DE137042C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

JV! 137042 KLASSE 21 e.

Patentirt im Deutschen Reiche vom g. Februar 1902 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Mefsgeräth zum Anzeigen des Phasen- oder Frequenzunterschiedes von zwei Wechselstrom- oder MehrphasenstiOmkreisen.

λΥεηη mehrere Wechselstrommaschinen, seien es Einphasen- oder Mehrphasenmaschinen, einen gemeinschaftlichen Stromkreis speisen sollen, so ist es erforderlich, dais die Maschinen synchron laufen, ehe sie parallel geschaltet werden.

Bei den bisher gebräuchlichen Phasenanzeigern für Wechselstrommaschinen waren eine oder mehrere bewegliche Spulen, durch welche Strom geleitet wurde, vorgesehen. Dabei waren aber Stromaufnahmevorrichtungen mit sich gegen einander bewegenden Theilen nothwendig, was aus vielen Gründen zu beanstanden ist.

Bei dem Meisgeräth gemäfs vorliegender Erfindung sind bewegliche Spulen nicht vorhanden, es sind dieselben durch feste, derart angeordnete Spulen ersetzt, dais die letzteren ein magnetisches Drehfeld erzeugen und von einem der Stromkreise erregt werden, während eine andere Spule mit dem anderen Stromkreise in Verbindung steht. Ein magnetisirbarer beweglicher Anker wird von allen Spulen inductiv erregt, so dafs er sich bis in eine Stellung dreht, welche der Phase der beiden Stromkreise entspricht, oder aber er läuft mit einer dem Phasenunterschied entsprechenden Geschwindigkeit.

Dadurch gestaltet sich das vorliegende Mefsgeräth gegenüber den bisherigen bedeutend einfacher. Seine Theile sind einer Verrückung nicht unterworfen, und bewegliche stromführende Theile sind vermieden. Der einzig bewegliche Theil ist der zu magnetisirende Anker, welcher jedoch nur in inductiver Beziehung zu den auf ihn einwirkenden Kräften steht. _

Auf beiliegender Zeichnung ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung dargestellt, und zwar ist:

Fig. ι eine Hinteransicht der wirksamen Theile des Mefsgeräthes, wobei Theile der Gehäuseplatte weggebrochen sind.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Meisgeräthes theilweise im Schnitt.

Fig. 3- ist ein Theil der Vorrichtung.

Fig. 4, 5 und 6 zeigen Stromläufe, welche die verschiedenartige Anwendung des Mefsgeräthes zeigen.

In den Fig. 1, 2 und 3 bedeutet 1 einen auf der Hinterplatte des Mefsgeräthes befestigten Ring aus lamellirtem Eisen. Concentrisch zu diesem Ring ist der Rahmen bezw. das Gestell 3 angeordnet, welcher einen Cylinder 4 aus isolirendem Material, die Platten 5 ebenfalls aus nicht magnetischem oder isolirendem Material, die Platten 6, welche radiale Vorsprünge 7 besitzen, und schliefslich die achsialen Röhren 8, 9 umfafst, durch welche gen. Gestell oder Rahmen in seiner Stellung gehalten wird. Dieser Rahmen besitzt zwei Wickelungen 10, 11, welche mit entsprechenden Zuleitungen 12, 13, 14 und 15 versehen und durch die Vorsprünge 7 in Abthei-

lung'en getheilt sind, um sie über die ganze Oberfläche des Rahmens 3 zu vertheilen und ein im Wesentlichen gleichförmiges Drehfeld hervorzurufen. 16 ist eine coachsial zu dem isolirenden Cylinder 4 gelegene feste Spule mit Zuleitungen 17, 18. Durch die Röhren 8 und 9 geht eine am besten in einem Steinlager 20,21 gelagerte Welle, welche einen Zeiger 22 trägt. Dieser spielt über einer auf der Vorderplatte des Mefsgeräthes befindlichen Scala. Der in dem Rahmen 3 gelegene Theil der Welle 19 trägt eine Hülse 24 aus magnetischem Material, an deren Enden nahezu halbkreisförmige, ebenfalls aus magnetischem Material bestehende Platten 25, 26 derart befestigt sind, dafs sie sich diametral gegenüberstehen.

Um dem Mefsgeräth eine möglichst gedämpfte Bewegung zu ertheilen, sind an der Welle 19 Flügel 27 angebracht.

