-
Einrichtung zur Einstellung des Stillstandes bei einem vorgegebenen
cos ç für auf den Blindverbrauch bzw. die Blindleistung ansprechende Meß- bzw. Regelgeräte
nach dem Ferrarisprinzip Nach dem Ferrarisprinzip arbeitende Triebwerke werden oft
für den Aufbau von Meßwerken und Reglern benutzt, die auf Blindstrom bzw. Blindleistung
ansprechen.
-
Die Regler müssen so beschaffen sein, daß sie stillstehen, wenn der
im zu regelnden Netz gewünschte cos ç erreicht ist; dieser cos-f-Betrag wird allgemein
als Stillstands-cos 97 bezeichnet. Dem Stillstands-cos g entspricht ein gewisser
Blindlastwert, bei dem das Triebwerk des Reglers kein Drehmoment ausüben darf.
-
Soll der cos 97 auf 1 geregelt werden, muß jeder auftretende Blindlastwert
den Regler ansprechen lassen, d. h. ein Drehmoment am Triebwerk erzeugen, was zur
Voraussetzung hat, daß der von der Stromspule des Reglers erzeugte magnetische Fluß
um 90" gegen den Fluß verschoben sein muß, der vom Strom im Spannungspfad erzeugt
wird, da für das in Ferraristriebwerken erzeugte Drehmoment die Beziehung gilt:
M= K A-0esin,ß, wenn fl der Winkel zwischen den beiden Flüssen ist und <t>t
l den den Stromfluß bzw. (te den Spannungsfluß darstellt. Der Strom in der Spannungsspule
ist proportional der sie speisenden Spannung U und gegen diese um einen Winkel verschoben,
den man den inneren Verschiebungswinkel des Triebsystems nennt. Der Stromfluß im
Strompfad ist dem Netzstrom J proportional und mit ihm phasengleich. Mit Strom und
Spannung lautet die Drehmomentformel daher M=K4 Jsin (u: - p, wobei f den Phasenverschiebungswinkel
zwischen der Spannung U und dem Strom J und a den Verschiebungswinkel zwischen der
Spannung U und dem von dieser hervorgerufenen Strom in der Spannungsspule darstellt.
-
Für Stillstand eines einphasigen Triebsystems muß also die innere
Verschiebung os gleich dem Winkel ç des gewünschten Stillstands-cos q) gemacht werden.
-
Man hat es also weitgehend in der Hand, den Stillstands-cos durch
Änderung des Verhältnisses von Blindwiderstand zu Wirkwiderstand im Spannungskreis
beliebig zu ändern und dadurch den Regler auf den gewünschten cos-g-Wert einzustellen.
Man kann aber auch den Vektor der die Spannungsspule speisenden Spannung U entsprechend
drehen und so die für den betreffenden Stillstands-cos erforderliche Verschiebung
zwischen dem Strom- und Spannungsfluß herstellen.
-
Auf die letztgenannte Weise wird z. B. durch die in der deutschen
Patentschrift 886 176 beschriebene Erfindung das Problem der Einstellbarkeit des
Still-
stands-cos q7 gelöst, indem man mit Hilfe von an das Drehstromsystem entsprechend
angeschlossenen Spannungsteilern und einer regelbaren Induktivität dem Spannungskreis
eine konstante Spannung bei der für den betreffenden Stillstands-cos ç erforderlichen
Winkellage aufprägt. Diese Einrichtung besteht also im Prinzip aus einem Phasendreher
und einem Spannungsregler, der die bei der Winkeldrehung entstehenden Spannungsänderungen
auszugleichen hat; der Aufwand an Mitteln ist verhältnismäßig groß und eine gute
Abstimmung der Bauelemente aufeinander erforderlich.
-
Eine durch die deutsche Auslegeschrift 1060 480 bekanntgewordene
andere Einrichtung zur Einstellung des Stillstands-cos F erzeugt die erforderliche
Drehung des Triebflusses im Spannungspfad selbst mittels einer in ihm angebrachten
zusätzlichen Wicklung, die über ohmsche Widerstände - ebenso wie die andere Wicklung
- an die dafür infrage kommenden Spannungsvektoren des Drehstromnetzes angeschlossen
wird.
-
Auch bei dieser Einrichtung ist der Aufwand nicht unbedeutend, da
auf dem Spannungseisen eine zweite Wicklung aufgebracht werden muß, also ein Eingriff
in das normale Triebsystem notwendig ist; im übrigen ist mit dieser Einrichtung
nur annähernd die erforderliche Konstanz des Stromes im Spannungskreis bei Verstellung
in einem größeren cos-ç-Bereich erreichbar.
-
Es ist ferner eine Anordnung zur Einstellung des Stillstandes für
auf Mehrphasenblindleistung ansprechende Geräte nach dem Ferrarisprinzip bekannt
(deutsche Auslegeschrift 1032 391), bei der die erforderliche Verschiebung des Stromes
in der Spannungsspule gegen die ihn erzeugende Spannung dadurch erzielt wird, daß
man an eine entsprechend dem gewünschten
Stillstands-cos g an der
Spannungsspule des Meßwerks angebrachte Anzapfung einen ohmschen Widerstand von
solchem Wert vorschaltet, daß sich die beabsichtigte Phasenverschiebung im Spannungskreis
einstellt, wobei auch noch die Bedingung erfüllt werden muß, daß das Produkt aus
dem Spannungsspulenstrom und der von ihm durchflossenen Windungszahl für jeden einzustellenden
Wert des Stillstands-cos rp gleichbleiben muß, damit sich nicht auch die Ansprechempfindlichkeit
des Meßwerkes bei der Einstellung eines anderen Stillstands-cos ? ändert.
