<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Der Gegenstand vorliegender Erfindung ist die Umformung eines elektrischen EinphaHl1systems in ein creiphasiges durch direkte. Schaltung oder mittels ruhender Transformatoren. Nach bekannten Vorschlägen werden hiezu aus dem Einphasensystem zwei gegeneinander phasenverschobene Spannungen entnommen, die je einer Phase des Verbrauchers zugeführt werden, während die dritte Phase die Srmme bzw. Differenz jener Spannungen erhält.
Das so erhaltene Dreiphasensystem ist aber im allgemeinen unsymmetrisch. Es lässt sich jedoch nach der vorliegenden Erfindung, wie nachstehend an einem Beispiel gezeigt wird, durch verschiedene Energieentnahme oder Zufuhr in den einzelnen Phasen vor dem Verbraucher derart abgleichen, dass die Energieverteilung in diesem bei einer bestimmten Belastung einem vollkommen symmetrischen Drehstromsystem entspricht.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Verbraucher in verketteter Schaltung dargestellt. Es bedeutet abc einen dreiphasigen induktionsfreien Verbraucher, der aus dem Einphasennetz 1 gespeist werden soll. Die eine Phase be erhält die Netzspannung, u. zw. umgeformt durch
EMI1.2
Verbrauchers abe liegen Ohmsche Widerstände 5, 6, 7 zur Abgleichung des Systems.
In diesen wird elektrische Energie in Wärme umgesetzt und an die Umgebung abgegeben, wodurch eine Energieabfuhr im Sinne der Erfindung bewirkt wird. Man kann die Abgleichung auch umgekehrt durch Energiezufuhr, etwa durch in die Phasenleitungen eingeschaltete ZuEatzmachiner, vornehmen. Die Vektoren des Systems sind allerdings nur bei unveränderlichem Belastungszustande konstant und ändern sich mit diesem. Es kann daher ein Dreiphasensystem bestimmter Art nur für einen einzigen Betriebszustand des Verbrauchers erhalten werden. Erfindungsgemäss wird die Energiezufuhr oder-abfuhr so bestimmt, dass die Energieverteihmg im Verbraucher bei dessen normalem Betriebe- zustande einem symmetrischen Dreiphasensystem entspricht.
Der Gegenstand der Erfindung ist also vorwiegend für Verbraucher mit praktisch gleichbleibender Belastung. wie z. B. Drehstrombogenlampen oder konstant belastete Motoren, verwendbar.
Fig. 2 gibt das Spannungsdiagramm dieser Anordnung für den normalen Belastungfzusnd wieder. Hierin sind die Primär- und Sekundärspannungen der Transformatoren 2 und 3 auf gemeinsamen Massstab umgezeichnet. In Fig. 1 nicht besonders eingezeichnete Widerstände sind vernach- lässigt, ebenso die Magnetisierungsströme der Drosselspule und der Transformatoren. Im Primäikreise des Transformators 0'halten drei Spannungen einander das Gleichgewicht ; die Netzspannung, die EMK der Drosselspule 4 und die EMK des Transformators J. Der Vektor mn stellt die Netzspannung dar.
Der Transformator 3 ist durch den Strom der Phasenleitung a belastet, dessen Phasenlage durch die Richtung po gegeben sei. Der Primärstrom ist dazu entgegengesetzt, besitzt also die Phasenlage cp. Die ihm um 90 nacheilende EMK der Drosselspule 4 ist durch den Vektor np dargestellt. Die EMK des Transformators 3 ist dann durch die dritte Seite p m des Spannungsdreieckes gegeben. Im Sekundärkreise des Transformators steht dessen EMK im Gleichgewicht mit den gesamten Ohmschen Spannungen der Ströme in den Phasenleitungen a und b. Die Phasenlage des Stromes von a wurde schon durch die Richtung po festgelegt. Der Vektor der entsprechenden Ohmschen Spannung besitzt die entgegen- gesetzte Richtung und sei durch die Strecke op gegeben.
