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Einrichtung zum Prüfen des Anschlusses von Drehstromzählern.
In Drehstromanlagen wird die elektrische Arbeit in der Regel durch Elektrizitätszähler gemessen, die nach dem Zweiwattmeter-Verfahren arbeiten. Dabei ist es erforderlich, dass die Strom-und Spannungswicklungen der beiden Zählermesswerke in einer ganz bestimmten Weise an die im allgemeinen benutzten Strom-bzw. Spannungswandler angeschlossen werden, um einwandfreie Messungen zu erhalten. Der Anschluss muss daher genau nach den bei der Eichung der Zähler bzw. Messwandler festgelegten Klemmenbezeichnungen erfolgen.
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durch den Augenschein nicht möglich. Man ist deshalb im allgemeinen dazu gezwungen, die Zusammengehörigkeit der Anschlussleitungen durch sogenanntes Ausklingen oder ähnliche Prüfverfahren festzulegen. Dies ist aber in der Regel recht umständlich und nimmt verhältnismässig viel Zeit in Anspruch.
Auf diese Weise kann im übrigen auch nicht festgestellt werden, ob die Klemmenbezeichnung der Zähler und Wandler richtig ist, so dass auch durch eine solche Prüfung der Leitungsanschlüsse noch keine Gewähr für eine einwandfreie Messung gegeben ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine Einrichtung, durch die man einwandfrei feststellen kann, ob ein Zähler so an ein Drehstromnetz angeschlossen ist, dass er ordnungsmässig arbeitet. Eine solche Einrichtung enthält gemäss der Erfindung Messgeräte für die drei Leitungsströme und die drei verketteten Spannungen sowie Anordnungen zum Prüfen der Richtung der durch die Ströme in den Stromwicklungen und durch die Ströme in den Spannungswicklungen des Zählers erzeugten Drehfelder. Wenn der Anschluss ordnungsmässig ausgeführt ist und es sich um einen Verbraucher handelt, der das Netz in der Weise belastet, dass die Unsymmetrie das übliche Mass nicht überschreitet, so müssen die drei Ströme ebenso wie die drei Spannungen annähernd in der Grösse übereinstimmen, was man durch einen Vergleich der Zeigerausschläge der betreffenden Instrumente erkennen kann.
Um die Drehriehtung des Strom-bzw. Spannungsfeldes zu kontrollieren, können Drehfeldrichtungsanzeiger vorgesehen sein, bei denen ein drehbar gelagerter Metallkörper unter dem Einfluss eines durch entsprechend anzuschliessende Spulen erzeugten Drehfeldes sich je nach der Phasenfolge in der einen oder andern Richtung dreht. Die Wicklungen der Drehfeldrichtungsanzeiger werden zweckmässig in der Weise an die Strom-bzw. Spannungswicklungen des Zählers angeschlossen, dass die Richtung der Drehfelder bei richtigem Anschluss mit der auf den Geräten angegebenen Pfeilrichtung übereinstimmt.
Wenn man zum Messen der Ströme und Spannungen je drei Strom-bzw. Spannungsmessinstrumente benutzt, so ist es zweckmässig, ausserdem noch einen weiteren Spannungsmesser für die Anzeige der Nullpunktspannung vorzusehen. Dieser darf bei Erdung des Nullpunktes keinen Ausschlag zeigen, so dass man daraus erkennen kann, ob der betreffende Punkt ordnungsmässig geerdet ist.
Wenn die Stromstärken durch Strommesser bestimmt werden sollen, so müssen diese im allgemeinen mit den Stromwicklungen des Zählers in Reihe geschaltet werden. Dies bedingt also ein Öffnen der Stromkreise beim Anschliessen der Prüfeinrichtung. Um dies zu vermeiden, kann man die Ströme durch Spannungsmessung an den Stromwicklungen des Zählers bestimmen. Die Genauigkeit der Messung wird dabei allerdings dadurch beeinträchtigt, dass die Widerstände der Stromwicklungen
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nicht genau gleich gross und auch nicht ganz unveränderlich sind, jedoch ist dieser Umstand praktisch im allgemeinen bedeutungslos, da ja nur rohe Messungen erforderlich sind.
