DE1141380B - Device for measuring the power factor - Google Patents

Description

Einrichtung zum Messen des Leistungsfaktors Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung zu schaffen, mit welcher der mittlere Leistungsfaktor bei Drehstromnetzen, auch bei unsymmetrischer Belastung, direkt gemessen bzw. angezeigt werden kann.Device for measuring the power factor The invention is the The object is to create a measuring device with which the mean power factor in three-phase networks, even with asymmetrical loads, measured or displayed directly can be.

Bekanntlich ergibt sich der Leistungsfaktor cos f aus dem Verhältnis von Wirkleistung zu Scheinleistung. Er läßt sich auch aus dem Verhältais von Wirkleistung zu Blindleistung errechnen, was oft vorteilhaft ist, denn die Blindleistung ist meßtechnisch einfacher zu erfassen als die Scheinleistung. As is well known, the power factor cos f results from the ratio from real power to apparent power. It can also be derived from the ratio of real power to calculate reactive power, which is often advantageous because the reactive power is Metrologically easier to record than the apparent power.

Es ist eine Anzahl von Schaltungen bekannt, die den Leistungsfaktor mittels eines Quotientenmessers zur Anzeige bringen ; diese Schaltungen haben aber den Nachteil, daß sie entweder symmetrische Belastung des Drehstromnetzes voraussetzen oder aber nur eine Phase erfassen können. Bei Drehstrom ist es aber nicht sinnvoll, den cos ç der einzelnen Phasen zu kennen, sondern wichtig ist der Gesamtleistungsfaktor. A number of circuits are known to control the power factor display by means of a quotient meter; but these circuits have the disadvantage that they either require symmetrical loading of the three-phase network or can only capture one phase. With three-phase current, however, it does not make sense Knowing the cos ç of the individual phases, but what is important is the overall power factor.

Es ist auch eine andere Schaltung bekannt, mit der es möglich ist, den Gesamtleistungsfaktor bei beliebiger Belastung der einzelnen Phasen zu messen. Another circuit is known with which it is possible to measure the total power factor at any load on the individual phases.

Es werden hierfür zwei Einphasenwattmeter in Aronschaltung verwendet. Dabei ist aber für jedes Instrument eine Kunstschaltung erforderlich, die diese Anordnung recht teuer macht.Two single-phase wattmeters connected to the Aron system are used for this. But an art circuit is required for each instrument, which this Makes arrangement quite expensive.

Eine weitere bekannte Schaltung ermöglicht zwar die Messung des mittleren Leistungsfaktors mit direkter Anzeige mittels eines Potentiometers, setzt aber symmetrische Belastung des Drehstromnetzes voraus. Another known circuit allows the measurement of the mean Power factor with direct display by means of a potentiometer, but sets symmetrical Load of the three-phase network ahead.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß die der Wirkleistung und Blindleistung entsprechenden Meßwerte in proportionale Gleichströme (Iwe Ib) oder Gleichspannungen (Uw, Ub) umgeformt und einer selbstabgleichenden Brückenschaltung (RI, R2, R3, R4) derart zugeführt-werden, daß der eine Meßwert (Uw) an der einen Diagonale (1, 2) und der andere Meßwert (Ub) an einem Widerstand (R5) liegt, der zusammen mit einer Verstelleinrichtung, welche die Brücke auf Null abgleicht, die andere Diagonale bildet. Durch diese Maßnahme läßt sich auch bei ungleicher Belastung eines Drehstromnetzes der Gesamtleistungsfaktor cos ç direkt messen bzw. anzeigen. The invention avoids these disadvantages in that the effective power and reactive power corresponding measured values in proportional direct currents (Iwe Ib) or direct voltages (Uw, Ub) and a self-balancing bridge circuit (RI, R2, R3, R4) are supplied in such a way that the one measured value (Uw) at one Diagonal (1, 2) and the other measured value (Ub) is on a resistor (R5) which together with an adjustment device that adjusts the bridge to zero, the other diagonal forms. This measure can also be used with unequal loads of a three-phase network directly measure or display the total power factor cos ç.