In Fig. 4 sind 28,29 ^und 3° Zweiphasenstromerzeuger, welche mit den Sammelschienen 31 durch geeignete Schalter 32 verbunden sind.

Wenn nun die Spulen 10 und 11 mit den Sammelschienen verbunden werden, so kann dies so geschehen, wie es Fig. 4 zeigt, dafs die elektromotorischen Kräfte einen Unterschied von ¹Z₄ Phase aufweisen, ohne dafs man den Spulen 10 und 11 die volle Spannung des Stromerzeugers giebt. Es können auch, um die Spannung in gen. Spulen zu verringern, Widerstände 33 eingeschaltet werden.

Die Zuleitungen 17 und 18 der Spule 16 dienen dazu, einen der Stromerzeuger 28, 29 und 30 vermittelst des Schalters 34 nur auf eine Phase zu schalten, wobei ein geeigneter Widerstand eingeschaltet wird, um die elektromotorische Kraft, welche zur Erregung der Spule 16 dienen soll, auf den erforderlichen Werth herabzudrücken.

Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die Schalter 32 für die Stromerzeuger 28 und 29 geschlossen ■ und die entsprechenden Schalter 34 geöffnet, während der Schalter 32 für den Stromerzeuger 30 offen und der entsprechende Schalter 34 geschlossen ist. Diese Stellungen lassen erkennen, dafs die Stromerzeuger 28 und 29 Strom an die parallelen Sammelschienen abgeben und der Phasenanzeiger derart in den Stromkreis eingeschaltet ist, dafs er den Phasenunterschied zwischen den Stromerzeugern 28 und 29 einerseits und dem Stromerzeuger 30 andererseits anzeigt.

In Fig. S sind Stromerzeuger 36, 37 und 38 mit Sternschaltung gezeigt und Transformatoren 39 zwischen den Spulen 10 und 11 des Meisgeräthes und den Sammelschienen eingeschaltet. In gleicher Weise sind Transformatoren 40 zwischen den Stromerzeugern und der Spule 16, um die Spannung zu verringern, eingeschaltet.

In Fig. 6 sind Drehstrommaschinen 41,42 und 43 benutzt und durch Schalter 45 mit den Leitungsschienen 44 verbunden; Ferner sind Schalter 46 vorgesehen, um die Spule 16 des Mefsgeräthes mit den verschiedenen Stromerzeugern auf eine Phase zu schalten. Der in diesem Falle angewendete Phasenanzeiger weicht von dem vorigen nur insofern ab, als drei Spulen 47, 48 und 49 an Stelle der beiden Spulen 10 und 11 benutzt werden und derart symmetrisch angeordnet sind, dafs sie einen Winkel bilden, welcher dem Phasenunterschiede in den Stromkreisen entspricht.

Es ist ersichtlich, dafs entweder die Spule 16 oder die Spulen 47, 48 und 49 oder auch alle nicht direct von den Stromerzeugern mit Strom gespeist zu werden brauchen, sondern derselbe auch von Secundärkreisen oder Transformatoren geliefert werden kann.

Wie grofs auch immer die Zahl der Stromerzeuger, welche parallel geschaltet werden sollen, sein mag, so viel ist klar, dafs jeder, ehe er in den Stromkreis eingeschaltet wird, mit der Sammelschiene verbunden und zum Synchronismus mit dem ersten gebracht wird. Wenn Apparate oder Stromverbinidungen,"wie solche in Fig. 4, 5 und 6 beschrieben sind, verwendet werden, so kann der Phasenunterschied zwischen der Betriebsmaschine oder -Maschinen und irgend einer anderen Maschine, welche den ersteren parallel geschaltet werden soll, bestimmt werden, so dais die letztere eingeschaltet werden kann, sobald sie den Synchronlauf erreicht hat.

Das Anzeigen des Phasenunterschiedes wird in folgender Weise bewirkt, wobei zuerst Bezug genommen wird auf den Apparat für Zweiphasenstrom.

Da der Strom in der Spule 10 seinen Höchstwerth erreicht hat, wenn derjenige in der Spule 11 Null ist und umgekehrt, so wird das durch diese beiden Spulen hervorgerufene magnetische Feld sich mit einer Geschwindigkeit drehen, welche von der Frequenz des mit diesen Spulen verbundenen Maschinenströmkreises abhängt.

