DE685287C - Verfahren zum Messen der Wirk- oder Blinkomonente von Wechselstroemen oder -spannungen - Google Patents

Verfahren zum Messen der Wirk- oder Blinkomonente von Wechselstroemen oder -spannungen

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DE685287C
DE685287C DES117648D DES0117648D DE685287C DE 685287 C DE685287 C DE 685287C DE S117648 D DES117648 D DE S117648D DE S0117648 D DES0117648 D DE S0117648D DE 685287 C DE685287 C DE 685287C
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DE
Germany
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voltage
current
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DES117648D
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Armin Ohlhans
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R11/00Electromechanical arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. of consumption
    • G01R11/48Meters specially adapted for measuring real or reactive components; Meters specially adapted for measuring apparent energy
    • G01R11/54Meters specially adapted for measuring real or reactive components; Meters specially adapted for measuring apparent energy for measuring simultaneously at least two of the following three variables: real component, reactive component, apparent energy

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

  • Verfahren zum Messen der Wirk- oder Blindkomponente von Wechselströmn oder -spannungen Zum Messen des jeweiligen Wertes des Leistungsfaktors eines Wechselstromsystems ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein Stromwandler mit offenem Eisenkern benutzt wird, der teine besondere abschaltbare Spannungswandlerwicklung und eine Sekundärwicklung trägt, an die ein elektisches Meßgerät angeschlossen ist. Mit dieser Meßeinrichtung wird unter Zuhilfenahme magnetischer Felder mit gemeinsamem Kraftlimenweg aus einem von dem Strom und einem von der Spannung herrührenden Vektor ein resultierender Vektor gebildet und die Größe der Vektoren so eingestellt, daß die Wirkung einer der Vektoren auf das elektrische Meßgerät ein Maß für den Leistungsfaktor bildet. Zu diesem Zweck sollen nacheinander die den Vektoren entsprechenden Magnetfelder auf einen gewünschten Wert eingestellt und danach durch Überlagerung der Felder die geometrische Summe an dem Meßinstrument erkennbar gemacht werden.
  • Es hat sich nun gezeigt, daß dieses Verfahren durch verhältnismäßig geringe Abänderungen so ausgebildet werden kann, daß es zum Messen der Wirk- oder Blindkomponente des Stromes oder der Spannung benutzt werden kann. Durch Multiplikation der so gemessenen Werte der Wirk- oder Blindkomponente des Stromes bzw. der Spannung mit der zugehörigen Spannungs. bzw. Stromstärke kann dann die Wirk- oder Blindleistung ermittelt werden.
  • Zu diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung zum Bestimmen der Wirkkomponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung der resultierende Vektor aus der geometrischen Summe des positiven Strom- bzw. Spannungsvektors und des negativen Spannungs- bzw. Stromvektors gebildet und die Wirkung des resultierenden Vektors auf das elektrische Meßgerät durch im Spannungs- bzw. Stromkreis angeordnete Regelmittel so eingestellt, daß sie die gleiche wird wie die von dem Strom- bzw. Spannungsvektor herrührende, worauf die von der Spannung bzw. von dem Strom herrührende Wirkung auf das Meßgerät als Maß für die gegesuchte Wirkkomponente des Stromes bzw. der Spannung dient.
  • Wenn es sich um die Bestimmung der Blindkomponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung handelt, so kann gemäß der Erfindung der resultierende Vektor aus der geometrischen Summe des positiven Spannungs- bzw. Stromvektors und des negativen Strom- bzw. Spannungsvektors gebildet und die Wirkung des resultierenden Vektor auf das elektrische Meßgerät durch im Spiaig : nungskreis angeordnete Regelmittel auf eine Mindestwert eingestellt werden, worauf die von dem resultierenden Vektor herrührende Wirkung auf das Meßgerät als Maß für die Blindkomponente der Spannung bzw. des Stromes dient.
