DE433747C

DE433747C - Device for keeping electrical operating parameters constant in distribution networks, in particular the power factor

Info

Publication number: DE433747C
Application number: DEA45739D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1924-08-18
Filing date: 1925-08-19
Publication date: 1926-09-10

Description

Einrichtung zum Konstanthalten elektrischer Betriebsgrößen in Verteilernetzen, insbesondere des Leistungsfaktors. Um elektrische Betriebsgrößen, insbesondere den Leistungsfaktor, konstant zu halten, gibt es verschiedene Arten von Regeleinrichtungen, z. B. den Tirrill- und den Thomaregler. Ferner sind Anordnungen bekannt, bei denen eine Synchronmaschine mit dein Netz verbunden wird, die die Blindlast aufnimmt und deren Erregung nach der augenblicklichen Höhe der zu messenden Betriebsgröße, z. B. des Leistungfaktors, verstärkt bzw. geschwächt wird. Die für die Regelung dieser Synchronmaschinen verwendeten Einrichtungen sind jedoch alle verwickelt und teuer.Device for keeping electrical operating parameters constant in distribution networks, especially the power factor. To electrical operating parameters, in particular the To keep power factor constant, there are different types of control devices, z. B. the Tirrill and the Thomas regulator. Furthermore, arrangements are known in which a synchronous machine is connected to your network, which absorbs the reactive load and their excitation according to the current level of the business size to be measured, z. B. the power factor, is amplified or weakened. The one responsible for regulating this However, the facilities used in synchronous machines are all involved and expensive.

Den Gegenstand der Erfindung bilden neue, einfache und sicher arbeitende Regelungsvorrichtungen, um die Erregung der Synchronmaschine zu steuern. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß mit dein Netz zwei Zählwerke verbunden sind, von denen das eine den Wirk- und das andere den Blindverbrauch aufnimmt. Die hierdurch erzeugten Drehmomente der beiden Zählwerke wirken einander entgegen. Bei Über-oder Unterschreitung eines festgesetzten Wertes des Leistungsfaktors wird dann ein resultierendes Drehmoment auftreten; dieses treibt eine mechanisch wirkende Kontaktvorrichtung an, die die Erregung der in dein Verbraucherkreis eingeschalteten Synchronmaschine in entsprechender Weise steuert. Hierdurch wird der Leistungsfaktor auf der festgesetzten Größe gehalten.The subject of the invention are new, simple and safe working Regulation devices to control the excitation of the synchronous machine. this will achieved according to the invention in that two counters are connected to your network of which one absorbs the active and the other the reactive consumption. the the torques generated in this way by the two counters counteract each other. at Over-or Falling below a specified value of the power factor a resultant torque will then occur; this drives one mechanically Acting contact device, which excites the switched on in your consumer circuit Synchronous machine controls in a corresponding manner. This will make the power factor kept at the stipulated size.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Abb. i zeigt die Reguliereinrichtung in schaubildlicher Ansicht und Abb.2 eine Abänderung des Zählersystems nach Abb. i.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. Fig. I shows the regulating device in a perspective view and Fig. 2 shows a modification of the meter system according to Fig. i.

Die aus Leitern 1, 2 und 3 bestehende Verbraucherleitung wird über einen Transformator 4 von der aus den Leitern 5, 6 und 7 bestehenden Übertragerleitung gespeist. An Stelle dieser zwei Stromkreise kann auch nur ein Stromkreis verwendet werden. Auch kann der Kraftstromkreis ein Übertragungs-oder Verteilungsnetz, das aus einer Anzahl von Stromkreisen besteht, einschließen.The consumer line consisting of conductors 1, 2 and 3 is over a transformer 4 from the transmission line consisting of conductors 5, 6 and 7 fed. Instead of these two circuits, only one circuit can be used will. Also, the power circuit can be a transmission or distribution network that consists of a number of circuits, include.

