Anordnung zur Beseitigung von Fehlerdifferenzen zwischen induktionsfreier und induktiver Belastung von InduktionszÏhlern.
Man kann bei Induktionszählern die durch die sogenannte Stromdämpfung hervorgerufenen Minusfehler im Bereich grösserer ZÏhlerlasten durch einen sogenannten Stromvor- trieb ausgleichen. Dieser Ausgleich wirkt aber nur bei einer bestimmten Phasenversehiebung zwischen Strom und Spamung richtig. Ist also beispielsweise der Zähler auf Fehlerfrei- heit bei induktionsfreier Belastung ausgegli- chen, dann ergeben sich bei indutktiver Belastung Plusfehler, weil hier der Stromvor- trieb proportional zu dem der Leistung entsprechenden Zählerdrehmoment grosser ist als bei induktionsfreier Belastung.
Für induktive Belastung ist also der Minusfehler des ZÏhlers durch den Stromvortrieb iiberkompensiert und dadurch ergeben sich die Fehlerclifferenzen zwischen induktionsfreier lmd induktiver Belastung.
Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Fehlerdifferenz zu beseitigen. Erfindungsge- mal3 sind Mittel vorgeselien, die bei zunehmen- dem Zählerlaststrom eine zunehmende Verminderung des 90 -Winkels zwischen dem Spannungs-und Stromtriebfluss der innern Abgleiehung des Zählers bewirken.
Bei richtiger innerer Abgleichung ist bei induktions- freier Belastung bekanntlich der Spannungs- triebfluss des Spannungseisens um 90 elektrisehe Grade gegen den Stromtriebfluss des Stromeisens in der Phase verschoben. Eine sogenannte Unterverschiebungo tritt ein, wenn dieser Winkel kleiner als 90 wird. Mit- tel zur Erzielvng einer Unterverschiebung sind an sich bekannt, doch ergeben diese praktisch unabhängig vom Laststrom stets die gleiche Unterverschiebung .
Eine mit zuneh mendem Laststrom zunehmende Unterver- schiebung wird erfindnngsgemalss durch nicht proportional mit dem Laststrom wirkende Mittel erzeugt, indem man zum Beispiel die Sättigung eines Eisenpfades ausnützt, oder in den Abgleichsstromkreis einen nicht linearen Widerstand einschaltet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Eisenpfad des Stromeisens in einen schmäleren und einen breiteren, mit einer Kurzschlusswicklung belasteten Parallelpfad gegabelt, bei solcher Quer- schnittsbemessung, dass das Eisen des schmaleren Parallelpfades bei zunehmendem Laststrom sich zu sättigen beginnt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeiehmmg näher erläu- tert. In Fig. 1 ist 1 ein Stromeisen eines Induktionszählers mit Hauptstromwicklungen 2, 3. Durch 4 ist der Spannungsmagnet mit dem Spannungspol 5 und dem zwischen die Stromeisenschenkel 6, 7 greifenden Rüekschlussteil 8 angedeutet. Der nicht dargestellte, in dem Spalt 9 laufende Anker bewege sich in der Pfeilrichtung.
Die Spule 3 hat weniger Windungen als die Spule 2, so dass ein Stromvortrieb in der Pfeilrichtmg entsteht. Natürlich können auch andere Mittel zur Erzielung eines Stromvortriebes, zum Beispiel unsymmetrische Anord nung des Stromeisens oder dergleichen, angewendet werden. Bei 10 ist der Eisenpfad des Stromeisens 1 in einen schmäleren 11 und einen breiteren Parallelpfad 12 unterteilt. Der Parallelpfad 12 ist durch eine Kurzschlusswindung 13 belastet. Der Stromvortrieb ist so abgeglichen, dass sich bei induktionsfreier Belastung möglichst kleine Fehler ergeben.
Die Anordnung wirkt folgendermassen : Je grosser der die Spulen 2 und 3 durchfliessende Laststrom ist, um so stärker werden auch die Parallelpfade 11, 12 magnetisiert. Der schmälere Pfad 11 beginnt sich beispielsweise im Nennstrombereich zu sättigen, so dass also bei zunehmendem Laststrom proportional mehr Kraftlinien durch den belasteten Pfad 12 übertreten, mit der Folge, dass der Stromtriebfluss dem Laststrom mehr und mehr in der Phase nacheilt. Dadurch ergibt sich bekanntlich eine sogenannte Unterverschie- bung der innern Abgleichung. Dies ist, was ebenfalls bekannt ist, bei induktionsfreier Be- lastung ohne nennenswerten Einfluss auf die Messgenauigkeit.
