NO872070L - Anordning ved stroeminngangen paa et maaleapparat som maaler to maalestoerrelser samtidig. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning på strøminngangen til et måleapparat som tjener til samtidig måling av to målestørrel ser,

i henhold til innledningen av krav 1 eller krav 2.

Et måleapparat av den nevnte art tjener f.eks. til måling

av to forskjellige arter av energier eller effekter, f.eks. aktiv energi, reaktiv energi, tilsynelatende energi, aktiv effekt, reaktiv effekt eller tilsynelatende effekt, idet alle mulige kombinasjoner er tenkelige og anvendbare. Måle-apparatet er f.eks. en ved hjelp av en pulsbredde-pulsamp 1 i - tudemodulator ("Mark space amplitude modulator") utført e1ekt r isitetste11 er, som f.eks. samtidig måler aktiv og reaktiv energi. Den reaktive energi må derved ikke ubetinget måles direkte, men kan også måles indirekte, som f.eks. i den såkalte Q-e 1ekt r isitetsmåler i USA, hvor en såkalt Q-verdi måles og forbindes matematisk med den målte aktive energi for å gi den reaktive energiverdi. 1 dette tilfelle er den annen målestørrel se Q-verdien.

En anordning av den innledningsvis nevnte art kan fås i handelen og er i det minste antydningsvis beskrevet i tids-skriftet "Landis & Gyr - Mitteilungen" 32. årgang (1985),

1, tariffmåler TARIGYR 400, sidene 4-8.

Hensikten med oppfinnelsen er å skaffe en anordning, av den innledningsvis nevnte art, og som er enkel, plassbesparende og kostnadssparende, uten derved å gjøre måleapparatets dynamikk dårligere.

Den angitte hensikt oppnås i henhold til oppfinnelsen ved

de i karakteristikken av krav 1 eller krav 2 angitte trekk.

Utføre1 seseksemp1 er på oppfinnelsen er vist på tegningen og blir nærmere beskrevet i det følgende.

Fig. 1 viser et koblingsskjerna for et kjent måleapparat.

Fig. 2 viser et kob1ingsskjema for en første variant av en anordning i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 viser et koblingsskjema for en annen variant av anordningen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 viser et kob1ingsskjema for en tredje variant av anordningen i henhold til oppfinnelsen.

Like henvisningstal 1 betegner på alle tegningens figurer samme deler.

I utføre1 seseksemp1 ene er bare enfase-koblinger beskrevet.

Det er imidlertid innlysende at de beskrevne koblinger også kan anvendes i trefase-anordninger.

Ved konstruksjon av et kombinert måleapparat som benyttes

til måling av to typer energi resp. effekt, er det nærliggende og kjent å ta to separate måleapparater av den angjeldende art og anbringe disse i et eneste hus. Et koblingsskjema for et således kombinert måleapparat er vist på fig. 1, idet en spenningsmålekrets 1,2,3 for enkelhets skyld bare er tegnet en eneste gang og ikke to ganger. Det på fig. 1 viste måleapparat består minst av en spenningsomformer 1, en pulsbredde-modulator 2, et forsinke1 ses 1 edd 3, en første strømomformer 4, en første pul samp 1 itudemodulator 5, en første strøm/- frekvens-omformer 6, en første teller 7, en første indikator 8, en annen strømomformer 9, en annen pul samp 1 itudemodu1ator 10, en annen strøm/frekvens-omformer 11, en annen teller 12

og en annen indikator 13. En primærvikling la av spenningsomformeren 1 er topolig forbundet med en nettvekse1 spenning og dens sekundærvikling lb topolig med inngangen på pulsbreddemodulatoren 2. Spenningsomformeren 1, pulsbreddemodulatoren 2 og forsinke1 ses 1eddet 3 er kaskadekob1et i den angitte rekkefølge og danner sammen for begge måleapparater felles spennings-målekrets 1, 2, 3. Utgangen på pulsbreddemodulatoren 2 er dessuten forbundet med en kontroll-

