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Schaltungsanordnung zum Aussieben der mit- oder gegenlänfigen Komponenten von Mehrphasensystemen.
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Phasen im selben Sinn aufeinanderfolgen wie beim Gesamtsystem, und auf ein sogenanntes gegenläufiges
System, in dem die Vektorenfolge umgekehrt ist.
) Um das mit-oder gegenläufige System für Messzwecke, Relaisschaltungen usw. für sich allein zu erhalten (auszusieben), kann bekanntlich ein Mehrphasenmotor mit synchron umlaufendem Kurzschluss- läufer verwendet werden. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass die Nutung der Maschine zahl-
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Einrichtung zum Aussieben des mit-oder gegenläufigen Systems besteht in einer besonderen Schaltung ) von Drosselspulen oder Kapazitäten und Ohmschen Widerständen.
Diese Schaltung zeigt Fig. 1 für ein Drehstromsystem. R, S. T sind die drei Phasenleitungen, zwischen je zwei Phasenleitungen sind die Widerstände r und r' hintereinander geschaltet. Der Wider- stand r ist ein Ohmscher Widerstand, der Widerstand r' besteht aus einem Ohmschen Widerstand, der gleich ist % r, und einem induktiven Widerstand, dessen Ohmwert gleich ist % V3r. Hiedurch wird die zwischen je zwei Phasenleitungen herrschende Spannung in zwei Komponenten zerlegt, die im Spannungsdreieck den Verbindungslinien der betreffenden Eckpunkte mit dem Schwerpunkt des Drei- ecks entsprechen. Dieses Spannungsdreieck zeigt Fig. 2.
Liegt an den drei Phasenleitungen ein symme- trisches Spannungssystem mit der Phasenfolge R, S, T im Uhrzeigersinn, so haben die Punkte R', S', T' das gleiche Potential entsprechend dem Schwerpunkt des Spannungsdreiecks. Zwischen den Punkten R', S' und S', T'sowie T', S'in Fig. 1 eingeschaltete Spannungsmesser zeigen Null.
Legt man an die drei Phasen R, S, T bei unveränderter Schaltung der Widerstände ein symme-
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ponenten zwischen je zwei Phasenleitungen im spannungsdreieck nach aussen zu liegen, wie Fig. 3 zeigt.
Zwischen den Punkten R', S', T'erhält man ein mit dem System T, S, R gleich grosses Spannungssytem.
Ist also an den drei Leitungen sowohl ein (rechtsläufiges) spannungssytem R, S, T als auch ein gegenläufiges (linksläufiges) Spannungssytem T, S, R vorhanden, so tritt an den Punkten R', S', T' nur das gegenläufige System T, 8, R in Erscheinung. Es wird also in diesem Fall das gegenläufige System ausgesiebt und das mitläufige unterdrückt.
Will man hingegen das mitläufige System au "si eben, so braucht man nur die Widerstände r und'
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Die vorstehend beschriebene bekannte Sehaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, dass ihre Angaben nur so lange richtig sind. als die Frequenz einen bestimmten Wert beibehält. Bei Abweichungen der Frequenz, mit denen immer praktisch gerechnet werden muss. wird das Verhältnis zwischen den Widerständen 1" und 1"'gestört und die Schaltung liefert falsche Angaben.
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Widerstände so gewählt ist. dass der Einfluss von Frequenzabweichungen auf die Anzeige der mit-oder gegenläufigen symmetrischen Systemkomponente über einen gewissen Frequenzbereich unterdrückt oder nur sehr gering ist.
Nach der Erfindung sind die Widerstände zu zwei oder mehr Spannungsteilern so zusammengefasst, dass zwischen den Anzapfpunkten der Spannungsteiler abgenommene Spannungen bzw. von den Stromteilerzweigen gelicierte resultierende Ströme für das eine System von Abweichungen
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der Frequenz innerhalb eines gewissen Bereichs dem Betrag und der Phasenlage nach annähernd unabhängig bleiben, so dass sie mit andern, vorzugsweise frequenzunabhängigen Spannungen oder Strömen zur Aufhebung gebracht werden können, während sie für das andere System innerhalb eines gewissen
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eine mindestens in ihrer Grösse annähernd frequenzunabhängige Resultierende liefern.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Aussieben der mit-oder gegenläufigen Spannungs- komponente in einem Drehstromsystem zeigt Fig. 4. R, S, T sind die drei Phasenleitungen ; die Phasenleitung T ist je mit den beiden andern Phasenleitungen Rund S Über einen Spannungsteiler verbunden, der aus einem Ohmschen Widerstand r bzw. r' und einer Induktivität L bzw. L'besteht, die möglichst kleinen OhmschenWiderstand besitzen soll. Zwischen den beiden Anzapfpunkten R' und S' der Spannungsteiler ist die Sekundärwicklung V eines Transformators angeschlossen, dessen Primärwicklung ! 7 zwischen den Phasenleitungen Rund S liegt. Z ist ein Spannungsmesser.
Fig. 5 zeigt das Spannungspolygon für das mitläufige System in dieser Schaltung. Die Kennbuchstaben der Spannungsvektoren geben die Punkte in der Schaltungsanordnung an, zwischen denen die betreffende Spannung auftritt, z. B. ist Eus die Spannung zwischen den Punkten Rund S. Das Potential der Anzapfpunkte R' und S' entspricht dem Scheitel des zugehörigen Spannungsdreieeks, der
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zum Spannungsvektor ERs liegt. ER'S' muss dann zugleich auch die Hälfte von ERs sein.
