Vorriehtung zur Messung elektriseher Energie. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung elektrischer Energie unter Be rücksichtigung von Verlusten, die bei der Übertragung oder Umformung der Energie vor oder hinter der Messstelle entstehen. Zum heispiel soll bei der Transformierung von Hoch- auf Niederspannung die der Hoch spannungsseite zugeführte volle Energie in einer ausschliesslich auf die Niederspan nungsseite geschalteten Vorrichtung dadurch gemessen werden, dass die hinter den Trans formator geschaltete Messvorrichtung auch die im Transformator entstehenden Verluste zu überwachen vermag.
Oder es soll die Mess- vorrieUtung nach der Erfindung die Verluste in einer Fernleitung dadurch überwachen, dass die Verluste in einer am Anfang der Fernleitung angeordneten Messvorrichtung von der dort fliessenden Energie abgezogen oder in einer am Ende der Fernleitung an -geordneten 31essvorrichtung zu der dort fliessenden Energie addiert werden. Sogar nichtelektrische, zum Beispiel mechanische Verluste lassen sich nach der Erfindung überwachen. Zum Beispiel kann die von einer Dynamomaschine aufgenommene mechanische Arbeit an den Klemmen der Dynamo maschine gemessen werden.
Die Verluste lassen sich erfindungs gemäss sowohl mit der Nutzenergie zusam men, wie auch getrennt überwachen.
Die Erfindung gestattet also die Messung elektrischer Energie zuzüglich der vor der Messstelle entstandenen oder abzüglich der hinter der Messstelle eintretenden Verluste, und zwar können Verluste überwacht werden, die sich aus einem von der Belastung unab hängigen und einem von der Belastung ab hängigen Teil zusammensetzen.
Die Verluste werden erfindungsgemäss dadurch überwacht, dass im Messgerät ein zusätzliches Dreh moment erzeugt wird, das der Grösse und Richtung nach den Verlusten entspricht, und zwar wird beispielsweise ein Drehmoment, welches den von der Belastung unabhängigen Verlusten entspricht, durch die Einführung eines zusätzlichen Stromes und ein Dreh moment, welches den von der Belastung ab- hängigen Verlusten entspricht, durch die Einführung einer zusätzlichen Spannung in das Messgerät erzeugt.
Der zusätzliche Strom wie auch die zusätzliche Spannung können durch die Einschaltung je eines ohmschen Widerstandes erzeugt werden, die je nach dem, ob das. zusätzliche Drehmoment zu ad dieren oder abzuziehen ist, in verschiedener Weise mit der Strom- bezw. Spannungsspule des Messgerätes verbunden werden. Der vom zusätzlichen Strom durchflossene Widerstand wird so bemessen oder eingestellt, dass der zu sätzliche Strom mit der in das Messgerät ein geführten Spannung ein den von der Be lastung unabhängigen Verlusten entsprechen des Drehmoment erzeugt.
Der Widerstand zur Erzeugung der zusätzlichen Spannung wird so bemessen oder eingestellt, dass die zusätzliche Spannung mit dem in das Mess- gerät eingeführten Strom ein den von der Be lastung abhängigen Verlusten entsprechen des. Drehmoment erzeugt.
Bei .der Messung der Energie, die ein Transformator auf der Oberspannungsseite aufnimmt, hat man bereits die Spannungs spule des Zählers auf die Unterspannungs- seite verlegt und den Spannungsfall des Transformators. mittelst einer der Span nungsspule vorgeschalteten, dem Kurzschluss- dreieck des Transformators angepassten Im pedanz kompensiert, wobei der Messstrom einem auf die Oberspannungsseite geschalte ten Stromwandler entnommen wurde.
Dem gegenüber kann die ganze Messvorrichtung gemäss der Erfindung auf die Unterspan nungsseite verlegt werden und es wird die Verlustenergie selbst durch ein im Zähler erzeugtes zusätzliches Drehmoment kompen siert, ohne dass ihre Faktoren, Strom und Spannung einzeln einer Kompensation be dürfen. Demzufolge lässt sich die genannte Impedanz durch einen ohmschen Widerstand ersetzen.
In. der Zeichnung sind zwei Ausführungs- beispiele der Erfindung in ihrer Anwen dung zur Überwachung der von einem Leistungstransformator auf der Oberspan- nungsseite aufgenommenen Energie durch eine auf die Unterspannungsseite geschaltete Messvorrichtung schematisch dargestellt.
In beiden Abbildungen bezeichnet P die Primär-, S die Sekundärwicklung des Lei stungstransformator,<I>a</I> die Stromspule,<I>f</I> die Spannungsspule eines Zählers, -n und 7n ver änderbare ohmsche Widerstände zur Erzeu gung bezw. Einstellung der in die Zähler ein zuführenden zusätzlichen Ströme bezw. Span nungen und M den von der Sekundärwick lung A7 gespeisten Verbraucher.
In der Schaltung nach Fig. 1 liegt die .Stromspule a im Verbraucherkreise und der Widerstand n zur Erzeugung des zusätz lichen Stromes ist parallel zum Verbraucher M geschaltet. Dadurch erhält die Stromspule a auch bei ausgeschaltetem Verbraucher 31 einen Strom, dessen Wert mit Hilfe des Widerstandes<B>n</B> so eingestellt wird, dass der Zähler eine den Leerlaufverlusten des Trans formators P, S gleiche Belastung anzeigt. Nach Einschaltung des Verbrauchers M fliesst auch der Belastungsstrom desselben durch die Stromspule a, so dass der Zähler den Nutzverbrauch samt der Leerlaufsarbeit anzeigt.
