DE304138C

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Publication number: DE304138C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vr 304138 KLASSE 21 c. GRUPPE

Phasenausgleicher. Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. April 1917 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf die bekannten Phasenausgleicher für Mehrphasensysteme, die aus einer mehrphasigen Synchronmaschine und einer mit dieser mit entgegengesetztem Phasenumlauf in Reihe geschalteten synchronen Zusatzmaschine bestehen. Die Phase der Zusatzmaschine ist relativ zu derjenigen der Hauptmaschine selbsttätig einstellbar und zu diesem Zwecke besteht die Erregung der Zusatzmaschine aus zwei verschiedenachsigen, vorzugsweise aufeinander senkrecht stehenden Wicklungsteilen, die getrennt mit Strömen gespeist werden, deren relative Stärke und Richtung selbsttätig in Abhängigkeit vom Zustand des Mehrphasensystems geregelt wird. Diese selbsttätige Regelung kann mit verhältnismäßig einfachen Mitteln erreicht werden, wenn nur eine Phase des Mehrphasensystems durch einphasige Stromverbraucher belastet ist. Die Erfindung ermöglicht den Ausgleich des Systems, also Gleichheit der Spannungen oder Gleichheit der Ströme der einzelnen Phasen auch in dem Fall, daß mehrere Phasen einphasig belastet sind. In diesem Fall muß der Ausgleicher bald auf die eine bald auf die andere Phase des Systems arbeiten.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel. Hierin bezeichnet 1 den Stromerzeuger, welcher ein Dreiphasensystem speist, dessen einzelne Phasen A₁B, C einphasig belastet sein mögen. Der Phasenausgleicher besteht aus einer mehrphasigen Synchronmaschine 2 mit umlaufendem Feldmagnet 3 und einer synchronen Zusatzmaschine 5, die mit der Synchronmaschine 2 in Reihe geschaltet ist, und zwar mit umgekehrtem Phasenumlauf. Der umlaufende Feldmagnet der Zusatzmaschine ist mit demjenigen der Hauptmaschine gekuppelt, was durch die gestrichelte Linie 8 angedeutet ist und besitzt zwei aufeinander senkrecht stehende Erregerwicklungen 6 und 7. Außer den genannten Maschinen ist noch eine Dreileitermaschine 10 vorgesehen, welche die drei Leiter 11, 12 und 13 speist. Die Erregerwicklung 14 der Dreileitermaschine und die Feldwicklung 3 der Synchronmaschine 2 sind an die Außenleiter 11 und 13 angeschlossen. Die Feldwicklungsteile 6 und 7 der Zusatzmaschine werden von Erregermaschinen 16 und 17 gespeist und es ist ein gemeinsamer Pol der Feldwicklungsteile 6 und 7 mit einem gemeinsamen Pol der Erreger 16 und 17 und durch die Leitung 15 mit dem einen Außenleiter 11 verbunden. Die Feldwicklungen 18 und 19 der beiden Erreger 16 und 17 sind einerseits an den Mittelleiter 12 angeschlossen, andererseits an einen mittleren Punkt je einer Gruppe von Widerständen A₁, R₂, B₃,

die zwischen den Außenleitern ii und 13 liegen und so bemessen sind, daß der Widerstand R₁ größer als der Widerstand R₂ aber kleiner als die Summe der Widerstände R₂ und R_s ist. Der Widerstand R₃ ist einstellbar.

Mit 20 ist ein selbsttätiger Schnellregler bezeichnet, welcher beispielsweise nach Art des Tirrillreglers gebaut ist und den Erreger 16 und dadurch die Erregung des Feldwicklungsteiles 6 der Zusatzmaschine überwacht. In ähnlicher Weise wird durch einen Schnellregler 30 der Erreger 17 und dadurch die Erregung des Feldwicklungsteiles 7 der Zu-

j 5 satzmaschine überwacht. Der Schnellregler 20 besitzt zwei Kontaktarme 21 und 22, zwei Wechselstromspulen 23 und 29 und eine Gleichstromspule 24. Die Wechselstromspule 23 hängt von einer Energiekomponente des Systems, im gezeigten Ausführungsbeispiel von der Spannung der Phase A ab. Ihr wirkt die Wechselstromspule 29 entgegen, die von der Spannung der Phase C abhängt. Die Gleichstromspule 24 ist einerseits über einen Vorschaltwiderstand 25 mit dem Außenleiter 13 verbunden, andererseits durch einen Leiter 28 mit dem freien Pol des Erregers 16. Die der Gleichstromspule zugeführte Spannung ist daher die algebraische Summe der Spannung zwischen den Außenleitern 11 und 13 und der Spannung des Erregers 16. Parallel zur Gleichstromspule 24 liegt die Spule eines Relais 26 mit vorgeschaltetem Widerstand 27. Das Relais 26 schließt im unerregten Zustand den Widerstand R₃ kurz, und zwar ist es nicht erregt, wenn die Kontaktarme 21 und 22 des Schnellreglers 20 einander berühren. Der Schnellregler 30 ist in der gleichen Weise gebaut und es sind mit 31 bis 39 diejenigen Teile bezeichnet, welche vollständig den Teilen 21 bis 29 am Schnellregler 20 entsprechen. Es ist jedoch die Wechselstromspule 33 des Schnellreglers 30 an die Spannung der Phase B angeschlossen, die Wechselstromspule 39 wie die Wechselstromspule 29 an die Phase C. Statt von den Spannungen A, B, C könnten die Spulen 23, 29, 33 und 39 auch von den Strömen in diesen Phasen abhängen.