inngang på den første pul samp 1 itudemodulator 5 og utgangen på forsinke1 ses 1eddet 3 med en kont ro 11 inngang på den annen pul samp 1 itudemodulator 10. Pulsbreddemodulatoren 2 genererer binære f irkantpulser hvis varighet blir tidsmodulert ved den sinusformede nettvekselspenning U resp. ved en til denne proporsjonal utgangs spenning u fra spenningsomformeren 1. Den pulsbreddemoduler te binære utgangspuls fra pulsbreddemodulatoren 2 blir tidsforsinket i forsinke1 ses1eddet 3,

noe som svarer til en faseforskyvning av spenningen u. Spenningsmålekretsen 1, 2, 3 kan også være annerledes konstruert, f.eks. kan faseforskyvningen av spenningen u også skje før pulsbreddemodulatoren 2. I dette tilfelle er riktignok to pulsbreddemodulatorer, en for den faseforskjøvne og en for den ikke-faseforskjøvne spenning nødvendig. På fig. 1 i FR-OS 2541463 er det beskrevet en videre utbyggingsmulighet av spenningsmålekretsen 1, 2, 3, hvorved en kontrollkrets til innstilling av faseforskyvningen benyttes.

Strømomformer-primærviklingene 4a og 9a for de to strømom-formere 4a og 9a for de to strømomformere 4 og 9 er elektrisk seriekoblet og gjennomstrømmes av en lik nettvekse1str øm i^ . En str ømomf ormer-sekundærvikl ing 4b på den første strøm-omformer 4 er topolig forbundet med amp 1 itudeinngangen på den første pu1 samp 1 itudemodulator 5 og en strømomformer-sekundærvikling 9b på den annen strømomformer 9 topolig med amp1 itudeinngangen på den annen pul samp 1 itudemodulator 10. Den første strømomformer 4, den første pu1 samp 1 itudemodulator 5, den første strøm/frekvens-omformer 6, den første teller 17 og den første indikator 8 er kaskadekob1 et i den angitte rekkefølge og danner sammen et første måleapparat 4, 5, 6,

7, 8, som f.eks. benyttes til måling av en aktiv energi eller en aktiv effekt. Dertil blir også kontrol1 inngangen på den første pul samp 1 itudemodu1ator 5 tilført uforsinkede, binære, pulsbreddemoduler te pulser direkte fra utgangen på pulsbreddemodulatoren 2. Den annen strømomformer 9, den annen pul samp 1 itudemodulator 10, den annen strøra/f rekvens-omf ormer 11, den annen teller 12 og den annen indikator 13

er likeledes kaskadekob1et i den angitte rekkefølge og danner sammen et annet måleapparat 9, 10, 11, 12, 13, som f.eks. benyttes til måling av en reaktiv energi eller reaktiv effekt. I dette tilfelle må den av forsinke1 ses 1eddet 3 forårsakede forsinke1 sestid tilsvare en fasevinkel pa 90 av spenningen u og kont ro 11 inngangen på den annen pu1samp 1 itudemodulator 10 må som vist drives fra utgangen av forsinke1 ses 1eddet.

Utgangspulsene fra de to pul samp 1 itudemodulatorer 5 og 10 blir hver amplitudemodulert med sekundærstrømmen henholdsvis i^og ±2fra strømomformeren henholdsvis 4 og 9, idet disse sekundærstrømmer hver er proporsjonale med nettvekse1strømmen itø. De to pul sampl itudemodulatorer 5 og 10 benyttes hver som multip1ikatorkrets, da arealene av deres utgangspulser hver er proporsjonale med henholdsvis produktet i-^ • u og

*2*u L?-2—°9dermed proporsjonale med henholdsvis den aktive og den reaktive effekt, idet 10 den o fasefor- 90 ang i r den 90 fasefor-skjøvne spenning u.

De to pul sampl itudemodulatorer 5 og 10 består hver av en topolig vender som er koblet som en polvender, dvs. på utgangen er en åpningskontant av en enpolig vender forbundet med lukkekontakten av den andre enpolige vender og omvendt. Venderne er alle f.eks. styrbare halvlederbrytere.

