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Reguliereinrichtung an Induktionsblindmeßgeräten Bei Induktionsblindmeßgeräten
muß beim Netzleistungsfaktor Eins der Phasenwinkel zwischen dein wirksamen Spannungsfluß
und dem wirksamen Stromfluß o° bzw. r8o° sein, damit die Meßgeräte bei irgendwelchem
Leistungsfaktor richtige Werte messen.
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Es sind Blindverbrauchsmesser bekannt geworden, bei welchen eine sogenannte
Kunstschaltung verwendet wird, sie besteht darin, daß solche Spannungen gewählt
werden, daß bei Verwendung normaler oder wenig geänderter Triebsysteme von Wirkverbrauchsmessern
obiger Bedingung Genüge getan ist. Diese Meßgeräte haben aber den Nachteil, daß
sie vom Drehfeld nicht unabhängig sind, und daß daher der Anschluß der Zähler nach
einem bestimmten Drehfeldsinne vorgenommen werden muß.
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Überdies können durch diese Methode für Einphasensysteine keine Blindmeßgeräte
hergestellt werden.
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Es sind daher andere Anordnungen geschaffen worden, die bei Verwendung
der richtigen Spannung die erforderlichen Bedingungen erfüllen. Eine solche Anordnung
besteht darin, daß der Spannungsspule Widerstand vor-und der Stromspule ein Ohmscher
Widerstand parallel geschaltet wird. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Anordnung
ganz gute Resultate liefert. Ein Nachteil besteht aber in der Reguliereinrichtung
für die induktive Abgleichung. Eine solche Einrichtung soll, wenn immer möglich,
das Drehmoment bei Nennlast nicht verändern; mit andern Worten. heißt dies, daß
die Triebflüsse bei der Regulierung konstant bleiben sollen, und daß nur der Phasenwinkel
zwischen denselben ändern darf.
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Die induktive Abgleichung kann bei dieser prinzipiellen Schaltung
durch Veränderung des Parallelwiderstandes zur Stromspule oder durch Zu- oder Abschalten
von Ohmschem Widerstand im Spannungskreis geschehen. Die erste Reguliermethode ist
namentlich für größere Stromstärken sehr unerwünscht. Beiden Methoden haftet überdies
der Nachteil an, daß dadurch auch die Triebflüsse und damit die Einstellung bei
Nennlast verändert werden. Das ist für den Gang der Eichung eine große Erschwerung.
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Vorliegende Erfindung zeigt eine Schaltung, die diesen Nachteil nicht
aufweist. Gemäß derselben besitzt die Spannungsspule eine Anzapfung, die sowohl
als das Ende der Wicklung der Spannungsspule über Widerstände mit dem eigentlichen
Vorschaltwiderstand verbunden sind, wobei mindestens einer jener Widerstände regulierbar
ist.
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Durch bestimmte Bemessung der Widerstände und der totalen Windungszahl
der Spannungsspule im Verhältnis zu den angezapften Windungen. sowie durch die Veränderung
des
regulierbaren Widerstandes wird erreicht, daß sich die Phasenlage des wirksamen
Spannungsflusses gegenüber der Klemmungsspannung verhältnismäßig stark, die Größe
aber nur wenig ändert. Es sei hierbei erwähnt, daß die Änderung der Phasenlage des
wirksamen Spannungsflusses um i Grad bei einem Netzleistungsfaktor cos (a _-_- o,866
bei einem sonst richtig eingestellten Blindverbrauchsmesser einen Fehler von etwa
3 °/o hervorruft. Die Winkeländerungen, welche also erzeugt werden müssen, sind,
zeichnerisch betrachtet, nicht sehr groß. In den nachfolgenden Diagrammen müssen
daher der Deutlichkeit halber die Verhältnisse etwas verzerrt dargestellt werden.
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Fig. i zeigt das; prinzipielle Schaltungsschema der Blindmeßgeräte
mit Vorscbaltwiderstand zur Spannungsspule und mit Parallelwiderstand zur Stromspule.
i ist die Spannungsspule, 2 ihr Vorschaltwiderstand, q. die Stromspule und 5 der
Parallehwiderstand zur Stromspule.
