DE2923341A1 - Elektronischer mehrphasen-elektrizitaetszaehler - Google Patents

Description

• Elektronischer Mehrphasen-Elektrizitätszähler
• Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Mehrphasen-Elektrizitätszähler mit einer der Anzahl der Phasen entsprechenden Anzahl von elektronischen Einphasen-Meßwerken, wobei in jedem Einphasen-Meßwerk die Spannungsmessung über Vorwiderstände und die Strommessung über einen Shunt erfolgt.
• Durch die DE-OS 27 15 283 und DE-OS 27 15 321 sind elektronische Drehstromzähler bekannt geworden, bei denen der in Jeder Phase fliegende Laststrom mit Hilfe eines Shunts in eine diesem Last strom proportionale Größe abgebildet wird und bei denen über Vorwiderstände eine der Jeweiligen Phasenspannung proportionale Größe abgeleitet wird, wobei die dam Laststrom und der Lastspannung proportionalenGrößen einer Multiplizier- und Quantisiereinrichtung zugeführt werden und die am Ausgang der Quantisiereinrichtung abgegebene Impulsfolge auf einen Impulszähler gegeben wird. Des weiteren ist es durch die DE-OS 27 15 321 bei einem nach dem Impulsbreiten-Impulshöhen-Modulationsverfahrenarbeitenden elektronischen Drehstromzähler bekannt, daß der von der dem Laststrom proportionalen Größe gesteuerte Impulsdauer-Impulspausen-Modulator über eine galvanische Entkopplung auf den Amplitudenmodulator einwirkt.
• Da die einzelnen Einphasen-Meßwerke auf unterschiedlichem Potential liegen, sind diesen einzelne voneinander galvanisch getrennte Netzteile zugeordnet. Diese Netzteile können zwar transformatorlos aufgebaut sein, so daß sie praktisch nur aus Zenerdioden und Widerständen bestehen.
• Trotzdem ist der Aufwand noch recht erheblich.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand für die Stromversorgung bei einem elektronischen Meßrphasen-Elektrizitätszähler der eingangs beschriebenen Art weiter zu reduzieren. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein allen Meßwerken gemeinsames Schaltnetzteil vorgesehen ist, das in seiner Amplitude so genau regelbar ist, daß die an Sekundärwicklungen abgenommen und gleichgerichteten Spannungen unmittelbar zur Speisung der Elektronik der einzelnen Meßwerke sowie auch als Referenzspannungen benutzbar sind. Das Schaltnetzteil braucht dann nur eine der Anzahl der Einphasen-Meßwerke entsprechende Anzahl von Sekundärwicklungen aufzuweisen.
• Somit ergibt sich ein einfacher Aufbau des Schaltnetzteiles, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird.
• Vorzugsweise ist bei galvanisch getrennter Anordnung der Spannungs- und der Stromzweige der einzelnen Meßwerke Jedem Spannungs- und Jedem Stromzweig eine eigene Sekundärwicklung des Schaltnetzteiles zugeordnet.
• Auf diese Weise läßt sich also mit nur geringfügigem Mehraufwand die galvanische Trennung aller Spannungs-und Stromkreise erreichen.
• Ein solcher Zahler kann dann ohne Einschränkungen wie ein idealer Zähler in beliebigen Drei- und Vierleiter-Konfigurationen bei einer beliebigen Anzahl von Phasen eingesetzt werden.
• Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen elektronischen Mehrphasen-Elektrizitätszähler mit drei voneinander getrennten Meßwerken und Figur 2 einen nach dem Impulsbreiten-Impulshöhen-Modulationsverfahren arbeitenden elektronischen Mehrphasenzähler.