Dabei benutzt man zweckmässig an die Stromwicklungen angeschlossene Transformatoren, um die meist sehr kleinen Spulenspannungen auf einen für den Anschluss der Messgeräte passenden Wert zu erhöhen. Ebenso kann man Transformatoren an die Spannungswicklungen des Zählers anschliessen, um die in der Regel 110 Volt betragende Spulenspannung auf einen passenden, zweckmässig annähernd den gleichen Wert herabzusetzen.
Wenn nun auf diese Weise eine Unterbrechung der Stromkreise vermieden wird, so ist aber die Benutzung eines Drehfeldrichtungsanzeigers der üblichen Bauart nicht möglich, da der Anschluss der Spulen eines solchen Gerätes an die Klemmen der Stromwicklungen des Zählers ein Drehmoment ergeben würde, das zum Bewegen des Metallkörpers nicht ausreicht. Man kann jedoch eine Bestimmung der Richtung des Drehfeldes auch dadurch vornehmen, dass man in an sich bekannter Weise die mitläufigen und-die sogenannten gegenläufigen der symmetrischen Strom-bzw. Spannungskomponenten misst, aus denen man sich jedes beliebige mehr oder weniger unsymmetrische Drehstromsystem zusammengesetzt denken kann.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es mittels einfacher elektrischer Zeigerinstrumente vorgenommen werden kann, die ohne weiteres an die Zählerwieklungen angeschlossen werden können.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Gerätes, das eine entsprechende Anzahl von Strom-und Spannungsmessern sowie zwei Drehfeldrichtungsanzeiger enthält. Eine Anordnung, bei der die Kontrolle der Phasenfolge durch Messung der mitläufigen und gegenläufigen symmetrischen Strom-und Spannungskompo- nenten erfolgt, wird durch die Fig. 2 bis 5 veranschaulicht.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung sind in ein gemeinsames Gehäuse G drei Strommesser eingebaut, die mit JR, Jg und JT bezeichnet sind, vier Spannungsmesser mit den Bezeichnungen Uo, URS, UST und UTR sowie zwei mit J bzw. U bezeichnete Drehfeldrichtungsanzeiger. Das Gehäuse G trägt acht Anschlussklemmen, u. zw. je zwei mit Ja bzw. JT bezeichnete Stromklemmen, drei Span-
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mit den betreffenden Stromwicklungen und die Spannungsklemmen R, S, T mit den betreffenden Spannungswicklungen des zu untersuchenden Zählers zu verbinden. Die Strom-und Spannungsmesser JR, Js, JT bzw. URS, UST, UTR sind so mit den Anschlussklemmen verbunden, dass die drei Phasenströme und die drei verketteten Spannungen mit den betreffenden Instrumenten gemessen werden können.
Dabei ist in an sich bekannter Weise Js so angeschlossen, dass die betreffende Stromstärke als Summe der Stromstärken J und JT gemessen wird. Das Instrument U 0 ist zwsichen die Klemmen S und E gesehaltet.
Als Drehfeldrichtungsanzeiger können an sich bekannte Instrumente benutzt werden, z. B. solche, bei denen auf eine mit einem entsprechenden Pfeil versehene drehbare Metallscheibe ein Drehfeld wirkt, das durch drei an die betreffenden Phasen anzuschliessende Spulen erzeugt wird. Diese sind dann z. B. bei dem mit U bezeichneten Drehfeldrichtungsanzeiger parallel zu den Spannungsmessern an die Klemmen R, S, T anzuschliessen. Als Drehfeldrichtungsanzeiger für das Stromfeld kann man z. B. auch einen solchen benutzen, bei dem das Drehfeld nur durch zwei in die Ströme JR, JT einzusehaltende Spulen erzeugt wird. Dazu wird der zu untersuchende Zähler zweckmässig mit einer sogenannten Prüfklemmenleiste versehen, um die Stromkreise der Stromspulen öffnen zu können.
