Wirkungsweise der Motorzähler und Meßwandler mit besonderer Berücksichtigung der Blind-, Misch- und Scheinverbrauchsmessung Für Betriebsleiter von Elektrizitätswerken, Zählertechniker und Studierende Von nr.~,3ng. !)v,3ng. e. ~. J. A. Möllinger Direktor im Zählerwerk der Siemens-Schuckertwerke Zweite, erweiterte Auflage Mit 131 Textabbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1925 ISBN 978-3-662-38965-2 ISBN 978-3-662-39920-0 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-39920-0 Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1925 Ursprünglich erschienen bei Julius Springer in Berlin 1925. Softcover reprint of the hardcover 2nd edition 1925 Vorwort znr zweiten Auflage. Bei der großen Verbreitung und wirtschaftlichen Bedeutung, welche die Motorzähler und Meßwandler besitzen, haben Viele das Bedürfnis, sich mit deren Wirkungsweise vertraut zu machen. Diese möglichst einfach und physikalisch-anschaulich darzu stellen, ist der Zweck des Buches. Abschnitt V (Grundlagen der Wechselstromtechnik) wird vielen Lesern überflüssig erscheinen und von ihnen überschlagen werden: er wurde aufgenommen, ·um solchen, die sich noch wenig mit Wechselstrom beschäftigt haben, das Studium der folgenden Ab schnitte zu erleichtern; außerdem konnte ich mich in diesen auf das im Abschnitt V Auseinandergesetzte beziehen. Zur Anordnung des Stoffes sei bemerkt: den dynamometrischen Zähler habe ich zuerst behandelt und dabei Begriffe, die bei allen Zählern vorkommen (Bremsung, Fehler und Korrektionsfaktor, Reibung, Hemmfahne, Zählwerksübersetzung), eingehender er örtert, um mich darüber in den folgenden Abschnitten kurz fassen zu können. Gegenüber der ersten Auflage wurden, abgesehen von verschie denen Änderungen, einige Erweiterungen vorgenommen, so: Fehler durch Meßwandler bei Drehstromzählern, Fehler durch Schutzwiderstände, Summenschaltung von Stromwandlern, Höchstverbrauchmesser, vor allem aber Geräte zur Messung des Blind-, Misch- und Scheinverbrauches. Den Herren des Zählerlaboratoriums der Siemens-Schuckert werke, welche Druckbogen durchsahen und Messungen für mich ausführten, spreche ich meinen Dank aus. Nürnberg, August 1925. M.öllinger. Inhaltsverzeichnis. Seite I. Zeichen und Bezeichnungen . . . . . . . . 1 11. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . 6 III. Der dynamometrische Wattstundenzähler (G-Zähler). 1. Einleitung . . 9 2. Drehmoment 11 3. Bremsung . . 14 4. Drehzahl . . 15 5. Fehler und Korrektionsfaktor 16 6. Reibung 17 7. Hilfsspule . . . . 21 8. Hemmfahne . . . 22 9. EMK des Ankers 24 10. Temperatur . . . 25 11. Abnormale Spannung. 26 12. Erdfeld . . . . . . . 28 13. Zähler für verschiedene Nennlasten 28 14. Eichung. . . . 35 15. Dreileiterzähler . . . . . . . . . 36 16. Schutzblech . . . . . . . . . . . 38 IV. Der Magnetmotorzähler (.A-Zähler). 1. Einleitung und Grundgleichungen 39 2. Drehmoment . . 43 3. Lastkurve . . . . . . . . . . . 44 4. Hilfskraft . . . . . . . . . . . 45 5. Verbesserung der Lastkurve durch Verminderung der Dreh- zahl bei hoher Last . . . . . . . 46 6. Temperatur • . . . . . . . . . . 47 7. Zähler für verschiedene Nennströme 48 8. Eichung . . . . . . . . . . . . . 48 V. Grundlagen der Wechselstromtechnik. 1. Darstellung von Wechselstromgrößen 49 2. Effektivwerte . . . . . . . . . . . 