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Anordnung zum Prüfen des Anschlusses eines nach dem Zweiwattmeterverfahren
geschalteten Drehstromzählers an die zugehörigen Meßwandler mit Hilfe von Einrichtungen
zum Messen von Strömen und Spannungen sowie zum Anzeigen der Richtungen von Drehfeldern
In Drehstromanlagen wird die elektrische Arbeit in der Regel durch Elektrizitätszähler
gemessen, die nach dem Zweiwattmeterverfahren 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 Messung gen zu erhalten. Der Anschluß muß daher genau nach
den bei der Eichung der Zähler bzw. Meßwandler festgelegten Klemmenbezeichnungen
erfolgen.
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Besonders bei größeren Anlagen, bei denen häufig längere, wenig übersichtlich
geführte Leitungen zwischen den Wandlern und den Zählern vorhanden sind, ist aber
die Kontrolle des richtigen Anschlusses durch den Augenschein nicht möglich. Man
ist deshalb im allgemeinen dazu gezwungen, die Zusammengehörigkeit der Anschlußleitungen
durch sogenanntes Ausklingeln oder ähnliche Prüfverfahren fesrzulegen. Dies ist
aber in der Regel recht umständlich und nimmt erhält. nismäßig viel Zeit in Anspruch.
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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.
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Es ist ein Prüfgerät für über Wandler angeschlossene Drehstromzähler
bekanntgeworden, das zur Kontrolle der richtigen Schaltung und zum Nacheichen der
Meßgeräte dient. Es enthält zu diesem Znveck einen als Wirk- und Blindlastzähler
verwendbaren Eichzähler und Einrichtungen zum Messen von Strömen und Spannungen
sowie zum Anzeigen der Richtung von Drehfeldern. Um die richtige Schaltung festzustellen,
sind nacheinander eine Reihe von Messungen in verschiedenen
Schaltutigen
vorzunehmen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß, auch wenn alle diese Niessungen
wunschgemäß ausfallen, noch keine Gewähr dafür gegeben ist, daß die Schaltung richtig
ist. Außerdem ist es für den Fall, daß das Prüfgerät nicht zum Eichen der Zähler,
sondern nur zur Kontrolle des Anschlusses dienen soll, unerwünscht, daß ein Eichzähler
benutzt werden muß, was einen verhältnismäßig großen Aufwand bedeutet.
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Der vier miteinander gekuppelte Meßwerke enthaltende Eichzähler nimmt
auch einen verhältnismäßig großen Platz ein und muß sehr sorgfältig behandelt werden,
wenn seine A;Iebgenauigkeit nicht leiden soll.
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Eine wesentlich einfachere Anordnung zum Prüfen des Anschlusses von
Drehstromzählern erhält man gemäß der Erfindung durch zur wendung von Einrichtungen
zum Messen der beiden dem Zähler zugeführten Leitungsströme und deren Summe, der
drei verketteten Spannungen, der Potentialdifferenz zwischen dem nach den Sicherheitsvorschriften
zu erdenden Verbindungspunkt der Sekundärwicklungen der beiden Spannungswandler
und Erde sowie der mitläufigen und der gegenläufigen symmetrischen Strom- und Spannungskomponenten
des Drehstromsystems.
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NIeßgeräte der genannten Arten sind an sich bekannt, neu ist aber
die Erkenntnis, daß es durch eine Zusammenstellung dieser Meßgeräte möglich ist,
einwandfrei festzustellen, ob der Zähler in der richtigen Weise angeschlossen ist
oder nicht.
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Wenn der Anschluß ordnungsmäßig ausgeführt ist und es sich um einen
Verbraucher tiandelt, der das Netz in der Weise belastet, daß die l nsammetrie das
übliche Nlaß nicht überschreitet, so müssen die drei Ströme ebenso wie die drei
Spannungen annähernd in der Größe übereinstimmen. Dabei werden die beiden dem Zähler
zugeführten Leitungsströme unmittelbar und der dritte Leitungsstrom als die Summe
dieser beiden Ströme gemessen. Die Potentialdifferenz Uso zwischen dem Verbindungspunkt
der Sekundärwicklungen der beiden Spannungswandler und Erde muß gleich Null sein,
wenn die Leitung vorschriftsmäßig durchgeführt ist. Durch die Messung der sogenannten
mitläufigen und gegenläufigen symmetrischen Strom- und Spannungskomponenten, die
ebenfalls mit an die Zählerwicklungen anzuschließenden einfachen Strom- bzw. Spannungsmessern
bestimmt werden können, kann man in an sich bekannter W eise die Phasenfolge der
Ströme in den Stromwicklungen bzw. der Spannungen an den Spannungswicklungen des
Zählers kontrollieren.