Sekundærstrømmene i, og ^ 2 mater således over hver av deres tilhørende vendere topolig inngangen på str øm/f rekvens-om-formeren 6 resp. 11, idet en pol på denne inngang er ført til gods, og blir i disse ved integrasjon omformet til en frekvens henholdsvis f^ og f2 , som er proporsjonal med henholdsvis den aktive og reaktive effekt. Telleren henholdsvis 7 og 12, som hver f.eks. er en binærteller, teller de binære utgangspulser fra strøi/frekvens-omformeren henholdsvis 6

og 11 over en forhåndsbestemt tid og telleverdien blir der-etter vist med indikatoren henholdsvis 8 og 13. Indikator-verdien på den første indikator 8 tilsvarer derved alt etter telletiden den målte henholdsvis aktive energi eller aktive

effekt og den samme for den annen indikator 13 henholdsvis den reaktive energi og den reaktive effekt.

De to strømomformere 4 og 9 og de to pul sampl itudemodulatorer 5 og 10 danner til sammen en anordning 14 på strøminngangen i det på fig. 1 viste måleapparat, idet de to strømomformere 4 og 9 danner en inngangskrets 15 og de to pul samp1 itudemodulatorer 5 og 10 en utgangskrets 16. Bruken av to separate strømomformere 4 og 9 er plasskrevende og kostnadsøkende.

For å unngå dette kan en av de etterfølgende beskrevne varianter benyttes.

Den på fig. 2 viste første variant av en anordning 14 består nøyaktig som den på fig. 1 viste anordning 14 av en inngangskrets 15 og en utgangskrets 16, idet den siste er utført og koblet nøyaktig på samme måte som den som er vist på fig.

1. Inngangskretsen 15 består på sin side denne gang av en eneste strømomformer 4a, 4b, 9b med en strømomformer-primærvikling 4a og to like store eller i det minste to tilnærmet like store strømomformer-sekundærvik1 inger 4b og 9b. Hver av de to strømomformer-sekundærviklinger 4b og 9b er tilordnet og koblet etter en av henholdsvis pul samp 1 itudemodulatorene 5 og 10 i utgangskretsen 16. En første pol på hver strømom-former-sekundærvikling henholdsvis 4b og 9b er hver forbundet med en første pol på amp 1 itude-inngangen på den tilhørende pul sampl itudemodulator henholdsvis 5 og 10. Den annen pol på hver strømomformer-sekundærvik1 ing henholdsvis 4b og 9b er hver forbundet med en annen pol på amp 1 itudeinngangen av deres ikke tilhørende andre pul sampl itudemodulatorer henholdsvis 10 og 5. Strømomformer-primærvik1 ingen 4a erstatter her ser iekob1 ingen av de to primærviklinger 4a og 9a på fig. 1

og gjennomstrømmes av nettvekse1strømmen i^. Det spares ved denne variant en strømomformer, uten at man derved må gi avkall på den for måleapparatets dynamikk fordelaktige strøm-mating av pu1 samp 1 itudeomformerne 5 og 10. Ved de spesielle kontakter for strømomformer-sekundærviklingene 4b og 9b blir det dessuten unngått at viklingstoleranser for disse

to viklinger 4b og 9b forårsaker ulike inngangsstr ømmer i strøm/frekvens-omformerne 6 og 11. Sett i middel over tid er de to inngangsstrømmer på tross av mulige forekommende viklingsforskje11 er nemlig like store. Har de to vendere som danner de to pul samp 1 itudemodulatorer 5 og 10 den på

fig. 1 viste stilling, så går i inngangsmotstanden på den første strøm/f rekvens-omformer 6 utelukkende sekundærstrømmen i-^og i inngangskretsen av den annen s t r øm/f rekvens-omf orme r 11 utelukkende sekundær strømmen ^ , da godset i tilfelle virker som kortslutning for den annen sekundærstr øm ±2

resp. i-j^. Endrer nå venderen av pul samp 1 i tudemodul at o r en 5 sin stilling under påvirkning av utgangssignalet fra pulsbreddemodulatoren 2 (se fig. 1), så forandrer den annen strøm/frekvens-omformer 11 seg ikke elektrisk ved sin inn-gangsmotstand, da den fremdeles utelukkende gjennomstrømmes av sekundærstrømmen ±2når venderen til den annen pulsampli-tudemodulator 10 beholder sin stilling. Men i inngangsmotstanden til den første str øm/f rekvens-omformer 6 går denne gang s ekundær s t r ømmen -X2istedenfor i . Den første strøm/- frekvens-omformer 6 danner ved hjelp av en i seg inneholdt, ikke vist integrator således en middelverdi