51 3. Induzierte EMK . . . . . . . . . . 53 4. Ohmsches und Kirchhoffaches Gesetz 56 Inhaltsverzeichnis. V Seite 5. Stromkreis mit Selbstinduktion und Ohmsehern Widerstand; Magnetisierungs-Blindstrom . . . . . . . . . . . . . . 57 6. Stromkreis mit Kapazität . . . . . . . . . . . . . . . 60 7. Leistung des Wechselstroms und ihre Messung; Blind- und Scheinleistung . . . . . . . . . . . . . . 63 8. Diagramm des Transformators ("Wandlers") . . . . . . 67 VI. Der Induktionszähler (W-Zähler). 1. Einleitung, Entstehung des Drehmomentes 74 2. Dämpfung und Drehzahl . . . . 80 3. Diagramm des Spannungskreises . 81 4. Diagramm des Stromeisens 88 5. Hilfskraft . . . . . . . . . . . 90 6. Lastkurve . . . . . . . . . . . 92 7. Falsche Lage des Spannungsflusses 99 8. Abnormale Spannung . 100 9. Abnormale Frequenz ...... . 102 10. Temperatur . . . . . . . . . . . 106 ll. Zähler für verschiedene Ne~nlasten 107 12. Eichung . . . . . . . . . . . . . 109 13. Scheibenströme . . . . . . . . . ll2 VII A. Drehstromzähler für Dreileiteranlagen. 1. Messung der Drehstromleistung . . . 125 2. Induktionszähler . . . . . . . . . . 130 3. Gegenseitige Störungen der Meßwerke 132 4. Eichung ............. . 138 VII B. Drehstromzähler für Vierleiteranlagen. 141 VIII. Zähler zur Erfassung des Blindstromes. 1. Einleitung . . . . . . 145 2. Blindverbrauchzähler . 151 3. Mischverbrauchzähler . 159 4. Scheinverbrauchzähler 162 5. Zähler für Hin- und Rücklieferung 170 IX. Höchstverbrauchmesser und schreibender Verbrauchmesser 173 X. Beglaubigungsvorsehriften; Genauigkeit der Zähler. 175 XI. Verhalten der Motorzähler bei Belastungsstößen 179 XII. Meßwandler. 1. Zweck der Wandler 187 2. Anforderungen an die Wandler .... 187 3. Schildaufschriften und deren Bedeutung 189 4. Unterschied zwischen Spannungswandlern und Strom- wandlern ................. . 190 VI Inhaltsverzeichnis. Seite 5. Zusammenarbeiten von Zählern und Wandlern . . 192 6. Fehlschaltungen und ihre Korrektionsfaktoren 199 7. Diagramme der Wandler . . . . . . 203 8. Summenschaltung von Stromwandlern . . . . 221 9. Untersuchungen an Meßwandlern . . . . . . 225 XIII. Messungen mit dem Wechselstromkompensator an Wand· lern und Zählern. I. J m und J"' eines Stromwandlers . . . . . . . . . . . 236 2. JIJ, K, Ex und E am Spannungseisen eines W-Zählers 238 I. Zeichen und Bezeichnungen. 1. Zeichen. X (gefiedertes Ende eines eindringenden Pfeiles), Richtung senkrecht in die Papierebene hinein (S. 76). (Spitze eines herausdringenden Pfeiles), Richtung senkrecht aus der Papierebene heraus. NVV induktionsloser Widerstand (z. B. 1 in Abb. Hl). ""' proportional. ~ annähernd gleich. bis. -4::: K 11> oder K! (/> Phasenverschiebungswinkel zwischen Kund cf>. Wenn Winkel in den Abbildungen als Rechte be sonders gekennzeichnet werden sollen, ist ein Gradbogen ohne Bezeichnung eingezeichnet (z. B. Abb. 20). deutet an, daß die Addition geometrisch (vektoriell) er folgen soll (S. 57). 2. Deutsche und lateinische Buchstaben. A Ampere oder Arbeit oder Abnehmer (in Schaltbildern). Ab Blindarbeit, Blindverbrauch. A. Scheinarbeit, Scheinverbrauch. Ah Amperestunde. As Amperesekunde. A W Amperewindungen. a Umdrehungszahl je Kilowattsekunde oder je Ampere- sekunde oder je Blindkilowattsekunde (s. S. 17 und 35). a6 deren Sollwert ("Eichzahl"). >S Induktion in Gauß1). 