  • Es ist eine Meßeinrichtung bekanntgeworden, bei der durch Zusammensetzen von Vektoren die Wirkkomponente eines Stromes oder einer Spannung ermittelt werden kann, indem man eine Komponente so einstellt, daß sich an einem Meßinstrument eine Minimalablesung ergibt, die der gesuchten Wirkkomponente entspricht. Bei dieser bekannten An ordnung handelt es sich aber nicht um eine vektorielle Zusammensetzung von Magnetfeldern, sondern von elektrischen Strömen oder Spannungen, und es wird dabei vorausgesetzt, daß im Hauptstromkreis Drosselspulen, Kondensatoren oder andere Anordnungen zum Erzeugen einer Hilfsspannung vorgesehen sind, die unabhängig von ihrer Größe in der Phase stets genau senkrecht zu dem Stromvektor gerichtet ist. Es hat sich nun gezeigt, daß diese Bedingung wohl bei Hochfrequenzanlagen, wofür die bekannte Anordnung in erster Linie bestimmt ist, nicht aber für Messungen in Niederfrequenzanlagen zu erfüllen ist. Das bekannte Verfahren arbeitet vielmehr bei Messungen in Niederfrequenzanlagen sehr ungenau und ist in' manchen Fällen überhaupt nicht anwendbar, weil die erforderliche Einstellung auf einen Minimalwert des betreffenden Vektors nicht möglich ist.
  • Dagegen ist mit dem neuen Verfahren gemäß der Erfindung, das auf der vektoriellen Zusammensetzung von Magnetfeldern beruht, in allen Fällen eine genaue Messung der Wirk- und Blindkomponente möglich, und zwar mit wesentlich einfacheren Mitteln als bei Verwendung des bekannten Verfahrens.
  • Man kann bei dem neuen Verfahren im wesentlichen die gleichen Anordnungen benutzen, wie sie auch zur Bestimmung des Leistungsfaktors geeignet sind. So kann zum Messen-der Wirkkomponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung z. B. eine Anordnung nach Fig. I benutzt werden, bei der auf dem offenen U-förmigen Eisenkern eines Stromwandlers I eine Spannungswicklung 2 angeordnet ist, die über eine Taste 3, einen festen Widerstand 4 und einen regelbaren Widerstand 5 an die Wechselspannung 6, 7 angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung 8 des Stromwandlers ist über eine Vierweggleichrichteranordnung 9 an ein Gleichstrommeßgerät 10 angeschlossen. Um mit dieser Anordnung die Wirkkomponente J#cos # cines Wechselstromes J zu messen, kann man @olgendermaßen vorgehen: - Nachdem man den Stromwandlerkern so über die den Strom führende Leitung in gesteckt hat, daß diese die für die Strommessung vorgesehene Stellung am Anschlag 12 einnimmt, liest man an der Skala des Meßwerke 10 den von der Stromstärke J herrührenden Wert ab. Bei der gleichen Stellung des Stromwandlers schließt man sodann die Taste 3 und stellt den Regelwiderstand 5 so ein, daß der nunmehr von dem resultierenden Strom- und Spannungsfelde herrührende Ausschlag am Meßgerät 10 wieder der gleiche ist wie vorher. Wenn man nun den Stromwandler I von der Stromleitung 1 1 entfernt, so bildet der jetzt nur noch von der Spannung E herrührende Ausschlagam Meßgerät 10 ein Maß für die Wirkkomponente cos # des Stromes.
  • Die diesbezüglichen Verhältnisse sind in dem Vektordiagramm der Fig. 2 dargestellt.
  • Wenn die Vektoren +J und J E gleich F groß werden, ergibt sich J. cos = Æ « Man kann daher aus dem nunmehr an der Skalenteilung abzulesenden Betrag den gesuchten Wert der Wirkkomponente J-cos (p durch Teilung mit 2 ermitteln. Gegebenenfalls kann natürlich auch eine besondere Teilung für J#cos # vorgesehen sein, so daß der Betrag unmittelbar abgelesen werden kann.
  • In ähnlicher Weise kann entsprechend dem Vektordiagramm der Fig. 3 mit der beschriebenen Anordnung die Wirkkomponente E. cos (P der Spannung bestimmt werden.
  • In diesem Falle wird zunächst bei abgeschaltetem Stromwandler der Wert der Spannung für die der Eichung zugrunde gelegte Einstellung des Regelwiderstandes 5 an einer Spannungsteilung des Meßgerätes 10 abgelesen und sodann die Lage des Stromwandlers zu der Leitung 1 1 so eingestellt, daß das Meßgerät den gleichen Ausschlag zeigt wie vorher. In diesem Falle ist E cos # = und in entsprechender Weise aus der Ablesung an der Spannungsskala des Meßgerätes zu ermitteln.
