DE306568C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

ff

KLASSE 21 / GRUPPE

Ein Phasenregler dient dazu, den Leistungsfaktor eines Netzes an einer bestimmten Stelle desselben^ z. B. an den Sammelschienen oder an einem bestimmten Netzknotenpunkt, kon-, stant zu halten. Man bedient sich zu diesem Zwecke eines selbsttätigen Reglers, der auf irgendeinen phasenkompensierenden Apparat von regelbarer Phasenverschiebung arbeitet. Dies kann ein Synchronmotor oder eine Drosselspule, eine Kondensatorbatterie oder beides k, kombiniert, oder auch ein Kappscher Vibrator F sein. . Der Regler ist so beschaffen, daß er bei Abweichung von' dem gewünschten Leistungsfaktor anspricht und den Phasenkom-¹S pensator so lange regelt, bis der gewünschte Leistungsfaktor wieder hergestellt ist, und • muß daher von Größen abhängig sein, die zusammen ein Maß für den Leistungsfaktor bilden, z: B. von Strom und Spannung.

Bisher konnte man diese' Regler nur in einer solchen Weise bauen, daß auf einen ganz bestimmten, unabänderlichen Leistungsfaktor geregelt wurde. Nach der Erfindung ist es dagegen möglich, an einem und demselben Regler nach Belieben jeden Leistungsfaktor ■— innerhalb gewisser Grenzen — einzustellen, einfach durch Verschieben eines Kontaktes. Das wird bei Mehrphasennetzen so erreicht, daß man die Spannungsspule des - Reglers in bekannter Weise einerseits an einen bestimmten Punkt des Systems, andererseits an einen beliebigen Punkt eines zwischen zwei Netzphasen angeschlossenen Widerstandes legt. Eründungs-' gemäß ist die Sparinungsspule des Reglers derart an den Widerstand angeschlossen, daß sie an einer Spannung liegt, welche gegen den , die Stromspule des Reglers durchfließenden Strom möglichst stark, d. h. möglichst um 90 ° verschoben ist, solarige im Netz keine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung vorliegt. ■ ■-:'.■ \

Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele für die Erfindung in schematischer Darstellung mit den zugehörigen Vektordiagrammen. Als Regler r ist in allen Fällen ein solcher mit Drehsystem angenommen, bei dem die Stärke des Drehfeldes von der Größe der Phasenverschiebung zwischen den die Stromspule s und die Spannungsspule f durchfließenden Strömen abhängt. '

Fig. ι bis 7 zeigen die Anordnung des Phasenreglers bei einer Dreipliasenanlage I, II, III; Fig. 8 bis 11 zeigen sie bei einer Zweiphasenanlage I, 0, II. Nach Fig. 1 wird die Stromspule s über einen Stromwandler t an die Phase II angeschlossen· Die . Spannungsspule p ist einerseits mit dem Nullpunkt 0 des Systems, andererseits mit einem .Schleifkontakt k verbunden. Der von diesem bestrichene Widerstand w liegt zwischen den Leitungen I und III. Bei o° Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, also Leistungsfaktor 1, steht die Spannung zwischen Phase I und III senkrecht auf dem in ' Phase II fließenden Strom. Durch Verschieben des Kontaktes k auf dem WiderstandΊι& lassen

sich nun in der Spannungsspule p Ströme von sämtlichen zwischen + ^un(i—60 ° liegenden Phasenverschiebungen φ erzielen, entsprechend dem Vektor e in Fig. 2.

In diesem Diagramm ist i der Stromvektor und E der Spannungsvektor der Phase II. Steht nun der Kontakt k in der Mitte des Widerstandes w, d. h. so, daß der Widerstandsteil zwischen k und I gleich demjenigen zwischen k und III ist, so hat unter der Annahme, daß die Selbstinduktion des Stromkreises der Spule p gegenüber dem Ohmschen Widerstand demselben vernachlässigt werden kann, die Spannung β zwischen k und 0 die gleiche Phase wie, E, und wenn keine Phasenverschiebung zwischen E und i herrscht, auch die gleiche Phase wie i; das auf das Drehsystem des Reglers ausgeübte Drehmoment ist also Null, weil zwischen den die Spulen s