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Fig. a zeigt das prinzipielle Vektordiagramm der Schaltung. OP ist
der Vektor der Klarumspannung, 00' die Spannungskomponente am Vorschaltwvderstand
z und OP die Spannungskomponente an der Spannungsspule i. 0R sei der wirksame Spannungsfluß.
Die Netzstromstärke ist in Phase mit der Netzspannung angenommen und durch den Vektor
OS dargestellt. Sie teilt sich in die beiden Teilströme 0r = 1, und 0U
- J,. Der Strom JG durchfließt den ParalleIwiderstand 5, J4 die Stromspule
q.. Es ist ersichtlich, daß es durch bestimmte Abgleichung möglich ist, den Strom
in der Stromspule und damit auch den Stromfluß mit dem wirksamen Spannungsfluß in
Phasenübereinstimmung oder bei Umkehrung des wirksamen Spannungsflusses um i8o°
in Phasenopposition zu bringen. Sind die Flüsse mit den Strömen nicht genau in Phase,
was wegen der Verluste in dem Eisen zumeist der Fall sein wind, so sind die Abgleichungen
doch stets so vorzunehmen, daß die Bedingungen für die Triebflüsse erfüllt sind.
Der Einfachheit halber ist in Fig. 2 angenommen, daß die Flüsse mit den erzeugenden
Strömen genau in Phase sind.
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In Fig. 3 ist nun ein Schaltungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.
Stromspule und Parallelwiderstand sind wie in Fig. i mit ¢ bzw. 5 bezeichnet. Der
eigentliche Vorschaltwnderstand des Spannungskreises liegt zwischen den Punkten
A und B. Ein weiterer Ohmscher Widerstand liegt zwischen den Punkten B und
C. Die Spannungsspule CF hat einen Anzapfpunkt D, der über einen Vorschaltwiderstand
mit dem Punkte B verbunden ist. Die verschiedenen Widerstände sind in der Fig. 3
mit R1, R2 und R3 bezeichnet, die entsprechenden Ströme mit 1, bzw. T,', J2 und
T3. Dabei ist .angenommen, daß der Widerstand R2 regulierbar ist. Es sollen jetzt
zwei Vektardiagramm.e für den Spannungskreis und für zwei verschiedene Werte von
R2 aufgezeichnet werden, um die physikalischen Verhältnisse anschaulich darzustellen.
Um die Diagramme übersichtlich zu machen, müssen einzelne Vernachlässigungen gemacht
werden, die jedoch das prinzipielle Bild nicht trüben. Das erste Vektondiagramm
betrachtet den Fall, wo der Widerstand R., ausgeschaltet ist, es ist dann R2
- oo, J2 - o und J1 = J3. Das Vektordiagramm ist aus Fig. q. ersichtlich
und entspricht deinjenigen Teil des Diagramms in Fig. 2, welcher den Spannungskreis
vektoriell darstellt. Die Art der Darstellung ist nur etwas anders. Man geht aus
von der in der Spannungsspule FD induzierten Spannung. Die Endpunkte der Vektoren
tragen die nämliche Buchstabenbezeichnung wie die Punkte in der Fig. 3, zwischen
denen die betreffenden Spannungen gemessen werden können.
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Der Einfachheit halber ist angenommen, daß der Ohmsche Widerstand
der Spannungsspule mit .dein Vorschaltwiderstand vereinigt ist.
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Der Spannung DF ist um go' nacheilend dem Spannungsfluß FG (DE bezeichnet.
Der Strom FH _-_. J, ist gegenüber der Spannung um weniger als go° verschoben,
da im Spannungseisen Verluste zu decken sind. J, verursacht in den Ohmschen Wid,erständ°n
R, und R3 einen Spannungsabfall DA, der mit dem Stromvektor parallel verläuft. AF
ist die Netz- oder Klemmspannung, die an dem Spannungskreis angelegt wird. Der Spannungsfluß
ist gegenüber der Klemmspannung um den Winkel V nacheilend verschoben.