Die von dem Verbraucherkreis entnommene Blind- und Wirklast verändert sich von Zeit zu Zeit: Es ist nun erwünscht, für den Leistungsfaktor im Verbraucherkreis einen festgesetzten Wert aufrechtzuerhalten. Um den Wert der Blindlast in dem Verbraucherkreis zu regeln, ist mit letzterem eine Synchronmaschine 8, deren Erregung veränderlich ist, geschaltet. Die Erregung der Synchronmaschine 8 wird gesteuert in Übereinstimmung mit der Phasenbeziehung zwischen der Wirk- und Blindlast durch zwei Zählerwerke 9 und io und eine mechanisch wirkende Kontaktvorrichtung i i, die das Pendeln des Reguliersystems verhindert. Die beiden Zählersysteme 9 und io üben auf eine gemeinsame Welle entgegengesetzte Drehmomente aus.The reactive and active load taken from the consumer circuit changed from time to time: It is now desirable for the power factor in the consumer circuit maintain a set value. To the value of the reactive load in the consumer circuit to regulate, with the latter is a synchronous machine 8, the excitation of which is variable is switched. The excitation of the synchronous machine 8 is controlled in accordance with the phase relationship between the active and reactive load through two meter works 9 and io and a mechanically acting contact device i i, which makes the pendulum of the Regulating system prevented. The two counter systems 9 and io exercise on a common Shaft from opposite torques.

Das Zählerwerk 9 besteht aus einem Scheibenanker i g, einer mit der Stromspule 1.1. und dem Transformator 15 in Serie geschalteten Stromspule 2o, den Dämpfungsmagneten 21 und 22 und einer Spannungsspule 23, die einerseits an den Netzleiter 6 und anderseits über einen Widerstand 54 an die Phasenleitungen 5 und 7 der Übertragerleitung angeschlossen ist. Dieses Zählerwerk ist mit dem Mehrphasensystem so geschaltet, daß die Größe des von ihm auf die Welle 12 ausgeübten Drehmomentes von der Wirklast abhängig ist.The counter mechanism 9 consists of a disk armature i g, one with the Current coil 1.1. and the transformer 15 series-connected current coil 2o, the Damping magnets 21 and 22 and a voltage coil 23, on the one hand to the power line 6 and on the other hand via a resistor 54 to the phase lines 5 and 7 of the transmission line connected. This meter is connected to the multi-phase system in such a way that that the magnitude of the torque exerted by it on the shaft 12 depends on the active load is dependent.

Das Zählerwerk io besteht aus einer mit der Welle 12 verbundenen Ankerscheibe 13, einer mit dem Transformator 15 und der Stromspule 2o in Reihe geschalteten Stromspule 14., einer an die Phasenleitungen 5 und 7 angeschlossenen Spannungsspule 16 und aus den Dämpfungsmagneten 17 und 18. Dieses Zählersystem erzeugt ein Drehmoment, das entgegengesetzt dem des Zählerelementes 9 wirkt und von dem Wert der .Blindlast abhängig ist.The counter mechanism consists of an armature disk connected to the shaft 12 13, a current coil connected in series with the transformer 15 and the current coil 2o 14., a voltage coil 16 and connected to the phase lines 5 and 7 from the damping magnets 17 and 18. This counter system generates a torque, which acts opposite to that of the counter element 9 and of the value of the .Blindlast is dependent.

Der Regelwiderstand 54 dient zur Veränderung der Phasenspannung der Spule 23 des Zählerwerks 9 und um den Leistungsfaktor in den Leitungen 5, 6 und 7 auf einen bestimmten Wert einstellen zu können.The variable resistor 54 is used to change the phase voltage of the Coil 23 of the counter 9 and the power factor in lines 5, 6 and 7 can be set to a certain value.

