<Desc/Clms Page number 1>
Wattmeter für Drehstromanlagen.
EMI1.1
durch den Mittelpunkt 0 geht, die Belastung durch W = I3V#-I2V1 ausgedrückt.
Zum Messen werden zwei einphasige Wattmeter, welche die beiden Komponenten von IT' messen, verwendet.
EMI1.2
und stets 120 voneinander verschoben sind. Für die Ströme dagegen kann man keine Hypothese aufstellen, vorausgesetzt, die Belastung sei beliebig auf den Phasen verteilt.
Wenn die Spannung V1 durch die Spannung Va ersetzt wird, muss I2 geändert werden, damit man noch eine Komponente mit einer der Grösse 12 V1 gleichkommenden Belastung hat.
Die Spannungen (-vs und V3 unterscheiden sich nur durch die 60gmdige Phasen-
EMI1.3
Systems das Mass der Gesamtbelastung If an.
Wenn es sich bei dem Apparat um ein Elektrodynamometer mit feststehenden und beweglichen Spulen handelt, wird eine Wicklung durch einen zu l'proportionalen und mit dieser Spannung in Phase befindlichen Strom und die andere Wicklung durch die Ströme I'2 und I3 gespeist.
In dem Apparat misst man die gegenseitige Wirkung zweier magnetischer Felder, wovon
EMI1.4
und beweglicher Spule zur Anwendung gelangen kann.
Die beiden Feldwicklungen können auch übereinander gelegt seir oder durch einen Doppelleiter hergestellt werden.
EMI1.5
hat, in Anwendung gebracht werden.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Anordnung für einen Induktionszähler, in welchem die durch 1 und 13 erzeugten Felder sich übereinander legen.
Fig. 4 zeigt ebenfalls schematisch eine Anordnung, in welcher die genannten Felder abgesondert sind.
Man schliesst folglich daraus, dass jedwedes einphasige Wattmeter, d. h. ein solches, das zum Messen der Belastung in einem Stromkreis, in welchem nur eine Spannung und ein Strom
<Desc/Clms Page number 2>
vorkommen, zum Messen der Belastung an einem ungleich belasteten Drehstromsystem dienen kann, indem man das strommessende Feld doppelt ausführt und dessen beide Teile mit den Strömen I, bezw. 13 speist..
Der Strom I'2, welcher mit Bezug zu 1a um 60 voreilen muss, kann vermittelst eines Stromtransformators 7 erzeugt werden (Fig. 5).
In einem Stromtransformator, bei welchem die Reluktanz des magnetischen Kreises eine grosse, die Belastung der sekundären Wicklung ebenfalls gross ist und in dem sekundären Stromkreis sich auch das Verhältnis zwischen dem Widerstand und der Reaktanz gross gestaltet, ist die Phase des sekundären Stromes mit Bezug auf den primären Strom um einen Winkel zwischen 90 und 180 verzögert.
Wenn der Sekundärstrom umgekehrt angenommen wird, kann dessen Phase mit Bezug auf den Primärstrom als um einen. Winkel zwischen 0"und 90"voreilend betrachtet werden.
Hinsichtlich der Stärke des Sekundärstromes ergibt sich, dass, wenn die äussere Reaktanz des Sekundärkreises gegenüber der inneren Reaktanz der Transformatorwicklung eine kleine ist, die Stärke des Sekundärstromes sich durch das Umwandlungsverhältnis der Wicklungswindungen multipliziert mit dem Cosinus des Phasenverschiebungswinkels bestimmen lässt.
Sn hat also der Sekundärstrom, da Cos. 60"==0, 5, bei einer Voreilung von 600 höchstens einen Wert, welcher der Hälfte desjenigen, der dem Verhältnis der Anzahl der Windungen entspricht, gleich ist.
Wenn es sich um einen Transformator, wie in der Zeichnung dargestellt, handelt, wird der Sekundärstrom in der Phase und in der Stromstärke auf zwei verschiedene Arten reguliert. und zwar indem man entweder den Luftraum in dem magnetischen Kreis und die Windungen des Sekundären oder indem man den Ohm'schen Widerstand des Sekundärkreises und die Anzahl der Windungen der sekundären Wicklung ändert.
