<Desc/Clms Page number 1>
Phasen- und Periodenvergleicher für Einphasenstrom.
Um zwei Wechselstromgeneratoren parallel zu schalten, müssen sie gleiche Spannung, gleiche Phase und gleiche Frequenz haben. Das Einstellen auf gleiche Spannung macht keine Schwierigkeiten.
Für Mehrphasengeneratoren gibt es eine Anzahl von Phasen-und Periodenvergleichern, die sich mit grosser Richtkraft und genügender Genauigkeit einstellen, so dass sie geeignet sind, auch die selbsttätige Parallelschaltung zu übernehmen. Da derartige Phasen-und Periodenvergleieher für Drehstlom sechs Anschlussklemmen besitzen, so können bei einer grösseren Anzahl von parallel zu schaltenden Maschinen die Umsehaltvorrichtungen und Zuführungsleitungen unerwünscht umfangreich werden. Ferner sind diese Einrichtungen nicht ohne weiteres auch für Einphasenmaschinen verwendbar. Es besteht daher ein Bedürfnis nach derartigen Messgeräten für Einphasenstrom, die ausserdem nur vier Anschlussklemmen erfordern.
Werden die Spannungen zweier Netze miteinander verglichen, so haben sie bei gleicher Frequenz einen feststehenden Phasenunterschied. Eine Änderung dieses Unterschiedes im voreilenden oder zurückbleibenden Sinne erfolgt nach zeitweiser Erhöhung oder Erniedrigung der Frequenz des einen Netzes.
Die Phase des einen Netzes verschiebt sich gegen die des anderen entsprechend dem Unterschied der Frequenzen. Synchronismuszeiger sind daher als Phasenzeiger anzusprechen. Auf den Phasenunterschied stellen sich Messgeräte mit mehrphasiger Wicklung ein, wenn die einzelnen Wicklungen mit gleichphasigen Strömen gespeist werden, die ein feststehendes Wechselfeld erzeugen, dessen räumliche Stellung dem Phasenunterschied entspricht. Dies ist z. B. der Fall, wenn bei einem Messgerät mit zweiphasiger Wicklung der Strom in der einen Wicklung sich mit dem Cosinus, in der anderen Wicklung mit dem Sinus eines der Phasenverschiebung entsprechenden Winkels ändert. Steht nur Einphasenstrom zur Verfügung, so können Hilfsphasen, die im oder am Messgerät erzeugt werden, die erforderlichen phasenverschobenen
Ströme liefern.
Ein Phasen-und ein Periodenvergleicher, wie er in seiner inneren Ausführung füi Drehstrombetrieb bekannt ist, ist in Fig. 1 durch die eigenartige Schaltung unter Erzeugung von Hilfsphasen
EMI1.1
1200 erhält, wie sie für Drehstrombetrieb in offener Schaltung (V-Sehaltung) verwendbar sind. Auf diese Weise kann der Phasen- und Periodenvergleicher Ph in bekanntel Weise betrieben werden, indem durch Kreuzung zweier Leitungen auf der einen Seite erreicht wird, dass die Ströme in den drei Wicklungen des Phasenvergleichers gleiche Phase besitzen und sich wechselnd so ändern, dass sie eine resultierende Magnetisierung von gleichbleibender Stärke erzeugen. Das Magnetfeld wandert mit einer Geschwindigkeit, die der Differenz der Frequenzen der beiden Netze entspricht.
Der drehbare Teil des Phasenzeigers, der kurzgeschlossene Einphasenwicklung enthält, stellt sich auf den Mindestwert des Stromes dieser Wicklung ein, folgt also genau der Wanderung des Ständerfeldes. Bei Einrichtung des Apparates mit einphasiger Kurzschlusswicklung im drehbaren Teil entsteht eine grosse Riehtkraft, so dass das Gerät sich mit grosser Genauigkeit einstellt und für das selbsttätige Parallelschalten vorteilhaft zu verwenden
<Desc/Clms Page number 2>
ist. In der beschriebenen Weise ist das bekannte Messgerät, das im Drehstrombetrieb in bekannter Weise bereits Verwendung findet, für Einphasenstrom verwendbar gemacht.