• Mit 1 bis 3 sind die einzelnen Einphasen-Meßwerke eines elektronischen Drehstromzählers bezeichnet, wobei in dem Einphasenmeßwerk 1 durch einen Verstärker 4 angedeutet ist, daß mit Hilfe dieses Verstärkers eine dem Laststrom in dieser Phase proportionale Größe I gewonnen wird. In gleicher Weise dient ein Verstärker 5 zur Gewinnung einer der Phasenspannung UR proportionalen Größe U. Jedes der Meßwerk 1 bis 3 weist Klemmenpaare 6 und 7, 8 und 9, 10 und 11 auf, wobei zwischen diesen Klemmenpaaren Shunts 12 bis 14 eingeschaltet sind. An die Klemmen 6, 8 und 10 sind die Phasenspannungen UR, U5 und UT angelegt, während an den Klemmen 7, 9 und 11 die entsprechenden Lastströme IR, IS und IT abgenommen werden. Wie bei dem Einphasen-Meßwerk 1 zu ersehen ist, ist die Klemme 7 mit dem einen Eingang des Verstärkers 4 verbunden, womit angedeutet ist, daß mit Hilfe des Verstärkers 4 der Spannungsabfall im Shunt 12 gemessen wird, der bekanntlich proportional dem Laststrom IR ist. In ähnlicher Weise steht eine Klemme 15 des Nulleisters 0 mit dem einen Eingang des Verstärkers 5 zur Bildung der der Phasenspannung proportionalen Größe in Verbindung. Die anderen Eingänge der Verstärker 4 und 5 sind an Masse gelegt, die bei jedem Meßwerk ein anderes Potential führt. Die Masse 21 des Meßwerkes 1 führt die Phasenspannung UR. In gleicher Weise sind die Einphasen-MeB-werke 2 und 3 geschaltet.
• Zur Spannungsversorgung der einzelnen Einphasen-Meßwerke 1, 2 und 3 dient ein Schaltnetzteil 16, welches einen Schaltregler 17 mit Konstantspannungsregler sowie einen Ausgangstransformatcr 18 beinhaltet. Der Schaltregler 17 liegt über Klemmen 19 und 20 an einer Hilfsspannung, beispielsweise an der Blase UR und 0. Der Schaltregler 17 gibt an eine Primärwicklung 18a des Ausgangstransformators 18 eine Spanrnrng mit geregelter konstanter Amplitude ab.
• Eine Wicklung 18b dient als Fühlwicklung für die Regelung im Schaltregler 17. Jedem Einphasen-Meßwerk 1 bis 3 ist eine eigene Sekundärwicklung 18c, 18d und 18f zugeordnet, deren eines Ende auf Masse 21, 22 bzw. 23 gelegt ist, während das andere Ende über Gleichrichterdioden 24a und 24b, 25a und 25b bzw. 26a und 26b und nicht näher bezeichnete GlZtungskondensatorenmit Spannung skl emmen 27a und 27b, 28a und 28b sowie 29a und 29b verbunden ist. An den Klemmen 27a, 28a und 29a kann die positive Versorgungsspannung +UB und an den Klemmen 27b, 28b und 29b die Versorgungsspannung -UB abgenommen werden.
• Das Schaltnetzteil kann relativ einfach aufgebaut sein.
• Da bei einem Schaltnetzteil die Windungsspannung typisch mehrere Volt beträgt, genügen z.B. 3 Windungen hoch- isolierenden Teflondrahtes auf einem kleinen Ferritkern um z.B. eine sehr stabile Spannung von 15 Volt zu erzeugen.
• Die geregelten Spannungen +U3 und -UB sind praktisch konstant, so daß sie auch als Referenzspannungen benutzt werden können. Bei extrem hoher Genauigkeitsforderung braucht für jedes Meßwerk nur eine Referenzdiode zusatzlich vorgesehen sein.
• Um auch Impulsspitzen von mehreren kV beherrschen zu können, genügt es, wenn die nur aus wenigen Windungen bestehenden Wicklungen aus abgeschirmten Teflon-Draht ausgeführt werden. Im Bedarfsfalle ist für einen ausreichenden Abstand zwischen den einzelnen Wicklungen zu sorgen, um die entsprechende Spannungsfestigkeit zu erzielen.
• Figur 2 zeigt ein AusfUhrungsbei$pielf, bei dem die Spannungs- und Stromkreise der einzelnen Eluphasenw Meßwerke 1 bis 3 galvanisch getrennt sind0 Die Spannungs-und Stromzweige 30 und 31 sind Jedoch nur für die Phase R gezeichnet. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 versehen. Der in Figur 2 dargestellte Zähler arbeitet nach dem Impulsbreiten-Impulshöhen-Modulationsverfahren, wobei mit Hilfe eines Impulsbreitenmodulators 32 in Abhängigkeit von der Phasenspannung U das Tastverhältnis geändert wird. An Netzklemmen 33 und 34 wird die zu messende Spannung U angelegt. Je nach Wunsch kann an die Klemmen 33 und 34 entweder die Phasenspannung (URO) oder eine der verketteten Spannungen (UR-Us usw.) angelegt sein.