Der Erregerstrom für die Synchronmaschine 8 wird über den einstellbaren Feldwiderstand 25 von einem Gleichstromnetz 2-. geliefert. Der Feldwiderstand wird durch einen Steuermotor 26 geregelt, der zwei entgegengesetzt gewickelte Feldwicklungen 27 und 28 besitzt. Die Feldwicklungen 27 und 28 sind über Kontakte 29 bzw. 3o an das Gleichstromnetz 24 angeschlossen. Die Relais 31 und 32, welche die Kontakte 29 und 30 steuern, sind mit der mechanisch wirkenden, von den Zählerwerken 9 und io angetriebenen Kontaktvorrichtung i i elektrisch leitend verbunden.The excitation current for the synchronous machine 8 is adjustable via the Field resistor 25 from a direct current network 2-. delivered. The field resistance is regulated by a control motor 26, the two oppositely wound field windings 27 and 28 owns. The field windings 27 and 28 are connected via contacts 29 and 3o, respectively the direct current network 24 connected. The relays 31 and 32, which are the contacts 29 and 30 control, are with the mechanically acting, from the counters 9 and io driven contact device i i electrically connected.

i i ist eine Kontaktvorrichtung, die dazu dient, ein Pendeln des Reguliersystems zu verhindern. Sie wird von einem Motor, dessen Feldwicklung 33 mit den Netzleitern 5 und 6 verbunden ist, über ein in dem Gehäuse 35 vorgesehenes Getriebe angetrieben. Die Kontaktvorrichtung i i enthält eine mit Kontaktriffelungen versehene Kontaktscheibe 3.1., auf deren glatte Stirnfläche ein federndes, an einem Isolierglied 37 befestigtes Kontaktglied 36 schleift. Das Kontaktglied ist an das Gleichstromnetz 2,4 angeschlossen. Das Isolierglied 37 ist um die Achse 38 schwenkbar und trägt an seinen Enden je einen federnden Kontakt 39 und 40. Der federnde Kontakt 39 ist mit der Relaisspule 32 und der federnde Kontakt 4o mit der Relaisspule 31 leitend verbunden. Die beiden Steuerkontakte 39 und 4.o gelangen abwechselnd mit den Kontaktriffelungen der Kontaktscheibe 34 in Berührung. An dem Isolierglied 37 ist fernerhin ein Hebel dl angebracht, der an seinem freien Ende einen mit einem drehbaren Kronenrad :1 .3 zusammenwirkenden Stift 42, trägt. Das Kronenrad 4.3 sitzt auf der Welle 44, die ihre Bewegung von der Welle 12 über das aus Schnecke .t5 und Schneckenrad q.6 bestehende Getriebe erhält. Die Zähne oder Riffelungen der Antriebsscheibe 43 stehen zweckmäßig unter einem Winkel von weniger als 9o° zu der Welle 12, tun eine dauernde Drehung der Welle zu ermöglichen, wenn das Glied 41 nach der oberen oder der unteren Stellung bewegt wird. In der oberen Stellung des Gliedes .41 kommt der Federkontakt 39 mit den Riffelungen der Kontaktscheibe 3.4 in Kontaktberührung, so daß das Relais 32 in den Stromkreis :24 eingeschaltet wird. Hierbei wird nun durch die Riffelung der Scheibe 3d. auf den Kontakt 39 ein leichter Druck ausgeübt, der den Stift 4.2 nach abwärts zu bewegen versucht. Infolgedessen wird auf die Welle 1.2 eine die Bewegung etwas hemmende Kraft ausgeübt. Diese Wirkung trägt dazu bei, die Pendelerscheinung zu verhindern. In der unteren Stellung des Gliedes 41 befindet sich der Kontakt 4.o mit den Kontaktriffelungen der Kontaktscheibe 3.4 im Eingriff. Der Stromkreis 24 wird dann für das Relais 3 1 periodisch geschlossen.ii is a contact device that serves to prevent the regulation system from swinging. It is driven by a motor, the field winding 33 of which is connected to the mains conductors 5 and 6, via a gear provided in the housing 35. The contact device ii contains a contact disk 3.1 provided with contact corrugations, on the smooth end face of which a resilient contact member 36 fastened to an insulating member 37 grinds. The contact member is connected to the direct current network 2, 4. The insulating member 37 is pivotable about the axis 38 and carries a resilient contact 39 and 40 at each of its ends. The resilient contact 39 is conductively connected to the relay coil 32 and the resilient contact 40 to the relay coil 31. The two control contacts 39 and 4.o alternately come into contact with the contact corrugations of the contact disk 34. Furthermore, a lever dl is attached to the insulating member 37, which at its free end carries a pin 42 which cooperates with a rotatable crown wheel: 1 .3. The crown gear 4.3 sits on the shaft 44, which receives its movement from the shaft 12 via the gear consisting of worm .t5 and worm gear q.6. The teeth or corrugations of the drive pulley 43 are expediently at an angle of less than 90 ° to the shaft 12, so as to permit continuous rotation of the shaft when the link 41 is moved to the upper or lower position. In the upper position of the member .41 the spring contact 39 comes into contact with the corrugations of the contact disk 3.4, so that the relay 32 in the circuit: 24 is switched on. Here is now through the corrugation of the disk 3d. exerted a slight pressure on the contact 39, which tries to move the pin 4.2 downwards. As a result, a movement somewhat inhibiting force is exerted on the shaft 1.2. This effect helps to prevent the pendulum phenomenon. In the lower position of the link 41, the contact 4.o is in engagement with the contact corrugations of the contact disk 3.4. The circuit 24 is then periodically closed for the relay 3 1.