Einfacher und auch in der Wirkungsweise übersichtlicher ist ein Messgerät mit zwei senkrecht zueinander stehenden Wicklungen. Spaltet man die Netzspannung in zwei Spannungen, die gegeneinander eine Phasenverschiebung von 90 haben, z. B. durch Diosselspulen und (ohmschen) Widerstand, durch Kondensatoren, durch Einfügen einer Brücke, so seien und e2 (Fig. 3) diese Spannungen auf der einen
EMI2.1
veischiebung zwischen den Spannungen. Der veränderliche Phasenwinkel sei fp. Man kann nun die Spannungen e1 und e2 mit den Spannungen SI und 11 so verbinden, dass phasengleiche Spannungen entstehen.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist
EMI2.2
Man kann jede der vier Kombinationen verwenden, um die Zweiphasenwicklung des Messgerätes zu speisen. Da die Spannungsvektoren parallel sind, sind die Magnetisier, mgsströme in den beiden Wicklungsteilen phasengleich. Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, ändern sich die Werte auf der einen Seite beispielsweise zwei gegen die auf der anderen Seite angegebenen Spannungen beispielsweise e2 + 52 wie der Sinus und der Cosinus von #/2.
Die in den beiden Zweiphasenwicklungen des Messgerätes erzeugten Magnetisierungen setzen sich daher zu einer resultierenden Magnetisierung zusammen, die entsprechend der Änderung von #/2 wandert und in allen Stellungen gleich gross ist, so dass das Messgerät sich in jeder Phasenstellung mit gleicher Richtkraft einstellt. Vorausgesetzt wird nui, dass die Spannungen el und fa gleich sind.
In Fig. 4 ist eine der nach Fig. 3 möglichen Ausführungsform für die Kombination 1'1 + 52 und
EMI2.3
dass die resultierenden Spannungen und entsprechend die magnetisierenden Ströme phasengleich sind.
Es ist
EMI2.4
Die eine Vorbedingung, dass in den Spulen einer Zweiphasenstromwicklung gleichphasige Wechselfelder erzeugt werden sollen, ist also erfüllt. Es ist ferner
EMI2.5
wobei e den Betrag der Spannungen der beiden parallel zu schaltenden Netze bedeutet. Man erhält daher bei Frequenzunterschieden der beiden Netze auch ein Wanderfeld, aber nicht von gleichbleibender
EMI2.6
gleichheit für # = 0. Wählt man die Kombination der Summe der Spannungen, so erhält man den grössten Wert für # = 0. Da es zumeist darauf ankommt, in der Nullstellung die grösste Richtkraft zu erhalten, so wird es im allgemeinen am vorteilhaftesten sein, die Summe der Spannungen zu verwenden.
Die Spannung ei-s steht auf der Spannung erz senkrecht. Verschiebt man eine der beiden Spannungen um 90 , so werden die Spannungen pbasengleich, ändern sich aber mit dem Cosinus und dem
EMI2.7
gleichbleibender Stärke, aber mit dem Winkel tp sich ändernder Stellung zu erhalten.
Allgemein stehen Spannungen, die durch Addition und Subtraktion zweier um den Winkel phasenverschobener Spannungen vom gleichen Betrage e erhalten werden, senkrecht aufeinander und
EMI2.8
Die beiden Spannungen können jedoch kein stehendes Wechselfeld erzeugen, da die Ströme phasenverschoben sind und ein rotierendes Drehfeld ergeben. Um ein entsprechend der Änderung des Winkels Cf wanderndes Magnetfeld zu erhalten, ist es erforderlich, die eine der beiden Spannungen um 90 zu verdrehen.
