DE1026849B

DE1026849B - Phase locked circuit

Info

Publication number: DE1026849B
Application number: DEI6094A
Authority: DE
Inventors: Burnice Doyle Bedford
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1951-07-05
Filing date: 1952-07-04
Publication date: 1958-03-27
Also published as: BE512624A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Phasenregelschaltung und insbesondere auf ein Netzwerk, in welchem eine Kombination von festen und von verstellbaren Blindwiderständen einen Phasenunterschied zwischen der Ausgangsspannung des Netzwerks gegenüber seiner Eingangsspannung herstellt.The invention relates to a phase locked circuit and, more particularly, to a network in which a combination of fixed and adjustable reactances creates a phase difference between the output voltage of the network versus its input voltage.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet von Phasenregelschaltungen liegt bei Röhrengleichrichtern und Röhrenweehselrichtern. vor, da dort eine Phasenverschiebung der dem Steuergitter einer Gleichrichter- oder einer Wechselrichterröhre zugeführten Spannung gegenüber der Anodenspannung bewerkstelligt werden muß, um diese Röhren im Betrieb in der erforderlichen. Weise zu steuern.An important area of application for phase locked circuits lies with tube rectifiers and inverted tube rectifiers. before, as there is a phase shift the voltage fed to the control grid of a rectifier or inverter tube with respect to the anode voltage must be achieved in order to operate these tubes in the required. Way to control.

Für die genannten Verwendungszwecke scheiden die bekannten einfachen Phasenregel-schaltungen, die mit mechanisch bewegten Teilen arbeiten, wegen ihrer Trägheit aus, obwohl sie einen Bereich von 360° zu überstreichen gestatten.The known simple phase-locked circuits, the work with mechanically moving parts, because of their inertia, although they cover a range of 360 ° Allow painting over.

Es sind auch Phasenregelschaltungen bekannt, die aus Widerstandskombinationen bestehen, und solche, die elektrisch verstellbare Widerstandselemente verwenden.There are also known phase locked circuits which consist of combinations of resistors, and those which Use electrically adjustable resistance elements.

Eine bekannte Phasenregelschaltung, die aus einer mehrphasigen, symmetrischen Spannungsquelle gespeist wird, besteht darin, daß zwischen je zwei entsprechend der zyklischen Phasenfolge benachbarten Eingangsklemmen ein fester und ein veränderlicher Blindwiderstand miteinander in Reihe geschaltet sind. Die Belastungen, denen die phasenverschobene Spannung zugeführt werden sollen, sind zwischen die Verbindungspunkte der festen und veränderlichen Blindwiderstände ohne jeweils zwischen einen dieser Verbindungspunkte und den Nullpunkt des Netzes geschaltet. Die bekannte Schaltung gewährleistet bei einem Dreiphasennetz, einen Bereich, von annähernd 240° durch Änderung der veränderlichen Impedanz vom Wert Null bis plus unendlich, bei gleichbleibender Spannung an der Belastung zu überstreichen, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:A known phase control circuit that is fed from a polyphase, symmetrical voltage source is, is that between each two adjacent according to the cyclic phase sequence Input terminals a fixed and a variable reactance are connected in series with one another. The loads to be supplied with the phase shifted voltage are between the connection points the fixed and variable reactances with no one between them Connection points and the zero point of the network switched. The well-known circuit ensures with a three-phase network, an area of approximately 240 ° by changing the variable impedance from the value zero to plus infinity, with constant voltage on the load, to be swept over, if the following conditions are met:

1. Die Impedanz der Belastung ist konstant.1. The impedance of the load is constant.

2. Der Phasenverschiebungswinkel der Belastung ist gleich der Hälfte des Phasenwinkels zwischen benachbarten Eingangsklemmen (im folgenden kurz »Eingangswinkel«) und hat das umgekehrte Vorzeichen wie der Phasenwinkel der festen Impedanz des Phasenschiebers.2. The phase shift angle of the load is equal to half the phase angle between adjacent ones Input terminals (hereinafter referred to as "input angle" for short) and has the opposite sign like the phase angle of the fixed impedance of the phase shifter.

3. Die Größe des Betrages der festen Impedanz ist gleich dem zweifachen. Produkt aus dem Sinus des Phasenverschiebungswinkels der Last und dem Betrag der B el astungs impedanz.3. The magnitude of the fixed impedance amount is equal to twice. Product of the sine of the Phase shift angle of the load and the amount of load impedance.