Der Widerstand in zur Erzeugung der zusätzlichen Spannung ist an die Klemmen der Sekundärwicklung si eines Stromwand lers gelegt, dessen Primäre pi in Reihe mit der Stromspule a liegt. Dieser Widerstand m erhält also einen dem Belastungsstrom des Transformators PS verhältnis- und phasen gleichen Strom und wird so bemessen oder eingestellt, dass er einen Spannungsabfall er zeugt, der dem auf die Sekundärseite bezoge nen ohmschen Spannungsabfall in den Wick lungen des belasteten Transformators PS gleich ist.
Um den Spannungsabfall im Widerstand m zur sekundären Klemmen spannung des Transformators PS addiert in den Zähler einzuführen, ist der Widerstand m mit der Spannungsspule f in Reihe ge schaltet und diese Gruppe nz, f an die sekun dären Klemmen des Transformators PS ge legt. Es ist dabei gleichgültig, ob der Span- nungskreis <I>m, f</I> vor oder hinter die Primär- wicklunb pi des Stromwandlers geschaltet wird.
Ist die Belastung des Transformators PS so hoch, dass der Belastungsstrom nicht un mittelbar durch die Stromspule a geleitet werden kann, so bedient man sich nach Fig. \? eines Stromwandlers p2, 82 zur Einführung des Belastungsstromes in den Zähler.
Um den zusätzlichen Strom in wirtschaft licher Weise zu erzeugen, muss auch der fViderstand 7a unter Zwischenschaltung eines ;Spannungswandlers h3, s3 nach Fig. \? ge speist werden.
Statt Zähler lassen sich auch Leistungs messer ohne Abänderung. der Schaltungen verwenden.
Für Mehrphasensysteme oder Einphasen systeme mit mehr als zwei Leitungen kann die Messvorrichtung durch mehrfache An wendung der Bestandteile in der üblichen Weise zusammengestellt werden. Mit Rück sicht darauf, dass in diesen Systemen die Phasen- bezw. Teilspannungen praktisch gleich gehalten werden, genügt es jedoch, den zusätzlichen Strom nur einer der Stromspulen zuzuführen. Sind die Aussenleiter gleich be lastet, so genügt, auch die zusätzliche Span nung nur in eine der Spannungsspulen einzu führen.
Soll bei der Transformierung von Nieder auf Hochspannung die an der Hochspan- nungs-Sekundärseite abgenommene nützliche Energie mittelst ausschliesslich auf die Nie- derspannungs-Primärseite geschalteter Vor richtungen gemessen werden, so sind die Transformatorverluste von der primären Energie abzuziehen. Zu diesem Zwecke brau chen die Schaltungen nach Fig. 1 und 2 nur so weit abgeändert zu werden, dass der zu sätzliche Strom und die zusätzliche Span nung in entgegengesetztem Sinne in den Zähler eingeführt werden.
Bei der Messung von über Fernleitungen übertragener Energie unter Berücksichtigung der Übertragungsverluste lassen sich die von der Belastung unabhängigen Teile der Ver luste - wie die dielektrischen Verluste der durch die Isolation gebildeten Kondensatoren, die- Strahlung und die Ableitung - mit- telst des zusätzlichen Stromes und die von der Belastung abhängigen ohmschen Verluste mittelst der zusätzlichen Spannung über wachen.
Wird am Anfang der Fernleitung gemessen, so, sind die zusätzlichen Werte ab zuziehen, damit die Messvorrichtung die am Ende der Fernleitung abnehmbare Nutz energie anzeigt. Soll aber die gesamte in die Fernleitung gesandte Energie am Ende der Fernleitung gemessen werden, so sind die zu sätzlichen Werte zu den am Ende der Fern leitung herrschenden Strom- und Spannungs werten zu addieren.
Ähnlich lässt sich die von Dynamomaschi nen aufgenommene mechanische Energie durch Addition und die mechanische Nutz energie von Elektromotoren durch Abzug des zusätzlichen Drehmomentes messen. Be kanntlich bestehen die Verluste dieser Ma schinen aus Eisenverlusten, Reibung, Strom wärme und den so.genannten zusätzlichen Verlusten. Die Eisenverluste, die Reibung und ein Teil der zusätzlichen Verluste sind von der Belastung unabhängig, während die Stromwärmeverluste und der restliche Teil der zusätzlichen Verluste dem Quadrat der Stromstärke proportional sind. Es liegen also ähnliche Verhältnisse vor, wie bei den Ver lusten eines Transformators.
Folglich lassen sich die von der Belastung unabhängigen Verluste mittelst des Widerstandes 7z und die von der Belastung abhängigen Verluste mit- telst des, Widerstandes m überwachen.
Die ausserhalb des eigentlichen Messgerä- tes <I>a, f</I> liegenden Zubehöre, wie die Wider stände n, -m und die Strom- und Spannungs- wandler pi, 8i, p2, s2, p3, s3,
werden vorteil haft in einem Gehäuse untergebracht. Bei Vorrichtungen zur Messung der Energie von Transformatoren lassen sich dieselben Zu- behöre am Transformator anbringen oder im Olgehäuse des Transformators unterbringen.
Zur Vermeidung von Fehlschaltungen empfiehlt es sieh, die mit den Klemmen 1, 2, ä <B>...</B> usw. des Messgerätes zu verbindenden Klemmen 1', 2', 3' . . . usw. in einer Reihe so anzuordnen, dass die Verbindungen. der' Reihe nach vorzunehmen sind, dass also die erste Klemme 1' mit der ersten Klemme 1 des Messgerätes, die zweite Klemme 2' mit der zweiten Klemme 2 des Messgerätes usw. zu verbinden ist.