DE871030C - Anordnung zur Ermittlung der Scheinleistung oder des Scheinverbrauchs in Wechselstromkreisen - Google Patents

Description

• Anordnung zur Ermittlung der Scheinleistung oder des Scheinverbrauchs in Wechselstromkreisen Die Ermittlung der Scheinleistung eines Wechselstromkreises bereitet insofern Schwierigkeiten, als nur das Produkt aus Strom und Spannung unabgängig von der Phasenverschiebung im Kreis angezeigt werden soll, das Drehmoment eines wattmetrischen Meßinstrumentes jedoch von der gegenseitigen zeitlichen Lage der Strom- und Spannungsflüsse abhängig ist, die aber bei verschiedener Phasenverschiebung ebenfalls verschieden ist.
• Bei Scheinverbrauchszählern hat man sich bisher damit beholfen, daß man einen kWh-Zähler so baut, daß die Strom- und Spannungstriebflüsse nicht wie üblich bei sv = oO, sondern bei einer anderen Phasenverschiebung um go0 gegeneinander verschoben sind, und dieser Zähler so eingestellt wird, daß er bei dieser Phasenverschiebunlg kVAh anzeigt; je mehr die Phasenverschiebung von diesem Werte abweicht, um so größer wird der Fehler, und daher ist ein derartiger Zähler nur in einem begrenzten Bereich der Phasenverschiebung brauchbar.
• Ein anderer Vorschlag geht dahin, einen zwischen der Spannungsspule eines normalen kWh-Zählers und dem Netz angeordneten Phasenregler durch eine von der Phasenverschiebung abhängige Regeleinrichtung so zu steuern, daß seine Sekundärspannung stets in Phase mit dem Verbraucherstrom liegt.
• Ferner sind Scheinverbrauchszähler bekannt, die aus einem Wirkverbrauchszähler, einem Blindverbrauchszähler sowie einem die Grundgeschwindigkeiten dieser beiden Zähler darstellenden und die geometrische Addition dieser Geschwindigkeiten vornehmenden Getriebe bestehen.
• Diese bekannten Scheinverbrauchszähler benötigen einen großen Aufwand an mechanischen Teilen.
• Schließlich ist es bekannt, zur Scheinverbrauchsmessung den Strom und die Spannung des Verbrauchers gleichzurichten und der Strom- bzw. Spannungsspule eines Gleichstromzählers zuzuführen.
• Gleichstromzähler weisen jedoch viele Fehlerquellen auf und werden deshalb nicht gern verwendet.
• Die Erfindung bezweckt, eine genaue Scheinleistungs- bzw. Scheinverbrauchsmessung auf bedeutend einfachere Weise zu ermöglichen, und sie erreicht dies dadurch, daß mittels einer auf der Wirkung gleichstromvormagnetisierter Drosseln beruhenden Einrichtung (Gleichstromwandler) der in seiner Phasenlage zur Verbraucherspannungschwankende Verbraucherstrom in einen dem Verbraucherstrom verhältnisgleichen Wechselstrom fester Phasenbeziehung umgewandelt und dieser dann mit der Verbraucherspannung oder einer dieser proportionalen Spannung einem wattmetrischen Meßsystem zugeführt wird.
• Selbstverständlich ist auch die umgekehrte Anordnung möglich, nämlich daß die Verbraucherspannung mittels des Gleichstromwandlers in eine zum Verbraucherstrom in fester Phasenbeziehung stehende Wechsel spannung umgewandelt und dann mit dem Verbraucherstrom einem wattmetrischen Meßsystem zugeführt wird.
• In der Zeichnung ist- ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf einen Scheinverbrauchszähler dargestellt. Mit V ist der vom Netzen gespeiste Verbraucher bezeichnet, dessen Scheinverbrauch gemessen werden soll. Der Verbraucherstrom wird über einen Stromwandler T den Ein gangsklemmen eines Doppelweggleichrichters G zugeführt, an dessen Ausgangsklemmen ein zur Glättung des gleichgerichteten Stromes dienender Kondensator K und die in Reihe liegenden Wicklungen P i und P 2 eines Gleichstromwandlers angeschlossen sind; der aus zwei Drosselkernen K I und K 2 besteht. Die Kerne bestehen aus einem Material, das bereits bei einer sehr kleinen Feldstärke gesättigt ist. Jeder dieser Kerne trägt eine der beiden Primärwicklungen P I und P 2, die in gleichem Sinne gewickelt sind. Ferner trägt jeder Kern eine von zwei Sdndärwicklungen S I und S2, die mit entgegengesetztem Wickelsinn in Reihe geschaltet an der Wechselspannung des Netzes N liegen. In diesem Kreis liegt die Stromspule eines Wechselstromzählers Z, dessen Spannungsspule unmittelbar an der Netzspannung liegt.
• Infolge der Gleichrichtung und Glättung des Verbraucherstromes werden die Primärwicklungen P 1 und 2 von dem Mittelwert des Stromes gespeist.
• Dieser Strom, der die Vormagnetisierung des Gleichstromwandlers bewirkt, ist also abhängig von der Höhe des Verbraucherstromes. Auf Grund der Magnetisierungskurve der beiden Kerne, die in ihrer idealen Form zunächst mit der Ordinaten zusammenfällt und dann im Sättigungspunkt mit rechtwinkligem Knick parallel zur Abszissenachse verläuft, erhält nian einen angenähert rechteckförmigen Sekundärstrom, der in Phase mit dem Verbraucherstrom ist, da an den Sekundärwicklungen S I und S 2 die gleiche Spannung liegt wie am Verbraucher und die Phasenabhängigkeit des dem Verbraucherstrom proportionalen Vormagnetisierungsstromes durch die Gleichrichtung und Glättung eliminiert ist.
• Durch die Hintereinanderschaltung der Gleichstromwicklungen P I und P 2 im gleichen Wicklungssinn und die Hintereinanderschaltung der beiden Wechselstromwicklungen S I und S 2 mit entgegengesetztem Wicklungssinn wird eine Rückwirkung auf die Gleichstromseite verhindert.
• Bei der Produktbildung des über die Sekundärwicklungen fließenden rechteckförmigen Sekundärstromes mit der Wechsel spannung in den Strom-und Spannungsspulen des Zählers Z wird von dem rechteckförmigen Sekundärstrom nur die Grundwelle ausgewertet. Um den Einfluß gegebenenfalls im Verbraucherstrom auftretender Oberwellen auf die Vormagnetisierungswicklungen P I und P 2 auszuschalten, können zwischen der Sekundärwicklung des Stromwandlsers T und den Primärwicklungen P i und P 2 Siebketten zur Aussiebung dieser Oberwellen angeordnet werden.
• An Stelle der beiden getrennten Kerne K I und K 2 kann auch ein Dreischenkelkern vorgesehen sein, auf dessen Außenschenkel je eine der beiden Gleichstrom- und je eine der beiden Wechselstromwicklungen angeordnet sind, während der Mittelschenkel frei bleibt.
• Zur Messung des Scheinverbrauchs in Drehstromanlagen wird zweckmäßig an jede Phase über einen Stromwandler, Gleichrichter und Glättungsglied die primäre Seite eines Gleichstromwandlers geschaltet und an die Sekundärseite die zu dem Verbraucherstrom gehörende Phasenspannung angelegt.
• Die drei entstehenden rechteckförmigen Ströme werden durch die Stromspulen eines Drehstromvierleiterzählers geschickt, an dessen Spannungsspulen die entsprechenden Verbraucherspannungen gelegt werden.
• An Stelle der Messung des Scheinverbrauchs durch Zähler kann die Anordnung auch zur Messung oder Anzeige der Scheinleistung durch bekannte Leistungsmesser verwendet werden, wobei diese auch als Meßglied in Regelschaltungen dienen können. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht in der Verwendung als kVAh-Maximumzähler.

