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Verfahren zur Gewinnung einer ein Mass für den Phasenwinkel bildenden Regelgrösse und Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens Regelgrössen, die ein Mass für den Phasenwinkel zwischen einer Wechselspannung und einem Wechselstrom darstellen, werden hauptsächlich dazu verwendet, bei induktiver Blindlast in Industrienetzen Phasenschieberkondensatoren entsprechend dem Bedarf zu-oder abzuschalten. Diese Wirkung kann entweder direkt oder indirekt erzielt werden. Direkt dadurch, dass die Regelgrösse auf selbsttätige Schalteinrichtungen einwirkt, die in der Kondensatoranlage vorgesehen sind, oder indirekt dadurch, dass die Regelgrösse eine Anzeige hervorruft, derzufolge die Zuschaltung der Kondensatoren willkürlich erfolgen kann.
Das Verfahren zur Gewinnung einer ein Mass für den Phasenwinkel zwischen einer Wechselspannung und einem Wechselstrom bildenden Regelgrösse, ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselstrom und ein der Wechselspannung um einen vorbestimmten Phasenwinkel vor-oder nacheilender Hilfswechselstrom konstanter Grösse vektoriell addiert werden, und das Ergebnis gleichgerichtet und mit einem konstanten Gleichstrom, vorzugsweise einem ebenfalls gleichgerichteten Anteil des Hilfswechselstromes zur Regelgrösse summiert wird.
Zum Verständnis der Erfindung sei zunächst an Hand der Fig. l, die ein Vektordiagramm zeigt, das Grundsätzliche erläutert.
Als erster ist der Fall einer ohmschen Belastung, dargestellt durch die Spannung U und den Strom L, besprochen. Erfindungsgemäss wird nun zu dem Strom L ein konstanter Hilfswechselstrom lt1 mit dem Ergebnis Ih'vektoriell hinzugefllgt, und dieses gleichgerichtet. Um die Darstellung zu vereinfachen, sei angenommen, dass der Wert des sich somit ergebenden Gleichstromes ebenfalls durch die Grösse des Vektors Ih'angedeutet sei. Dieser Gleichstrom wird nun mit einem Gleichstrom konstanter Grösse summiert, wobei ebenfalls vereinfacht angenommen sei, dass dessen Wert durch den (konstanten) Vektor L symbolsiert werde. Es sei weiters noch angenommen, dass die Summenbildung beider Gleichströme eine Subtrahierung sei, so dass dann die sich ergebende Differenz durch die Differenz der beiden Absolutwerte der Vektoren Ih und I-'gegeben ist.
Im Diagramm (Fig. l) ist daher der Vektor Ih'in die Richtung des Vektors Ih gedreht, womit sich die Differenz K ergibt.
Betrachtet man nun einen Strom I., der um einen Winkel cp voreilt, und führt man die gleiche Prozedur aus, wie im Falle der ohmschen Belastung, so erkennt man unschwer, dass sich eine neue Differenz K'der Gleichströme ergibt, welche gegenüber der vorhergehenden Differenz K kleiner geworden ist. Ist hingegen der Winkel cp nacheilend, so wird die Differenz K grösser.
Jedenfalls erkennt man, dass man auf diese Weise eine Regelgrösse K gewinnt, die ein Mass für den Phasenwinkel zwischen den gegebenen elektrischen Grössen darstellt, das nicht nur für dessen absolute Grösse, sondern auch für sein Vorzeichen kennzeichnend ist, womit also die Aufgabenstellung der Erfindung gelöst erscheint.
Bei den vorhergehenden Betrachtungen wurde allerdings stillschweigend vorausgesetzt, dass sich die Grösse des Stromes I, nicht oder nur unwesentlich ändert. Treten nämlich solche Änderungen während der Ableitung der Regelgrösse auf, so beeinflussen sie, zumindest unter Voraussetzung der in der Fig. l gewählten Lage der einzelnen Vektoren, den Wert der gewonnenen Regelgrösse, so dass sie bei grösseren Stromschwankungen nicht mehr als eindeutige Aussage gelten kann.
