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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

So grofse Vortheile die Mehrphasensysteme für motorische Zwecke auch gewähren, so sind sie doch infolge ihrer wenig einfachen Regulirbarkeit nicht in der gleichen Weise für Beleuchtungsanlagen geeignet. Die Regulirung der Mehrphasenanlagen ist aus dem Grunde schwierig, weil nicht nur die Gröfse der Einzelspannungen, sondern auch ihre Phase in dem durch Belastungsschwankungen unsymmetrisch gewordenen System zu regeln ist. In Folgendem ist ein Verfahren angegeben, welches eine Regulirbarkeit sowohl der Gröfse wie der Phase der Spannungen zu gleicher Zeit innerhalb beliebiger Grenzen gestattet. Das Verfahren besteht darin, dem zu regulirenden System einen Regelungsmotor zuzuschalten, und zwar ist es nothwendig, dafs die Phasenzahl des Motors, damit er ein unsymmetrisches System wieder symmetrisch machen kann, von der des zu regelnden Systems abweicht. Man kann also ein System von η-Phasen durch einen Motor mit m-Phasen regeln, wobei m kleiner oder gröfser sein kann als n. As great as the advantages the multiphase systems offer for motorized purposes, they are not equally suitable for lighting systems because of their difficult control. The regulation of multiphase systems is difficult because not only the magnitude of the individual voltages but also their phase in the system that has become asymmetrical due to fluctuations in the load must be regulated. In the following a procedure is given, which allows both the magnitude and the phase of the voltages to be regulated at the same time within any limits. The method consists in adding a regulating motor to the system to be regulated, and it is necessary that the number of phases of the motor, so that it can make an asymmetrical system again symmetrical, deviates from that of the system to be regulated. So a system of η-phases can be controlled by a motor with m -phases, where m can be smaller or larger than n.

Ist z.B. die zugeschaltete Triebmaschine ein Inductionsmotor, so wird zum Zwecke der Regelung die Eigenschaft des Inductionsmotors benutzt, je nach seiner Schlüpfung entweder als Motor, d. h. als Strom verbrauchender, oder als Generator, d. h. als Strom erzeugender Apparat zu wirken. Die zu diesem Zwecke nothwendige Veränderung der Schlüpfung innerhalb beliebiger Grenzen kann u. A. erreicht werden durch geeignete Belastung des Regelungsmotors oder durch Einschalten von passenden Widerständen in den " Ankerstromkreis. Eine fernere Veränderlichkeit der regelnden Wirkung wird erzielt durch Einschaltung von Widerstand (Impedanz) in die Ständerwickelungen des Motors.If, for example, the connected prime mover is an induction motor, the Regulation uses the property of the induction motor, either depending on its slip as a motor, d. H. as electricity consuming, or as a generator, d. H. than generating electricity Apparatus to work. The change in hatching necessary for this purpose within arbitrary limits can, among other things, be achieved are activated by suitably loading the control motor or by switching on suitable Resistances in the "armature circuit. A further variability of the regulating The effect is achieved by adding resistance (impedance) to the stator windings of the motor.

An Stelle eines Mehrphasenmotors kann gegebenenfalls auch ein Einphasenmotor mit einer Hülfswickelung treten, die unter diesen Umständen an die Stelle. der die zweite Phase führenden Wickelung tritt.Instead of a multi-phase motor, a single-phase motor can also be used an auxiliary winding which, under these circumstances, takes its place. of the second phase leading winding occurs.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des angegebenen Verfahrens mögen die beiden Diagramme Fig. ι und 2 dienen, die beispielsweise die Verbindung eines Dreiphasensystems mit einem Zweiphasenmotor darstellen.To explain the mode of operation of the specified method, the two diagrams may be used Fig. Ι and 2 serve, for example, the connection of a three-phase system with a two-phase motor.

In Fig. ι sei zunächst dargestellt, wie ein vorher symmetrisches Dreiphasensystem durch die Anschaltung eines Zweiphasenmotors unsymmetrisch wird. Die drei einander in Gröfse gleichen und in ihrer Phase um 120⁰ verschobenen Phasenspannungen seien dargestellt durch die Strecken OE₁, O E₂, OE₃. An dieses System von elektromotorischen Kräften wird ein Zweiphasenmotor angeschlossen, dessen Ströme OI₁ und OI₂ einen Phasenabstand von 90 ° inne zu halten streben, wobei O I₁ nun hinter O E₁ zurückbleibt und ebenso O I₂ gegen O E₂. Wenn dann auf Phase I die Klemmenspannung O E₁ wirken soll, so mufs die elektromotorische Kraft ausreichen, um zu überwinden: 1. den Ohm'sehen Spannungsabfall E₁ B₁, 2. die zur Ueberwindung der elektromotorischen Kraft der Selbstinduction erforderlichen Componente B₁ E\, 3. die Klemmenspannung O E₁ ; die elektromotorische Kraft ist also die Resultante dieser drei Spannungen und wird dargestellt durch O E\. Ebenso hat die elektromotorische Kraft derIn Fig. Ι it is first shown how a previously symmetrical three-phase system becomes asymmetrical by connecting a two-phase motor. The three mutually equal in magnitude and in phase by 120 ⁰ shifted phase voltages are represented by the lines OE _1, OE _2, OE. ₃ A two-phase motor is connected to this system of electromotive forces, the currents OI ₁ and OI _{2 of which} strive to maintain a phase distance of 90 °, with OI ₁ now lagging behind OE ₁ and also OI ₂ against OE ₂ . If the terminal voltage OE _{1 is to} act on phase I, the electromotive force must be sufficient to overcome: 1. the ohmic voltage drop E ₁ B ₁ , 2. the components B ₁ E required to overcome the electromotive force of self-induction \, 3. the terminal voltage OE ₁ ; the electromotive force is therefore the resultant of these three voltages and is represented by OE \. Likewise, the electromotive force has the

zweiten Phase der Summe der drei genannten Componenten das Gleichgewicht zu halten und wird gleich O E'₂. Das vorher symmetrische System ist also jetzt unsymmetrisch geworden, die Phasenabstände betragen nicht mehr 120⁰, und die elektromotorischen Kräfte sind ungleich grofs.second phase of the sum of the three components mentioned to keep the equilibrium and becomes equal to O E ' ₂ . The previously balanced system has become so unbalanced now, the phase distances not exceed 120 ⁰ and the electromotive forces are unequal Grof.