((i-L'T/2) - (-i2'T/2))/T = <■ i2^/ 2 under to P^- hverandre følgende halvbølger av utgangssignalet fra pulsbreddemodulatoren 2 og dermed på utgangen på strøm/frekvens-omformeren 6 en frekvens som er proporsjonal med nettvekse1strømmen itø, som på sin side som kjent er proporsjonal med (i^+ ±2)• Inngangsstrømmen til den første str øm/frekvens-omformer 6

er således uavhengig av vik1ingssymmetr ier i de to sekundær-viklinger 4b og 9b på strømomformeren 4a, 4b, 9b og er i middelverdi alltid proporsjonal med nettvekse1strømmen i^. Lignende betraktninger fører ved den annen strøm/f rekvens-omf ormer 11 til samme resultater.

Den på fig. 3 viste annen variant er konstruert på lignende måte som den første variant med den forskjell at inngangskretsen 15 ved siden av en første strømomformer 4 har ytterligere en annen strømomformer 9, hvis omformingsforhold er tilnærmet én. De to strømomformere 4 og 9 har hver en primærvikling henholdsvis 4a og 9a og hver en eneste sekundærvik1 ing henholdsvis 4b og 9b. Hver strømomformer-sekundærvikling henholdsvis 4b og 9b er topolig forbundet med amplitude-inngangen til sine tilhørende pul sampl itudemodulatorer henholdsvis 5 og 10. Den annen pol på strømomformer-sekundærviklingen 4b til den første strømomformer 4 er over primær-viklingen 9a til den annen strømomformer 9 forbundet med den annen pol på amp 1 itude-inngangen til den seg tilhørende pul samp 1 i tudemodulat o r 5. Sekundær s t r ømmen i-, fra den første strømomformer 4 mater på den ene side over den første puls-amplitudemodulator 5 den første strøm/frekvens-omformer 6

og på den annen side over den annen strømomformer 9 og den annen pul samp 1 itudemodulator 10 den annen strøm/frekvens-omf ormer 11, idet dennes slik genererte inngangsstr øm i det minste er tilnærmet lik sekundærstrømmen i i den første strømomformer 4, da omformingsforholdet til den annen strøm-omformer 9, som allerede omtalt, er lik en. Den annen strøm-omformer 9 er en h.je lpeomf ormer som ikke behøver å utsettes for primær/sekundær-spenningstrans ienter og derfor kan ha betydelig mindre dimensjoner enn den første omformer 4.

Den på fig. 4 fremstilte tredje variant er lik den annen variant, med den forskjell at den første strømomformer 4

har en ytterligere strømomformer-sekundærvikling 4c som er tilnærmet like stor som den annen strømomformer-sekundærvikling 4b i den første strømomformer 4, og at en pol på strømomformer-sekundærvik1 ingen 9b i den annen strømomformer 9 over denne ytterligere strømomformer-sekundærvik1 ing 4c i den første strømomformer 4 er forbundet med den til seg tilhørende pol på amp 1 itude-inngangen til den tilhørende pul samp 1 itudemodu1ator 10. I inngangsmotstandene til de to strøm/frekvens-omformere 6 og 11 går det i hver en sekundærstrøm henholdsvis i og i fra den første strømomformer 4,