ao und p durchfließenden Strömen keine Phasenverschiebung herrscht. In diesem Fall regelt der Phasenregler also auf den Leistungsfaktor 1. Ist die Selbstinduktion von p nicht zu vernachlässigen, so steht der Kontakt k beim Leistungsfaktor 1 nicht in der Mitte des Widerstandes w. Eine entsprechende Korrektur, läßt sich aber leicht anbringen, z. B. durch Parallelschalten eines Widerstandes zum Stromwandler f. Will man nun beispielsweise auf die Phasenverschiebung φ einregeln, so schiebt man den Kontakt k auf die entsprechend bezeichnete Stelle des Widerstandes w, z. B. e_v Dann wird das auf das Reglersystem ausgeübte Drehmoment erst dann Null werden, wenn der Strom in der Spule s des Reglers entsprechend dem Netzstrom i (gemessen in Phase II) um den Winkel φ gegen die Spannung E verschoben ist und die Lage I₁ eingenommen hat, d. h. mit der Richtung e_x übereinstimmt.

Wie eine derartige Anlage beispielsweise geschaltet ist, zeigt Fig. 3. Der Leistungsfaktor soll in der Leitung, die vom Netz nach der Zentrale c führt, konstant gehalten werden, und zwar mit einem Synchronmotor m als Phasenkompensator. Die Stromspule s des Reglers wird von dem in der Phase III liegenden Stromwandler t. gespeist; die Spannungsspule ft liegt einerseits am sekundären NuIl- punkt 0 des Meßtransformators n, zwischen dessen zwei sekundären Klemmen der beiden anderen Phasen I und II der Widerstand o> angeschlossen ist, und andererseits am Schleifkontakt k dieses Widerstandes. Unter dem Einfluß der Spulen s und ft dreht sich das Drehsystem d des Reglers und verstellt dabei den'Vorschaltwiderstand r der von der Gleichstromquelle δ gespeisten Feldwicklung f des Synchronmotors m so lange, bis das Drehmoment des Reglers Null geworden ist.

Ist der Nullpunkt der Anlage nicht zugänglich und die Schaffung eines künstlichen Nullpunktes ο (gemäß Fig. 3) nicht tunlich, so ist es ohne weiteres möglich, die Spannungsspule p des Reglers anstatt an den Punkt 0 an einen anderen zugänglichen Punkt der Wicklung der Phase II oder an die Leitung II selbst anzuschließen, wie in Fig. 4 dargestellt. Aus dem Diagramm Fig. 5 geht hervor, daß dann allerdings der Einstellbereich auf einen Phasenwinkel von ±30° beschränkt ist, was aber praktisch meist genügt. In Fig. 4 ist ferner der Strom für die Spule s des Reglers zwei Phasen, nämlich I und III entnommen. Die Sekundärwicklungen der Stromwandler t_x und t₂ sind dabei derart hintereinander geschaltet, daß ein mit dem Strom in Phase II phasengleicher Strom in der Spule s resultiert, was ebenfalls aus dem Diagramm Fig. 5 zu ersehen ist.

Nach Fig. 6 sind die Sekundärwicklungen der Stromwandler I₁ und t₂ im entgegenge- & setzten ₍Sinn in Reihe geschaltet, so daß der ' Strom in der Spule s senkrecht auf demjenigen in Phase II steht (vgl. i im Diagramm Fig. 7). Dementsprechend ist der Widerstand a, auf dem der an die Spule p angeschlossene Kon-. taktg leitet, an die Phasenspannung II angelegt. An sich ist es natürlich gleichgültig, ob ein induktionsfreier oder ein induktiver Widerstand gewählt wird, im vorliegenden Falle ist jedoch ein induktiver vorzuziehen aus folgendem Grunde. Würde man nämlich den Widerstand zwischen die Leitung II und den Nullpunkt 0 legen, so könnte man den Phasenregler nur auf eine Phasenverschiebung einstellen, die ~ zwischen 30 und 60° liegt, wie aus dem Diagramm Fig. 7 leicht zu erkennen ist. Um dem Spannungsvektor β eine zur Spannung 0II senkrechte Richtung geben zu können, muß man dem Widerstand α eine über ο hinausgehende Verlängerung ν geben und diesen Teil transformatorisch mit der Phase II verketten, dann wird seine Phase um 180° gegenüber der des Wicklungsteils α verschoben und wirkt wie eine Verlängerung der Phasenwicklung II · über den Nullpunkt ο hinaus. Damit hat man also den Einstellbereich des Reglers auch auf die Phasenverschiebungen- ausgedehnt, welche zwischen 0 und 30 ° liegen. Phasenverschie- no bungen von mehr als 60° ließen sich durch Verlängerung v' der Wicklung α nach der andern Seite erreichen. Um nun auch negative Phasenverschiebungen (linke Hälfte des Diagrammes Fig. 7) einstellen zu können, kann der feste Anschluß der Spannungsspule p, welcher an der Leitungsphase III lag, mittels des Umschalters u an die Leitungsphase I angelegt werden.

