ergibt, in dem mit U1 die Netzspannung, mit U2 die Spannung der Wicklung 12 und mit Us die auf den Spannungskreis 2 bis 4 wirkende resultierende Spannung bezeichnet ist. In diesem Spannungsdiagramm sind für den Fall induktionsfreier Wechselstrombelastung auch der Vektor J des Hauptstromes und das Hauptstromfeld ÇJ eingetragen.
• Die Wirkungsweise ist folgende: Das Drehmoment des Zählers ist bei Gleich- und Wechselstrom proportional dem Produkt aus dem Strom im Spannungspfad und der vom Strom des Strompfades im Luftspalt des Zählers erregten Induktion, jedoch kommt bei Wechselstrom als dritter Faktor des Produktes noch der Kosinus des Phasenwinkels zwischen diesen beiden Größen hinzu. Da der Ankerkreis 2 bis 4 einen verhältnismäßig sehr hohen Ohmschen Widerstand 3 enthält und auch der feindrähtige Anker einen verhältnismäßig hohen Ohmschen Widerstand hat, ist auch bei Wechselstrom der Strom im Spannungskreis praktisch mit der Spannung in Phase und hat praktisch die gleiche Größe wie bei Gleichstrom. Dagegen ist bei Wechselstrombetrieb hauptsächlich infolge von Wirbelströmen u. dgl. - dies gilt besonders für Zähler mit Eisen imHauptstromfeld -das Hauptstromfeld im Vergleich zum Gleichstrombetrieb kleiner, auch eilt es in der Phase dem Strom nach. Ohne Anwendung des genannten frequenzabhängigen Gliedes würde ein bei Gleichstrom richtig eingestellter Zähler bei Wechselstrombetrieb mit induktionsfreier Last einen über den Belastungsbereich annähernd konstanten Minusfehler zeigen. Durch die Phasenverschiebung des Hauptstromfeldes würden sich auch zusätzliche Fehler bei induktiver oder kapazitiver Last ergeben.
• Diese Fehler werden nun dadurch ausgeglichen, daß, wie erwähnt, der Spannungskreis 2 bis 4 eine höhere Spannung U3 (Fig. 3) als die Netzspannung U1 erhält und außerdem die Spannung U3 um den gleichen Betrag der Spannung U1 nacheilt wie das Hauptstromfeld ÇJ dem Hauptstrom J.
• Der Nacheilwinkel von U3 kann vorwiegend mittels der Drossel I5, der Größenunterschied zwischen U3 und U1 vorwiegend durch den Wider- stand I6 abgeglichen werden. Die Paralleldrossel I8 trägt zur Verringerung der Frequenzabhängigkeit des Zählers bei.
• Der Verbrauch im Primärstromkreis des Transformators I3 bei Gleichstrombetrieb kann in verhältnismäßig engen Grenzen gehalten werden. Die Teile 12 bis I8 können in einem besonderen Gehäuse untergebracht werden, das als Zusatzgerät des normal für Gleichstrom bestimmten Zählers dient, falls dieser auch für Wechselstrombetrieb verwendet werden soll.
• In Fig. 2 ist die Hauptstromwicklung 11 an einem Ohmschen Nebenwiderstand 19 angeschlossen.
• Damit die Stromverteilung zwischen der Wicklung II und dem NebenwiderstandIg unabhängig von der Frequenz ist, wird der Nebenwiderstand von einem Eisenkern 20 entsprechender Abgleichung umschlossen. Der magnetische Widerstand des Kerns 20 kann in bekannter Weise regelbar sein.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Anordnung zur Beseitigung des Meßunterschiedes zwischen Gleich- und Wechselstrombetrieb von dynamometrischen Wattstunden-Zählern, gekennzeichnet durch ein frequenzabhängiges Glied im Spannungskreis, das mit zunehmender Frequenz den Strom in diesem Kreis im selben Maße erhöht, als das Feld des Hauptstromkreises gegenüber dem Hauptstrom nachläßt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das frequenzabhängige Glied mit zunehmender Frequenz auch noch im selben Grade eine Nacheilung des Stromes im Spannungskreis gegenüber der Netzspannung bewirkt, als das Feld des Hauptstromkreises dem Hauptstrom nacheilt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das frequenzabhängige Glied aus einem Transformator (I3, Fig. I) besteht, der primär (Wicklung I4) an der Netzspannung liegt und sekundär (Wicklung 12) in solchem Sinne in den Spannungskreis geschaltet ist, daß die resultierende Spannung (U3, Fig. 3) größer als die Netzspannung (U,) ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärseite (I4) des Transformators (I3) eine vorzugsweise regelbare Drossel (I5) vorgeschaltet ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Drossel (15) und zur Primärseite (I4) des Transformators (I3) eine Drosselspule (I8) größerer Zeitkonstante liegt.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zählern mit Nebenwiderstand zum Hauptstromkreis der Nebenwiderstand (I9, Fig. 2) induktiv in solchem Grade belastet ist, daß die Stromverteilung zwischen Nebenwiderstand (I9) und Hauptstromkreis (II) des Zählers von der Frequenz unabhängig ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenwiderstand (I9) mit einem Eisenmantel (20) umgeben ist.

   Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 720 852.