Bei der bekannten Phasenregelschaltung sind die feste und die veränderliche Impedanz stets beide entweder kapazitiv oder induktiv. Sie besitzen also* stets dasselbe Vorzeichen.In the known phase-locked circuit, the fixed and the variable impedance are always both capacitive or inductive. So they always have the same sign.

PhasenregelschaltungPhase locked circuit

Anmelder:Applicant:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)General Electric Company,
Schenectady, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6Representative: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, patent attorney,
Munich 23, Dunantstr. 6th

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. Juli 1961Claimed priority:
V. St. v. America July 5, 1961

Burnice Doyle Bedford, Schenectady, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt wordenBurnice Doyle Bedford, Schenectady, N.Y. (V. St. A.), has been named as the inventor

Die Erfindung hat den Zweck, den Bereich, des bekannten Phasenschiebers zu erweitern, so daß im Falle eines Dreiphasennetzes anstatt bisher 240' annähernd 360° überstrichen werden können.The invention has the purpose, the range, of the known Phase shifter to expand, so that in the case of a three-phase network instead of the previous 240 'approximately Can be painted over 360 °.

Erfindungsgemäß ist deshalb eine Phasenregelschaltung, die aus einer symmetrischen, mehrphasigen Spannungsquelle gespeist wird und bei der zwischen je zwei entsprechend der zyklischen Phasenfolge benachbarten Eingangsklemmen ein fester und ein veränderlicher Blindwiderstand miteinander in Reihe geschaltet sind,, bei der an. den Verbindungspunkten zwischen den festen und den veränderlichen Blindwiderständen die gegenüber den Eingangssparmungen phasenverschobenen Spannungen abgenommen werden und bei der der Phasenverschiebungswinkel der Belastung die Hälfte des Phasenwinkels zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasen der speisenden Spannungsquelle beträgt und ein gegenüber dem Phasenverschiebungswinkel der festen Blindwiderstände entgegengesetztes Vorzeichen hat, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderlichen· Blindwiderstände von induktiven Werten über Null bis zu kapazitiven Werten verstellbar sind.According to the invention is therefore a phase control circuit, which is fed from a symmetrical, multiphase voltage source and the between two adjacent input terminals according to the cyclic phase sequence, one fixed and one variable Reactance are connected in series with each other, at the. the connection points between the fixed and variable reactances the voltages that are out of phase with respect to the input savings are removed and where the phase shift angle of the load is half the phase angle between two successive phases of the feeding voltage source and a relative to the phase shift angle the fixed reactance has the opposite sign, characterized in that that the variable · reactances from inductive values over zero to capacitive Values are adjustable.

Die Erfindung soll nun in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail in connection with the drawing.

Fig. 1 stellt eine schaltungsmäßige Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung für eine Dreiphasenscbaltung dar;Fig. 1 is a circuit illustration an embodiment of the invention for a three-phase connection;

Fig. 2 ist ein Vektordiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1,Fig. 2 is a vector diagram for explaining the operation of the circuit of Fig. 1,

7OT 957/1447OT 957/144

Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung der Schaltung nach Fig, I, während3 shows a simplified representation of the circuit according to FIG

Fig. 4 und 5 Vektordiagramme enthalten, weiche die Spannungen und Ströme für verschiedene Blindwiderstandsgrößen der veränderlichen! Blindwiderstände in Fig. 1 wiedergeben.Figures 4 and 5 contain vector diagrams showing the voltages and currents for different reactance sizes the changeable! Show reactances in Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein dreiphasiges Wechselstromnetz durch die Leitungen 1, 2 und 3 angedeutet, zwischen denen wie gewöhnlich drei gleich große SpannungenIn Fig. 1, a three-phase alternating current network is indicated by the lines 1, 2 and 3, between which, as usual, have three equal tensions

