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Einrichtung zur Veränderung des Leistungsfaktors in einem Netz beliebiger
Phasenzahl, der durch einen Phasenregler konstant gehalten werden soll Das Hauptpatent
bezieht sich auf einen selbsttätigen Phasen- oder Leistungsregler für die unmittelbare
Verstellung der Erregung einer Synchronmaschine. Der bewegliche Teil des Reglers
besteht aus den mechanisch verbundenen Ankern von zwei Elektromagneten, die einanderentgegenwirken.Beide
Elektromagneten sind mit je einer Strom- und einer Spannungsspule versehen, von
denen beide Spulen des einen Magneten im gleichen Sinne, die des anderen Magneten
im entgegengesetzten Sinne durchflossen werden. Mindestens einer der Stromkreise
ist mit einer Phasenkorrektion versehen, die so- einstellbar ist, daß der Regler
im Gleichgewicht ist, wenn die Phasenverschiebung einen gewünschten konstanten Wert
besitzt. Als Mittel zur Verschiebung des Phasenwinkels zwischen Strom- und Spannungskreis
dient z. B. eine Selbstinduktion in Reihe mit der Spannungswicklung oder ein Ohmscher
Widerstand im Nebenschluß zur Stromwicklung. Das Gleichgewicht des Reglers ist vorhanden,
wenn der Stromvektor senkrecht zum Spannungsvektor steht.
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Die Einrichtung gemäß dem Hauptpatent besteht darin, einen Spannungsvektor
zu erzielen, der in Größe und Phase gegenüber den festen Phasen eines Netzes mit
konstantem Potential veränderlich ist. Demgemäß können die Stromtransformatoren
in beliebige Netzphasen eingeschaltet werden.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung, um die Phase des
Stromes gegenüber den Strömen der festen Phasen eines Mehrphasennetzes zu verändern.
Das geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß die Stromspule des Reglers von einem
regelbaren Strom durchflossen wird, der die Resultante aus den Strömen zweier Stromtransformatoren
verstellt, die in diejenigen Netzphasen eingeschaltet sind, an der die Spannungsspule
liegt, und daß der Stromwicklung des Reglers ein oder mehrere Widerstände parallel
geschaltet sind, deren Schleifkontakte so einstellbar sind, daß der resultierende
Strom in seiner Phase beliebig gegenüber dem aus den n Stromvektoren der n Netzphasen
gebildeten System verändert werden kann.
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In der Zeichnung zeigen die Abb. z bis 3 als Ausführungsbeispiel der
Erfindung die Diagramme der Spannungen zwischen den Phasen und der Ströme jeder
Phase eines Dreiphasennetzes.
Abb. ¢ zeigt eine weitere Anwendungsform.
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In den Abbildungen ist.von der eigentlichen Regelvorrichtung nach
dem Hauptpatent nur die Stromspule gezeichnet. Die Netzphasen sind mit R, S und
T bezeichnet, die Klemmen für den Anschluß der Stromwicklung des Reglers mit
f und f 1 und die für die Spannungswicklung mit e und el. Der Spannungskreis
des Reglers ist nicht gezeichnet und wird z. B. - zwischen den Phasen S und T abgezweigt.
Der Strom in der Spannungswicklung sei in Phase mit dem Vektor S, T, und zwar unter
Vernachlässigung des durch die Reaktanz des Stromkreises verursachten Fehlers.
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Jede Phase S und T ist nun erfindungsgemäß mit einem Stromwandler
versehen, die durch Kreise an den Punkten S und T dargestellt sind. Der an den Klemmen
f, f1 abgezweigten Stromwicklung des Reglers ist ein Widerstand A B parallel
geschaltet, auf dem sich ein Schleifkontakt C verstellen läßt und der somit als
Potentiometer wirkt. Die Sekundärwicklung des Stromwandlers über der Phase S ist
einerseits an die Klemme f und andererseits an den beweglichen Schleifkontakt C
angeschlossen, die Sekundärwicklung über Phase T an die Klemmen f, f1.
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Die Wirkungsweise _-der Einrichtung ist folgende Ist der Schleifkontakt
C in die Nähe von B eingestellt (Abb. i), so ist der Wert des Widerstandes groß
in bezug auf die Impedanz der Stromwicklung, und der Strom fließt ungeschwächt durch
die Stromwicklung. Er ist gleich der Vektorsumme der Ströme in den Phasen
S und T, wie in der Abbildung durch J dargestellt. Da das Gleichgewicht
des Reglers dann vorhanden ist, wenn der Stromvektor der Stromwicklung senkrecht
zum Stromvektor der Spannungswicklung steht, so folgt daraus, daß das Gleichgewicht
durch J senkrecht zu S T gegeben ist, das heißt die Phasenverschiebung ist gleich
Null.
