DE547921C

DE547921C - Device for frequency monitoring by means of two resonance circuits, one of which is tuned to a frequency slightly above and the other to a frequency slightly below the setpoint

Info

Publication number: DE547921C
Application number: DE1930547921D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich Langrehr
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1930-04-10
Filing date: 1930-04-10
Publication date: 1932-03-31

Description

Einrichtung zur Frequenzüberwachung mittels zweier Resonanzkreise, von denen der eine auf eine etwas oberhalb, der andere auf eine etwas unterhalb des Sollwertes liegende Frequenz abgestimmt ist Zur Messung oder Regelung von Frequenzen elektrischer Weehselstromanlagen sind verschiedene frequenzempfindliche Einrichtungen bekannt, welche in Abhängigkeit von der Abweichung von einer bestimmten Frequenz, dem Sollwert, Kontakt geben und dadurch einen Stromkreis schließen, welcher entweder lediglich anzeigt, daß eine Abweichung vorliegt, oder welcher zur Steuerung eines Regelorgans der Frequenz benutzt wird. Einrichtungen dieser Art beruhen gewöhnlich der Eigenschaft von Resonanzstromz auf kreisen, in der Nähe der Resonanz irgend-%velche Größen, z. B. Strom, Spannung o. dgl., in ungewöhnlich hohem Maße zu ändern. Man hat auch bereits zwei Resonanzkreise vorgesehen, von denen der eine auf eine etwas oberhalb, der andere auf eine etwas unterhalb des Sollwertes liegende Frequenz abgestimmt ist, um die Anordnung frequenzeinpfindlicher zu machen. Die bekannten Einrichtungen besitzen etwa bei der Normalfrequenz ihre größte Empfindlichkeit. Für den praktischen Betrieb ist dieser Zustand nicht immer erwünscht, da meistens geringe Frequenzabweichungen zugelassen werden müssen, um jede unnötige Beunruhigung des Betriebes zu vermeiden. Gemäß der Erfindung werden Anordnungen getroffen, die erst bei einer gewissen Größe der Abweichung ansprechen, dann aber mit großer Genauigkeit und großem Drehmoment arbeiten.Device for frequency monitoring by means of two resonance circuits, of which one on a slightly above, the other on a slightly below The frequency lying around the setpoint is matched For measuring or regulating frequencies electrical alternating current systems are different frequency-sensitive devices known which, depending on the deviation from a certain frequency, the setpoint, give contact and thereby close a circuit, which either only indicates that there is a deviation, or which one is used to control a Control organ of the frequency is used. Facilities of this type are usually based the property of resonance currents to circulate, in the vicinity of the resonance any-% velche Sizes, e.g. B. current, voltage o. The like. To change to an unusually high degree. Man has also already provided two resonance circles, one of which points to something above, the other is tuned to a frequency slightly below the setpoint is to make the arrangement more sensitive to frequency. The well-known facilities have their greatest sensitivity around the normal frequency. For the practical In operation, this state is not always desirable, as the frequency deviations are usually small must be approved in order to avoid any unnecessary alarming of the company. According to the invention, arrangements are made that only have a certain size address the deviation, but then with great accuracy and high torque work.

