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Regelvorrichtung zur Verbesserung des Leistungsfaktors Regelvorrichtungen
zur Verbesserung des Leistungsfaktors, bestehend aus einem dynamometrisch wirkenden,
aus Strom- und Spannungsspulen zusammengesetzten Instrument mit beweglichem Kontaktanker,
sind bereits bekannt.
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Die Erfindung besteht darin, daß zur Einstellung eines beliebigen,
von i verschiedenen Wertes des cos q) die Abstände zwischen Strom- und Spannungsspulen
veränderlich sind. Zweckmäßig sind die Spannungsspulen in bei anderen elektrischen
Meßinstrumenten bekannter Weise an beiden Enden eines den Kontaktanker steuernden
Drehorgans je zwischen gegengeschalteten Stromspulen, deren gegenseitige Abstände
verändert werden können, angeordnet. -Die beiliegenden Abbildungen zeigen eine Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes, und zwar Abb. i die Regelvorrichtung im Schrägriß, Abb.
2 das zugehörige Schaltschema.
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Die Regelvorrichtung besteht aus zwei Elektrodynamometern Hl und H=
gleicher Konstruktion und Leistung; die wesentlichen Teile der Elektrodynamometer
sind zwei amperemetrische Stromkreise, zwei voltmetrische Stromkreise und ein Antriebsrelais.
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Die beiden amperemetrischen Stromkreise sind einander vollkommen gleich;
so daß die Beschreibung des einen auch für den anderen gelten kann. An einer Platte
i sind zwei Führungswellen 2 und 3 befestigt, deren freie Enden durch eine Platte
q. verbunden sind. In den Platten i und q. ist des weiteren eine Welle 5 drehbar
gelagert, deren äußeres Ende einen Knopf 6 trägt. Der zwischen den Platten liegende
Teil der Welle 5 ist zur einen Hälfte mit rechtsgängigem, zur anderen mit linksgängigem
Gewinde versehen. Auf den Führungsstangen 2 und 3 sind durch Gleitlager 7 Gehäuse
8 und 9 aus Isolierstoff, in dein die Stromspulen i o bzw. i i gefaBt sind, verschiebbar
geführt. Die Gehäuse 8 und 9 werden durch die Welle 5 in mit Gewinde versehene Büchsen
durchsetzt. Die Enden der Stromspulen io und i i sind durch Kupferstreifen i2 an
die Gleitlager 7 angeschlossen, die während der Gleitbewegung der Stromspulen io
und ii in elektrisch leitender Verbindung mit den Führungsstangen 2 und 3 bleiben,
und zwar mit Hilfe von Schleiffedern 13. Wird Knopf 6 gedreht, so bewegen
sich die Stromspulen io und ii in entgegengesetzter Richtung, den Zwischenraum zwischen
ihren inneren Flächen je nach Drehrichtung vergrößernd oder vermindernd. Zwischen
den beiden Stromspulen io und ii ist die Spannungsspule 1q. verstellbar angeordnet;
der jeweilige Abstand der Stromspulen io und ii wird durch einen Zeiger markiert;
dieser sitzt auf einem Zahnrad 15,
das mit einem Triebrad 16
der Welle 5 in Eingriff steht.
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In zwei an Platte i befestigte Träger 17
und 18 sind mit Achatspitzen
versehene Schrauben eingelassen, auf welchen die gehärteten Stahlenden einer Drehachse
ig ruhen. Die Spannungsspulen 14 und 14, sind auf einer Stange 2o befestigt, in
deren Mitte ein von Welle ig in einer Bohrung durchsetzter Zylinder angeordnet ist.
Auf Welle ig sitzen zwei entgegengesetzte Federn 21 und 22 sowie ein Hebel 23; die
Federn 2,1 und 22 sind dauernd bestrebt, einen Schwinghebel 24 in Nullstellung zu
halten, während Hebel 23 die Bewegungen der Drehachse ig auf die Schwingstange 24
überträgt.
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An dem oberen Träger 17 ist ein Rahmen 25 befestigt, in welchem die
Stange 24 drehbar gelagert ist. Das freie Ende der Schwingstange 24 ist mit einem
elektrisch leitenden Kontakt 26 besetzt, die mit einstellbaren Kontaktschrauben
27 und 28 in Wechselwirkung arbeitet. Letztere sitzen auf Gleitlagern 29 und 3o,
die auf einer Stange 31 verschiebbar geführt sind.