Vorzugsweise sollen die Größen dieser veränderlichen Blindwiderstandselemente so' gewählt werden, daß ihr Blindwiderstand von einem praktisch unendlich hohen, induktiven Wert sich über Null hinweg auf einen beliebigen kapazitiven Wert ändern läßt. Man kann· natürlich die S erieinschaltung 11, 12, 14 in Fig. 1 durch eine Parallelschaltung von kapazitiven und induktiven Elementen ersetzen unter Erzielung von ähnlichen Ergebnissen. Ferner kann man, statt denThe sizes of these variable reactance elements should preferably be chosen so that you Reactance of a practically infinitely high, inductive value extends over zero can change any capacitive value. One can of course switch on the series 11, 12, 14 in FIG replace by a parallel connection of capacitive and inductive elements to achieve similar results. Furthermore, instead of the

mit 120° Phasenwinkel bestehen. Der im ganzen i° Blindwiderstand von induktiven Elementen wie den mit 4 bezeichnete Phasenschieber beisteht wenigstens Elementen 11 und 12 zu verändern, auch in. geeigneterwith a phase angle of 120 °. The total i ° reactance of inductive elements like the Phase shifter denoted by 4 assists in changing at least elements 11 and 12, also in suitable ones

Weise den Blindwiderstand der kapazitiven Elemente 14 verändern. Zu diesem Zweck können bekannteWay change the reactance of the capacitive elements 14. For this purpose, well-known

aus zwei zwischen je zwei Eingangsphasen angeordneten Blindwiderständen mit geringen und nach Möglichkeit sogar verschwindenden Verlusten, die inof two arranged between two input phases Reactors with low and, if possible, even negligible losses, which in

mechanische Mittel dienen oder gewünschtenfalls einemechanical means are used or, if desired, one

Reihe geschaltet sind, wobei der eine Blindwiderstand 15 Parallelschaltung eines veränderlichen induktivenAre connected in series, the one reactance 15 parallel connection of a variable inductive

Elementes und kapazitiven Elementes 14. Ferner können natürlich zur Speisung der Vormagnetisierungswicklungen 13 beliebige geeignete Einrichtungen verwendet werden. Als Beispiel hierfür ist in Fig. 1Element and capacitive element 14. Furthermore Of course, any suitable devices can be used to feed the bias windings 13 be used. An example of this is shown in FIG. 1

Wert aufweist. Um zwischen dem induktiven und 20 eine Gleichstromquelle 15 gezeichnet, die in Reihe dem kapazitiven Blindwiderstand leichter unter- mit einem einstellbaren ohmschen Vorschaltwider-Has value. In order to draw a direct current source 15 between the inductive and 20, which are in series the capacitive reactance easier with an adjustable ohmic series resistor

stand 16 liegt, der zur Veränderung des Stromes in den Vormagnetisierungswicklungen. 13 dient.stood 16, which is used to change the current in the bias windings. 13 serves.

eine feste Blindwiderstandsgröße hat und der andere eine von praktisch unendlich großem induktivem Blindwiderstand über Null auf praktisch unendlich großen kapazitiven Blindwiderstand verstellbarenhas a fixed reactance magnitude and the other one of practically infinitely large inductive Reactance adjustable above zero to practically infinitely large capacitive reactance

Gemäß der Erfindung kann das veränderlicheAccording to the invention, this can be variable

scheiden zu können, wird im folgenden gelegentlich
der kapazitive Blindwiderstand als induktiver Blindwiderstand umgekehrten Vorzeichens bezeichnet werden. In entsprechender Weise kann der Unterschied 25 Element entweder einen kapazitiven oder induktiven zwischen einem nacheilenden Leistungsfaktor und Widerstandswert annehmen, je nachdem, welche einem voreilenden Leistungsfaktor durch einen Vor- Phasenverschiebung hergestellt werden muß. Es zeichenunterschied des Leistungsfaktors ausgedrückt fallen auch Einrichtungen unter die Erfindung, beito be able to divorce, is in the following occasionally
the capacitive reactance can be referred to as inductive reactance with the opposite sign. In a corresponding manner, the difference element can assume either a capacitive or inductive one between a lagging power factor and a resistance value, depending on which leading power factor has to be established by a pre-phase shift. If the power factor is different in character, devices also fall under the invention

denen das feste Element ein. induktives bzw. ein kapazitives Element ist. Somit kann in diesem Falle das veränderliche Element für bestimmte Größen der Phasenverschiebung auch dasselbe Vorzeichen haben wie das feste Element, und für andere Größen derwhich the solid element one. inductive or capacitive element. Thus, in this case the variable element also have the same sign for certain magnitudes of the phase shift like the solid element, and for other sizes of the

werden-, wenn voreilende und nacheilende Werte des Leistungsfaktors zum Vergleich stehen.when leading and lagging values of the power factor are used for comparison.

