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Vorrichtung zur Registrierung des zeitlichen Mittelwertes einer Funktion
der Phasenverschiebung zweier- elektrischer Größen -Nach einem bekannten Vorschlag
wird der zeitliche Mittehvert der Tangente des PhasenverschiebL,ngswinkels zwischen
Strom und Spannung einer Wechselstromanlage dadurch registriert, daß ein Schreibzeug,
das von einem Blindverbrauchzähler angetrieben wird und in eine bestimmte Ausgangslage
zurückstrebt, durch einen \Virkverbrauchzähler jeweils nach einer bestimmten Anzahl
von Ankerumdrehungen entkuppelt wird.
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Soll eine solche Registriervorrichtung sowohl bei induktiver wie bei
kapazitiver Belastung die Tangensfunktion des Phasenwinkels aufzeichnen. so muß
der Ausgangspunkt des Schreibzeuges in die Mitte der Schreibbahn verlegt werden,
weil die aufgezeichneten Kurven je nach der Belastungsart auf der einen oder anderen
Seite des Ausgangspunktes liegen. Das Schreibzeug rnuß durch eine Rückzugskraft
aus beiden Ausschlagstellunrien her jeweils nach dem Ausgangspunkt in die Mitte
der Schreibbahn zurückgeführt werden.
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Diese: Ausführungsart ist baulich unbequem und hat außerdem noch folgenden
weiteren Mangel. Der das Schreibzeug antreibende Blindverbrauchzähler muß bald vorwärts,
bald rückwärts laufen oder rnuß mit einer Umschaltevorrichtung versehen sein.
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Diese Mängel werden durch die Erfindung beseitigt. Werden für die
Betätigung der Registriervorrichtung Ferrariszähler mit Spannungs- und Hauptstrommagnet
verwendet, so wird erfindungsgemäß bei einer Phasenverschiebung von o° zwischen
Strom und Spannung der Anlage der das Schreibzeug antreibende Zähler derart abgeglichen,
daß zwischen dem Triebfluß des Hauptstrommagneten und dem des Spannungsmagneten
annähernd eine Phasenverschiebung von 45° herrscht, während der Zähler, der das
Schreibzeug entkuppelt, ein normaler Wirkverbrauchzähler ist oder doch wenigstens
annähernd eine Phasenverschiebung von 9o° zwischen den beiden Triebflüssen hat.
Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß in dem üblichen Bereich des Phasenverschiebungswinkels,
also ungefähr zwischen ¢5° Voreilung und ¢5° Nacheilung des Stromes gegen die Spannung
der Anlage, die Schreibzeugausschläge alle in der gleichen Richtung erfolgen, der
Ausgangspunkt also an den Rand der Schreibbahn verlegt werden kann. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß der das Schreibzeug antreibende Zähler immer nach der
gleichen Richtung läuft und die bekannten Schwierigkeiten und Meßungenauigkeiten
bei Drehrichtungswechsel vermieden werden.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung erläutert werden.
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Im Diagramm der Fig. r ist MO die Richtung der EMK der Netzspannung.
Die Linien CO und D!1%1 stehen senkrecht dazu. Die Strecken MO, :VIA, MB,
MC sind Verbrauchsgrößen, die gleich sind der geometrischen
Summe
des Wirk- und Blindverbrauchies innerhalb der einzelnen Registrierzeiten. Die Wirkverbrauchsgröße
MO, die durchweg gleich ist, liegt in der Richtung des Netzspannungsvektors,
die Blindverbrauchsgrößen sind für induktive Belastung senkrecht dazu nach links,
z. B. 0A, oder bei kapazitiver Belastung nach rechts, z. B. OB, aufgetragen.
Der der Blindverbrauchsgröße, z. B. 0A, gegenüberliegende Winkel cp ist dann
gleich dem zeitlichen Mittelwert des Phasenverschiebungswinkels für die betreffende
Registrierperiode.
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Da bei der bekannten Registriervorrichtung der Wirkverbrauchzähler
jeweils nach einer bestimmten Umdrehungszahl, die im Diagramm der Fig. t der Verbrauchsstrecke
MO entspricht, das vom Blindverbrauchszähler angetriebene Schreibzeug entkuppelt,
wird bei den einzelnen Registrierperioden das Schreibzeug um die Strecken 0A,
OB usw. aus seiner Ausgangsstellung entfernt.
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Die aufgezeichneten Kurven sind in Fig. z dargestellt.
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Hier ist GG die durch die Ausgangsstellung gelegte, zum Papierrand
parallelliegende Gerade. Die aufgezeichneten Kurven liegen bei kapazitiver Last
(0A) auf der .einen Seite dieser Geraden, bei induktiver Last (OB)
auf der
anderen Seite der Geraden.
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Die bauliche Ausführung solcher Registriervorrichtungen macht Schwierigkeiten.