Infolge der angegebenen Bemessung der Widerstände R₁, R₂ und R₃ und dem bei Aberregung des Relais 26 bzw. 36 vorhandenen Kurzschluß der Widerstände R₃ wird die den Feldwicklungen 18 und 19 der Erreger 16 und 17 zugeführte Spannung zufolge des Kurzschlusses des Widerstandes R₃ die umgekehrte Richtung haben, da sie die Richtung der Spannung vom Gleichstromleiter 12 zu dem Leiter 13 erhält, als wenn der Widerstand R₃ eingeschaltet ist, wo sie die Richtung von dem Gleichstromleiter 12 zu dem Leiter 11 hat. Sind die Zeiten, während welcher die Hauptkontakte der Schnellregler 20 und 30 und daher auch die Kontakte der Relais 26 und 36 offen bzw. geschlossen sind, gleich groß, so wird die resultierende, den Feldwicklungen 18 und 19 zugeführte Spannung und daher auch die von den Erregern 16 und 17 erzeugte Spannung gleich Null. Dies entspricht dem Zustand einer ausgeglichenen Belastung des Mehrphasensystems. Wenn dagegen die Belastung nicht ausgeglichen ist, so besteht das Bestreben der Regler, wieder einen Ausgleich herzustellen, dabei nehmen dann die Kontaktarme 21 bzw. 31 neue Stellungen ein und es ändern sich verhältnismäßig die Zeiten der Öffnung und Kurzschließung der Schnellregler- und Relaiskontakte. Wenn diese Kontakte für verhältnismäßig längere Zeit geschlossen bleiben, nimmt die Erregerspannung beispielsweise einen positiven Wert an, im umgekehrten Fall einen negativen Wert. Die Gleichstromspulen der Schnellregler und die Relaisspulen sind während dieser Zeit von einer Spannung abhängig, die die algebraische Summe einer verhältnismäßig konstanten Spannung und einer in Größe und Richtung veränderlichen Spannung ist; die konstante Spannung ist diejenige zwischen den Außenleitern 11 und 13, die veränderliche Spannung diejenige des Erregers 16 bzw. 17.

Es empfiehlt sich, die Spannung zwischen den Außenleitern 11 und 13 ungefähr doppelt so groß zu machen, wie diejenige, für welche die Erreger 16 und 17 entworfen sind. Die Spannung an den Gleichstromspulen wird dann stets auf einem Wert gehalten, welcher mindestens halb so groß ist wie die Spannung zwischen den Außenleitern- 11 und 13 und dies reicht für den zufriedenstellenden Betrieb der Schnellregler aus.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß der Schnellregler 20 die Spannung der Phase A derjenigen der Phase C gleich zu erhalten strebt und der Schnellregler 30 die Spannung der Phase B derjenigen der Phase C. Das Ergebnis ist, daß die Spannungen der Phasen A und B auch untereinander gleich gehalten werden.

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Claims

Paten t-An Spruche:

i. Phasenausgleicher für Mehrphasensysteme, bestehend aus einer mehrphasigen Synchronmaschine und einer mit dieser mit entgegengesetztem Phasenumlauf in Reihe geschalteten synchronen Zusatzmaschine mit zwei Feldwicklungsteilen, deren Erregung selbsttätig, und zwar insbesondere durch Schnellregler nach Größe und Richtung verändert wird, dadurch gekenn-

zeichnet, daß jeder der selbsttätigen Reg- ] stromspulen (24 bzw. 34) der Schnellregler ler (20 bzw. 30) von der Differenz zweier von der algebraischen Summe einer ver-

Phasenspannungen (A, C bzw. B, C) bzw. hältnismäßig konstanten Spannung (zwi-

-ströme beeinflußt wird. _; sehen 11 und 13) und der veränderlichen
2. Phasenausgleicher nach Anspruch 1, : Spannung je eines der Feldwicklungsteile dadurch gekennzeichnet, daß die Gleich- (an 16, 6 bzw. an. 17, 7) beeinflußt werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.

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