Das Dreiphasennetzwerk 4 in Fig. 1 besteht aus
drei festen kapazitiven. Elementen. 5, 6· und 7, die mit
drei veränderlichen Blindwiderstandselementeii innerhalb der punktierten Linien. 8, 9 und 10 derart in
Serie geschaltet sind, daß ein. Sechseck entsteht. Statt 35 auch von entgegengesetztem Vorzeichen; sein wie das dieser Darstellung könnte auch eine übliche Drei- feste Element. Durch diese Einrichtung läßt sich ein phasendreiecksdarstellung gewählt werden, derart, daß
in. jeder Dreiecksseite ein festes und ein. veränderliches Element in Reihe läge. Die veränderlichen
Elemente 8, 9 und 10 können dabei jeweils innerhalb 4°
des Erfindungsgedankens noch in verschiedener Weise
aufgebaut werden. Wie dargestellt, besteht jedes
dieser Elemente aus zwei miteinander in Reihe liegenden Arbeitswicklungen 11, 12 einer sättigungsfähigenThe three-phase network 4 in Fig. 1 consists of
three fixed capacitive. Elements. 5, 6 and 7 that start with
three variable reactance elementseii within the dotted lines. 8, 9 and 10 such in
Series are connected that one. Hexagon is created. Instead of 35 also of the opposite sign; A common three-solid element could also be like the one in this illustration. With this device, a phase triangle representation can be selected in such a way that
in. each side of the triangle one solid and one. variable element would be in series. The changeable ones
Elements 8, 9 and 10 can each be within 4 °
of the inventive concept in different ways
being constructed. As shown, each exists
of these elements from two working windings 11, 12 lying in series with one another, a saturable one

Drosselspule sowie aus einer Vo'rmagnetisierungs- 45 angeschlossen, so daß der Eingangswinkel 120° bewicklung 13. Die miteinander in Reihe liegenden trägt. Zwischen, die Klemmen 20 und 21 α ist ein Ver-Arbeitswicklungen 11, 12 können aus auf einzelne braucherkreis 23 angeschlossen, der in Fig. 1 aus Joche aufgebrachten Spulen bestehen, mit denen die einer Zündschaltung für ein Ignitron besteht. Eine Vormagnetisierungswicklung 13 magnetisch, gekoppelt derartige Schaltung enthält grundsätzlich einen Zündist; man kann aber gewünschtenfalls auch eine auf 50 kondensator 24, welcher über eine Drosselspule 25 drei Schenkeln aufgebaute Anordnung wählen und die von den Ausgangsklemmen des Phasenschiebers geWicklungen 11, 12 und 13 jeweils auf einem Schenkel speist wird. Der Kondensator 24 entlädt sich nach der Anordnung anbringen. In Reihe mit den Arbeits- seiner Aufladung durch eine sich selbst sättigende wicklungen 11 und 12 liegt je ein kapazitives EIe- Spule oder Zündspule 26 und speist einen Sparment 14, derart, daß es einen Teil der veränder- 55 transformator" 27, an welchen die Zündelektroden 28 liehen Blindwiderstandselemente 8_, 9 und 10 bildet. und 29 in bekannter Weise angeschlossen sind. Diese Wenn die Vormagnetisierungswicklung 13 einen sehr Elektroden werden von dem Spartransformator 27 geringen Strom führt, werden die Kerne der Spulen über einen Gleichrichter 30 bzw. 31 gespeist. Die 11 und 12 nicht gesättigt, und der induktive Blind- Kathode der beiden Röhren ist über eine gemeinsame widerstand ist relativ hoch, so daß der Gesamtblind- 60 Leitung 32 mit der Mittelanzapfung des Spartrans-Choke coil as well as a Vormagnetisierungs- 45 connected so that the input angle is 120 ° winding 13. Those lying in series with one another. Between the terminals 20 and 21 α is a Ver work windings 11, 12 can be connected to individual user circuit 23, which consist of yokes in Fig. 1, with which there is an ignition circuit for an Ignitron. A bias winding 13 magnetically coupled to such a circuit basically contains an igniter; but you can also choose a 50 capacitor 24, which is built up via a choke coil 25 with three legs and wound from the output terminals of the phase shifter 11, 12 and 13 is each fed to one leg. The capacitor 24 discharges after attaching the arrangement. In series with the work of its charging through self-saturating windings 11 and 12, there is a capacitive EIe coil or ignition coil 26 and feeds a sparment 14 in such a way that it is part of the variable 55 transformer "27 to which the Ignition electrodes 28 borrowed reactance elements 8_, 9 and 10, and 29 are connected in a known manner. The 11 and 12 are not saturated, and the inductive blind cathode of the two tubes has a common resistance which is relatively high, so that the total blind 60 line 32 with the center tap of the Spartrans-