<Desc/Clms Page number 3>
Es seien in Fig. 6 OA = ei und OB = die beiden zu vergleichenden Netzspannungen, dann ist BA = ei-es A ==6i+ e2. AB steht senkrecht auf AC. Wird die Spannung AB um 90 verschoben, so erhält man die Spannung AD = AB in Richtung von AC. Die Spannungen AD und AC erzeugen, da gleichphasig, ein feststehendes Wechselfeld. In dem räumlichen Vektordiagramm Fig. 7 bedeutet Fl die Richtung des von der einen Apparatwicklung erzeugten Feldes, F2 die dazu senkrechte
EMI3.1
Da die beiden Spannungen sich wie Sinus und Cosinus ändern und phasengleich sind, so setzen sie sich z : i einem resultierenden Feld Fs zusammen, das mit dem Winkel T/, wandert und unabhängig von dem Winkel in allen Phasenstellungen gleich stark ist.
In Fig. 8 ist die Schaltung für einen hienach hergestellten Phasen-und Periodenzeiger angegeben.
Wenn die Leitungen R1 und R2 verbunden sind, so herrscht zwischen den Leitungen 81 und 82 die Differenz der beiden Netzspannungen Ih - e2, die an die Brücke Br, die aus induktionsfreien und induktiven Widerständen zusammengesetzt ist, angelegt ist, wodurch in bekannter Weise diese Spannung entsprechend obigen Ausführungen um 900 verschoben wird. Die um 900 verschobene Spannung wird an das eine Spulenpaar des Phasenvergleichers angelegt. Durch einen Messwandler T ist die Spannung e1 um 180 verdreht. Diese transformierte Spannung e, wird in Verbindung mit der Spannung 82 an das andere
Spulenpaar angelegt.
Der Läufer des Phasenvergleichers besitzt, wie bei allen anderen Ausführungen kurzgeschlossene Einphasenwicklung. Entsprechend dem Frequenzunterschied der beiden Netze R181 und R282 dreht sich der Läufer in einem oder dem anderen Sinne mit einer Drehzahl, die dem Frequenzunterschied entspricht.
Ein Phasen-und Periodenvergleicher, der nach einer der beschriebenen Schaltungen hergestellt ist, ist für die Betätigung einer selbsttätigen Parallelschaltvorrichtung von Wechselstrommaschinen besonders geeignet, da der Anker des hiefür verwandten Schaltmotors sicher die Stellung einnimmt, bei der Perioden und Phase der parallel zu schaltenden Netze übereinstimmen. Die Richtkraft des Ankers ist stark, wie sie für genaues Schalten bei selbsttätiger Betätigung und gegebenenfalls auch für selbsttätige Drehzahlregelung der parallel zu schaltenden Maschinen erwünscht ist. Die Betätigung der Schaltvorrichtung kann etwa in der Weise vor sich gehen, dass durch eine auf die Schaltmotoraehse aufgesetzte Scheibe mit einer Aussparung ein Kontakt in der Ankerstellung geschlossen wird, die der Phasengleichheit entspricht.
Durch Schliessen des Kontakts wird durch Vermittlung eines in seiner Wirkung verzögerten Relais der Schaltmagnet für das Schalten des Hauptschalters zur richtigen Zeit betätigt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Phasen-und Periodenvergleicher nach Art eines Asynchronmotors mit zwei oder mehreren räumlich versetzten Wicklungsabteilungen im Ständer und einem einphasigen Kurzschlussläufer, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder der beiden zu vergleichenden einphasigen Netzseiten phasenverschobene Spannungen erzeugt und so untereinander zusammengesetzt werden, dass den Wicklungen des Instrumentes phasengleiche, in den einzelnen Stromkreisen verschieden starke, bei Frequenzunterschied zwischen den Netzseiten sich dauernd ändernde Ströme zugeführt werden, die ein Wechselfeld erzeugen, das mit einer Drehzahl entsprechend dem Frequenzunterschied der beiden Netze wandert.