-
Diese Bedingung ist jedoch sehr schwierig bei der bekannten Anordnung
zu erfüllen, weil die Zahl der stromdurchflossenen Windungen des Spannungskreises
nicht nur für dessen Induktivität maßgebend ist, sondern gleichzeitig auch für die
Amperewindungszahl des Spannungstriebflusses, dessen Größe gleichbleiben muß.
-
Die Anzapfungen an der Spannungsspule können daher wegen des komplexen
Zusammenhanges der maßgebenden Größen nur auf sehr umständliche Weise empirisch
und wenig genau bestimmt werden, weshalb bei der bekannten Anordnung noch eine Verstellung
der Anlaufhemmung erforderlich ist, die man mit der notwendigen Genauigkeit aber
nur im Prüffeld vornehmen kann. Außerdem können nicht die üblichen normalen Spannungsspulen
der Ferraris-Meßwerke benutzt werden, und eine stetige Veränderung des Stillstands-cosq7
läßt sich mit einer solchen Anordnung nicht erreichen.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine derartige Einrichtung zur Einstellung
des Stillstandes bei einem vorgegebenen cos f für auf den Blindstrom oder die Blindleistung
ansprechende Meß- oder Regelgeräte nach dem Ferrarisprinzip durch Winkelverschiebung
-des Stromes in der Spannungsspule gegenüber dem Strom in der Stromspule mittels
ohmscher Widerstände im Spannungskreis.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer solchen Anordnung
die Möglichkeit zu schaffen, den Stillstands-cos g in einem weiten Bereich beliebig
einzustellen, ohne daß sich durch diese Einstellung das Drehmoment des Triebwerkes
ändert.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge--3OSt, daß außer den
ohmschen Vorwiderständen der Spannungs spule auch noch induktive Widerstände vorgeschaltet
sind, die so dimensioniert und abgestimmt sind, daß für beliebige Winkelverschiebungen
der komplexe Summenwiderstand dieses Kreises un--verändert bleibt. Die gestellte
Aufgabe wird demgemäß mit geringem Aufwand an einfachen Bauelementen erreicht, deren
Bemessung und Abgleich einfach sind.
-
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin,
daß man den Umschlagpunkt einstellen kann, ohne an dem Meßwerk selbst Veränderungen
vornehmen zu müssen. Es können also normale Meßwerke ohne besondere Spannungsspulen
verwendet werden, wodurch sich ein einfacher Aufbau ergibt.
-
Durch entsprechende Wahl der Größen dieser beiden Vorschaltwiderstände
läßt es sich erreichen, daß für jede beliebige Winkellage a des Stromes im Spannungskreis
dieser selbst seine Größe nicht ändert.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. In
der Zeichnung zeigt
F i g. 1 ein Vektorschaubild, F i g. 2 die Schaltungsanordnung,
bestehend aus einer Kombination von induktiven und ohmschen Vorwiderständen.
-
Das Diagramm der F i g. 1 erläutert die Verhältnisse an Hand der
Widerstandsvektoren für den Spannungskreis des Reglers. rm bedeutet den ohmschen
Widerstand der Spannungsspule des Triebwerkes, X-m seinen induktiven Widerstand.
-
Ein Kreis K um die Spitze 0 dieses Widerstandsdreiecks Xm, rm stellt
den geometrischen Ort für die Endpunkte der komplexen Gesamtwiderstände eines Spannungskreises
dar, in dem der Spannungsspule Sp des Triebwerkes T weitere komplexe Vorwiderstände
x,, rv vorgeschaltet sind, wenn der Strom im Spannungskreis bei der an ihm liegenden
gleichbleibenden Spannung U konstant bleibt.
-
Um eine innere Phasenverschiebung im Spannungskreis zu erzielen,
müssen der Spannungsspule der induktive Widerstand xvl und der ohmsche Widerstand
rvl vorgeschaltet werden; für den inneren Winkel OW2 sind die Vorwiderstände xva
und rV2 erforderlich, um den Scheinwiderstand S - und damit bei konstanter Spannung
U den Strom im Spannungskreis - in beiden Fällen gleich groß zu halten. Mittels
einer Vorschalt-Drosselspule D (F i g. 2) mit entsprechenden Anzapfungen und mit
daran angeschlossenen, für die einzelnen inneren Winkel o; gemäß dem Diagramm dimensionierten
ohmschen Widerständen rv, die vor die Spannungsspule des Triebsystems geschaltet
wird, läßt sich die gestellte Aufgabe lösen, da ja bei konstant gehaltenem Strom
im Spannungskreis der von der Spannungsspule erzeugte magnetische Triebfluß und
damit das Drehmoment sich nicht ändert.
-
An Stelle einer Drossel mit Anzapfungen kann man natürlich auch eine
stetig veränderliche Induktivität mit einem ebenso veränderlichen ohmschen Widerstand
verwenden und auf diese Weise eine kontinuierliche Veränderung des inneren Verschiebungswinkels
a bewirken.
-
Das für einphasige Meßwerke gezeigte Verfahren der Umkehrpunktverstellung
läßt sich auch für mehrphasige Meßwerke anwenden.