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Befindet sich dagegen der Schleifkontakt C des Widerstandes in der
Nähe von A (Abb. z), so ist die Sekundärwicklung des Transformators über der Phase
S kurzgeschlossen. Die Stromwicklung des Reglers wird infolgedessen nur von dem
Strom der Sekundärwicklung des Transformators über Phase T durchflossen. Wie aus
derAbbildung ersichtlich, ist das Gleichgewicht des Reglers vorhanden, wenn der
Strom I1@ der Phase Tsenkrecht zur SpannungS Tsteht. Dieses entspricht einer Phasennacheilung
des dreiphasigen Stromsystems gegenüber dem Spannungssystem von 6o', d. h. cosg
= o,5.
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Wird nun der Schleifkontakt C auf die Mitte des Widerstandes
A B eingestellt (Abb. 3), so teilt sich der Sekundärstrom des Wandlers über
Phase S in zwei Teile, von denen der eine zur Klemme A, der andere zur Klemme B
fließt. Die Stromwicklung des Reglers wird infolgedessen einerseits vom ganzen Sekundärstrom
des Wandlers T = I-1- und andererseits von einem Teil des Sekundärstromes
des Wandlers S = Ils durchflossen, die Resultierende von Ir und Il s ist = J, Das
Gleichgewicht des Reglers wird erhalten, wenn J1 senkrecht auf S T steht. Dieses
entspricht einer Phasennacheilung zwischen o und 6o'.
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Das Verschieben des Schleifkontaktes C auf dem Widerstand
A B ist also ein Mittel zur Veränderung der Phasenverschiebung des Stromkreises,
in den der Regler eingeschaltet ist und dessen Leistungsfaktor konstant gehaltenwerden
soll.
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Bei dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel ist vorausgesetzt,
daß es sich darum handelt, den Leistungsfaktor für nacheilenden Strom in den Grenzen
zwischen i und 0,5 zu regeln. Man kann nun die Einrichtung gemäß der Erfindung
verbessern, wenn man an die Klemmen f, f1 des Reglers einen zweiten Widerstand D
E legt (vgl. Abb. 4). Der Schleifkontakt F dieses Widerstandes ist an die Sekundärwicklung
über der Phase T angeschlossen. Auf diese Weise wird es möglich, durch Verschiebung
des einen oder des anderen Schleifkontaktes auf den zugehörigen Widerständen den
Leistungsfaktor für nacheilenden und voreilenden Strom zu regeln.
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Abb. q. zeigt die Lage der Schleifkontakte C und F bei einem Leistungsfaktor
für voreilenden Strom zwischen 0,5 und i. Der resultierende Strom J2, der
in der Stromwicklung des Reglers fließt, ist gleich der Vektorsumme des gesamten
Stromes I s und einem Teil des Stromes IT. Daraus ergibt sich, daß das dreiphasige
System der Ströme in bezug auf das der Spannungen in der Phase nach vorwärts verschoben
ist. Die Einrichtung nach Abb. q. kann dadurch vereinfacht werden, daß der Widerstand
D E weggelassen wird, wobei dann der Schleifkontakt F ebenfalls auf dem Widerstand
A -B verstellbar sein muß.
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In den Ausführungsbeispielen ist der Fehler nicht beachtet worden,
der von der Phasenverschiebung des Reglers selbst herrührt. Wenn man diesen Fehler
berücksichtigen will, so sind an den beschriebenen Einrichtungen keine Änderungen
vorzunehmen, falls dafür gesorgt wird, daß die Phasenverschiebung des Reglers durch
Mittel beliebiger Art, wie z. B. Selbstinduktion oder Widerstand, kompensiert wird.
Man kann auch die Phasenverschiebung des Reglers unberücksichtigt lassen; es ist
klar, daß letztere sich im geometrischen Sinne zu der Phasenverschiebung addiert,
die durch die Einrichtung gemäß der Erfindung erzeugt wird. Die Erfindung ist auch
bei Mehrphasennetzen anwendbar.
Durch die Einrichtung gemäß der
Erfindung wird erreicht, daß der gesamte oder ein Teil des Stromes in der Sekundärwicklung
des einen Stromwandlers mit dem ganzen oder einem Teil des Stromes in der Sekundärwicklung
des andern derart verglichen werden kann, daß ein resultierender Strom gebildet
wird, dessen Phase nach Belieben in bezug auf die durch die n Stromvektoren in den
nNetzphasengebildeten Systeme verändert werden kann.