Claims (8)

1. PATENTANSPRACHE: I. Anordnung zur tE;rmittlung der Schein; leistung oder des Scheinverbrauchs in Wechselstromkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer auf der Wirkung gleichstromvormagnetisierter Drosseln beruhenden Einrichtung (Gleichstromwandler) der in seiner Phasenlage zur Verbraucherspannung schwankende Verbraucherstrom in einen dem Verbraucherstrom verhältnisgleichen Wechselstrom fester Phasenbeziehung umgewandelt und dieser dann mit der Verbraucherspannung oder einer dieser proportionalen Spannung einem wattmetrischen Meßsystem zugeführt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucherstrom unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Stromwandlers gleichgerichtet und der Primärseite des Gleichstromwandlers zugeführt wird, dessen Sekundärseite an der Verbraucherspannung liegt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Glättungsmittel, z. B. Kondensatoren, im Stromkreis zwischen dem Gleichrichter (G) und der Primärseite des Gleichstromwandlers.
4. 4. Anordnung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromwandler aus zwei Kernen mit zwei gleichsinnig in Reihe geschalteten Primärwicklungen und zwei gegensinnig in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen besteht.
5. 5. Anordnung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromwandler einen Dreischenkelkern aufweist, auf dessen Außenschenkeln je eine Gleichstrom- und je eine Wechselstromwicklung angeordnet sind, während der Mittelschenkel frei bleibt.
6. 6. Anordnung nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Scheinverbrauchsermittlung als Meßwerk ein Induktionszähler vorgesehen ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler als kVAh-Maximumzähler ausgebildet ist.
8. 8. Anordnung nach Anspruch I bis 7 zur Messung des Scheinverbrauchs in Mehrphasennetzen, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Phase ein Gleichstromwandler vorgesehen ist, dessen Primärwicklung von dem gleichgerichteten Strom der zugehörigen Phase gespeist wird und dessen Sekundärwicklung von der Spannung der zugehörigen Phase gespeist wird.