Zwecks näherer Erklärung der Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes wird angenommen, daß der in den Netzleitern i, 2 und 3 vorhandene Leistungsfaktor unter den eingestellten Wert sinkt. Unter diesen Bedingungen wird bei Drehung der Scheibe 43 in der Uhrzeigerrichtung das Glied 41 von dem Kronenrad 43 hochgehoben und demzufolge der Kontakt 39 mit der Kontaktfläche einer Riffelung der Scheibe 34 in Berührung gebracht, so daß das Relais 32 eingeschaltet wird. Dieses schließt hierdurch seine Kontakte, und der Motor 26 läuft an, der den Erregerwiderstand 25 der Maschine 8 derart verstellt, daß deren Felderregung allmählich vergrößert wird. Die Zeitdauer und die Häufigkeit der -Ein- und Ausscbaltperioden des Motors 26 hängt von der Breite der Kontaktriffelungen und von der Schnelligkeit, mit welcher die Scheibe 3.4 von dem Motor angetrieben wird, ab. Durch Vergrößern der Erregung der Maschine 8 wird nun die Blindlast immer kleiner und kleiner werden. Der Wert des auf die Welle 12 durch das Zählersystem 9 übertragenen Drehmomentes wird sich dadurch gradweise dem Wert des Drehmomentes des Zählersystems to nähern. Sobald die zwei Drehmomente gleich sind, steht die Welle 12. Der Stift 42 befindet sich dann in einer neutralen Stellung, so daß sich keiner der beiden Kontakte 39 und .1.o mit den Kontaktziffern der Scheibe 34 im Eingriff befindet.For the purpose of a more detailed explanation of the mode of operation of the subject matter of the invention, it is assumed that the power factor present in the mains conductors i, 2 and 3 falls below the set value. Under these conditions, when the disk 43 is rotated in the clockwise direction, the member 41 is lifted up by the crown wheel 43 and consequently the contact 39 is brought into contact with the contact surface of a corrugation of the disk 34, so that the relay 32 is switched on. This thereby closes its contacts, and the motor 26 starts up, which adjusts the excitation resistor 25 of the machine 8 in such a way that the field excitation thereof is gradually increased. The length of time and the frequency of the switching-on and switching-off periods of the motor 26 depends on the width of the contact corrugations and on the speed with which the disk 3.4 is driven by the motor. By increasing the excitation of the machine 8, the reactive load will now become smaller and smaller. The value of the torque transmitted to the shaft 12 by the counter system 9 will thereby gradually approach the value of the torque of the counter system to. As soon as the two torques are equal, the shaft 12 is at a standstill. The pin 42 is then in a neutral position, so that neither of the two contacts 39 and .1.o is in engagement with the contact numbers of the disk 34.