Bei richtigem Anschluss müssen dann folgende Bedingungen erfüllt sein :
1. Die Strommesser JR, Js und JT müssen ungefähr gleichen Ausschlag zeigen,
2. Die Spannungsmesser URS, U und UTR müssen ebenfalls ungefähr gleichen Aussehlag zeigen.
3. Der Spannungsmseser U 0 soll keinen Ausschlag zeigen.
4. Die Scheiben der beiden Drehfeldrichtungsanzeiger sollen sich in der Pfeilrichtung drehen.
Ist eine dieser Bedingungen nicht erfüllt, so muss der Anschluss entsprechend geändert werden.
Bei der in Fig. 2 im Schaltschema dargestellten Anordnung ist es nicht nötig, die Stromkreise der Stromwicklungen zu öffnen, da hier keine Drehfeldrichtungsanzeiger mit drehbarem Messwerk benutzt werden, sondern nur zwei Anzeigeinstrumente, die vorzugsweise in an sich bekannter Weise als Gleichrichterinstrumente gebaut sind und so wenig Strom verbrauchen, dass sie zur Strommessung parallel zu den Stromwicklungen des zu untersuchenden Zählers geschaltet werden können.
Das in Fig. 2 dargestellte Gerät ist mit acht Anschlussklemmen versehen, die mit 0 bis 7 bezeichnet sind, wobei 0 ein Erdanschluss ist. Die Spannungsklemmen 1, 2, 3 sind mit den Spannungwicklungen R und S bzw. S und T des zu untersuchenden Zählers zu verbinden und die Stromklemmen 4, 5 an die Stromwicklung R bzw. die Stromklemmen 6,7 an die Stromwicklung T des Zählers anzuschliessen.
Dabei wird die Wicklung T, wie in der Zeichnung durch die gekreuzten Leitungen angedeutet, so angeschlossen, dass an den Klemmen 6,7 die Phase um 1800 verschoben ist. Als Messgeräte sind nur zwei Anzeigeinstrumente. A und B eingebaut, die durch zwei mechanisch miteinander gekuppelte doppelpolige Umschalter 8, 9 mit drei Schaltstellungen I, 11, 111 an eine besondere Messschaltung angeschlossen sind.
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mator 14 vorgesehen, dessen Primärwicklung zwischen die Klemmen 2 und 0 geschaltet ist.
Ferner enthält die Einrichtung einen dreipoligen Umschalter 15, 16, 17 mit zwei Schaltstellungen 1', II', dessen ebenfalls mechanisch miteinander gekuppelte Schalthebel in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber an getrennten Stellen im Schaltbild angeordnet sind.
Die eigentliche Messschaltung enthält einen weiteren Transformator 18, 19, der auch als eine in der Mitte angezapfte Drosselspule angesehen werden kann, acht Ohmsche Widerstände 20 bis 27 und vier Kondensatoren 28 bis 31, die in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise angeschlossen sind.
Mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung kann die Prüfung des Zähleranschlusses in der Weise vorgenommen werden, dass man nacheinander bei sechs verschiedenen Stellungen der Umschalter 8, 9 und 15, 16, 17 die Anzeige der Instrumente A und B abliest. Die Ablesungen entsprechen dann den in der folgenden Zusammenstellung angegebenen Messgrössen :
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<tb>
<tb> Messung <SEP> Nr. <SEP> Schalter <SEP> 8,9 <SEP> Schalter <SEP> 15, <SEP> 16,17 <SEP> Instrument <SEP> A <SEP> Instrument <SEP> B
<tb> Stellung <SEP> Stellung <SEP> Anzeige <SEP> Anzeige
<tb> i <SEP> 7 <SEP> r <SEP> j <SEP> jy
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> I' <SEP> (JR-JT) <SEP> JR+TJ=JS
<tb> 3 <SEP> III <SEP> I' <SEP> J9 <SEP> Jm
<tb> 4 <SEP> 1 <SEP> 11'URs <SEP> UST
<tb> 5 <SEP> 11 <SEP> II'Uso <SEP> UTR
<tb> 6 <SEP> 111 <SEP> 11'Um <SEP>
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Ug die gegenläufige und Um die mitläufige Komponente des Spannungssystems.