Durch die Umformung der Wirk-und Blindleistung in proportionale Gleichströme bzw. proportionale Gleichspannungen wird erreicht, daß alle Störeinflüsse, wie Spannungs-oder Frequenzschwankungen, verzerrte Wellenform, ungleiche Belastung des Drehstromnetzes u. dgl., ausgeschaltet werden. Dar- über hinaus macht die Brückenschaltung die Messung nahezu unabhängig vom Absolutwert der Wirk-und der Blindleistung, was bei den bekannten Schaltungen mit Quotientenmeßwerken nur sehr schwer zu erreichen ist. By converting the active and reactive power into proportional direct currents or proportional DC voltages is achieved that all interference, such as voltage or Frequency fluctuations, distorted waveform, uneven load on the three-phase network and the like. Dar- beyond that, the bridge circuit makes the measurement almost independent of the absolute value of the active and reactive power, which is the case with the known Circuits with quotient measuring units is very difficult to achieve.

Die Erfindung ist an Hand eines Prinzipschaltbildes erläutert und im folgenden näher beschrieben. The invention is explained and based on a basic circuit diagram described in more detail below.

Die elektrische Brücke besteht aus den Festwiderständen R3 und R4 und den als Potentiometer ausgebildeten verstellbaren Teilwiderständen Ri, R2. The electrical bridge consists of the fixed resistors R3 and R4 and the adjustable partial resistors Ri, R2 designed as potentiometers.

Um die Brücke möglichst empfindlich zu machen, sind die Widerstände so dimensioniert, daß die Summe der Potentiometerwiderstände Ri und R2 gleich der Summe der Festwiderstände R3 und R4 ist.To make the bridge as sensitive as possible, the resistors are dimensioned so that the sum of the potentiometer resistances Ri and R2 is equal to The sum of the fixed resistors R3 and R4 is.

Die dem Gleichstrom Iw entsprechende Gleichspannung Uw, welche der Wirkleistung proportional ist, liegt an den Klemmen 1 und 2. Auf Grund des gewählten Verhältnisses der Widerstände wäre die Brücke abgeglichen, wenn der Potentiometerabgriff 5 so eingestellt ist, daß Ri = R2 ist. Durch Einbringen eines der Blindleistung proportionalen Gleichstroms Ib (bzw. Gleichspannung Ub) an den Klemmen 3 und 4 wird die Brücke über den in der Diagonale liegenden Widerstand R5 entsprechend der Phasenverschiebung zwischen Ib und Iw verstimmt. Ein Nullmotor 7, der in der Brückendiagonale liegt und der vom Verstärker 8 gespeist wird, gleicht die Brücke selbsttätig ab. Die Verstellung des Potentiometerabgriffs 5, die der Motor 7 zur Herbeiführung der Stromlosigkeit der Brückendiagonale ausführt, ist ein Maß für den Leistungsfaktor. Dies ergibt sich aus folgender Beziehung : Is ßr13 Ri + R2 R3 + R4 = cotg ç.The direct voltage Uw corresponding to the direct current Iw, which the Active power is proportional, is applied to terminals 1 and 2. Due to the selected Ratio of the resistances the bridge would be balanced if the potentiometer tap 5 is set so that Ri = R2. By bringing in one of the reactive power proportional direct current Ib (or direct voltage Ub) at terminals 3 and 4 the bridge across the resistor R5 lying in the diagonal according to the phase shift out of tune between Ib and Iw. A zero motor 7, which lies in the bridge diagonal and which is fed by the amplifier 8, the bridge automatically adjusts. The adjustment of the potentiometer tap 5, the the motor 7 for bringing about the The absence of current on the bridge diagonal is a measure of the power factor. This results from the following relationship: Is ßr13 Ri + R2 R3 + R4 = cotg ç.

Tub bei R1 + R2 = R3 + R4.Tub at R1 + R2 = R3 + R4.

R5(R1+R2) cotg # = = f (cos #) R1-R3 Die Verstellung des Potentiometers R1/R2 durch den Nullmotor 7 ist also ein direktes Maß fiir cos, so daß ein Zeiger 5a mit dem Potentiometerabgriff 5 verbunden werden kann, der an einer in cos 92 geeichten Skala 6 den Leistungsfaktor anzeigt. Das Vorzeichen von cos ? (positiv oder negativ bzw. kapazitiv oder induktiv) ist ebenfalls mitberücksichtigt, da die Richtung der Phasenverschiebung durch Is in die Messung eingeht. Bei der Verstellung durch den Nullmotor 7 wird der Potentiometerabgriff 5 mit dem Zeiger 5a entsprechend dem Vorzeichen der Phasenverschiebung nach » induktiv « oder » kapazitiv « verschoben.R5 (R1 + R2) cotg # = = f (cos #) R1-R3 The adjustment of the potentiometer R1 / R2 through the zero motor 7 is therefore a direct measure for cos, so that a pointer 5a can be connected to the potentiometer tap 5, which is connected to a cos 92 calibrated scale 6 shows the power factor. The sign of cos? (positive or negative or capacitive or inductive) is also taken into account, since the The direction of the phase shift through Is is included in the measurement. When adjusting by means of the zero motor 7, the potentiometer tap 5 with the pointer 5a is correspondingly shifted according to the sign of the phase shift according to "inductive" or "capacitive".