Dies wird gemäß der Erfindung unter Verwendung zweier Resonanzkreise, von denen der eine auf eine etwas oberhalb, der andere auf eine etwas unterhalb der Sollfrequenz liegende Frequenz abgestimmt ist, dadurch erreicht, daß die beiden Resonanzkreise derart bemessen sind, daß die Blindstromkomponenten der in ihnen fließenden Ströme bei und in der Nähe der Sollfreqenz entgegengesetzt gerichtet sind und daß die Resonanzkreise außerdem so geschaltet sind, daß die aus ihnen abgeleiteten drehmomentbildenden Kräfte bei der Sollfrequenz ihren gleich großen Höchstwert besitzen.This is done according to the invention using two resonance circuits, of which one on a slightly above, the other on a slightly below the set frequency lying frequency is tuned, achieved in that the two Resonance circuits are dimensioned such that the reactive current components in them flowing currents at and in the vicinity of the target frequency are directed in opposite directions are and that the resonance circuits are also connected so that the derived from them torque-generating forces have their maximum value of the same size at the setpoint frequency.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Bei der Ausführungsform nach Abb. i wirken auf die Scheibe io zwei Systeme ii und 1a ein. Die von den Systemen ausgeübten Drehmomente sind frequenzabhängig, und zwar in der Weise, daß der Resonanzkreis des einen Systems beispielsweise auf 49,75 Per.ls abgestimmt ist, der Resonanzkreis des anderen Systems dagegen auf 50,z5 Per./s. Zweckmäßig gibt man der Triebscheibe durch eine Feder o. dgl. eine bestimmte Mittellage. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei der Sollfrequenz 5o Per.(s sind die beiden voii den Systemen i i und 12 auf die Triebscheibe io ausgeübten Drehmomente einander entgegengesetzt gleich, so daß die Scheibe in der Ruhelage verbleibt. Dies gilt auch innerhalb des Frequenzbereiches zwischen 49,9 und 5o, i Per./s. Fällt dagegen die Frequenz beispielsweise auf 4975 Per.fs, so kehrt sich die Phasenlage des Blindstromes in dem einen System um, und die Triebscheibe wird von beiden Systemen im gleichen Sinne beeinflußt. Der von ihr ausgeführte Ausschlag wird für eine Kontaktgabe im Sinne einer unzulässigen Frequenzabweichung nach der negativen Seite benutzt. Im Falle einer Überschreitung der zugelassenen Frequenztoleranz kehrt sich die Phasenlage des Blindstromes des anderen Systems um, und die Triebscheibe dreht sich im entgegengesetzten Sinne, was wiederum durch eine Kontaktgabe zur Anzeige oder für einen Regel- oder Steuerimpuls ausgenutzt wird.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. In the embodiment according to Fig. I, two systems ii and i act on the disk io 1a a. The torques exerted by the systems are frequency-dependent, namely in such a way that the resonance circuit of one system is, for example, 49.75 Per.ls is tuned, the resonance circuit of the other system on the other hand to 50, z5 per./s. Appropriate is given to the drive pulley by a spring or the like certain central position. The mode of operation of the arrangement is as follows: At the setpoint frequency 5o per. (S are the two from systems i i and 12 exerted on the drive pulley io Opposite torques equal to each other, so that the disc is in the rest position remains. This also applies within the frequency range between 49.9 and 5o, i per./s. If, on the other hand, the frequency drops to 4975 Per.fs, for example, then it is reversed the phase position of the reactive current in one system is reversed, and the drive pulley is influenced by both systems in the same sense. The rash she performed is used for making contact in the sense of an impermissible frequency deviation after the negative side used. In the event that the permitted frequency tolerance is exceeded reverses the phase position of the reactive current of the other system, and the drive pulley rotates in the opposite direction, which in turn is caused by contacting the display or is used for a regulation or control pulse.

Um den bei den Blindstromkomponenten der Meßkreise besonders ausgeprägten Phasensprung für die Messung auszunutzen, werden Meßsy steme verwendet, die als Blindleistungsmesser arbeiten. Bei der Anordnung nach Abb. i sind die Meßsysteme als Ferrarisgeräte ausgebildet.To the particularly pronounced in the reactive current components of the measuring circuits To use phase jump for the measurement, Meßsy systems are used as Reactive power meters are working. In the arrangement according to Fig. I, the measuring systems are trained as Ferrari devices.

Der Verlauf der Blindkomponenten der Anordnung nach Abb. i ist in der Abb. a im Diagramm zur Darstellung gebracht. Die Kurven I und II, die die Blindströme der beiden Systeme in Abhängigkeit von der Frequenz darstellen, zeigen, daß in dem beispielsweise gewählten Bereich zwischen 49,9 und 5o, i Per.ls die Blindströme und damit auch die Drehmomente entgegengesetzt gleich groß sind. Außerhalb dieses Bereichs von 49,75 bis 50,25 Pers./s haben die Blindströme jeweils die gleiche Phasenlage, und zwar sind sie (nach Über- oder Unterschreitung) nach-oder voreilend.The course of the reactive components of the arrangement according to Fig. I is shown in the diagram in Fig. A. The curves I and II, which show the reactive currents of the two systems as a function of the frequency, show that in the selected range between 49.9 and 50.1 per.ls, the reactive currents and thus the torques are oppositely equal. Outside this range of 49.75 to 50.25 pers./s, the reactive currents each have the same phase position, namely they are lagging or leading (after exceeding or falling below).

Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb.3 ist ein einziges Meßsystem 13 vorhanden. 14 und 15 sind kapazitive, 16 und 17 induktive Widerstände. Die Widerstände 14 und 16 bilden den einen Resonanzkreis, die Widerstände 15 und 17 den anderen. Beide Resonanzkreise sind auf verschiedene Frequenzen abgestimmt, welche etwas unterhalb bzw. etwas oberhalb der Normalfrequenz liegen. Die Widerstände bilden gewissermaßen eine Brücke, wobei das Meßgerät über Kreuz an die vier Brückeneckpunkte angeschlossen ist. Die eine Spule des vorzugsweise als dynamometrischer Leistungsmesser ausgebildeten Instruments 13 erhält demnach die Netzspannung, während die andere Spule eine durch die Brückenschaltung bestimmte Spannung aufgedrückt bekommt. Die Schaltung der einzelnen Widerstände ist so getroffen, daß die für die Speisung dieser Spule in Betracht kommenden Stromwege von dem einen Pol der Wechselstromquelle zum anderen Pol je für sich über gleichartige Widerstände, als entweder über die kapazitiven Widerstände 14 und 15 oder über die induktiven Widerstände 16 und 17, verlaufen. Die Wirkungsheise der Anordnung nach Abb.3 soll an Hand des Vektordiagramms der Abb. 3 a erläutert werden. Es sei z. B. der eine Resonanzkreis 14, 16 auf eine kleinere Frequenz als die Sollfrequenz abgestimmt, d. h. dieser Kreis soll einen induktiven Strom aufnehmen. Der andere Resonanzkreis 15, 17, der auf eine größere Frequenz als die Sollfrequenz abgestimmt ist, nimmt dann bei der Sollfrequenz einen kapazitiven Strom auf. Der induktive Stromvektor des Resonanzkreises 14, 16 ist in der Abb. 3 a mit J,, der kapazitive Stromvektor des Resonanzkreises 15, 17 ist mit I" bezeichnet. In Phase mit dem Strom J, liegt die Ohmsche Komponente der Spannung, senkrecht dazu liegt die Spannung El,.,, d. h. die Spannung an der Drosselspule 16. Da der Kreis 14, 16 induktiv ist, ist die kapazitiv e Spannung E14, die der Spannung El,, entgegengesetzt gerichtet ist, kleiner als diese. Die Ohmsche Komponente und die Spannungen E" und E14 geben zusammen die Netzspannung EN. Die entsprechenden kapazitiven und induktiven Spannungen El. bzw. E17 an dem -Kondensator und der Drosselspule des zweiten Resonanzkreises sind in dem Diagramm ebenfalls eingetragen. Dabei gelten die stark ausgezogenen Linien für den Fall, daß die Istfrequenz mit der Sollfrequenz übereinstimmt. Aus den Spannungen E14 und E17 bzw. E" und E" ist eine im Diagramm als E,. bezeichnete resultierende Spannung gebildet, die dem Relais 13 zugeführt ist. Bei steigender Frequenz wandern die Endpunkte der Spannungsvektoren auf Kreisbögen, und zwar bei der gezeichneten Darstellungsweise entgegengesetzt dem Uhrzeiger. Ein bestimmter Betriebsfall oberhalb der Sollfrequenz ist in gestrichelten Linien in Abb.3a zur Darstellung gebracht. Die gestrichelt eingezeichneten Vektoren lassen dabei erkennen, daß die resultierende Spannung E,. ihre Größen- und Phasenlage bei Frequenzänderungen in der Nähe der Sollfrequenz fast gar nicht ändert. Da das Instrument 13 außer an dieser resultierenden Spannung noch an der Netzspannung liegt und diese als konstant angesehen werden kann, ändert sich das Drehmoment des Instruments 13 mit der Frequenz in der aus der Abh. 4 ersichtlichen Weise. In dieser Abb. t sind diejenigen Komponente der Spannungen dargestellt, welche sich mit der Netzspannung in Phase befinden. I zeigt dabei den Verlauf einer Blindspannung des Resonanzkreises i4., 1G, 1I den einer Blindspannung des Resonanzkreises 15, 17 an. Man erkennt, daß die aus I und II zusammengesetzte, stark ausgezogene Kurve der Abb. 4 bei und in der bähe der Normalfrequenz über einen bestimmten Frequenzbereich ziemlich in der Nähe der K ullinie verläuft, außerhalb dieses Bereiches sich aber rasch von -Null entfernt.In the embodiment of Figure 3, a single measuring system 13 is available. 14 and 15 are capacitive, 16 and 17 are inductive resistors. The resistors 14 and 16 form one resonance circuit, the resistors 15 and 17 the other. Both resonance circles are tuned to different frequencies, which are slightly below or slightly above the normal frequency. The resistors form a bridge, so to speak, with the measuring device being connected crosswise to the four corner points of the bridge. One coil of the instrument 13, which is preferably designed as a dynamometric power meter, accordingly receives the mains voltage, while the other coil receives a voltage determined by the bridge circuit. The circuit of the individual resistors is made in such a way that the current paths from one pole of the alternating current source to the other pole which come into consideration for supplying this coil are each individually via resistors of the same type, either via the capacitive resistors 14 and 15 or via the inductive resistors 16 and 17. The way in which the arrangement according to Fig. 3 works will be explained using the vector diagram in Fig. 3a. Let it be B. the one resonance circuit 14, 16 tuned to a frequency lower than the setpoint frequency, that is, this circuit should absorb an inductive current. The other resonance circuit 15, 17, which is tuned to a higher frequency than the nominal frequency, then takes up a capacitive current at the nominal frequency. The inductive current vector of the resonant circuit 14, 16 is denoted by J in Fig. 3a, the capacitive current vector of the resonant circuit 15, 17 is denoted by I. In phase with the current J, the ohmic component of the voltage is perpendicular to it the voltage El,. ,, ie the voltage at the choke coil 16. Since the circuit 14, 16 is inductive, the capacitive voltage E14, which is directed in the opposite direction to the voltage El ,, is smaller than this Voltages E "and E14 together give the mains voltage EN. The corresponding capacitive and inductive voltages El. or E17 on the capacitor and the choke coil of the second resonance circuit are also entered in the diagram. The strong lines apply in the event that the actual frequency coincides with the setpoint frequency. One of the voltages E14 and E17 or E "and E" is shown in the diagram as E ,. designated resulting voltage is formed, which is fed to the relay 13. As the frequency increases, the endpoints of the voltage vectors move on arcs of a circle, in the case of the representation shown in the opposite direction to the clock. A certain operating case above the target frequency is shown in dashed lines in Figure 3a. The vectors drawn in dashed lines show that the resulting voltage E,. their size and phase position hardly changes at all when the frequency changes in the vicinity of the nominal frequency. Since, in addition to this resulting voltage, the instrument 13 is also connected to the mains voltage and this can be viewed as constant, the torque of the instrument 13 changes with the frequency in the manner shown in FIG. In this Fig. T those components of the voltages are shown which are in phase with the mains voltage. I shows the course of a reactive voltage of the resonant circuit i4., 1G, 1I that of a reactive voltage of the resonant circuit 15, 17. It can be seen that the solid curve in Fig. 4, composed of I and II, runs fairly close to the zero line at and near the normal frequency over a certain frequency range, but outside this range it quickly moves away from zero.