EMI2.1
Voreilung des Stromes n mit Bezug auf 12 bietet den Vorteil, dass die induzierenden Wicklungen auch übereinander gelegt werden können.
Mit einem dünnen Leiter für die Wicklung von Ive kans man diesen Strom leicht dem Messapparat zuführen, ohne bedeutende bauliche Änderungen vornehmen zu müssen ; ausserdem kann die Regulierung des Transformators dadurch leicht bewerkstelligt werden. dass man die
EMI2.2
eine äusserst feine Regulierung.
Wegen baulicher Bequemlichkeit oder bei Hochspannung kann man auch für den Strom I", einen Stromtransformator anwenden. Dieser Transformator würde jedoch die gewöhnlichen Verhältnisse, also einen magnetischen Kreis mit kleiner Reluktanz und eine Sekundärwicklung mit kleinstem Widerstande aufweisen, damit die Phasen des primären und des sekundären Stromes entgegengesetzt bleiben.
Ein Spannungstransformator kann für die Voltspule zur Anwendung gelangen.
In der Fig. 6 ist die Anordnung der Transformatoren an einem Induktionszähler schematisch veranschaulicht.
Der Transformator Tl dient zur Umwandlung der Stromstärke und zur Phasenverschiebung desSekundärstromes.
Der Transformator T 2 dient zur Umwandlung des Stromes 13, ohne dessen Phase zu verschieben.
Der Transformator T3 dient zur Reduzierung der Spannung.
Wenn es sich um einen Induktionszähler handelt, muss der von der Spannung V3 abgeleitete Elektromagnet einen mit Bezug auf die Spannung V3 selbst in Quadratur befindlichen Flux erzeugen und die für die Ströme I3 und I'3 gemachten Erwägungen gelten unabhängig von dem Mittel, das man anwendet, um diesen Flux in Quadratur mit Bezug auf Vg zu erzielen.
So kann dieser eventuell anstatt mittelst eines von der Spannung fi abgeleiteten und in Quadratur mit dieser befindlichen Stromes, mit einem von t\ abgeleiteten und um 300 mit
Bezug auf diese Spannung verzögerten Strom erzielt werden.
EMI2.3
den man in Erwägung zieht, sei es ein anzeigendes, registrierendes, integrierendes mit festen und beweglichen Wicklungen oder ein Induktionsapparat.
Es soll nun auf andere Anordnungen hingedeutet werden.
In dem betrachteten Drehstromsystem kann die Belastung durch W = V1(I2+I'3) ausgedrückt werden, wobei I'3 ei I3 gleichkommender. aber um 600 nacheilender Strom ist.
Wenn man anstatt der Spannungen t\ und eine Spannung Oe1 (Fig. l) annimmt, muss man die Ströme 12 und 1 : 1 durch zwei andere Ströme, deren Phasen respektiv um 300 vor- und um 30 nacheilen, ersetzen.
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
W=I1e1+I2e2+I3e3 ausgedrückt.
Wenn man die Spannungen e2 und e3 durch die Spannung el ersetzt, hat man T -/y nn t
EMI3.2
zeichnet.
In diesem Fall erleidet der Strom I1 keine Phasenverschiebung.
Anstatt ei kann man irgend eine Spannung des Systems wählen, z. B eine der Spannungen V" V, Vs ; in diesem Fall sind für die Ströme verschiedene Verschiebungen erforderlich ; man kann aber die Leistung W stets wie das Vektorprodukt zweier Faktoren messen, wovon einer zu einer Spannung und der andere zu der geometrischen Summe mehrerer Ströme proportional ist, deren Phasen entsprechend untereinander verschoben sind.
EMI3.3
Registrator, Integrator) für irgend welches System und irgend welche Belastungsweise, d. h. in einem Einphasensystem, in einem gleich oder ungleich belasteten Drehstromsystem mit oder ohne viertem Leiter vermittels kleiner baulicher Veränderungen, welche ermöglichen, in einem Feld der Flux mehrerer zweckmässig phasenverschobener Ströme aufeinanderzusetzen.