Phasenverschiebung kann das veränderliche ElementPhase shift can be the changeable element

viel größerer Phasenverschiebungswinkel erreichen, als es bei der Einrichtung nach der obengenannten USA.-Patentschrift möglich ist.Achieve much larger phase shift angle than with the device according to the above USA patent specification is possible.

Das Netzwerk 4 besitzt drei Eingangsklemmen 17, 18 und 19 und ferner Ausgangsklemmen. 20, 21 und 21a, welche bei dieser Schaltung jeweils zwischen zwei Eingangsklemmen liegen. Die Eingangsklenimen 17, 18 und 19 sind an die drei Leitungen 1, 2 und 3The network 4 has three input terminals 17, 18 and 19 and also output terminals. 20, 21 and 21a, which in this circuit are each between two input terminals. The input cycles 17, 18 and 19 are connected to the three lines 1, 2 and 3

widerstand in den Elementen 8, 9 und 10 vorwiegend induktiv ist, da die Größe der Kondensatoren. 14 so gewählt wird, daß der induktive Widerstand die kapazitive Komponente bei weitem überwiegt, so daßresistance in elements 8, 9 and 10 predominantly is inductive because of the size of the capacitors. 14 is chosen so that the inductive resistance capacitive component outweighs by far, so that

formators 27 verbunden. Diese Schaltung arbeitet mit einem nacheilenden Leistungsfaktor. Die übrigen beiden Belastungszweige 33 und 34 sollen ebenso wie der Belastungszweig 23 ausgebildet sein. Diese Beformator 27 connected. This circuit works with a lagging power factor. The remaining Both load branches 33 and 34 should be designed in the same way as load branch 23. This Be

praktisch lediglich von einem sehr großen induktiven 65 lastungszweige sind in Fig. 1 nur schematisch ange-Widerstand gesprochen werden kann. Andererseits deutet, und zwar dadurch, daß im Belastungszweig 33 wird durch einen großen Strom in der Vormagnetisierungswicklung 13 der induktive Blindwiderstandpractically only one very large inductive load branches are shown only schematically in FIG. 1 can be spoken. On the other hand, indicates that in the load branch 33 the inductive reactance becomes due to a large current in the bias winding 13

so stark herabgesetzt, daß die kapazitive Komponente,reduced so much that the capacitive component,

d.h. der Einfluß der Kondensatoren 14, überwiegt. 70 Klemmen 21 und 21a eine Drosselspule 37 und. eini.e. the influence of the capacitors 14 predominates. 70 terminals 21 and 21a a choke coil 37 and. a

zwischen den Klemmen 20 und 21 eine Drosselspule 35 und ein ohmscher Widerstand 36 eingezeichnet ist sowie im Belastungszweig 34 zwischen denA choke coil 35 and an ohmic resistor 36 are shown between terminals 20 and 21 is as well as in the load branch 34 between the

ohmscher Widerstand 38. Für die Anwendung des dargestellten Phasenschiebers kommt es darauf an, daß jeder Belastungszweig einen nacheilenden Leistungsfaktor besitzt. Bildet man nun die veränderlichen Blindwiderstände erfindungsgemäß so aus, daß ihr Vorzeichen den entgegengesetzten Wert der festen Elemente annehmen kann, so wird der maximale Phasenverschiebungswinkel von 240°, wie er bei einer bekannten Anordnung erreicht werden kann, auf einen Winkel von nahezu 360° erhöht.Ohmic resistance 38. For the application of the phase shifter shown, it is important that each load branch has a lagging power factor. If one now forms the changeable ones Reactive resistances according to the invention so that their sign has the opposite value of the fixed Elements can assume, the maximum phase shift angle of 240 °, as it is with a known arrangement can be achieved, increased to an angle of almost 360 °.