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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 nicht genau gleich groß
und auch nicht ganz unveränderl:ch sind, jedoch ist dieser 1 umstand praktisch im
allgemeinen bedeutungslos, da ja für den vorliegenden Zweck nur rohe Mcssungcn erforderlich
sind.
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Dabei benutzt man zweckmäßig an die Stromwicklungen des Zählers angeschlossene
Transformatoren, um die meist sehr kleinen Spulenspannungen auf einen für den Anschluß
der Meßgeräte passenden Wert zu erhöhen.
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Ebenso kann man Transformatoren an die Spannungswicklungen des Zählers
anschließen, um die in der Regel IIoVolt betragende Spulenspannung auf einen passenden,
zweckmäßig annähernd den gleichen Wert herabzusetzen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt die Anordnung im Schaltschema, wobei nur zwei Anzeigeinstrumente
vorgesehen sind, die vorzugsweise in an sich bekannter Weise als Gleichrichterinstrumente
gebaut sind und so wenig Strom verbrauchen, daß sie zur Strommessung zu den Stromwicklungen
des zu untersuchenden Zählers parallel geschaltet werden können.
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Das Gerät, das durch eine aus gestrichelten Linien gebildete Umrandung
gekennzeichnet ist, ist mit 8 Anschlußklemmen versehen, die mit o bis 7 bezeichnet
sind, wobei o ein Erdanschluß ist. Die Spannungsklemmen I, 2, 3 sind mit den Spannungsllricklungen
R-S bzw. S-T des zu untersuchenden Zählers zu verbinden und die Stromklemmen 4,
5 an die Stromwieklung 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 I800
verschoben ist. Die Spannungswicklungen R-S und S-T sind in der üblichen Weise an
die Sekundärwicklungen der entsprechenden Spannungswandler angeschlossen, wobei
der Verbindungspunkt S vorschriftsmäßig geerdet sein soll. Die Stromwicklungen R
und T sind in der üblichen Weise über Stromwandler an die entsprechenden Netzleitungen
angeschlossen. Als Meßgeräte sind zwei AnzeigeinstrumenteA und B eingebaut, die
durch zwei mechanisch miteinander gekuppelte doppelpolige
Umschalter
8, g mit drei Schaltstellungen 1, II, III an eine besondere Meßschaltung angeschlossen
sind.
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Zum Anschluß der Meßschaltung an die Zählerwicklungen dienen je zwei
Transformatoren I0, 11 für die Stromwicklungen und I2, I3 für die Spannungswieklungen.
Außerdem ist noch ein Transformator 14 vorgesehen, dessen Primärwicklung zwischen
die Klemmen 2 und o geschaltet ist. Ferner enthält die Einrichtung einen dreipoligen
Umschalter I5, I6, I7 mit zwei Schaltstellungen 1,, II,, dessen ebenfalls mechanisch
miteinander gekuppelte Schalthebel in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber
an getrennten Stellen im Schaltbild angeordnet sind.
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Die eigentliche Meßschaltung enthält einen weiteren Transformator
I8, I9, der auch als eine in der Mitte angezapfte Drosselspule angesehen werden
kann, acht Ohmsche Widerstände 20 bis 27 und vier Kondensatoren 28 bis 3I, die in
der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise angeschlossen sind.
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Mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung kann die Prüfung des Zähleranschlusses
in der Weise vorgenommen werden, daß man nacheinander bei sechs verschiedenen Stellung
gen der Umschalter 8, 9 und I5, 16, 17 die Anzeige der Instrumente A und B abliest.