Um von einem bestimmten Strom einen anderen Strom zu erzielen, dessen Phase um einen bestimmten Winkel voreilt, wurde obenstehend die Anwendung eines Stromtransformators mit grosser Reluktanz in dem magnetischen Kreise und grossem Widerstand in dem sekundären Stromkreis beschrieben und wurden auch die praktischen Vorteile dieser Anordnung hervorgehoben.
Man kann auch andere Anordnungen anwenden, welche sowohl Voreilungen als auch Verzögerungen hervorrufen können und mit welchen die verschiedenen obengenannten Anwendungen vorgenommen werden können.
Unter diesen Anordnungen ist die folgende zu erwähnen, welche in der Anwendung eines Widerstandes und einer hiezu parallel geschalteten Reaktanz besteht (Fig. 7).
Zwischen den Punkten A und B befindet sich ein Widerstand r und eine Reaktanz #.
Der Strom I teilt sich in zwei Komponenten 11 und i2 ein, wovon die eine mit Bezug auf I Phasenvoreilung und die andere Phasenverzögerung aufweist.
Durch Änderung von 7-und), kann man den Phasenwinkel sowohl von/1 als auch von i2 mit Bezug auf I ändern. Mit dieser Anordnung kann man daher die induzierende Wicklung des Wattmeters sowohl mit einem mit Bezug auf den Hauptlinienstrom voreilenden als auch mit einem nacheilenden Strom speisen. Diese Anordnung bietet jedoch hinsichtlich der Isolierung keinen Vorteil und erfordert ausserdem. dass je nach den Starken des Hauptlinienstromes in jedem Fall die Wicklung des phasenverschobenen Stromes geändert wird.
<Desc / Clms Page number 1>
Wattmeter for three-phase systems.
EMI1.1
passes through the center 0, the load is expressed by W = I3V # -I2V1.
Two single-phase wattmeters, which measure the two components of IT ', are used for measuring.
EMI1.2
and always 120 are shifted from each other. For the currents, on the other hand, no hypothesis can be made, provided that the load is arbitrarily distributed over the phases.
If the voltage V1 is replaced by the voltage Va, I2 must be changed so that one still has a component with a load equivalent to size 12 V1.
The voltages (-vs and V3 differ only in the 60-degree phase
EMI1.3
Systems the measure of the total load If.
If the apparatus is an electrodynamometer with fixed and moving coils, one winding is fed by a current proportional to I 'and in phase with this voltage and the other winding by the currents I'2 and I3.
The device measures the mutual effect of two magnetic fields, of which
EMI1.4
and movable coil can be used.
The two field windings can also be placed one on top of the other or made using a double conductor.
EMI1.5
has to be applied.
Fig. 3 shows schematically an arrangement for an induction counter in which the fields generated by 1 and 13 are superimposed.
Fig. 4 also shows schematically an arrangement in which the mentioned fields are separated.
It is therefore concluded that any single-phase wattmeter, i.e. H. one that is used to measure the load in a circuit in which only one voltage and one current
<Desc / Clms Page number 2>
occur, can be used to measure the load on an unevenly loaded three-phase system by executing the current-measuring field twice and its two parts with the currents I, respectively. 13 feeds ..
The current I'2, which must lead by 60 with reference to 1a, can be generated by means of a current transformer 7 (FIG. 5).
In a current transformer in which the reluctance of the magnetic circuit is large, the load on the secondary winding is also large and in the secondary circuit the ratio between the resistance and the reactance is also large, the phase of the secondary current is with respect to the primary current delayed by an angle between 90 and 180.
If the secondary current is assumed to be reversed, its phase with respect to the primary current can be considered to be around one. Angles between 0 "and 90" are considered leading.
With regard to the strength of the secondary current, if the external reactance of the secondary circuit is small compared to the internal reactance of the transformer winding, the strength of the secondary current can be determined by the conversion ratio of the winding turns multiplied by the cosine of the phase shift angle.