Die Transformatoren 10 bis 14 sind sämtlich so gewickelt, dass unter normalen Betriebsverhältnissen sekundäre Spannungen von etwa 4 Volt entstehen. Bei der Messung Nr. 1 (Schalter 8, 9 in
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parallel zu der Sekundärwicklung des Transformators 10, an den die Stromwicklung R des Zählers angeschlossen ist, und das Instrument B parallel zu der Sekundärwicklung des Transformators 11, an den die Stromwieklung T des Zählers angeschlossen ist.
Der Ausschlag des Instrumentes A entspricht daher der Zählerstromstärke JR und der Ausschlag des Instrumentes B der Zählerstromstärke JTBei der Messung Nr. 2 (Schalter 8, 9 in Stellung Il und Schalter 15, 16, 17 in Stellung 1') ist das Instrument A einerseits mit der gemeinsamen Verbindungsleitung der Sekundärwicklungen der Transformatoren 10 und 11 und anderseits mit der Mitte des Spannungsteilertransformators 18, 19 verbunden. Somit summieren sich in dem Messinstrument A die Sekundärspannungen der Transformatoren 10 und 11.
Da nun die Sekundärspannung des Transformators 10 der Zählerstromstärke JR, die Sekundärspannung des Transformators 11 aber dem negativen Wert der Zählerstromstärke J T entspricht, so ist der Ausschlag des Instrumentes A bei dieser Schalterstellung ein Mass für die Differenz J-Jy.
Das Instrument B liegt zwischen den nicht unmittelbar miteinander verbundenen Anschlüssen der Sekundärwicklungen der Transformatoren 10 und 11, so dass sein Ausschlag von der Differenz der Sekundärspannungen, also von der Summe der Zählerstromstärken J R+J T=J 8 abhängt. Um in diesem Falle J 8 an der gleichen Skalenteilung ablesen zu können, kann in der Instrumentenleitung ein entsprechend bemessener Widerstand 32 vorgesehen sein. Die Ablesung und Kontrolle der Stromdifferenz Ja-J'y ist nicht unbedingt erforderlich.
Bei der Messung Nr. 4 (Schalter 8, 9 in Stellung 1 und Schalter 15, 16, 17 in Stellung II') entspricht die Schaltung der bei der Messung Nr. 1. Dabei sind aber die Instrumente A und B an die Sekundärwicklungen der Transformatoren 12 und 13 angeschlossen, so dass ihre Ausschläge den Span- nungen RRS bzw. U 8T entsprechen. Bei der Messung Nr. 5 (Schalter 8, 9 in Stellung Il und Schalter 15,
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anderseits an der Verbindungsleitung der Sekundärwicklungen der Transformatoren 12 und 13.
Infolgedessen entspricht der Ausschlag des Instruments A der Spannung zwischen den Klemmen 2 und 0, also der Nullpunktspannung U 80. Das Instrument B ist über den Widerstand 32 an die nichtunmittelbar miteinander verbundenen Klemmen der Sekundärwicklungen der Transformatoren 12 und 13 angeschlossen. Somit entspricht der Ausschlag des Instruments B der Summe der Spannungen U R8+ UST, also der Spannung UT-
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Messung Nr. 6 dienen die Fig. 3 bis 5. Dabei handelt es sich um die Bestimmung der Spannungskomponenten Um und Uy. Der Schalter 8, 9 steht in Stellung Ill und der Schalter 15, 16, 17 in Stellung 11'. Dadurch werden die in den Fig. 3 und 4 herausgezeichneten Schaltungen der Instrumente A und B eingestellt.