Übersetzt der Transformator U, V zwischen R, S auf die Hälfte und wird seine Sekundärwicklung im Sinne der Fig. 4 an die Punkte 9, S'angeschlossen, so zeigt der Spannungsmesser Z Null. Das mitläufige System R, S, T ist also bei Nennfrequenz völlig unterdrückt. Ändert sich die Frequenz, so ver-
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verschiebt sich annähernd parallel zu sich selbst und bleibt hiebei annähernd gleich % j : s, weil die Mittelpunkte der beiden Halbkreise um % ERS voneinander entfernt sind. Auch wenn sich also die Frequenz ändert, wird im vorliegenden Fall z.
B. das mitläufige System bei nicht allzu grosser Frequenzabweichung fast ganz, bei grösserer Frequenzabweichung aber sehr weitgehend unterdrückt und geht daher bei der Messung des gegenläufigen Systems (das z. B. im vorliegenden Fall angezeigt werden soll) nur als ganz kleiner Fehler ein.
Für das gegenläufige System Est zist das Spannungsdiagramm in Fig. 6 gezeigt. Dieses entsteht einfach dadurch, dass die Spannungsdreieeke über ETR und EST nach Fig. 5 aus der Zeiehenebene heraus um 180 umgeklappt sind. In diesem Fall wird am Spannungsmesser Z bei Nennfrequenz nur die Span-
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Spannung angezeigt, von dem andern System, das nicht ausgesiebt werden soll, aber nur ein geringer Spannungsrest mitgemessen.
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Diagramm Fig. 5 und 6 für verschiedene Frequenzabweichungen die resultierende Spannung jedes Systems, so gelangt man zu dem in Fig. 7 dargestellten Diagramm. Die Strecke '-Pi in diesem entspricht der Strecke R'-T in Fig. 6 und stellt die bei Nennfrequenz am Spannungsmesser unmittelbar ablesbare Spannung des auszusiebenden Systems dar.
Trägt man von R'aus die bei verschiedenen Frequenzabweichungen (bezogen auf die Nennfrequenz als Einheit) auf den Spannungsmesser zugleich einwirkenden resultierenden Spannungen jedes Systems nach Grösse und Phase auf, so liegen die Endpunkte dieser Vektoren auf der Kurve K. Z. B. entsprechen einer Frequenz von 0.7 der Nennfrequenz der Spannungsvektor R'Pi vom auszusiebenden System und der Spannungsvektor R'P2 vom zu unterdrückenden System. Der unterhalb der waagrechten Achse liegende Teil der Kurve K entspricht dem auszusiebenden
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Beide Systeme sind hiebei als gleich gross vorausgesetzt.
Selbst unter dieser Voraussetzung ist das vom zu unterdrückenden System herrührende Fehlerglied (Spannungskomponente Ka.,) in der tatsächlich gemessenen Spannung sehr klein und wegen seiner Phasenlage von geringem Einfluss auf den Gesamtspannungsbetrag. Bei nicht zu grossen Frequenzabweichungen ist sogar mit Erfolg ein System
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Am günstigsten sind die Verhältnisse natürlich, wenn das zu unterdrückende System kleiner ist als das auszusiebende.
Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass der vom zu unterdrückenden System herrührende Fehler bei gleicher Abweichung der Frequenz vom Nennwert bei Frequenzsenkung rascher wächst als bei
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punkt, sondern ein Selbstsehnitt.
Fig. 9 zeigt den vom zu unterdrückenden System herrührenden Fehler bezogen auf die wirkliche Grösse dieser Systemkomponente in Abhängigkeit von der Frequenz. Auf der abszissenachse ist die Frequenz in Prozenten der Nennfrequenz aufgetragen, auf der Ordinate der Messfehler in Prozenten der
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arbeiten sollen, Widerstandsverhältnisse entsprechend Kurve 11 empfehlen.
Der Messfehler für das auszusiebende System, der über einen wesentlichen Frequenzbereich fast nur in einem Winkelfehler besteht, wirkt sich bei Spannungs-oder Strommessung allein im vorhinein nicht aus. Bei Leistungs-oder Quotientenmessung (von Strom und Spannung) unterliegen aber Spannungs- und Stromsieb dem gleichen Winkelfehler, so dass auch dieser hier nicht störend wirkt.
Die Erfindung ist nicht auf die angeführten Widerstandsverhältmsse beschränkt. Diese können auch anders gewählt werden, ebenso können auch die Widerstände in anderer Weise angeordnet werden.
Die Erfindung lässt sich auch zur Aussiebung der symmetrischen Stromkomponenten benutzen.
Fig. 10 zeigt eine entsprechende Ausführungsform, die eine sinngemässe Übertragung des Spannungs- siebes nach Fig. 4 darstellt. In den Punkten R, S, T fliessen Ströme zu, die, z. B. über Stromwandler aus den Phasenleitungen entnommen, den Phasenströme entsprechen. Die Zuflusspunkte R und S sind je über einen Ohmschen Widerstand ?'bzw. r'und eine Induktivität L bzw. L'mit einem mit der Mitte an die dritte Phase T angeschlossenen Transformator U verbunden, der als Stromteiler wirkt. Die Widerstände randr'sind auf der einen Seite, die Induktivitäten L und L'auf der andern Seite desTrans-
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Strommesser Y angeschlossen. Das Stromdiagramm zu dieser Schaltung entspricht sinngemäss dem
Spannungsdiagramm nach Fig. 5 bzw. 6.
Den verketteten Phasenspannungen dort entsprechen hier die Phasenströme. Den in den Punkten B'und S'zusammenfliessenden Strömen entsprechen sinngemäss die zwischen R'und S'nach Fig. 5 bzw. 6 auftretenden Spannungen an den Widerständen und am Transformator. Der in den Strommesser fliessende Reststrom aus den Knotenpunkten jss'und S'entspricht der Restspannung im Spannungssieb.
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