Dagegen führt sie bei induk- tiver Belastung zu negativen Messfehlern, die sich um so stärker bemerkbar machen, je mehr der Laststrom der Netzspanomg nacheilt. Die Anordnung würde also an sich, wenn der Stromvortrieb nicht vorhanden wäre, zu Minusfehlern bei induktiver Belastung führen. Da nun aber, wie eingangs er wähnt, der bei induktiver Belastung relativ zu grosse Stromvortrieb Plusfehler bewirkt, die, nebenbei bemerkt, annähernd quadratisch mit dem Laststrom ansteigen, kann die Anordnmg so abgeglichen werden, dass sich die genannten Minms-und Plnsfehler bei induktiver Belastung aufheben. Damit verschwinden die Fehlerdifferenzen zwischen induktionsfreier und induktiver Belastung.
In Fig. 2 ist im wesentlichen die gleiche Anordnung dargestellt. Hier wird jedoch der Stromvortrieb durch teilweise Abschattung der Pole des Stromeisens mittels Kurzschluss- brillen 14 herbeigeführt.
In Fig. 3 wird die Wirkung der Kurzschlusswindungen 13, 14 gemäss Fig. 2 dadurch zusammengefasst, dass man die Gabelung 10 des Eisenpfades des Stromeisens an die Strom eisenpole verlegt, die dadurch einen schmä- leren Zinken 11 und einen breiteren, durch eine Kurzschlusswindung 13 belasteten Zinken 12 erhalten.'Die Kurzschlusswindung 13 erzeugt dabei nicht nur den Stromvortrieb, sondern wegen der Sättigung des Zinkens 11 auch die oben beschriebene Unterverschie- bung¯ mit zunehmendem Laststrom.
Lässt man auf der reehten Seite der Fig. 3 die gestrichelt angedeutete Gabelung und die Kurzschlussbrille weg, so dass also nur noch der auf der Anlaufseite liegende Schenkel 6 des Stromeisens gegabelt ist, dann ergibt sich auch noch mit zunehmendem Laststrom ein mehr als proportionales Anwachsen des Zählerdrehmoments, weil bei zunehmendem Laststrom infolge Sättigung des Zinkens 11 der Stromtriebfluss mehr auf den Zinken 12 sich verlagert und dadureh der Polschwerpunkt des Stromeisenpols den Spannungsmagnetpol 5, 8 näher rückt. Dadurch wird nach bekannten Gesetzen der sogenannte Drehmomentsfaktor vergrössert, und dadurch wächst, wie oben angegeben, das Drehmoment mehr als proportional mit der Leistung an.
Man kann auf diese Weise bei richtiger Abgleichung die Fehlerkurve im Grosslastbereich noch weiter verbessern. Es empfiehlt sich, wie in Fig. 3 dargestellt ist, den Zinken 11 etwas länger zu machen als den Zinken 12, um den magneti- schen Widerstand des schmäleren Parallelpfades entsprechend zu verkleinern, wd um dem Stromtriebfluss die Tendenz zu geben, bei klei- neren Lastströmen den Zinken 11 zu bevorzugen.
Die Erfindung kann analog angewendet werden, wenn der Zähler keine Fehlerdiffe- renzen zwischen induktionsfreier und kapazitiver Belastung haben soll. In diesem Fall ist die Kurzschlusswindung 13 durch eine an einen Kondensator angeschlossene Wieklung zu ersetzen.
Arrangement for the elimination of error differences between induction-free and inductive loading of induction meters.
With induction meters, the negative errors caused by the so-called current damping can be compensated for in the area of larger meter loads by a so-called current drive. However, this compensation only works correctly with a certain phase shift between electricity and spam. If, for example, the counter is balanced for faultlessness with inductive loading, positive errors result with inductive loading, because here the current advance is proportional to the counter torque corresponding to the power than with inductive loading.
For inductive loading, the meter's minus error is overcompensated by the current drive, and this results in the error differences between non-inductive and inductive loading.