Die Schaltungen für Zweiphasenstrom entsprechen denen für Dreiphasenstrom. So ist Fig. 8 analog der Fig. 4. Die Stromspule s

ist an die beiden hintereinander geschalteten Sekundärwicklungen der Stromwandler I₁ und t₂ in Phase I und II angeschlossen, während die Spannungsspule p einerseits am Mittelleiter O, andererseits am Schleifkontakt k des zwischen den Phasenleitungen I und II liegenden Widerstandes w liegt. Aus dem entsprechenden Diagramm Fig. 9 läßt sich der Einstellbereich von ±45° Phasenverschiebung ablesen.

Die Schaltung nach Fig. 10 ist in der vorliegenden Einfachheit nur bei Zweiphasenstrom zu verwirklichen, weil bei ihm die beiden Phasen ohnehin senkrecht aufeinander stehen. Danach ist die Stromspule s des Reglers an einen Stromwandler t in Phase I angeschlossen, der Widerstand w dagegen parallel zur Phase II gelegt; die Spannungsspule p ist an den Schleifkontakt k des Widerstandes und die Leitung I angeschlossen. Man erhält so, gemäß dem Diagramm Fig. 11, eine einseitige Einstellbarkeit der Phasenverschiebung zwischen 0 und 45⁰.

Außer den gezeichneten Schaltungen gibt es natürlich noch mehr, die die Aufgabe der Einstellbarkeit von Phasenreglern nach der Erfindung lösen.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zur Konstanthaltung der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung an einem bestimmten Netzpunkt ■■ in Mehrphasennetzen mittels eines selbsttätigen, von Strom und Spannung erregten Reglers, welcher einen phasenkompensieren-. den Apparat beeinflußt, wobei der Regler mit der Spannungsspule einerseits an einem bestimmten Punkt (z. B. dem Nullpunkt) des Systems liegtj andererseits an einer beliebigen veränderlichen Kontaktstelle eines Widerstandes, der zwischen zwei Netzphasen abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ein Drehfeldregler ist, dessen Spannungsspule (p) an den zwischen den zwei Phasen liegen- 45 ■ den Widerstand (w) derartig angeschlossen ist, daß sie an einer Spannung liegt, welche, wenn keine Phasenverschiebung vorhanden ist, auf dem die Stromspule des Reglers durchfließenden Strom senkrecht steht oder wenigstens eine möglichst große Phasenverschiebung gegen ihn aufweist, zum Zweck, durch entsprechende Einstellung des veränderlichen Anschlusses an einen Widerstand (r) den Wert der selbsttätig einzuregelnden Phasenverschiebung an dem genannten Netzpunkt nach Bedarf innerhalb gewisser Grenzen beliebig einstellen zu können¹. _s ■ ■
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand induktiv und seine Wicklung über seine Anschlußpunkte hinaus verlängert ist, so daß· die außerhalb der Auschlußpunkte liegenden Wicklungsteile (v, v') transformatorisch mit dem. innerhalb liegenden Wickhingsteil verkettet sind, zum Zweck, den Einstellbereich des Reglers zu vergrößern.

   Hierzu ι Blatt.Zeichnungen.