Die Ablesungen entsprechen dann den in der folgenden Zusammenstellung angegebenen
Meßgrößen:
| Messung Schalter 8, 9 Schalter 15, 16, 17 Instrument A Instrument
B |
| Nr. l Stellung Stellung Anzeige Anzeige |
| I I I' JR JT |
| 2 II I' (JRh) JR + J7 = JR$JT=JS |
| 3 III i' Jg Jm |
| 4 I II' URS UST |
| 5 II II' Uso UIR |
| 6 III II' Um |
Dabei bedeutet Jg die gegenläufige Komponente, Jm die mitläufige Komponente des
Stromsystems, Ug die gegenläufige und Um die mitläufige Komponente des Spannungssystems.
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Die Transformatoren 10 bis 14 sind sämtlich so gewickelt, daß unter
normalen Betriebsverhältnissen sekundäre Spannungen von etwa 4 Volt entstehen. Bei
der Messung Nr. I (Schalter 8, 9 in Stellung I und Schalter I5, I6, I7 in Stellung
I', wie in der Zeichnung dargestellt) liegt das Instrument A parallel zu der Sekundärwicklung
des Transformators I0, an den Idie StromwicklungR des Zählers angeschlossen ist,
und das Instrument B parallel zu der Sekundärwicklung des Transformators II, an
den die Stromwicklung T des Zählers angeschlossen ist. Der Ausschlag des Instrumentes=4
entspricht daher der Zählerstromstärke JR und der Ausschlag des Instrumentes B der
Zählerstromstärke JT. Bei der Messung Nr. 2 (Schalter 8, g in StellungII und Schalter
15, I6, I7 in Stellung 1') ist das Instrument 24 einerseits mit der gemeinsamen
Verbindungsleitung der Sekundärwicklungen der Transformatoren 10 und 11 und andererseits
mit der Mitte des Spannungsteilertransformators I8, 19 verbunden. Somit summieren
sich in dem Meßinstrument =4 die Sekundärspannungen der Transformatoren 10 und II.
Da nun die Sekundärspannung des Transformators 10 der Zählerstromstärke JR, die
Sekundärspannung des Transformators 11 aber dem negativen Wert der Zählerstromstärke
JT entspricht, so ist der Ausschlag des Instrumentes A bei dieser Schalterstellung
ein Maß für die Differenz JR-JT. Das Instrument B liegt zwischen den nicht unmittelbar
miteinander verbundenen Anschlüssen der Sekundär wicklungen der Transformatoren
IO und I I, so daß sein Ausschlag von der Differenz der Sekundärspannungen, also
von der Summe der Zählerstromstärken JR+Jr=Js abhängt. Um in diesem Falle Js an
der gleichen Skalenteilung ablesen zu können, kann in der Instrumentenleitung ein
entsprechend bemessener Widerstand 32 vorgesehen sein. Die Ablesung und Kontrolle
der Stromdifferenz 1R - 1T ist nicht unbedingt erforderlich.
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Bei der Messung Nr. 4 (Schalter 8, 9 in Stellung 1 und Schalter Ig,
I6, I7 in Stellung II') entspricht die Schaltung der bei der Messung Nr. I. Dabei
sind aber die Instrumente A und B an die Sekundärwicklungen der Transformatoren
I2 und I3 angeschlossen, so daß ihre Ausschläge den Spannungen URS bzw. UST entsprechen.
Bei der Messung Nr. 5 (Schalter 8, 9 in Stellung II und Schalter 15, 16, 17 in Stellung
II') liegt das Instrument A einerseits an der Sekundärwicklung des Transformators
I4, andererseits an der Verbindungsleitung der Sekundärwicklungen der Transformatoren
12 und I3. Infolgedessen entspricht der Ausschlag des Injtrumentes,
~l
der Spannung zwischen den Klemmen 2 und o. Da die Klemme 2 mit dem Verbindungspunkt
S der Sekundärwicklungen der beiden Spannungswandler verbunden und die Klemme o
geerdet ist, so wird an dem Instrument A in diesem Falle die Potentialdifferenz
U50 zwischen dem nach den Sicherheitsvorschriften zu erdenden VerbindungspunktS
der beiden Spannungswandler Sekundärwicklungen und Erde angezeigt. Das InstrumentB
ist über den Widerstand 32 an die nicht unmittelbar miteinander verbundenen Klemmen
der Sekundärwicklungen der Transformatoren I2 und I3 angeschlossen. Somit entspricht
der Ausschlag des Instrumentes B der Summe der Spannungen URS + tTsr, also der Spannung
UTR.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Messung Nr. 6 dienen die Fig.