1 2

idet de to strømmer uten forekomsten av den annen strømom-former 9 bare er tilnærmet like store. Omformingsforholdet

til den annen strømomformer 9 er igjen omtrent én, men vik-1ingsretningene til de to strømomformer-viklinger 9a og 9b er motsatte. Når de to sekundær s t r ømmer i^ og ±2er nøyaktig like store, induserer de begge i hver av de to strømomformer-viklinger 9a og 9b en like stor spenning av motsatt polaritet, som begge gjensidig opphever hverandre i hver av de to strøm-omf ormer-vikl inger 9a og 9b. Er de to sekundærstrømmer i^

og ^ 2 derimot noe forskjellige, da er også de to i hver av de to st rømomformer-viklinger 9a og 9b induserte spenninger noe forskjellige og deres differanse er således forskjellig fra null. Denne spenningsdifferanse frembringer i hver av de til denne tilhørende strømkrets 9a, 4b resp. 9b, 4c en ekstra strøm som i en av de to strømkretser 9a, 4b og 9b,

4c adderer seg til tilhørende sekundærstr øm i^ resp. i^og subtraheres i den annen strømkrets fra de tilhørende sekundærstrømmer ±2 resp. i^, slik at den totale, i hver av de to strømkretser 9a, 4b og 9b, 4c gående strøm for begge strøm-kretser 9a, 4b og 9b, 4c igjen er like stor. Den annen strøm-omformer 9 arbeider således som en art regulator som holder strømmene i de to strømkretser 9a, 4b og 9b, 4c like store. Da sekundærviklingene 4b og 4c i den første strømomformer 4

i denne tredje variant bare må ha halvparten så mange viklinger som sekundærviklingen 4b i den annen variant, skiller den første strømomformer 4 i disse to varianter konstruk-sjonsmessig seg bare ved at i den tredje variant må den første strømomformer 4 ha to utgangsklemmer mer enn i den annen variant. Ellers har den tredje variant de samme fordeler som den første variant med den ekstra fordel at de to puls-amplitudemodulatorer 5 og 10 er galvanisk isolert fra hverandre .

Claims (3)

1. Anordning (14) på strøminngangen til et måleapparat som tjener til samtidig måling av to målestør re 1 ser , med minst én strømomformer-primærvikling (4a) og minst to strøm-omf ormer-sekundærvikl inger (4b, 9b), idet hver strømomformer-sekundærvikl ing (4b, 9b) er tilordnet og koblet etter en pul sampl itudemodulator (5, 10), og hvor en første pol på hver strømomformer-sekundærvikling (4b resp. 9b) er forbundet med en første pol på en amp 1 itude-inngang på den tilhørende pul samp 1 itudemodulator (5 resp. 10), karakterisert ved at det bare er anordnet én strømomformer (4a, 4b, 9b) med to tilnærmet like store strømomformer-sekundærviklinger (4b, 9b), og at en annen pol på hver strømomformer-sekundærvikling (4b resp. 9b) er forbundet med en annen pol av amp 1 itude-inngangen på den, til denne ikke tilhørende pul samp 1 itudemodulator (10 resp.

5) .

2. Anordning (14) i henhold til innledningen til krav 1 med to strømomformere (4, 9) som hver har en strømomformer-sekundærvikling (4b resp. 9b), idet hver strømomformer-sekundærvikling (4b resp. 9b) er topolig forbundet med amplitude-inngangen på sin tilhørende pul samp 1 itudemodulator (5 resp.

10), karakterisert ved at en annen pol i strømomformer-sekundærviklingen (4b) til en første strøm-omformer (4) over en primærvikling (9a) i den annen strøm-omformer (9) er forbundet med en annen pol på amp 1 itudeinngangen til sin tilhørende pu1 samp 1 itudemodulator (5), og at omformingsforholdet for den annen strømomformer (9) er tilnærmet en.

3. Anordning (14) i henhold til krav 2, karakterisert ved at den første strømomformer (4) har anordnet en ytterligere strømomformer-sekundærvikling (4c), som er tilnærmet like stor som den annen strømomformer-sekundærvikling (4b) i den første strømomformer (4), at en pol i strømomformer-sekundærviklingen (9b) til den annen strømom-former (9) er forbundet over denne ytterligere strømomformer-sekundærvikl ing (4c) i den første strømomformer (4) med sin tilhørende pol på amp1 itude-inngangen til den tilhørende pul sampl itudemodulator (10), og at viklingsretningene til de to strømomformer-viklinger (9a, 9b) i den annen strømom-former (9) er innbyrdes motsatte.