Bei der dargestellten Anordnung ist angenommen, daß die Netzspannung konstant bleibt. Soll der Einfluß veränderlicher Netzspannung berücksichtigt werden, so kann dies durch bekannte Hilfsmittel, beispielsweise durch ein spannungsabhängiges Kompensationswerk, geschehen.In the arrangement shown, it is assumed that the mains voltage remains constant. If the influence of variable mains voltage is to be taken into account, this can be done by known aids, for example by a voltage-dependent Compensation work, done.

Claims

PATENT CLAIM: i. Device for frequency monitoring by means of two electrical resonance circuits, one of which is slightly above, the other is tuned to a frequency slightly below the setpoint by dimensioning the resonance circuits in such a way that the reactive components of the Currents flowing in them at and near the setpoint frequency are opposite are directed and by such a circuit of the resonance circuits that the off these derived, torque-generating forces are equal to theirs at the setpoint frequency have great maximum value.

2. Device according to claim i, characterized in that that the two resonance circuits are each used to feed one coil of a reactive power measuring system serve, whose other coil is connected to voltage, and that the two reactive power measuring systems at nominal frequency in the opposite sense on the measuring or contact element.

3. Device according to claim i, characterized in that one coil is one Leistungsmeßsy stems, the second coil at the voltage of the circuit to be monitored is connected to the two resonance circuits in such a way that the power supply this coil into consideration current paths from one pole of the alternating current source to the other pole each run separately over similar resistances.