1) Bei Wechselstrom bedeuten in den Formeln und Vektordia grammen: J, E, K Effektivwerte, J, .if, K, D, ~.~.58, iJ> Scheitel werte; N, D bedeuten Mittelwerte der Leistung bzw. des Drehmomentes während einer Periode. Momentanwerte im Zeitmoment t sind durch den Index t gekennzeichnet, welcher dem einzelnen Buchstaben oder einem ganzen Ausdruck angehängt wird (siehe V, 1 und 2). MöllingH, Wirkungsweise. 2. Auf!. 2 I. Zeichen und Bezeichnungen. B Bremsmoment, Dämpfungsmoment (III, 3). b Bremsfaktor (III, 3); in XI Dämpfungskonstante. b "Blind", z. B. bW Blindwatt, bkW Blindkilowatt, bkWh Blindkilowattstunde. b V- Blindv erbrauch· (Zähler). 0 Kapazität in Farad (V, 6). 0, Kapazität in Mikrofarad. 11 0, c mit Indizes .... Proportionalitätskonstanten. Die Nu merierung der Indizes beginnt öfters von neuem. 0' Korrektionsfaktor (siehe III, 5). Cu Korrektionsfaktor der Übersetzung bei Meßwandlern (s. F. N. 1, S. 194). D Drehmoment (s. F. N. 1, S. 1). D größter Wert desselben. DjJ/ Drehmoment bei N ennlast. d Drehmomentsfaktor (S. 12). E Elektromotorische Kraft (EMK) (s. F. N. 1, S. 1). E EMK in der primären \ . . 1 J E EMK 1· n d er sek und "a" ren Wwklung bmm Transformator. 2 e = 2, 718 . . . Basis der natürlichen Logarithmen. 4:n: 1J Magnetomotorische Kraft (MMK) 1J = io s J (S. 55). F Fläche oder Farad. F. N. bedeutet Fußnote. f = 1: T Frequenz (V, 1), Zahl der Perioden je Sekunde. G Generator (in Schaltbildern). S) Feldstärke (in Gauß) (s. F. N. 1, S. 1). H Henry. h Hilfsdrehmoment (S. 21) oder Stunde. J Stromstärke (s. F. N. 1, S. 1). JjJ/ deren Nennwert J Primärstrom ) 1 J Sekundärstrom bei Wandlern. 2 J Leerlaufstrom 0 J' Strom im Spa_nnungskreis des Zählers. Jb Blindstrom. Jm Magnetisierungsstrom. Jw Wattstrom. 2. Deutsche und lateinische Buchstaben. 3 vom Bremsmagnet herrührende Bremsströme ~· d vom Spannungstriebfluß herrührende Triebströme ~nh ~~ vom Stromtriebfluß herrührende Triebströme c m e Trägheitsmoment im Abschnitt XI, sonst Klemmenspannung, Potentialdifferenz (s. F. N. 1, S. 1). deren Nennwert. Spannung an der Stromwicklung oder am Nebenwiderstand (Abb. 14). KL Spannung an den Stromverbrauchern (Lampen Abb. 14). Kl primäre \f K2 se k und a.. re Klemmenspannung beim Transformator. k Kilo, z. B. kW Kilowatt. kWh Kilowattstunde. kWs Kilowattsekunde. L Koeffizient der Selbstinduktion oder in den Schaltbildern Stromverbraucher (Abb. 1). I Länge des magnetischen Pfades (F. N. 2, S. 55). M(x) Mittelwert von x während einer Periode. l m Minute. mA Milliampere. N Leistung (Effekt) in W oder k W Nb Blindleistung in bW oder bkW' s. V, 7. N, Scheinleistung in VA oder k VA NJ von der Stromwicklung aufgenommene Leistung. N' von der Spannungsspule aufgenommene Leistung. No Leistungsverlust im Eisenkern beim Transformator (V, 8). NIJI Nennlast des Zählers (s. S. 11). ~ als Index bedeutet Nennwert der betreffenden Größe. Drehzahl (Umdrehungszahl je Minute). Sollwert derselben. Drehzahl bei Nennlast. Kraft oder Potential. Elektrizitätsmenge oder Wicklungsqu0rschnitt } (Abb ) Drahtquerschnitt · 10 · Querschnitt des magnetischen Pfades (F. N. 2, S. 55). magnetischer Widerstand. magnetischer Widerstand des primären Streupfades. I*