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Einrichtung zum Vergleich von Frequenz und Phase zweier parallel zu
schaltender Hochspannungsnetze Das Hauptpatent 510 934 betrifft eine Einrichtung
zum Vergleich von Frequenz und Phase zweier parallel zu schaltender Hochspannungsnetze
mittels eines elektrostatischen Instrumentes, welches über Spannungsteiler an die
beiden Netze angeschlossen ist, bei der das elektrostatische Instrument mindestens
drei isoliert voneinander angeordnete, teils feste, teils bewegliche Beläge aufweist,
an die die Vergleichspotentiale angeschlossen sind und von denen zwei feststehende
bzw. bewegliche Beläge an zwei Phasen des einen \ etzes und der bewegliche bzw.
feststehende Belag an eine Phase des anderen Netzes angeschlossen sind und das Zeigerglied
des Instrumentes mit dem beweglichen Belag verbunden ist. Es hat sich gezeigt, daß
das bewegliche System des Instrumentes bei ungünstiger Gestaltung in seiner Bewegung
zu Kipperscheinungen neigt, d. h. der Zeiger bewegt sich bei einer stetigen, gleichiörmigen
Veränderung der Phasenlage nicht ebenfalls gleichförmig, sondern ruckartig. Die
Einstellung des Zeigers ist nicht bei allen Phasenlagen eindeutig bestimmt. Zur
Erläuterung diene die Abb. i, in der der Winkelausschlag u des beweglichen Systems
in Abhängigkeit von der Phasenlage (p aufgezeichnet ist. Die eingetragene Kurve
(Charakteristik) weist mehrere Stellen auf, bei denen zu einem Wert cp mehrere Werte
x gehören.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden und eine
möglichst geradlinige Charakteristik nach Abb.2 erreicht, daß die feststehenden
und die beweglichen Beläge eine solche Form erhalten. daß sich die Kapazität zwischen
den festen und den beweglichen Belügen mit «-achsendern Ausschlag des Instrumentes
gleichmäßig ändert, und zwar derart, daß der Zeigerausschlag möglichst proportional
dem angezeigten Phasenwinkel der verglichenen Spannungen wird.
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Eine mathematische Behandlung ist wie beim elektrodynamischen Synchronoskop
durchführbar und ergibt im Analogieschluß, daß insbesondere solche Formen günstig
sind, bei denen sich die Kapazität C des beweglichen Systems gegen die festen Feldbeläge
nach dem Gesetz ändert: C - a + b # cos q-, worin a und
b Konstanten sind und a - Verdrehungswinkel. Die Kapazitätsänderung kann
durch Veränderung der wirksamen Flächenstücke oder des Abstandes dieser Stücke erfolgen.
Das Meßwerk ist somit ein richtiger elektrostatischer Drehfeldmotor. dessen Kapazität
zwischen dein beweglichen System einerseits und allen festen Teilen andererseits
bei jeder Stellung des Systems konstant
ist und der infolgedessen
ein völlig gleichförmiges Drehfeld erzeugt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsl:eispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen die Abb. 3 bis 5 im Längsschnitt, Grundriß und Abwicklung die Kapazitätsänderung
durch Veränderung der wirksamen Fläche und die Abb. 6 bis 8 durch Änderung des Flächenabstandes.
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Bei dem Beispiel gemäß Abb. 3 bis 5 ist das feststehende Feldsystem
2, 3 und .4 im wesentlichen aus einem Metallzylinder gebildet, der entsprechend
den drei Phasen der Netzspannung in drei Sektoren geteilt ist. jeder Sektor ist
mit einer Phase der Netzspannung verbunden. Das als bewegliches System ausgebildete
Zeigerglied sitzt auf einer senkrechten Achse 6 mit Spitzenlagerung und trägt einen
Zylinder 5 aus Isolierstoff, .der sich innerhalb der Sektoren 2, 3 und .4 des festen
Feldsystems bewegt. Dieser Zylinder ist in der in Abb. 5 in Abwicklung dargestellten
Weise mit Stanniol beklebt. Der Metallbelag ist so geformt, daß die Fläche, die
einem festen Sektor gegenübersteht, sich bei einer Drehung des beweglichen Systems
ganz allmählich ändert. Der Zeiger 7 spielt über einer horizontalen vollen Kreisskala
8, deren Ablesung von der Seite her durch einen nicht dargestellten Schrägspiegel
ermöglicht werden. kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 6 bis 8 ist das feste Feldsystem
12, 13, 1q. wiederum als unterteilter Zylinder ausgebildet. In der Mittelachse 14
(Abb. 6) des Zylinders ist die Drehachse des beweglichen Systems gelagert, die exzentrisch
die wirksame Zylinderfläche 15 trägt. Der Innenzylinder besteht aus dünnem Blech
und ist auf seiner ganzen Oberfläche spannungsführend. Die Kapazität des Innenzylinders
gegen einen Sektor ändert sich je nach seiner Lage infolge der Ab-Standsänderungder
spannungsführendenTeile. Die festen Sektoren haben diesmal eine Gestalt, die in
Abb. 8 in der Abwicklung dargestellt ist. Die Unterteilung ist nicht parallel zur
Zylinderachse vorgenommen, sondern schräg dazu, um auch hier eine sprungweise Änderung
der Kapazität zu vermeiden. Zur Vergleichsmäßigung der Charakteristik kann man außerdem
noch die an sich bekannte Vervielfachung der Drehfeldsysteme heranziehen. Man wird
.dann die Unterteilung des festen Zylinders so vornehmen, daß sich die gleiche Phase
nach i8o° oder i2o° wiederholt, d. h. man bekommt dann im ganzen sechs und neun
Sektoren. Der Innenzylinder erhält dann einen elliptischen bzw. dreieckförmigen
Querschnitt, so daß die in mechanischer Hinsicht ungünstige Exzentrizität vermieden
ist.
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Zur Erzielung größerer Feldstärken kann das Meßwerk des elektrostatischen
Instrumentes in an sich bekannter Weise im Vakuum, in verdichteten Gasen oder in
einem flüssigen Dielektrikum, z. B. 0l, Petroleum o. dgl., angeordnet sein.