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Einrichtung zur Regelung von Stromkreisen in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor.
Es sind bereits Einrichtungen zum Regeln des Leistungsfaktors bekanntgeworden, bei denen auf eine Ferraris-Scheibe zwei Magnetfelder einwirken, von denen das eine von dem Strom und das andere von der Spannung abhängig ist. Ferner hat man zu diesem Zwecke bereits Schaltanordnungen vorgeschlagen, bei denen zwei in bezug auf einen Spannungswandler bzw. Spannungsteiler in Reihe geschaltet und in bezug auf einen Stromwandler parallel geschaltete Relaisspulen vorgesehen sind, deren Wirkungen einander bei dem einzuregelnden Wert des Leistungsfaktors aufheben. Die Relaisspulen bilden dabei mit Ohmschen Widerständen eine elektrische Brücke, deren gegenüberliegende Brückenpunkte von einem Spannungswandler bzw. von einem Stromwandler gespeist werden.
Zur Einstellung des konstant zu haltenden Leistungsfaktors ist parallel zu der Sekundärwicklung des Stromwandlers ein regelbarer Widerstand vorgesehen.
Eine wesentlich einfachere Bauart einer Einrichtung zum Regulieren von Stromkreisen in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor oder zum Messen des Leistungsfaktors erhält man gemäss der Erfindung dadurch, dass einer an das Netz angeschalteten Hilfsblindlast ein Relais derart zugeordnet ist, dass es von der Differenz des Stromes vor und des Stromes nach der Hilfsblindlast beeinflusst wird. Zweckmässig bildet man das der Hilfsblindlast zugeordnete Relais als Differentialrelais aus, dessen eine Spule vor und dessen andere Spule nach der Hilfsblindlast mittelbar oder unmittelbar mit dem Netz in Serie geschaltet wird. Soll mit der Einrichtung der cos tp irgendeines Verbrauchers mittels Kompensationsblindwiderständen geregelt werden, so ist es vorteilhaft, bei induktivem Nutzstrom als Hilfsblindlast eine Kapazität zu wählen.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die Hilfsblindlast im Sinne der Kompensation wirkt, also zu gleicher Zeit zwei Aufgaben erfüllt. Bei Anlagen, bei denen ein Teil der Kompensationswiderstände unabschaltbar ist, werden diese Widerstände ganz oder teilweise als Hilfsblindlast verwendet.
Die neue Schaltanordnung ist besonders geeignet zum Regeln des Leistungsfaktors von Induktions- öfen, bei denen die Blindkomponente durch eine variable Anzahl von Kondensatoren ausgeglichen werden soll.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Regelung des Leistungsfaktors eines Wechselstromkreises bei Verwendung einer variablen Anzahl von Kondensatoren ist in der Zeichnung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 die Schaltanordnung, Fig. 2 ein Vektordiagramm.
Die Wechselstromquelle 2 speist über das Netz 1 eine veränderliche Last 3, die auch aus mehreren Teillasten bestehen kann und einen induktiven Scheinwiderstand besitzen möge, so dass also der Strom der Last 3 der aufgedrückten Spannung um einen bestimmten Winkel nacheilt. Um den Leistungsfaktor auf den Wert 1 oder irgendeinen andern, vorher bestimmten Wert zu halten, ist eine beliebige Anzahl von Kondensatoren 4,5 und 6 vorgesehen, die mittels der Schalter 7, 8 bzw. 9 an das Netz 1 geschaltet werden können.
Diese Schalter 7, 8 und 9, die von irgendeiner bekannten und zweckmässigen Bauart sein mögen, werden mittels der Spulen 10, 11 bzw. 12 betätigt, die über Kontakte 22,26 bzw. 30 bei ge- öffneten Schaltern 7, 8 bzw. 9 mit dem Betätigungsstromkreis verbunden werden können, während sie bei geschlossenen Schaltern 7, 8 und 9 über Kontakte 23,27 bzw. 31 an einem besonderen Haltestromkreis liegen, der von einer Relaisspule 18 mit den Kontakten 19 gesteuert wird. Abgesehen von der Spule 10 des ersten Schalters 7 ist mit jeder folgenden Spule 11 bzw. 12 ein mit Verzögerungseinrichtung 24 bzw.
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28 versehener Hilfssehalter mit den Kontakten 25 bzw. 29 in Serie geschaltet, der erst dann freigegeben wird, wenn der vorhergehende Schalter eingelegt wird. Die ganze Einrichtung wird gesteuert von einem Differentialrelais 15. Dieses Differentialrelais besitzt zwei gegeneinanderwirkende Spulen 16 und 17, von denen die eine (16) mittels Stromwandler vor einem an das Netz angeschalteten Hilfskondensator 14, während die andere (17) ebenfalls mittels eines Stromwandler nach diesem Hilfskondensator mit dem Netz in Reihe geschaltet ist, so dass also beide Spulen Ströme führen, die den entsprechenden Netzströmen proportional sind.
Die Wirkungsweise der ganzen Einrichtung soll an Hand der Fig. 2 erläutert werden. Das hier dargestellte Vektordiagramm möge eine Drehrichtung haben, die entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne ist. Besitzt die Last 3 einschliesslich der eventuell angeschalteten Kondensatoren 4,5 oder 6 einen induktiven Charakter, so fliesst in der Spule 17 ein Strom J 17, der - entsprechend dem ausgezogenen Dia- gramm-der Netzspannung E um einen bestimmten Winkel nacheilt. Um den Strom J 16 des Generators zu erhalten, ist zu dem Strom J 17 der Kondensatorstrom J 14, der der Spannung E um 900 voreilt, vektoriell hinzuzuaddieren.
