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Elektrodynamisches System für Wirkleistungs-, Blindleistungs- oder
Scheinleistungsmesser und -relais Bei Wattmetern und elektrodynamischen wattmetrischen
Relais, insbesondere solchen, die Eisen enthalten, tritt häufig ein störendes Moment
auf, das auf einer Einwirkung zwischen den den Stromkreis oder die Stromkreise durchfließenden
Strömen und denjenigen Strömen beruht, die die Induktionswirkung der ersteren in
den Spannungskreisen erzeugt.
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In dem einfachen Falle eines einzigen von einem Strom I durchflossenen
StromLreises und eines einzigen Spannungskreises, in dem der erstere durch gegenseitige
Induktion einen Strom I' hervorruft, kann dieses Moment durch folgende Formel ausgedrückt
werden: C=kMcosO.
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Hierin ist k eine Konstante, #der durch den Strom I hervorgerufene
Fluß, M das von dem Strom I' in der einen Teil des Spannungskreises bildenden beweglichen
Spule erzeugte magnetische Moment, # die Phasen verschiebung zwischen 0 und M. Das
Moment C wird Null bei M = o oder cos (3 = o.
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Wenn der Spannungskreis nur Widerstände enthält, so ist der Stroml'
mit der durch den Strom I induzierten, elektromotorischen Kraft in Phase, ist also
gegen diesen um 900 verschoben.
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Wenn andererseits M mit 1' in Phase ist, so erhält man 19 , cos 0
= o, also 2 C = o. Dies trifft normalerweise bei Apparaten zu, die die Wirkleistung
messen oder von dieser beeinflußt werden.
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Im Gegensatz dazu ist der Strom 1' bei durch die Blindleistung oder
Scheinleistung beeinflußten Apparaten gegeoiiier 1 um einen von 2 unterschiedlichen
Winkel phasenverschoben.
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Bei den Apparaten bekannter Bauart ist das mag.netisch Alom(lit ,11
proportional 1' und damit phasengleich. Daraus ergibt sich cos # @ o, und daß das
Moment seinerseits ebenfalls von Null abweicht.
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Dieses Moment kann bei der Arbeit dieser Apparate zu lästigen Störungen
führen, insbesondere wenn es sich dabei um Relais handelt, die häufig mit sehr veränderlichen
Spannungen und Strömen arbeiten.
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Die Erfindung betrifft nun ein der Beseitigung dieses Störmomelltes
dienendes elektrodynamisches System für Wilkleistullgs-, Blindleistungs- oder Scheinleistungsmesser
und -relais, deren Spannungskreis zwei Wicklungen enthält, die entweder gleichzeitig
von einem Stromkreis oder durch zwei getrennte Stromkreise beeinflußt werden. Gemäß
der Erfindung sind die eine Spannungswicklung in Reihe mit einer Reaktanz, die andere
in Reihe mit einer Kapazität und die beiden so gebildeten Stromkreise in der Weise
parallel geschaltet. daß bei geeigneter Wahl der Reaktanz und der Kapazität das
von der Wechselinduktion zwischen den Stromkreisen und den beiden Spannungswicklungen
herrührende Störmoment praktisch Null ist.
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Als Ausführungsbeispiel werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Fig. 1, 2 rund, einige Vorrichtungen gemäß der Erfindunb beschrieben. In den Vorrichtungen
nach den Fig. I und 2 erhält man das gesuchte Ergebnis, indem man die Spannungswicklung
in Form von zwei Halbwicklungen ausbildet, die der Einfachheit der Ausführung halber
als identisch angenommen werden können. Die Halbwicklungen können jedoch sowohl
hinsichtlich der Größe als auch hinsichtlich der Stellung und hinsichtlich der Windungsanzahl
usw. verschieden sein.
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Im Falle der Vorrichtung nach Fig. 3 besteht die bewegliche Anordnung
aus zwei miteinander fest verbundenen Wicklungen.
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Diese können auf der gleichen Achse angeordnet oder durch irgendein
anderes bekanntes Mittel miteinander verbunden sein.
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In Fig. 1 ist die Stromwicklung, die von dem Stroml durchilossen
ist, rnit 1, 1' bezeichnet. 2 und 2' sind die beiden Hälften der Spannungswicklung.
3 ist ein Kondensator und 4 eine Reaktanzspule. U ist die Spannung an den Klemmen
des Spannungsstromkreises 2, 2', 3, 4. Wenn man annimmt, daß der Kondensator und
die Reaktanzxvicklung verlustlos arbeiten, und wenn man weiterhin annimmt, daß die
Widerstände der Wicklungen 2 und 2' vernachlässigt werden, und wenn man schließlich
dafür sorgt, daß die Reaktanz der Wicklung 4 dem Kapazitätswiderstand des Kondensators
3 gleich ist, so werden die durch gegenseitige Induktion in den Stromkreisen 2,
3 und 2', 4 erzeugten Ströme gleich sein und entgegengesetzte Richtung haben. Somit
werden auch die mannetischen Momente der beiden als identisch angenommenen Halbwicklungen
2 und 2' gleich sein und entgegengesetztes Vorzeichen haben.
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Das magnetische Moment M der Wicklung 2, 2 wird also ebenso wie das
StörmomentC den Wert o haben.
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Wenn die vorgenannten Bedingungen nicht zufriedenstellend erfüllt
sind oder erfüllt werden kennen, so genügt es, dafür zu sorgen, daß die Komponente
des MomentesM, die in Phase mit dem Fluß # oder dem Strom 1 liegt, Null ist.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 ergeben die von der Spannung U herrührenden
Ströme mit 1 ein sinus so Moment. Man erhält also ein Blindwattmeter oder ein Blindleistungsrelais.
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Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, die insbesondere Komplexleistungsrelais
oder -messern anwendbar ist, bei denen der Spannungskreis, der aus einem dem Spannungskreis
der Fig. r (mit 2, 2', 3, 4 bezeichnet) entsprechenden Teil besteht, mit einem Widerstand,
einer Reaktanz oder einem Kapazitätswiderstand 5 in Reihe geschaltet ist. An die
Stelle von 5 kann auch eine Kombination von Widerständen, Reaktanzen und Kapazita.'tsi"itderständen
treten.
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Der Stromkreis ist wie in Fig. 1 mit 1, 1' bezeichnet.
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Man kann dafür sorgen, daß die Komponente des mit M bezeichneten
Momentes, die in Phase mit dem vom Stromkreis erzeugten Fluß liegt, Null ist. Auf
diese Weise wird das Störmoment beseitigt.
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Insbesondere kann man zu diesem Ergebnis gelangen, indem man die
Stromkreise 2 und 2' derart ausführt, daß sie Widerstände von zu vernachlässigender
Größe und gleiche Reaktanzen mit entgegengesetztem Vorzeichen aufweisen.
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In Fig. 3 bezeichnen 2 und 2' zwei elektrisch unabhängige, aber mechanisch
miteinander verbundene Wicklungen. I und 1' sind zwei lntensitätsstromkreise. Die
anderen Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie im Falle der Fig. 2. Hier
ist dafür zu sorgen, daß die beiden Störmomente, die sich aus der Einwirkung des
Stromes I auf die von ihm in den Kreisen 2, 3 und 2, 4 induzierten Ströme ergeben,
gleich und entgegengesetzt gerichtet sind.