Fig. 2 ist ein Vektordiagramm, welches die Spannungen für einen beliebigen Phasenverschiebungswinkel wiedergibt. In Fig. 2 ist zwischen, den. Eingangsklemmen 17 und 18 ein fester Kondensator 5 und ein veränderliches Blindwiderstandselement 8 dargestellt. Ein Belastungszweig¹ mit der Spule L und dem Widerstand R ist zwischen dem Punkt 20 und einem Punkt 22 eingeschaltet. Der Ursprungspunkt 22 ist in Fig. 2 nur zur Erläuterung eingezeichnet und stellt den neutralen oder den Nullpunkt des Dreiphasenausgangskreises in Fig. 1 dar, obwohl die Schaltung nach Fig. 1 eine Dreieckschaltung ist und daher in Wirklichkeit keinen Nullpunkt besitzt. Die Belastung kann natürlich auch in Sternschaltung angeschlossen werden, bei der ein Punkt nach Art des Punktes 22 in Fig. 2 entstehen würde. In Fig. 2 ist der Winkel Θ der »Eingangswinkel«, und die punktierten Linien zwischen dem Punkt 22 und dem Punkt 17 einerseits sowie dem Punkt 22 und dem Punkt 18 andererseits stellen die Spannungsvektoren dar, die vom Punkt 22 ausgehen und die den »Eingangswinkcl« Θ für einen Zweig mit den Elementen 5 und 8 einschließen. Wenn der veränderliche Blindwiderstand 8 kapazitiv ist, zeigt der ausgezogene Teil des Kreisumfangs in Fig. 2 den erreichbaren Phasen-Verschiebungsbereich an. Wenn das Element 8 von einem nahezu unendlich hohen kapazitiven Wert auf Null verändert wird, so ändert sich die Phasenverschiebung von einem nahe am Punkt K gelegenen Wert im Uhrzeigersinn über die Punkte 17 und 20 +^J bis zum Punkt 18, der den Resonanzfall für den Bestandteil 8, also den Widerstand Null, darstellt. Wenn die Elemente, welche den Bestandteil 8 enthalten, so eingestellt werden, daß der Widerstand induktiv wird und dabei dien. Bereich von Null bis zu einem sehr hohen induktiven Wert bestreichen., so ändert sich die erreichbare Phasenverschiebung vom Punkt 18 im Uhrzeigersinn längs des punktiert gezeichneten Teils des Kreisumfangs bis nahezu zum Punkt K. Fig. 2 is a vector diagram showing the voltages for an arbitrary phase shift angle. In Fig. 2 is between, the. Input terminals 17 and 18, a fixed capacitor 5 and a variable reactance element 8 are shown. A load branch ¹ with the coil L and the resistor R is connected between the point 20 and a point 22. The point of origin 22 is shown in FIG. 2 for explanation purposes only and represents the neutral or the zero point of the three-phase output circuit in FIG. 1, although the circuit according to FIG. 1 is a delta connection and therefore does not actually have a zero point. The load can of course also be connected in a star connection, in which a point like the point 22 in FIG. 2 would arise. In Fig. 2, the angle Θ is the "entry angle", and the dotted lines between point 22 and point 17 on the one hand and point 22 and point 18 on the other hand represent the voltage vectors which emanate from point 22 and which define the "entry angle" Include «Θ for a branch with elements 5 and 8. If the variable reactance 8 is capacitive, the solid part of the circumference in FIG. 2 indicates the phase shift range that can be achieved. If the element 8 is changed from an almost infinitely high capacitive value to zero, the phase shift changes from a value located close to point K clockwise via points 17 and 20 + ^J to point 18, which is the resonance case for the component 8, that is, the resistance is zero. If the elements which contain the component 8 are adjusted so that the resistor becomes inductive and thereby serve. Range from zero to a very high inductive value., The achievable phase shift changes from point 18 clockwise along the dotted part of the circumference to almost point K.