Umgekehrt kann man nun ein unsymmetrisches Dreiphasensystem mittels eines Zweiphasenmotors wieder symmetrisch machen, wenn man die einzelnen Phasen des Regelungsmotors in entsprechender Weise regulirt. Dies wird durch Fig. 2 erläutert. OE₁, OE₂, OE₃ stellen die von einander verschiedenen Vectoren der Phasenspannungen dar, deren Phasenabstände nunmehr von 120⁰ verschieden sind. Die Ströme des Zweiphasenmotors werden dargestellt durch OI₁ und OI₂. Der Regelungsmotor mufs, um das System symmetrisch zu machen, offenbar die elektromotorischen Kräfte O E₁ und O E₀ verkleinern auf den Werth von O E₃ und zugleich die Phasenabstände sämmtlicher drei Phasen auf 120⁰ bringen. Der Motor mufs also mit einer so gewählten Schlüpfung betrieben werden, dafs er gerade die gewünschten Wirkungen hervorbringt. Dies wird ersichtlich in vorliegendem Fall erreicht, wenn die Regelungsmaschine mit negativer Schlüpfung als Stromerzeuger arbeitet. Der Regler mufs also die Aufsenwirkung des Systems unterstützen. E₁ B₁ stellt den Ohmschen Spannungsabfall in Phase I dar, dessen Richtung parallel zu der von O I₁ ist; senkrecht zu E₁ B₁ ist der Vector B₁ E\ der elektromotorischen Kraft der Selbstinduction anzutragen. Die Strecke O E\ giebt dann die resultirende elektromotorische Kraft des Systems. Die beiden Componenten E₁ B₁ und B₁ E\ müssen in Gröfse und Richtung so gewählt werden, dafs ihre Resultirende, die Strecke O E\, an Gröfse gerade gleich der Strecke 0 E₃ wird und einen Winkel von 120⁰ mit letzterer bildet. In ähnlicher Weise wirkt die zweite Phase des Motors entsprechend dem Strome OI₂ auf die Spannung der zweiten Phase regelnd ein und reducirt dieselbe gleichfalls auf den Werth O E'₂, der an Gröfse den Werthen O E₃ und O E\ gleich ist und von jedem derselben einen Winkelabstand von 120⁰ hat.Conversely, an asymmetrical three-phase system can now be made symmetrical again by means of a two-phase motor if the individual phases of the control motor are regulated accordingly. This is illustrated by FIG. 2. OE ₁ , OE ₂ , OE ₃ represent the mutually different vectors of the phase voltages, the phase spacings of which are now different ^{from 120 0.} The currents of the two-phase motor are represented by OI ₁ and OI ₂ . The control motor must, to make symmetrical around the system, obviously, the electromotive forces OE ₁ and OE ₀ Decrease the value of OE ₃ and at the same time bring the phase distances of all the three phases at 120 ^0th The motor must therefore be operated with a slip chosen so that it produces the desired effects. This is evidently achieved in the present case when the control machine operates as a power generator with negative slip. The controller must therefore support the external effect of the system. E ₁ B ₁ represents the ohmic voltage drop in phase I, the direction of which is parallel to that of OI ₁ ; The vector B ₁ E \ of the electromotive force of the self-induction is to be plotted perpendicular to E ₁ B _1. The segment OE then gives the resulting electromotive force of the system. The two Components E ₁ B ₁ and B ₁ E \ must be selected in magnitude and direction so, that their resultant of the distance OE \ to magnitude just equal to the distance 0 E ₃ is and forms an angle of 120 ⁰ with the latter. In a similar way the second phase of the motor has a regulating effect on the voltage of the second phase in accordance with the current OI ₂ and also reduces it to the value O E ' ₂ , which is equal in size to the values OE ₃ and OE \ and one of each of them Has an angular distance of 120 ^0.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, wie sich die Regelung eines Dreiphasensystems unter der Einwirkung eines Zweiphasenmotors vollzieht. In den Fig. 3 bis 6 sind verschiedene andere Combinationen von «-Phasensystemen mit wz- Phasenmotoren schematisch dargestellt. Die Regulirung des Motors entsprechend der gewünschten Rückwirkung auf Gröfse und Phase der Spannungen kann entweder von Hand oder selbstthätig erfolgen.From the above it can be seen how the regulation of a three-phase system takes place under the action of a two-phase motor. 3 to 6 are different other combinations of -phase systems with wz-phase motors are shown schematically. The regulation of the motor according to the desired effect on size and The phase of tension can either be done manually or automatically.

Claims

Patent claim:

Method for regulating multi-phase systems, characterized in that a Multiphase motor with a different number of phases from the system is switched on and regulated in such a way that the reaction of the motor increases the magnitude and phase of voltages of the system change at the same time.

1 sheet of drawings.