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In Fig. 5 ist nun das Vektordiagramin für den Fall gezeichnet, daß
R, einen endlichen Wert hat. Durch die Änderung des Widerstandes R2 wird also die
induktive Regulierung vorgenommen. In der Teilwicklung CD
der Spannungsspule
wird auf jeden Fall vom Haupteil der Spule DF eine elektromotorische Kraft (EMK.)
induziert. Sie ist in Fig. 5 mit FL bezeichnet und eilt dein Fluß FG- cDE um go°
in der Phase nach. Diese EMK. erzeugt im Stromkreis DCB einen Strom, der der erzeugenden
Spannung nacheilt. Dieser Strom ist FL-T.. Er zwingt die Spannungsspule DF, .einen
Gegenstrom aufzunehmen. Dieser Strom FL' sei mit Tz bezeichnet. Seine Größe
verhält sich zu 1, wie das umgekehrte Verhältnis der Windungszahlen. Dieser Strom
J, setzt sich mit dem Strom J,. zu dem tatsächlich in der Spule vorhandenen Strom
FM - J,' zusamtuen.
Dieser Strom fließt auch im Widerstand R,. Im
Widerstand R, fließt nun aber die Summe der Ströme L und J,'. Die Spannung FD wurde
gleich groß vorausgesetzt wie in Fig.4. Damit wird auch der Fluß (DE konstant bleiben.
Wird nun die Kleinnispannung ermittelt, so ist zur Spannung FL) der Ohmsche Spannungsabfall
R; hinzuzufügen. Er ist durch den Vektor DB - J2 Rü gegeben. Weiter kommt
hinzu der Ohnische Spannungsahfall J,' R, - B<4'. Der Vektor der Klemmenspannung
ist jetzt FA'. Der Phasenwinkel zwischen Klemmenspannung FA' und dem Spannungsfluß
wird ip'. Es ist ersichtlich, daß es durch bestimmte Wahl der Widerstände möglich
ist, die Größe der Spannung an der Spannungsspule konstant zu halten und daß nur
die Phasenlage derselben gegenüber der Klemmenspannung variiert.
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Die Verhältnisse sind nicht ganz einfach zu übersehen. Die theoretischen
Erörterungen werden aber durch Versuchsergebnisse bestätigt, indem durch Änderung
des Widerstandes R.> vom Wert o bis co bei einem Pliasenivinlcei im Netz von 9o°,
d. h. cos (E - o oder sin q) - i,o, das Drehmoment mir um etwa o,2 °/o änderte,
währenddem bei einem Phasenwinkel von 30°, d. h. cos (z, @ o.@(y@ bzw. sin (p -
o, j, eine Änderung des Drehmomentes tun etwa 2o°l, auftrat. Diese große Änderung
des Drehmomentes beruht also zum allergrößten Teil auf der Änderung des Phasenwinkels
zwischen den Triebflüssen.
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Versuche haben ergeben, daß durch diese Anordnung die Abhängigkeit
von der Frequenz und der Spannung nur ganz wenig beeinflußt wird. Auch der Temperaturfehler
erleidet keine wesentliche Einbuße. Die Art der Regulierung bedeutet daher einen
ganz wesentlichen Fortschritt.
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Die Einrichtung kann sowohl bei Einpliasenzählern als bei Mehrphasenzählern
verwendet werden. Ihre Anwendung beschränkt sich aber nicht nur auf Zähler, sie
ist auch gut verwendbar für Induktionswattineter zur Blindverbratichsmessung. Der
regulierbare Vorschaltwiderstand kann entweder R_ oder R, sein. Er kann auf mannigfache
Art hergestellt werden. Es ist vorteilhaft, dafür Sorge zu tragen, daß er unter
Spannung gefahrlos bedient werden kann. Der Regulierwiderstand kann ein rein Ohmscher
Widerstand sein. Es kann aber auch ein induktiver Widerstand, z. B. eine regulierbare
Drosselspule, verwendet werden. Es wäre auch denkbar, eine Kapazität anzuwenden
und mit Widerstand allein oder mit Widerstand und Drosselspule in Verbindung zu
bringen. Bei allen diesen Kombinationen muß nur darauf Bedacht genommen werden,
daß die in der Teilspule induzierte Spannung bewirkt, daß die in den Widerständen
I?. und R., auftretenden Spannungsabfälle sich mit der Spulenspannung zur Klemmspannung
derart ergänzen, daß die Spulenspannung gegenüber der Klemmspannung in der Phasenlage,
nicht aber in ihrer Größe verändert wird.