The object of the invention is to eliminate this error difference. According to the invention, means are provided which, with increasing meter load current, bring about an increasing reduction in the 90 angle between the voltage and current drive flow of the internal offset of the meter.
With correct internal balancing, the voltage drive flow of the tension iron is known to be shifted by 90 electrical degrees against the current drive flow of the current iron in phase with induction-free loading. A so-called undershift occurs when this angle becomes smaller than 90. Means for achieving an undershift are known per se, but they always result in the same undershift, practically independently of the load current.
An undershift, which increases with increasing load current, is produced according to the invention by means which do not act proportionally with the load current, for example by using the saturation of an iron path or by switching a non-linear resistor into the balancing circuit.
According to a preferred embodiment of the invention, the iron path of the current iron is forked into a narrower and a wider parallel path loaded with a short-circuit winding, with a cross-sectional dimensioning such that the iron of the narrower parallel path begins to saturate with increasing load current.
An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing. In FIG. 1, 1 is a current iron of an induction meter with main current windings 2, 3. 4 indicates the voltage magnet with the voltage pole 5 and the return part 8 which extends between the current iron legs 6, 7. The armature (not shown) running in the gap 9 moves in the direction of the arrow.
The coil 3 has fewer turns than the coil 2, so that current is propelled in the direction of the arrow. Of course, other means for achieving a current propulsion, for example an asymmetrical arrangement of the current iron or the like, can also be used. At 10, the iron path of the current iron 1 is divided into a narrower 11 and a wider parallel path 12. The parallel path 12 is loaded by a short-circuit winding 13. The current propulsion is balanced in such a way that the smallest possible errors occur with induction-free loading.
The arrangement works as follows: the greater the load current flowing through the coils 2 and 3, the more the parallel paths 11, 12 are magnetized. The narrower path 11 begins to saturate, for example, in the nominal current range, so that proportionally more lines of force cross through the loaded path 12 as the load current increases, with the result that the current drive flow lags more and more in phase with the load current. As is known, this results in a so-called sub-shift of the internal adjustment. This is, as is also known, with an induction-free load without any significant influence on the measurement accuracy.
On the other hand, with inductive loading it leads to negative measurement errors, which become more noticeable the more the load current lags behind the mains voltage. The arrangement would therefore lead to negative errors in the case of inductive loading if the current propulsion were not available. Since, however, as mentioned at the beginning, the current propulsion caused by inductive loading is relatively too large plus errors, which, incidentally, increase almost quadratically with the load current, the arrangement can be adjusted in such a way that the above-mentioned minms and pls errors are matched with inductive loading cancel. This means that the error differences between non-inductive and inductive loads disappear.
In Fig. 2, the same arrangement is shown essentially. Here, however, the current drive is brought about by partially shading the poles of the current iron by means of short-circuit goggles 14.
In FIG. 3, the effect of the short-circuit windings 13, 14 according to FIG. 2 is summarized in that the fork 10 of the iron path of the current iron is relocated to the current iron poles, which thereby have a narrower prong 11 and a wider one with a short-circuit winding 13 loaded prongs 12. The short-circuit winding 13 generates not only the current propulsion, but because of the saturation of the prong 11 also the undershifting described above with increasing load current.
If the fork indicated by dashed lines and the short-circuit glasses are omitted on the right-hand side of FIG. 3, so that only the leg 6 of the current iron located on the start-up side is forked, then with increasing load current there is a more than proportional increase in the Counter torque, because with increasing load current due to saturation of the prong 11 the current drive flow shifts more to the prong 12 and thereby the center of gravity of the current iron pole moves closer to the voltage magnetic pole 5, 8. As a result, according to known laws, the so-called torque factor is increased, and as a result, as stated above, the torque increases more than proportionally with the power.
In this way, with correct adjustment, the error curve in the high-load range can be improved even further. It is advisable, as shown in FIG. 3, to make the prongs 11 somewhat longer than the prongs 12 in order to correspondingly reduce the magnetic resistance of the narrower parallel path, in order to give the current drive flow the tendency, with smaller ones Load currents prefer the prongs 11.
The invention can be applied analogously if the counter should not have any error differences between inductive and capacitive loads. In this case, the short-circuit winding 13 is to be replaced by a Wieklung connected to a capacitor.