Gemäss eines weiteren Merkmales der Erfindung wird daher der Vor-oder Nacheilwinkel des Vek-
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Dieser Fall ist in der Fig. 2 dargestellt, wobei, wie man aus dem Diagramm erkennt, die Vektoren Ih und Ih'im Winkel < x symmetrisch zur-x-Achse des Koordinatensystems liegen. Die Differenz K kann sich bei Schwankungen des Stromes 11 nur mehr geringfügig ändern, wie man aus der graphischen Darstellung unschwer ermitteln kann, und offensichtlich werden die Verhältnisse umso günstiger je grö- sser der Strom Ih gegenüber dem maximal möglichen Wert des Stromes 11 gewählt wird.
Diese Schwankungen der Differenz K, die aus Schwankungen der Amplitude des Wechselstromes 11 herrühren, können dann so gering gehalten werden, dass sie unter der Ansprechempfindlichkeit des von der Regelspannung ge- steuerten Gerätes liegen.
Tritt hingegen bei der im Diagramm Fig. 2 gezeigten Lage der Vektoren eine Phasenändemng des Wechselstromes I, etwa in Richtung nach L* auf, so ergibt sich bei Anwendung der erfindungsgemässen Regel eine wesentliche Änderung der Differenz von K in K', die also eine Beeinflussung der Steuereinrichtung ermöglicht.
Die vektorielle Addition des Wechselstromes und des Hilfswechselstromes erfolgt zweckmässigerweise durch Addition von durch sie hervorgerufenen magnetischen Feldern, also wie an sich bekannt über Transformatoren.
In den weiteren Fig. 3 und 4 sind erfindungsgemäss Schaltungen gezeigt, die sich zur Durchführung des Verfahrens eignen.
In Fig. 3 ist ein Transformator T mit drei Wicklungen W - Ws versehen. Die Wicklung W1 wird vom in der Phasenlage zu prüfenden Wechselstrom I durchflossen. Der Transformator T hat also den Charakter eines Stromwandler.
An die Wicklung W wird von einer Wechselspannung U herrührend über phasendrehende, einen Widerstand R und eine Kapazität C aufweisende Netzwerke der Hilfsstrom Ih geleitet. Von der Wicklung W wird die vektorielle Summe beider Ströme abgenommen und einem Gleichrichter D zugeführt. Eine weitere Gleichspannung wird von einer zweiten Wechselspannungsquelle U', die natürlich mit U identisch sein kann, über einen Einstellwiderstand R* und einem zweiten Gleichrichter D, geliefert.
Die beiden, an den Gleichrichtern entstehenden Gleichströme werden durch die Serienschaltung beider Gleichrichter summiert, also beispielsweise subtrahiert und auf die im Kreis liegende Relaisspule S gegeben. Dieses Relais kann nun zum Zu- bzw. Abschalten erforderlicher Blindlasten an den Stromkreis 11 verwendet werden. Ein Widerstand R. kann zur Einstellung der Ansprechempfindlichkeit des Relais dienen.
Die Fig. 4 zeigt eine im wesentlichen gleich aufgebaute Schaltung wie die nach Fig. 3, und soweit Übereinstimmung besteht, sind gleiche Bezugszeichen verwendet. Unterschiedlich ist in diesem Falle lediglich die Gewinnung der die Vergleichsbasis bildenden konstanten Gleichspannung. Der Gleichrichter D, ist hier in Serie mit der Wicklung W, und den phasendrehenden Elementen R, C geschaltet, und ist daher unmittelbar eine Funktion des Hilfswechselstromes.
Es ist noch zu erwähnen, dass naturgemäss die Erfindung hauptsächlich bei Drehstromnetzen angewendet werden wird. In diesem Falle ist es günstig, den Hilfswechselstrom von einer der Phasenspannungen abzuleiten, die nicht derjenigen Phasenspannung entsprechen, der der zu prüfende Strom (I) zugeordnet ist, weil dadurch die phasendrehenden Elemente leichter zu erstellen sind, wie z. B. aus der Fig. 2 zu entnehmen ist, wenn man zur gezeichneten Spannung U noch die um 1200 versetzten andern Phasenspannungen eines Drehstromnetzes hinzufügt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung einer ein Mass für den Phasenwinkel (cl) zwischen einer Wechselspannung (U) und einem Wechselstrom (I) bildenden Regelgrösse, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselstrom (I) und ein der Wechselspannung (U) um einen vorbestimmten Phasenwinkel (a) vor-oder nachei-
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