Der Meßbereich der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ist durch entsprechende Dimensionierung der Brückenwiderstände beliebig groß wählbar, z. B. von-0, 6 über 1 bis +0, 6 oder von-0, 1 über 1 bis +0, 1. The measuring range of the measuring device according to the invention is corresponding to Any size of the bridge resistances can be selected, e.g. B. from -0, 6 across 1 to +0, 6 or from -0, 1 through 1 to +0, 1.

Die Meßeinrichtung kann auch besonders vorteilhaft zur Fernübertragung des Leistungsfaktors verwendet werden. Hierfür werden entweder die beiden proportionalen Gleichströme in bekannter Weise von der Meßstelle übertragen, während sich die Brückenschaltung an der Empfangsstelle befindet ; es ist aber genauso möglich, die Fernübertragung nach dem bekannten Potentiometerverfahren durchzuführen ; dabei wird ein Doppelpotentiometer verwendet, bei dem vom Nullmotor 7 die beiden Potentiometerabgriffe gleichartig verstellt werden. The measuring device can also be particularly advantageous for remote transmission of the power factor can be used. Either the two proportional Direct currents are transmitted in a known manner from the measuring point, while the bridge circuit located at the receiving office; however, remote transmission is just as possible to be carried out according to the known potentiometer method; a double potentiometer is used used, in which the two potentiometer taps of the zero motor 7 are similar adjusted.

Claims (3)

PATENTANSPRUCHE : 1. Einrichtung zum Messen des Leistungsfaktors, insbesondere von Drehstromnetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Wirkleistung und Blindleistung entsprechenden Meßwerte in proportionale Gleichströme (IW, Ib) oder Gleichspannungen (Uw, Ub) umgeformt und einer selbstabgleichenden Brückenschaltung (R1, R2, R3, R4) derart zugeführt werden, daß der eine Meßwert (Uw) an der einen Diagonale (1, 2) und der andere Meßwert (Ub) an einem Widerstand (R5) liegt, der zusammen mit einer Verstelleinrichtung, welche die Brücke auf Null abgleicht, die andere Diagonale bildet. PATENT CLAIMS: 1. Device for measuring the power factor, in particular of three-phase networks, characterized in that the active power and reactive power corresponding measured values in proportional direct currents (IW, Ib) or direct voltages (Uw, Ub) and a self-balancing bridge circuit (R1, R2, R3, R4) are supplied in such a way that the one measured value (Uw) at the one Diagonal (1, 2) and the other measured value (Ub) is on a resistor (R5) which together with an adjustment device that adjusts the bridge to zero, the other diagonal forms. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der infolge der Änderung eines Meßwertes in der Diagonale fließende Strom mittels eines Vertsärkers - vorzugsweise Transistorverstärkers-verstärkt und einem Nullmotor zugeführt wird, der den Potentiometerabgriff (5) nach Größe und Richtung so verstellt, daß der Diagonalstrom zu Null wird. 2. Device according to claim 1, characterized in that the result the change of a measured value in the diagonal current flowing by means of an amplifier - preferably transistor amplifier-amplified and fed to a zero motor, which adjusts the potentiometer tap (5) according to size and direction so that the diagonal current becomes zero. 3. Einrichtung nach Anspruch l und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Potentiometerabgriff (5) ein Zeiger (5a) verbunden ist, der den Leistungsfaktor an einer in cos w geeichten Skala (6) anzeigt, und/oder daß mit dem Potentiometerabgriff (5) ein weiterer Abgriff für ein der Fernübertragung des Meßwertes dienendes weiteres Potentiometer verbunden ist. 3. Device according to claim l and 2, characterized in that a pointer (5a) is connected to the potentiometer tap (5), which shows the power factor on a scale (6) calibrated in cos w, and / or that with the potentiometer tap (5) Another tap for another one used for remote transmission of the measured value Potentiometer is connected.