Bei überwiegender induktiver Last ist, wie ersichtlich, also der Strom J 16 vor
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fliessende Strom J 17 kapazitiven Charakter, so eilt er der Netzspannung E um einen bestimmten Winkel vor. Addiert man zu diesem Strom in der vorgenannten Weise den Kondensatorstrom J 14, so erhält man wiederum den Generatorstrom J16, der in diesem Falle jedoch grösser ist als der Verbraucherstrom J17 : dieses Diagramm ist gestrichelt eingetragen.
Es zeigt sich also, dass, je nachdem ob der in der Leitung fliessende Strom der Spannung voreilt oder nacheilt, der Strom in der Spule 16 grösser ist als der Strom in der Spule 17 oder umgekehrt. Ist
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aufheben, so wird von diesem Relais zunächst keine weitere Veränderung in der Einrichtung verursacht.
Beim Überwiegen der Kraft der Spule 17 schliessen sich jedoch die Kontakte 20 und 21, wodurch der Betätigungsstromkreis zunächst für die Spule 10 geschlossen wird, der vom Minuspol einer Stromquelle über 20, 21, 22, Spule 10 zum Pluspol der gleichen Stromquelle führt. Die Betätigungsspule jO spricht an und legt den Schalter 7 ein, wodurch der Kondensator 4 an das Netz geschaltet wird. Der Betätigungs- stromkreis wird dabei durch Öffnen der Kontakte 22 unterbrochen, während der Haltestromkreis durch Überbrücken der Kontakte 23 geschlossen wird. Bei dem Schliessen des Schalters 7 wurde der mit Ver- zögerungseinrichtung 24 ausgerüstete Hilfssehalter freigegeben und schliesst nach einer bestimmten Zeit die Kontakte 25.
Hiedurch entsteht ein neuer Stromkreis, der vom Minuspol der vorgenannten Stromquelle über 20, 21, 26, Spule 11, 25 zum Pluspol verläuft. Der Schalter 8 legt den Kondensator 5 an das Netz, öffnet Kontakt 26 und damit den Betätigungsstromkreis der Spule 11, überbrückt den Kontakt 27 und legt damit die Spule 11 in den Haltestromkreis. Gleichzeitig wird der Hilfsschalter mit der Ver- zögerungseinrichtung 28 und den Kontakten 29 freigegeben. Ist der gewünschte Leistungsfaktor durch Zuschalten der Kapazitäten 4 und 5 noch nicht erreicht, so werden ausserdem die Kapazität 6 oder noch weitere nicht gezeichnete Kondensatoren aufeinanderfolgend eingeschaltet.
Hat jedoch die Einschaltung der Kapazitäten 4 und 5 genügt, um dem Leistungsfaktor im Netz den gewünschten Wert zu geben, so wird das Relais 15 die Kontakte 20, 21 lösen, so dass weitere Kondensatoren nicht eingeschaltet werden.
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aufeinanderfolgend an das Netz angeschaltet und gleichzeitig abgeschaltet.
Die Verbindung des Hilfskondensators 14 mit dem Differentialrelais 15 lässt sich auch dazu verwenden, um einen Hilfsmotor in dem erforderlichen Augenblick in Betrieb zu setzen, wodurch eine entsprechend Einrichtung gesteuert wird, die den Leistungsfaktor in dem gewünschten Sinne ändert. Die Ausführung kann z. B. derart erfolgen, dass beim Schliessen der Kontakte 20 und 33 ein ferngesteuerter Schalter eingelegt wird, wodurch der Hilfsmotor derart an das Netz geschaltet wird, dass er die erforderliche Drehrichtung annimmt und die von ihm angetriebene Einrichtung im Sinne der Verbesserung des zu regulierenden Leistungsfaktors ändert. Hat der Leistungsfaktor den gewünschten Wert erreicht, so öffnen sich die Kontakte 20 und 33, so dass der Hilfsmotor abgeschaltet wird.
Beim Abweichen des Leistungsfaktors in der andern Richtung berühren sich die Kontakte 20, 21 in der bekannten Weise. Dadurch wird ein anderer ferngesteuerter Schalter eingelegt, der den Hilfsmotor so an das Netz legt, dass seine Drehrichtung entgegengesetzt der vorher genannten ist. Die von dem Motor gesteuerte Einrichtung wird nun so lange betätigt, bis die Kontakte 20 und 21 sich lösen, d. h. der Leistungs- faktor den festgesetzten Wert besitzt.
Ein derartiger Hilfsmotor kann z. B. dazu verwendet werden, die Erregung einer Blindstrommaschine, die bekanntlich die Eigenschaft hat, bei Übererregung einen kapazitiven Strom, bei Untererregung einen induktiven Strom aufzunehmen, und zum Ausgleich des Leistungsfaktors von Netzen dient, zu steuern. Dem Hilfsmotor kann in diesem Falle z. B. die Aufgabe zugewiesen werden, die Stellung eines Regulierwiderstandes zu verändern, wodurch soviel Widerstand in den Erregerstromkreis der Blind-
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strommaschine ein-oder ausgeschaltet wird als jeweils notwendig, um dem Leistungsfaktor den gewünschten Wert zu geben. Auf diese Weise kann z. B. auch der Zellenschalter einer Batterie gesteuert werden, die als Stromquelle für die Erregung dient.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Regulieren von Stromkreisen in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor oder zum Messen des Leistungsfaktors, dadurch gekennzeichnet, dass einer an das Netz angeschalteten Hilfsblindlast ein Relais derart zugeordnet ist, dass es von der Differenz des Stromes vor und des Stromes nach der Hilfsblindlast beeinflusst wird.