Für eine Serienschaltung der Blindwiderstände 11, 12 und 14 ist eine möglichst große kapazitive Reaktanz 14 erforderlich. !Die Reaktanz der induktiven Elemente 11 und. 12 muß von einem induktiven Wert, der absolut höher ist als der kapazitive Blindwiderstand von 14, bis auf einen. Wert, der absolut kleiner ist als dieser kapazitive Blindwiderstand, veränderlich sein. Wenn die Elemente 11, 12 und 14 dagegen in einem Parallel resonanzkreis angeordnet werden, sind niedrige kapazitive Impedanzen, also große Kondensatoren 14 notwendig. Der absolute Betrag des induktiven Blindwiderstands der Elemente und 12 muß dabei von Größen, die oberhalb, bis zu Größen, die unterhalb des absoluten Betrages der kapazitiven Blindwiderstandsgröße des Kondensators liegen,, geändert werden können.For a series connection of the reactances 11, 12 and 14, the largest possible capacitive Reactance 14 required. ! The reactance of the inductive elements 11 and. 12 must be from an inductive Value that is absolutely higher than the capacitive reactance of 14, except for one. Worth that absolutely is smaller than this capacitive reactance, may be variable. If the elements 11, 12 and 14 oppose it are arranged in a parallel resonance circuit, are low capacitive impedances, so large capacitors 14 necessary. The absolute amount of the inductive reactance of the elements and 12 must range from sizes above to sizes below the absolute amount of capacitive reactance value of the capacitor lie, can be changed.

Der feste Blindwiderstand, der als Kondensator 5 gezeichnet ist, kann auch ein induktiver Blindwiderstand sein. Im letzteren Falle gelten ähnliche Verhältnisse, und das Elemente kann von einem hohen Wert des induktiven Blindwiderstandes über Null auf einen hohen. Wert des kapazitiven Blindwiderstandes geändert werden, so> daß ebenfalls ein. großer Phasenverschiebungswinkel von nahezu 360° erzielt wird.The fixed reactance, which is shown as a capacitor 5, can also be an inductive reactance be. In the latter case similar ratios apply, and the elements may be of great value of the inductive reactance above zero to a high one. Value of the capacitive reactance changed be so> that also a. large phase shift angle of almost 360 ° is achieved.

Die Fig. 3 stellt schematisch eine Schaltung dar, wie sie bereits in Fig. 1 veranschaulicht ist. In Fig. 3 sind sowohl die Eingangsklemmen 17 und 18 als auch die Ausgangsklemmen. 20 und 22 enthalten. Das feste Element 5 ist in Serie mit dem veränderlichen Elements geschaltet, und der Belastungszweig liegt zwischen den Klemmen 20 und 22. Der Winkel Θ stellt den »Eingangswinkel« dar. Der Strom I₅ und der Strom I₈ sind die Ströme in diesen Elementen 5 und 8.FIG. 3 schematically represents a circuit as it is already illustrated in FIG. 1. In Fig. 3 there are both input terminals 17 and 18 and output terminals. 20 and 22 included. The fixed element 5 is connected in series with the variable element, and the load branch lies between the terminals 20 and 22. The angle Θ represents the “entry angle”. The current I ₅ and the current I ₈ are the currents in these elements 5 and 8.

Die Fig. 4 zeigt im Vektorbild die Ströme und Spannungen für die Schaltung nach Fig. 3. Dabei bezieht sich Fig. 4 auf einen Fall, in. welchem das Element 8 kapazitiv ist, d. h. dasselbe Vorzeichen hat wie das feste Element 5. In Fig. 4 veranschaulicht die Spannung E₁ die Spannung zwischen der Klemme 22 und der Klemme 17, während, E₂ zwischen 22 und 18 liegt. Die Spannung E₅ liegt am Kondensator 5, während die Spannung E₈ am veränderlichen Blindwiderstand. 8 liegt. Man sieht aus Fig. 4, daß die Resultierende: dieser Spannungen durch den Vektor E gebildet ist. Der Strom I₅, der durch den Blindwiderstand. 5 fließt, eilt der Spannung E₅ vor, und zwar um 90°, während der Strom /_g der Spannung £₈ um 90° voreilt. Der resultierende Strom /, der die Vektorsumme der Ströme /₅ und /₈ bildet, eilt der resultierenden Spannung E um einen Winkel 0/2 nach, entsprechend dem Phasenverschiebungswinkel der Belastung. Die Phasenverschiebung, die unter diesen Umständen eintritt, beträgt, im Uhrzeigersinn gemessen, α gegenüber der Bezugslinie für die Messung des Phasenverschiebungswinkels, d. h. der Richtung von E₁. FIG. 4 shows the vector diagram of the currents and voltages for the circuit according to FIG. 3. FIG. 4 relates to a case in which the element 8 is capacitive, ie has the same sign as the fixed element 5. 4, voltage E ₁ illustrates the voltage between terminal 22 and terminal 17, while, E _{2 is} between 22 and 18. The voltage E ₅ is applied to the capacitor 5, while the voltage E _{8 is applied to} the variable reactance. 8 lies. It can be seen from FIG. 4 that the resultant: of these voltages is formed by the vector E. The current I ₅ flowing through the reactance. 5 flows, the voltage E _{5 leads} by 90 °, while the current / _{g leads} the voltage £ ₈ by 90 °. The resulting current /, which forms the vector sum of the currents / ₅ and / ₈ , lags the resulting voltage E by an angle 0/2, corresponding to the phase shift angle of the load. The phase shift that occurs under these circumstances, measured clockwise, is α with respect to the reference line for the measurement of the phase shift angle, ie the direction of E ₁ .