Wenn sich der Leistungsfaktor aus irgendeinem Grunde vergrößert, wird von den beiden Zählerelementen 9 und to ein resultierendes Drehmoment erzeugt, das aber in entgegengesetzten Richtungen als vorher wirkt. Das Glied 43 wird also jetzt von der Welle 12 entgegengesetzt dem Lhrzeigersinne angetrieben, so daß der Kontakt 4.o auf eine Kontaktriffelung der Scheibe 34 aufschlägt und periodisch das Relais 31 erregt, welches seine Kontakte 29 schließt. Hierdurch wird die Feldwicklung 27 in dem Motorstromkreis eingeschaltet. Der Motor 26 verstellt dann den Feldwiderstand 25 derart, daß die Erregung der Synchronmaschine 8 allmählich herabgesetzt wird, bis der Leistungsfaktor auf einen Wert gesunken ist, welcher dem durch die Feinstellung des Widerstandes 54 festgesetzten Wert entspricht. In diesem Augenblicke- wird sich dann der Stift 4.2 wieder in der neutralen Stellung befinden und der Leistungsfaktor ist wieder auf die festgesetzte Größe eingestellt. ' Die Abb. 2 zeigt eineAbänderung derDrehmomentenübertragungen der Zählerwerke 9 und to auf die Welle 12. Die Zählerscheiben 13 und i9 sind über ein Differentialgetriebe miteinander verbunden. Die Kegelräder So treiben die Welle 12 mit einer Geschwindigkeit an, die von dem Verhältnis zwischen den Geschwindigkeiten der zwei Ankerscheiben 13 und i9 abhängt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist ohne weitere Erläuterung leicht verständlich.If the power factor increases for any reason, a resultant torque is generated by the two counter elements 9 and to, but which acts in opposite directions than before. The member 43 is now driven by the shaft 12 in the opposite direction to the clockwise direction, so that the contact 4.o strikes a contact corrugation of the disk 34 and periodically energizes the relay 31 , which closes its contacts 29. As a result, the field winding 27 is switched on in the motor circuit. The motor 26 then adjusts the field resistor 25 in such a way that the excitation of the synchronous machine 8 is gradually reduced until the power factor has fallen to a value which corresponds to the value set by the fine adjustment of the resistor 54. At this moment, the pin 4.2 will be in the neutral position again and the power factor is set to the set size again. Fig. 2 shows a modification of the torque transmissions of the counter mechanisms 9 and to on the shaft 12. The counter disks 13 and 19 are connected to one another via a differential gear. The bevel gears So drive the shaft 12 at a speed which depends on the ratio between the speeds of the two armature disks 13 and i9. The mode of operation of this arrangement can be easily understood without further explanation.

Claims

PATENT PROVERBS: i. Device for keeping electrical operating parameters constant '' in distribution networks, in particular the power factor, characterized that two meter works are connected to the network, one of which is the active and the other takes up the reactive consumption and the two together on a contact device act in such a way that the resulting torque of the two counter mechanisms the excitation a synchronous machine located in the distribution network to absorb the reactive load controls.

2. Device according to claim i, characterized in that the two Counter mechanisms rotate in the opposite direction and the resulting torque Is zero if the variable to be kept constant, e.g. B. the power factor, the fixed one Has size.

3. Device according to claim i and z, characterized in that the Contact device to prevent the two meter mechanisms from swinging, one with Has contact corrugations provided disc and two contact pins that depend on of the active or consumption meter alternately engages with the contact disk come and thereby an amplification or weakening of the excitation of the synchronous machine cause.