Dabei sind die Sekundärwicklungen der Transformatoren 12 und 13 durch je zwei Spannungsteiler überbrückt, die aus je einem Ohmschen Widerstand und einem komplexen Widerstand in verschiedener Reihenfolge bestehen. Die für den Anschluss des Instruments A bestimmten Spannungsteiler bestehen aus den Ohmschen Widerständen 20 bzw. 25 sowie den komplexen Widerständen 21, 28 bzw. 24,30. Die für den Anschluss des Instruments B
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bestimmten Spannungsteiler bestehen aus den Ohmschen Widerständen 26 bzw. 23 und den komplexen Widerständen 27, 31 bzw. 22,29. Die Widerstände sind nun gemäss der Erfindung so bemessen, dass die dadurch entstehenden Spannungskomponenten gleich gross und in der Phase um 600 gegeneinander verschoben sind.
Dabei sind die Messinstrumente A und B so an je einen Teilungspunkt eines zu je einer Zählerwicklung gehörigen Spannungsteilers angeschlossen, dass das Instrument A die mitläufige und das Instrument B die gegenläufige symmetrische Komponente U bzw. Uq misst.
Zur Erläuterung dient das Vektordiagramm der betreffenden Spannungen in Fig. 5. Mit RS, ST und TR sind die drei verketteten Spannungen bezeichnet, die das bekannte Spannungsdreieck bilden. Die Drehrichtung der Vektoren ist durch den eingezeichneten Pfeil angegeben. Dadurch, dass nun beispielsweise die Punkte R und S durch den Ohmschen Widerstand 20 und den komplexen Widerstand 21, 28 verbunden sind, wobei die entsprechenden Spannungskomponenten gleich gross und in der Phase um 600 gegeneinander verschoben sind, ergibt sich die in Fig. 5 dargestellte Lage der mit 20 und 21, 28 bezeichneten Spannungsvektoren. Ebenso erhält man zwischen den Punkten Bund T die mit 25 und 24, 30 bezeichneten Vektoren.
Da nun das Instrument A zwischen die Teilungspunkte Al und eingeschaltet ist, zeigt es einen Ausschlag, der der Spannung zwischen diesen Punkten entspricht, die, wie man leicht erkennt, gleich der Spannung URT ist. Da anderseits bei der in Fig. 4 dargestellten Schaltung die Widerstände in umgekehrter Reihenfolge zwischen R und S bzw. T und S liegen, so fallen die Teilungspunkte B und B2 zusammen, so dass die Spannung zwischen B und B2 gleich Null ist. Das Instrument B darf also bei richtigem Zähleranschluss keinen Ausschlag zeigen.
Für den Fall der Messung Nr. 3 zur Bestimmung der entsprechenden Stromkomponenten kann man Diagramme ähnlich den Fig. 3 bis 5 aufzeichnen. Da in diesem Falle aber die Sekundärspannung des Transformators 11 durch den angegebenen Anschluss der Klemmen 6,7 an die Stromwicklung T dem Strom-J T entspricht, so kehrt sich die Phasenfolge des Vektordiagramms um, so dass das Instrument A die gegenläufige und das Instrument B die mitläufige Stromkomponente anzeigt. Das Instrument A wird also bei richtigem Zähleranschluss keinen Ausschlag zeigen, während der Ausschlag des Instrumentes B der Stromstärke J entspricht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Prüfen des Anschlusses von nach dem Zweiwattmeter-Verfahren geschalteten Drehstromzählern an die zugehörigen Messwandler, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung Messgeräte für die drei Leitungsströme und die drei verketteten Spannungen sowie Anordnungen zum Prüfen der Richtung der durch die Ströme in den Stromwicklungen und durch die Ströme in den Spannungswicklungen des zu untersuchenden Zählers erzeugten Drehfelder enthält.