Die Fig. 5 enthält ein Vektordiagramm ähnlich demjenigen der Fig. 4, aber mit der Annahme, daß der veränderliche Blindwiderstand 8 in Fig. 5 einen induktiven Wert hat. Die Vektoren der verschiedenen Ströme vind Spannungen sind in. Fig. 5 mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 4 versehen. Aus Fig. 5 sieht man, daß der Strom I₅ durch das feste kapazitive Element 5 der Spannung E₅ an diesem Element um 90° voreilt und daß der Strom /₈ der Spannung E_s am veränderlichen Element 8, welches hier induktiv ist, um 90° nacheilt. Der resultierende Strom / eilt der resultierenden Spannung E um einen Winkel Θ/2 nach, der dem Phasenverschiebuugswinkel der Belastung entspricht. Der erreichte Phasenverschiebungswinkel ist mit β bezeichnet.FIG. 5 contains a vector diagram similar to that of FIG. 4, but with the assumption that the variable reactance 8 in FIG. 5 has an inductive value. The vectors of the various currents and voltages are given the same reference symbols in FIG. 5 as in FIG. From Fig. 5 it can be seen that the current I ₅ through the fixed capacitive element 5 leads the voltage E ₅ on this element by 90 ° and that the current / _{8 of} the voltage E _s on the variable element 8, which is inductive here, to Lags by 90 °. The resulting current / lags the resulting voltage E by an angle Θ / 2 , which corresponds to the phase shift angle of the load. The phase shift angle achieved is denoted by β.

Man kann also gemäß der Erfindung eine. Phasenverschiebung über nahezu 360° erreichen, wenn man ein festes und ein veränderliches Blindwiderstandselement benutzt und dabei das veränderliche Element so ausbildet, daß es von einem sehr hohen Wert des einen Vorzeichens durch Null hindurch auf einen sehr hohen Wert des anderen Vorzeichens gegenüber dem festen Element verstellt werden kann.So you can according to the invention a. Achieve phase shift of almost 360 ° if you one fixed and one variable reactance element is used and thereby the variable element so that it goes from a very high value of one sign through zero to one very high value of the other sign can be adjusted compared to the fixed element.

Claims

Claim h

1. Phase control circuit that is fed from a symmetrical, multiphase voltage source is and in the case of between two adjacent ones according to the cyclic phase sequence Input terminals a fixed and a variable reactance in series with one another are switched on at. the connection points

between the fixed and the changeable Reactors compared to the input voltages phase-shifted voltages are removed and at which the phase shift angle the load half the phase angle between two successive phases of the feeding voltage source and is opposite to the phase shift angle of the fixed reactances Has a sign, marked by it, that the variable reactances from inductive values over zero to capacitive Values are adjustable.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the variable reactance stood a fixed capacitive elament and a variable inductive element that the Reactance of the variable inductive element of an almost infinitely large Value can be adjusted down to smaller, inductive values of such a size that the resulting reactance of the fixed capacitive element and the variable inductive element capacitive is.

3. Circuit according to claim. 1 or 2, characterized in that the variable reactance consists of a series connection of a capacitor and a choke coil.

4. A circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the variable reactance consists of a parallel connection of a capacitor and a choke coil.

5. Circuit according to claim 4 or 5, characterized in that the inductance of the choke coil can be changed by bias.

Considered publications:

German Patent No. 709 173;

G. Brion and V. View eg, "Starkstrommeßtechnik", Ver.l. v. J. Springer, Berlin (1933), p. 104, paras. 1 to 3.

1 sheet of drawings