Dann entspricht der Vektor m o der Ohmsehen
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
unmittelbar an der Netzspannung liegenden Transformators 2 aufgedrückt. Im Diagramm ist diese EMK in Gegenphase mit der Netzspannung durch die Strecke m q wiedergegeben. Sie steht im Kreise 2, 6, b, e, 7 mit der Ohmschen Spannung q o des negativen Phasenstromes von o und mit jener des positiven Phasenstromes, die durch den Vektor o m dargestellt ist, im Gleichgewicht. Der dritten Ph e c a ist die vektorielle Summe der beiden anderen Phasenspannungen aufgedrückt, u. zw. in umgekehrtem Sinne, also die Spannung- (pm + mq) = q p. Es besteht Gleichgewicht zwischen dieser, der Ohmschen Spannung oq des Phasenstromes von c und der Ohmsehen Spannung p o des negativen Phasenstromes von a.
Die Spannungsvektoren bilden ein ungleichseitiges Dreieck m q p. Durch geeignete Wahl der Widerstände J, 6,7 können hierbei drei gleich grosse, um 120 gegeneinander verschobene Ströme erhalten werden. Die Widerstände sind dabei noch nicht eindeutig festgelegt. Um nun auch an den Klemmen des Verbrauchers drei gleiche Spannungen von symmetrischer Phasenlage zu erhalten. müssen noch die Verhältnisse der Widerstände 5, 6,7 zu jenen der zugehörigen Phasen des Verbrauchers dem Diag amm nach Fig. 3 genügen. Hier ist in das Spannungsdiagramm in q p der Fig. 2 das gewünschte
EMI2.2
EMI2.3
EMI2.4
EMI2.5
gelten in geeignetem Massstabe die gleichen Vektoren tr und r u.
Der Schenkel 11 führt den Summenfluss der beiden anderen Schenkel, der geometliseh durch den Vektor tu gegeben ist. Da der Summenfluss die Wicklung 12 im umgekehrten Sinne durchsetzt, wie die Einzellraftfüe die Wicklungen 11 - und 1. 3, ist die in der Wicklung 12 induzierte Spannung in der entgegengesetzten Phasenlage ut in das
Diagramm einzutragen. Die Länge des Spannungsvektors u t ist nach der über den Kraftflussmassptab gemachten Voraussetzung der des Kraftflussvektors - (ut) gleich, Es entstehen also drei im Gleichgewicht stehende Selmndärspannungen, da das Spannungsdreieck tr u geschlossen ist.
Die Phasenlage des Drosselsplenstromes ergibt sich aus folgender Überlegung: Die Amperewindungen dieses Stromes
EMI2.6
diese durch zwei Verbraucherphasen von gleichem Widerstand induktionsfrei belastet. so ist jene Strom- difterenz auch phasengleich mit der resultierenden EME in dem aus den Wicklungen 12 und 13 und den angeschlossenen Verbraucherphasen gebildeten Stromkreis. Diese EMK ist aber die vektorielle
<Desc/Clms Page number 3>
Differenz der in den Wicklungen 12 und 13 induzierten Spannungen. Im Diagramm, Fig. 7, ist an den Spannungsvektor u t der Wicklung 12 der negative Spannungsvektor - tr der Wicklung 13 anzureihen.
In dem Parallelogramm w r t u ist w )'= u t und r t =-i {)-, die gesuchte Phasenlage entspricht also dem Vektor w t. Auf diesen muss der Vektor der Drosselspulen = EMK s t in nacheilendem Sinne senkrecht stehen. Der Vektor ? t halbiert im Punkte v den Vektor r u der Spannung der Wicklung-11.
Es liegt hier wieder ein unsymmetrisches Dreiphasensystem vor, das durch geeignete Wahl der Drosselspule 4 und der Übersetzungsverhältnisse auf den Schenkeln 1 und 111 des Tranfoims. tcr' der Symmetrie genähert werden kann. Für manche Verwendungszwecke reicht auch eine angeräheite Symmetrie vollkommen aus, so dass bei Anwendung dieses Transformators nicht unbedingt die em aDgs hervorgehobene Energieabfuhr und-zufuhr zwischen Netz und Verbraucher stattfinden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Speisung dreiphasiger Verbraucher aus einem Einphasennetz, bei der zwei dem Netz entnommene phasenverschobene Spannungen je einer Phase des Verbrauchers zugeführt werden, während die dritte Phase die Summe bzw. Differenz jener Spannungen erhält, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Energieabfuhr oder-zufuhr zwischen Netz und Verbraucher zum Zwecke, das aus dem Einphasennetz abgeleitete unsymmetrische Dreiphasensystem in ein symmetrisches zu verwandeln.