• Der Strom 1R wird über eine Klemme 35, einen Shunt 36 geleitet und eine Klemme 37 geführt. An dem Shunt 36 wird eine dem Strom proportionale Größe abgenommen und einem Amplitudenmodulator im Stromkreis 31 zugeführt. Die Schaltsignale des Impulsbreiten-Modulators 32 werden dem Amplitudenmodulator über einen Optokoppler 38 zugeführt. Der Stromkreis 31 enthält ferner noch eine nicht dargestellte Integrationsstufe mit Quantisierer, der über einen weiteren Optokoppler 39 seine Ausgangsimpulse an ein Zählwerk 40 des Mehrphasenzählers abgibt. Wie durch Pfeile 41 und 42 angedeutet ist, werden die von den nicht dargestellten Einphasen-Meßwerken S und T kommenden Zählimpulse ebenfalls dem Zählwerk 40 zugeführt.
• Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden der Spannungskreis 30 und der Stromkreis 31 über eigene Sekundärwicklungen 18c und 18d des Schaltnetzteiles 16 versorgt. Die Beschaltung der Sekundärwicklungen 18c und 18d erfolgt wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1.
• Die für die Meßwerke 2 und 3 der Phasen S und T erforderlichen Sekundärwicklungen des Ausgangstransformators 18 sind nicht dargestellt.
• 7 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (7)

1. Patentansprche X Elektronischer Mehrphasen-Elektrizitätszähler mit einer der Anzahl der Phasen entsprechenden Anzahl von elektronischen Einphasen-Meßwerken, wobei in jedem Einphasen-Meßwerk die Spannungsmessung über Vorwiderstände und die Strommessung über einen Shunt erfolgt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein allen Meßwerken (1 bis 3) gemeinsames Schaltnetzteil (16) vorgesehen ist, das in seiner Amplitude so genau regelbar ist, daß die an Sekundärwicklungen (18c - 18f) abgenommen und gleichgerichteten Spannungen (+UB) unmittelbar zur Speisung der Elektronik der einzelnen Meßwerke (1 bis 3) sowie auch als Referenzspannungen benutzbar sind.
2. 2. Mehrphasen-Elektrizitätszähler nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t s daß das Schaltnetzteil (16) eine der Anzahl der Einphasen-Meßwerke (1 bis 3) entsprechende Anzahl von Sekundärwicklungen (18c - 18f) aufweist.
3. 3. Mehrphasen-Elektrizitätszähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei galvanisch getrennter Anordnung der Spannungs- und der Stromkreise (30 und 31) der einzelnen Meßwerke (1) jedem Spannungs- und Jedem Stromkreis (30 und 31) eine eigene Sekundärwicklung (18c, 18d) des Schaltnetzteiles (16) zugeordnet ist.
4. 4. Mehrphasen-Elektrizitätszähler nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einem nach dem Impul sbreiten-Impulshöhen-Modulationsver£ahr en arbeitenden elektronischen Mehrphasen-Zähler die Schaltsignale des Impulsbreiten-Modulators (3b) dem zugehörigen Amplituden-Modulator über einen Optokoppler, Impulstransformator oder dgl. (38) geleitet sind.
5. 5. Mehrphasen-Elektrizitätszähler nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Arbeitsfrequenz des Schaltreglers (16) als Tastfrequenz für den Impulsbreiten-Modulator (32) verwendet ist.
6. 6. Mehrphasen-Elektrizitätszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n nz e i c h n e t daß die Arbeitsfrequenz des Schaltreglers (16) über eine PLL von der Frequenz des zu messenden Netzes abgeleitet ist.
7. 7. Mehrphasen-Elektrizitätsznhler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die einzelnen Sekundärwicklungen (18c - 18f) des Schaltreglers (16) gegeneinander abgeschirmt sind.