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In Abb.2 ist die Schaltung der Regelvorrichtung an einer mit Dampfkraftreserve
ausgerüsteten und von einer Stromerzeugungszentrale aus mit Strom versorgten Verteilungszentrale,
in welcher zur Steigerung des Leistungsfaktors ein Synchronmotor dient, gezeigt.
In dem Stromkreis des mit Gleichstrom gespeisten Rotors R ist der mehrstufige Widerstand
c eingeschaltet, dessen Einstellung entweder von Hand mittels eines Handrades d
oder selbsttätig durch einen Drehstromumformer e erfolgen kann. Die stets mit gleicher
Geschwindigkeit und in gleicher Richtung umlaufende Umformerwelle treibt durch die
an ihrem Ende sitzende Schnecke f zwei Schneckenräder g und h, die lose auf ihren
Achsen laufen, solange die Spulen i und k einer elektrometrischen Ein- und Ausrückkupplung
nicht von Strom durchflossen sind. Wird eine der beiden Spulen i oder k erregt,
so wird die Drehung der Schneckenräder auf das zugehörige Triebrad 1 bzw.
m sowie auf das Zahnrad n übertragen. Letzteres sitzt auf dem einen Ende einer Welle
p, deren anderes Ende den beweglichen Kontaktarm o des Widerstandes c trägt. Der
Drehstromumformer e erzeugt gleichzeitig den zur Erregung der Spulen i und
k sowie der Relaisspulen erforderlichen Gleichstrom.
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Die Wirkungsweise, der Vorrichtung ist folgende: Durch Drehung des
Handrades d (Ab'b. 2) wird die Erregung R so eingestellt, daß der cos 99 an den
Hauptschienen den Wert i, ablesbar an einem an die Schienen geschalteten Leistungsfaktormesser,
annimmt. Nach dieser Einstellung befindet sich die Schwingstange 24 in Ruhestellung,
in welcher der Kontakt 26 keine der beiden Kontaktschrauben 27 oder 28 berührt.
Tritt nun eine Veränderung des Leistungsfaktors durch induktive Belastung ein, so
wird Stange 24 verschwenkt und legt sich mit ihrem Kontakt 26 an den Kontakt 27.
Dadurch wird der Stromkreis eines Relais r geschlossen, das seinen Anker v anzieht
und so seinerseits den Stromkreis der Kupplungsspule i schließt. Diese kuppelt in
der vorgeschriebenen Weise das Zahnrad e mit dem Zahnrad 1, wobei durch Drehung
des Kontaktarmes o des Rheostaten der Widerstand des Erregerstromkreises R so lange
verringert wird, bis die Schwingstange 24 ihre Ruhelage wieder einnimmt.
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Tritt dagegen eine kapazitive Belastung ein, so legt sich die Stange
24 mit ihrem Kontakt 26 an die Kontaktschraube 28. Hierdurch wird durch Erregung
eines Relais s und Schließung des Stromkreises der Kupplungswicklung k durch den
Relaisanker t der Arm o des Rheostaten c in entgegengesetzter Richtung bewegt,
bis der Erregerstromkreis des Induktors R so weit geschwächt ist, daß die Schwingstange
24 in die Ruhestellung zurückkehrt.
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Eine Regelvorrichtung, deren Regelmöglichkeit auf die Erhaltung eines
cos gq - i beschränkt wäre, würde praktisch unbrauchbar sein, da der Gesamtleistungsfaktor
selbst der besten Anlagen und unter den besten Betriebsverhältnissen kaum den Wert
cos (p - 0,8 erreicht.
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Gemäß der Erfindung wird nun die Regelmöglichkeit über die ganze Reihe
der zwischen 6o° und - 6o° liegenden Werte des Winkels .p durch Änderung der gegenseitigen
Abstände der Stromspulen von den Spannungsspulen der beiden Elektrodynamometer H,.
und HZ erreicht. Diese Änderung der Entfernung geschieht durch Drehung der Knöpfe
6 und 6, gemäß Abb. i in der einen oder anderen Drehrichtung. Hierdurch wird erreicht,
daß der Kosinus eines beliebigen Winkels der genannten Winkelreihe konstant eingestellt
werden kann, da in Abhängigkeit von dem Abstand der Stromspulen von den Spannungsspulen
die Schwingstange 24 jeweils nur dann aus ihrer Ruhelage abweicht, wenn dieser Wert
des cos T über- oder unterschritten wird.