  • Um die Wirkleistung zu erhalten, ist der abgelesene Betrag J#cos # mit der Spannung E oder der abgelesene Betrag E#cos # mit der StromstärkeJ zu multiplizieren. Dabei hat das Verfahren zum Bestimmen der Leistung unter Benutzung der Wirkkomponente des Stromes den Vorteil, daß der Stromwandler in bezug auf den Stromleiter nicht verschiebbar zu sein braucht und daher auch als eisengeschlossener Wandler ausgebildet sein kann. Zum Abschalten des Wandlers kann dann der Primärkreis geöffnet oder die Primärwicklung kurzgeschlossen werden.
  • Auch zum Bestimmen der Blindkomponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung sind die gleichen Anordnungen geeignet. Die Erklärung der Wirkungsweise des Verfahrens ergibt sich aus dem Vektordiagramm der Fig. 4. Dabei ist angenommen, daß es sich um die Messung der Wirk- oder Blindkomponente der Spannung E handelt.
  • Aus der Fig. 4 erkennt man ohne weiteres, daß der Mindestwert des resultierenden Vektors E - J senkrecht auf dem Velrtor -J steht. Infolgedessen ist E-f sin= E also E E.sinci,=E-L Ebenso ergibt sich aus dem Vektordiagramm der Fig.g die Beziehung J sin ci, J - E.
  • Mit einer Anordnung gemäß Fig. 1 kann man z. B. die Blindkomponente J. sin ci, messen, indem man zunächst bei geöffneter Taste mittels des Stromwandlers I die Stromstärke J an der Stromskala des Meßgerätes 10 abliest und sodann bei gedrückter Taste 3 den Regelwiderstand 5 so einstellt, daß der Ausschlag am Meßgerät 10, der nunmehr von J - E herrührt, einen Mindestwert erreicht. Dieser Mindestwert gibt, abgelesen an der Stromskala, unmittelbar die gesuchte Blindkomponente J#sin #.
  • Auch bei der Wahl dieses Meßverfahrens kann man also die Stromkomponente messen ohne eine Verschiebung des Stromwandlers zur Stromleitung, während dies beim Messen der Spannungskomponente erforderlich ist.
  • Wenn man also mit einem eisengeschlossenen Wandler arbeiten will, was an sich den Vorzug einer größeren Genauigkeit der Messung bietet, so ist, wenn es sich um die Bestimmung der Leistung handelt, das durch Fig. 2 oder das durch Fig. 5 veranschaulichte Verfahren zum Bestimmen der betreffenden Stromkomponente zu empfehlen.
  • Die Leistung des Wechselstromes erhält man durch Multiplikation mit der Spannung, die gegebenenfalls auch an der Spannungsskala des Meßgerätes abgelesen werden kann.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Messen der Wirkkomponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung, bei dem unter Zuhilfenahme magnetischer Felder mit gemeinsamem Kraftlinienweg aus einem von dem Strom und einem von der Spannung herrührenden Vektor ein resultierender Vektor gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der resultierende Vektor aus der geometrischen Summe des positiven Strom- bzw. Spannungsvektors und des negativen Spannungs- bzw. Stromvektors gebildet und die Wirkung des resultierenden Vektors auf das elektrische Meßgerät durch im Spannungs- bzw.
    Stromkreise angeordnete Regelmittel so eingestellt wird, daß sie die gleiche wird wie die von dem Strom- bzw. Spannungsvektor herrührende, worauf die von der Spannung bzw. von dem Strom herrührende Wirkung auf das Meßgerät als Maß für die gesuchte Wirkkomponente des Stromes bzw. der Spannung dient.
  2. 2. Verfahren zum Messen der Blindkomponente eines Wechselstromes oder einer Wechselspannung, bei dem unter Zuhilfenahme magnetischer Felder mit gemeinsamem Kraftlinienweg aus einem von dem Strom und einem von der Spannung herrührenden Vektoren resultierender Vektor gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der resultierende Vektor aus der geometrischen Summe des positiven Spannungs- bzw. Stromvektors und des negativen Strom- bzw. Spannungsvektors gebildet und die Wirkung des resultierenden Vektors auf das elektrische Meßgerät durch im Strom- bzw. Spannungskreise angeordnete Regelmittel auf einen Mindestwert eingestellt wird, worauf die von dem resultierenden Vektor herrührende Wirkung auf das Meßgerät als Maß für die Blindkomponente der Spannung bzw. des Stromes dient.
DES117648D 1935-03-22 1935-03-22 Verfahren zum Messen der Wirk- oder Blinkomonente von Wechselstroemen oder -spannungen Expired DE685287C (de)

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