Da die Theile 24, 25 und 26 innerhalb des durch die Spulen 10 und 11 hervorgebrachten magnetischen Feldes liegen, so würden sie mit diesem Felde rotiren, vorausgesetzt, dafs sie nur unter dem Einflüsse dieses Feldes stehen. Sie werden jedoch durch den Strom in der Spule 16 magnetisirt und der letztere wird daher, wenn er in Phase ist, entweder mit dem Strom in der Spule 10 oder mit dem in der Spule 11 die Theile 24, 25 und 26 in eine Stellung bringen, in welcher seine Phase derjenigen des Drehfeldes entspricht. Wenn also der Strom in der Spule 16 gleiche Phase hat,

wie der in der Spule io, so drehen sich die Theile 24, 25 und 26 in eine Stellung, in welcher der Zeiger 22 horizontal steht. Ist aber der Strom in Spule 16 in gleicher Phase mit Spule 11, so werden die Theile 24,25 und 26 eine solche Stellung einnehmen, dais der Zeiger 22 vertical steht.

Wenn jedoch der Strom in der Spule 16 in seiner Phase gegen die Ströme in den Spulen 10 und 11 verschoben wird, so nehmen die genannten Theile eine Zwischenstellung ein, welche derjenigen entspricht, bei welcher das Nullfeld der Spule 16 zusammenfällt mit dem Drehfeld.

Diese genannten Voraussetzungen werden aber nur dann erfüllt, wenn die die Spulen 10, 11 und 16 durchfliefsenden Ströme dieselbe Periodenzahl haben.

Wenn der mit der Spule 16 verbundene Stromkreis eine andere Wechselzahl hat als der, mit dem die Spulen 10 und 11 verbunden sind, so drehen sich die beweglichen Theile 24, 25 und 26 mit einer Geschwindigkeit, welche dem Unterschiede in der Wechselzahl entspricht, und werden erst zur Ruhe kommen, wenn die Stromkreise dieselbe Wechselzahl haben.

Daraus folgt, dafs das Mefsgeräth sowohl zum Anzeigen des Frequenz- als auch des Phasenunterschiedes von zwei mit ihm geeignet verbundenen Stromkreisen dienen kann.

Das "Dreiphasenmefsgeräth wirkt im Wesentlichen so wie das Zweiphasenmefsgeräth, so dais dessen Wirkungsweise wohl nicht mehr beschrieben zu werden braucht.

Es ist auch ohne Weiteres klar, dais das Mefsgeräth zum Anzeigen des Frequenz- und Phasenunterschiedes von zwei Einphasenstromkreisen benutzt werden kann, und zwar durch Herbeiführung einer Phasenverzögerung des in die Spule 10 bezw. 11 geleiteten Stromes, so dafs man im Wesentlichen eine Phasenverschiebung von 90⁰ zwischen den das Drehfeld erzeugenden Strömen hervorruft.

Ferner ist ersichtlich, dafs die Erfindung nicht beschränkt ist auf eine Dreileiterverbindung der Spulen 10 und 11 mit den Sammelschienen, oder auf die Verwendung einer einzigen Spule in Verbindung mit der zum Synchronlauf zu bringenden Maschine mit denjenigen, welche an die Sammelschienen Strom abgeben, obgleich die dargestellte Construction den Vorzug der Einfachheit hat.

Claims (2)

P ATENT-Ansprüche:

1. Ein Mefsgeräth zum Anzeigen von Phasen- und Frequenzunterschieden, bei welchem zwei oder mehrere feststehende, von dem einen Stromkreis aus erregte Spulen ein Drehfeld hervorbringen, welches auf ein von dem anderen Stromkreis erzeugtes bewegliches Wechselfeld eine Richtkraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, dafs das letztgenannte Wechselfeld von einer anderen feststehenden Spule hervorgerufen wird, welche einen in ihr drehbar angeordneten, mit radialen Ansätzen versehenen Eisenanker entsprechend magnetisirt, derart, dafs sich dieser Eisenanker in einer Lage einstellt, welche der Phasendifferenz der beiden Wechselstromkreise entspricht, oder sich mit einer Geschwindigkeit dreht, welche proportional der Differenz der betreffenden Periodenzahlen ist.

2. Eine Ausführungsform des Mefsgeräthes nach Anspruch 1, bei welchem die im Anspruch ι erwähnten Ansätze an dem drehbaren Eisenanker annähernd halbkreisförmig und diametral zu einander an entgegengesetzten Enden des Ankers angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.