So Sn has the secondary current, since Cos. 60 "== 0, 5, with a lead of 600 at most a value which is equal to half of that which corresponds to the ratio of the number of turns.
If it is a transformer as shown in the drawing, the secondary current is regulated in phase and amperage in two different ways. either by changing the air space in the magnetic circuit and the turns of the secondary or by changing the ohmic resistance of the secondary circuit and the number of turns of the secondary winding.
EMI2.1
Advancing the current n with reference to FIG. 12 offers the advantage that the inducing windings can also be placed one on top of the other.
With a thin conductor for the winding of Ive, this current can easily be fed to the measuring apparatus without having to make any significant structural changes; in addition, the regulation of the transformer can thereby be easily accomplished. that you can
EMI2.2
an extremely fine regulation.
For structural convenience or in the case of high voltage, a current transformer can also be used for the current I. However, this transformer would have the usual proportions, i.e. a magnetic circuit with low reluctance and a secondary winding with the lowest resistance, so that the phases of the primary and secondary Stay opposite to the current.
A voltage transformer can be used for the voltage coil.
The arrangement of the transformers on an induction meter is illustrated schematically in FIG.
The transformer Tl is used to convert the current strength and to phase shift the secondary current.
The transformer T 2 is used to convert the current 13 without shifting its phase.
The transformer T3 is used to reduce the voltage.
In the case of an induction meter, the electromagnet derived from voltage V3 must generate a flux that is in quadrature with respect to voltage V3 itself, and the considerations made for currents I3 and I'3 apply regardless of the means used to get this flux in quadrature with respect to Vg.
So this can possibly instead of by means of a current derived from the voltage fi and in quadrature with it, with a current derived from t \ and around 300 with
With respect to this voltage delayed current can be achieved.
EMI2.3
which one is considering, be it an indicating, registering, integrating one with fixed and movable windings or an induction device.
It should now be pointed out to other arrangements.
In the three-phase system under consideration, the load can be expressed by W = V1 (I2 + I'3), where I'3 ei I3 more closely. but current is lagging by 600.
If instead of the voltages t1 and a voltage Oe1 (Fig. 1) one assumes, the currents 12 and 1: 1 have to be replaced by two other currents whose phases lead by 300 and lag by 30 respectively.
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
W = I1e1 + I2e2 + I3e3 expressed.
If you replace the voltages e2 and e3 with the voltage el, you have T - / y nn t
EMI3.2
draws.
In this case, the current I1 does not suffer any phase shift.
Instead of ei one can choose any voltage of the system, e.g. B one of the voltages V "V, Vs; in this case different displacements are required for the currents; however, the power W can always be measured as the vector product of two factors, one of which is proportional to a voltage and the other to the geometric sum of several currents whose phases are correspondingly shifted from one another.
EMI3.3
Registrar, integrator) for any system and any type of loading, d. H. in a single-phase system, in an equally or unequally loaded three-phase system with or without a fourth conductor by means of small structural changes, which make it possible to stack several appropriately phase-shifted currents in a field of flux.
In order to obtain another current from a certain current, the phase of which leads by a certain angle, the use of a current transformer with high reluctance in the magnetic circuit and high resistance in the secondary circuit was described above and the practical advantages of this arrangement were also emphasized.
It is also possible to use other arrangements which can produce both advances and delays and with which the various applications mentioned above can be carried out.
Among these arrangements the following should be mentioned, which consists in the use of a resistor and a reactance connected in parallel therewith (Fig. 7).
Between points A and B there is a resistance r and a reactance #.
The current I is divided into two components 11 and i2, one of which has a phase lead with respect to I and the other has a phase delay.
By changing 7-and), one can change the phase angle of both / 1 and i2 with respect to I. With this arrangement, one can therefore feed the inductive winding of the wattmeter with a current leading with respect to the main line current as well as with a lagging current. However, this arrangement offers no advantage in terms of insulation and also requires. that depending on the strength of the main line current, the winding of the phase-shifted current is changed in each case.