2 bis 4. Dabei handelt es sich um die Bestimmung der Spannungskomponenten Um und
gute. Der Schalter 8, g steht in Stellung III und der Schalter I5, 16, I7 in StellungII'.
Dadurch werden die in den Fig. 2 und 3 herausgezeichneten Schaltungen der Instrumente
4 und B eingestellt.
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Dabei sind die Sekundärwicklungen der Transformatoren I2 und I3 durch
je zwei Spannungsteiler überbrückt, die aus je einem Ohmschen Widerstand und einem
komplexen Widerstand in verschiedener Reihenfolge bestehen. Die für den Anschluß
des Instrumentes X bestimmten Spannungsteiler bestehen aus den Ohmschen Widerständen
20 bzw. 25 sowie den komplexen Widerständen 2I, 28 bzw. 24, 30. Die für den Anschluß
des Instrumentes B bestimmten Spannungsteiler bestehen aus den Ohmschen Widerständen
26 bzw. 23 und den komplexen Widerständen 27, 3I bzw. 22, 29. Die Widerstände sind
so bemessen, daß die dadurch entstehenden Spannungskomponenten gleich groß und in
der Phase um 605 gegeneinander verschoben sind. Dabei sind die NIeßinstrumente A
und B so an je einen Teilungspunkt eines zu je einer Zählerwicklung gehörigen Spannungsteilers
angeschlossen, daß das Instrument 4 die mitläufige und das Instrument B die gegenläufige
Komponente U,,< bzw. (g mißt.
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Zur Erläuterung dient das Vektordiagramm der betreffenden Spannungen
in Fig. 4. 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 60° gegeneinander verschoben sind, ergibt sich die in Fig. 4 dargestellte Lage
der mit 20 und 21, 28 bezeichneten Spannungsvektoren. Ebenso erhält man zwischen
den Punkten S und T die mit 25 und 24, 30 bezeichneten Vektoren. Da nun das Instrument
A zwischen die TeilungspunkteS1 und Ao eingeschaltet ist, zeigt es einen Ausschlag,
der der Spannung zwischen diesen Punkten entspricht, die, wie man leicht erkennt,
gleich der Spannung URT ist. Da andererseits bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung
die Widerstände in umgekehrter Reihenfolge zwischen R und S bzw. T und S liegen,
so fallen die Teilungspunkte B1 und B2 zusammen, so daß die Spannung zwischen B1
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. 2 bis 4 aufzeichnen. Da in
diesem Falle aber die Sekundärspannung des Transformators 1 1 durch den angegebenen
Anschluß der Klemmen 6, 7 an die Stromwicklung T dem Strom - JT entspricht, so kehrt
sich die Phasenlage 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 Zähler anschluß keinen Ausschlag zeigen, während der Ausschlag
des Instrumentes B der Stromstärke JR entspricht.
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PATFNTANsPI? C1CH K: I. Anordnung zum Prüfen des Anschlusses eines
nach dem Zweiwattmeterverfahren geschalteten Drehstromzählers an die zugehörigen
NIeßwandler mit Hilfe von Einrichtungen zum Dessen von Ströinden und Spannungen
sowie zum Anzeigen der Richtungen von Drehfeldern, gekenn zeichnet durch Einrichtungen
zum Messen der beiden dem Zähler zugeführten Leitungsströme und deren Summe, der
drei verketteten Spannungen, der Potentialdifferenz zwischen dem nach den Sicherheitsvorschriften
zu erdenden Verbindungspunkt der Sekundärwicklungen der beiden Spannungswandler
und Erde sowie der mitläufigen und der gegenläufigen symmetrischen Strom- und Spannungskomponenten
des Drehstromsystems.