Auf der Ordinatenachse ist der cos 9-Maßstab abgetragen, an dem der Leistungsfaktor
für die einzelnen Registrierperioden abgelesen werden kann. Man erhält den Maßstab
dadurch, daß man die Strecke MO der Fig. i in zehn Teile teilt, durch die Teilstriche
Parallele zu der Geraden CO zieht und durch die Schnittpunkte P der Parallelen mit
dem in dem Punkt M mit dem Radius MO gezogenen Kreis von 41 ausgehende Strahlen
legt. Diese Strahlen schneiden dann auf der Geraden CO die Teilstrecken des cos
9-Maßstabes ab.
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Erfindungsgemäß soll der Schreibzeugausschlag jeweils nur auf der
einen Seite der Ausgangsgeraden GG liegen, um das Schreibzeuggetriebe zu vereinfachen.
Man kann dann für die Betätigung des Schreibzeuges beispielsweise die normalen Maximumschreiber
verwenden. Diese Wirkung wird dadurch erreicht, daß man das Schreibzeug nicht von
einem Blindverbrauchszähler antreiben läßt, sondern von einem Zähler mit solcher
inneren Abgleichung, daß er an der einen Grenze des zu registrierenden Phasenbereiches
gerade stillsteht. Im Ausführungsbeispiel der Fig. i soll die Registrierung innerhalb
des induktiven und kapazitiven Leistungsfaktors o,6 erfolgen. Der das Schreibzeug
antreibende Zähler ist derart abgeglichen, däß er stillsteht, lvenn die Phasenverschiebung
zwischen Strom und Spannung gleich dem Winkel OMC ist. Dies erreicht man bei einem
Ferrariszähler beispielsweise dadurch, daß man das Spannungstriebfeld um den Winkel
OMC der dem Spannungsmagneten zugeführten Spannung nacheilen läßt. Dabei ist Phasengleichheit
zwischen Stromtriebfluß und Hauptstrom des Hauptstrommagneten vorausgesetzt. Letzteres
ist aber nicht erforderlich. Der Hauptstromtriebfluß kann dem Hauptstrom auch um
einen bestimmten Winkel nacheilen oder voreilen, wenn die Phasenlage des Spannungstriebflusses
jeweils derart eingestellt wird, daß bei Phasengleichheit zwischen Strom und Spannung
im letz die Phasendifferenz zwischen dem Hauptstromtriebfluß und dem Spannungstriebfluß
gleich dem WinkelOAIC ist.
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Die Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung, bei der dieser Zähler
sein größtes Drebmoment entwickelt, erhält man dadurch, daß man auf die Gerade MC
in M eine Senkrechte :fiE errichtet. Der Winkel OME ist dann der Phasenwinkel, bei
dem der Zähler, gleichen Scheinverbrauch vorausgesetzt, am schnellsten läuft. 'Wie
bei der bekannten Registriervorrichtung wird auch hier das Schreibzeug durch den
Wirkverbrauchzähler jeweils dami entkuppelt, wenn ein der Strecke AI0 entsprechender
Wirkverbrauch entnommen ist. Die Wege des Schreibzeuges, die bei den einzelnen Registrierperioden
zurückgelegt werden, erhält man da-' durch, daß man den der geometrischen Summe
aus Wirk- und Blindverbrauch entsprechenden Vektor auf die Gerade ME projiziert.
Ist beispielsweise der Blindverbrauch 0A, so braucht die geometrische Summe aus
dem Wirkverbrauch MO und dem Blindverbrauch A0, also die Strecke
MA, nur auf die Gerade ME projiziert zu werden. Die Projektion
MA' ist dann gleich dem Schreibzeugweg.
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In Eig. 3 sind die den Verbrauchsgrößen MA und MB der Fig.
i entsprechenden Schreibzeugkurven dargestellt. Die Schreibzeugkurven liegen in
dem in Betracht kommenden Bereich stets oberhalb der Ausgangslinien GG der Papierbahn.
Auf der Ordinatenachse ist der cos (p-Maßstab abgetragen, man erhält ihn dadurch,
daß man die cos 9-Teilung auf der Geraden 0C in Fig. i auf die Gerade ME projiziert.
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Die Erfindung ist auch für andere Registrierbereiche und zur Aufzeichnung
der Funktionen der Phasenverschiebung irgendwelcher anderer elektrischer Größen
anwendbar. In diesem allgemeinen Falle wird der eine Zähler, der die Anzeigevorrichtung
antreibt, derart abgeglichen, daß er stillsteht, wenn die Phasenverschiebung an
der Grenze des Registrierbereiches liegt, der andere, der die Anzeigevorrichtung
entkuppelt,
derart, daß er ungefähr in der Mitte des Registrierbereiches ein maximales Drehmoment
hat.