DE568688C

DE568688C - Device for regulating circuits depending on the power factor

Info

Publication number: DE568688C
Application number: DE1930568688D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1929-05-25
Filing date: 1930-05-13
Publication date: 1933-01-24
Also published as: CH146952A; AT127279B

Description

Einrichtung zum Regeln von Stromkreisen in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor Es sind bereits Einrichtungen zum Regeln des Leistungsfaktors bekanntgeworden, bei denen auf eine Ferrarisscheibe zwei Magnetfelder einwirken, von denen das eine von dem Strom und das andere von der Spannung abhängig ist. Ferner hat man zu diesem Zwecke bereits Schaltanordnungen vorgeschlagen, bei denen zwei in bezug auf einen Spannungswandler bzw. Spannungsteiler in Reihe geschaltete und in Bezug auf einen Stromwandler parallel geschaltete Relaisspulen vorgesehen sind, deren Wirkungen einander bei dem einzuregelnden Wert des Leistungsfaktors aufheben. Die Relaisspulen bilden dabei mit Ohmschen Widerständen eine elektrische Brücke, deren gegenüberliegende Brückenpunkte von einem Spannungswandler bzw. von einem Stromwandler gespeist werden. Zur Einstellung des konstant zu haltenden Leistungsfaktors ist parallel zu der Sekundärwicklung des Stromwandlers ein regelbarer Widerstand vorgesehen.Device for regulating circuits depending on the power factor Devices for regulating the power factor have already become known two magnetic fields act on a Ferrari disk, one of which is from depends on the current and the other on the voltage. Furthermore, one has to this Purposes already proposed switching arrangements in which two with respect to one Voltage converter or voltage divider connected in series and with respect to one Current transformers parallel-connected relay coils are provided, their effects cancel each other at the value of the power factor to be adjusted. The relay coils form an electrical bridge with ohmic resistances, the opposite one Bridge points are fed from a voltage transformer or from a current transformer. To set the power factor to be kept constant is parallel to the secondary winding the current transformer is provided with an adjustable resistor.

Eine wesentlich einfachere Bauart einer Einrichtung zum Regeln von Stromkreisen in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor erhält man gemäß der Erfindung dadurch, daß einer an das Netz angeschalteten Hilfsblindlast ein Relais derart zugeordnet wird, daß es von der Differenz der Ströme vor und hinter der Hilfsblindlast beeinflußt wird. Zweckmäßig bildet man das der Hilfsblindlast zugeordnete Relais als Differentialrelais aus, dessen eine Spule vor und dessen andere Spule hinter der Hilfsblindlast mittelbar oder unmittelbar mit dem Netz in Reihe geschaltet wird. Soll mit der Einrichtung der Leistungsfaktor eines Netzes mittels Kompensationsblindwiderständen geregelt werden, so ist es vorteilhaft, bei induktivem Nutzstrom als Hilfsblindlast eine Kapazität und bei kapazitivem Nutzstrom als Hilfsblindlast eine Induktivität zu wählen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Hilfsblindlast im Sinne der Kompensation wirkt, also zu gleicher Zeit zwei Aufgaben erfüllt. Bei Anlagen, bei denen ein Teil der Kompensationswiderstände nicht abschaltbar ist, werden diese Widerstände ganz oder teilweise als Hilfsblindlast verwendet.A much simpler type of device for controlling Circuits as a function of the power factor are obtained according to the invention in that an auxiliary reactive load connected to the network is assigned a relay in this way is that it is influenced by the difference in the currents in front of and behind the auxiliary reactive load will. The relay assigned to the auxiliary reactive load is expediently formed as a differential relay one coil in front of and the other coil behind the auxiliary reactive load indirectly or connected directly in series with the mains. Should be with the establishment the power factor of a network is regulated by means of compensation reactive resistances it is advantageous to use an auxiliary reactive load for inductive useful current Capacity and with capacitive useful current as auxiliary reactive load an inductance Select. In this way it is achieved that the auxiliary reactive load in the sense of compensation works, i.e. fulfills two tasks at the same time. For systems in which a part the compensation resistors cannot be switched off, these resistors become whole or partially used as an auxiliary dummy load.

Die neue Schaltanordnung ist besonders geeignet zum Regeln des Leistungsfaktors von Induktionsöfen, bei denen die Blindkomponente durch eine veränderliche Anzahl von Kondensatoren ausgeglichen werden soll.The new switching arrangement is particularly suitable for regulating the power factor from Induction furnaces in which the reactive component is controlled by a variable Number of capacitors to be balanced.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Regelung des Leistungsfaktors eines Wechselstromkreises bei Verwendung einer veränderlichen Anzahl von Kondensatoren ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i die Schaltungsanordnung, Fig. 2 ein Vektordiagramm.An embodiment of the invention for regulating the power factor an AC circuit using a variable number of capacitors is shown in the drawing, namely Fig. i shows the circuit arrangement, Fig. 2 is a vector diagram.

Die Wechselstromquelle 2 speist über das Netz x eine veränderliche Last 3, die auch aus mehreren Teillasten bestehen kann und einen induktiven Scheinwiderstand besitzen möge, so daß also der Strom der Last 3 der aufgedrückten Spannung um einen bestimmten Winkel nacheilt. Um den Leistungsfaktor auf den Wert i oder irgendeinen anderen, vorher bestimmten Wert zu halten, sind eine Reihe von Kondensatoren 4, 5 und 6 vorgesehen, die mittels der Schalter 7, 8 bzw. 9 an das Netz i geschaltet werden. Zur Betätigung dieser Schalter 7, 8 und 9 dienen die Spulen io, ii bzw. 12, die über Kontakte 22, 96 bzw. 3o bei geöffneten Schaltern 7, 8 bzw. 9 mit dem Steuerstromkreis verbunden werden können, während sie bei geschlossenen Schaltern 7, 8 und 9 über Kontakte 23, 27 bzw. 31 an einem besonderen Haltestromkreis liegen, der von einer Relaisspule 18 mit den Kontakten i9 gesteuert wird. Abgesehen von der Spule io des ersten Schalters 7 ist jede folgende Spule 1i bzw. 12 mit einem mit Verzögerungseinrichtung 24 bzw. 28 versehenen Hilfsschalter 25 bzw. 29 in Reihe geschaltet, der erst dann freigegeben wird, wenn der vorhergehende Schalter eingelegt wird. Die Steuerung der Kondensatoren 4, 5, 6 erfolgt durch das Differentialrelais 15. Dieses Relais besitzt zwei gegeneinander wirkende Spulen 16 und 17, von denen die eine (16) über einen Stromwandler vor den an das Netz angeschalteten Hilfskondensator 14, die andere (17) dagegen hinter diesen Hilfskondensator, und zwar ebenfalls mittels eines Stromwandlers, mit dem Netz in Reihe geschaltet ist, so daß also beide Spulen Ströme führen, die dem Netzstrom proportional sind.The alternating current source 2 feeds a variable load 3 via the network x, which can also consist of several partial loads and may have an inductive impedance so that the current of the load 3 lags behind the applied voltage by a certain angle. In order to keep the power factor at the value i or some other predetermined value, a series of capacitors 4, 5 and 6 are provided which are connected to the network i by means of the switches 7, 8 and 9, respectively. For the operation of these switches 7, 8 and 9 serve the coils io, ii, which can be connected via contacts 22, 96 and 3o in open switches 7, 8 and 9 with the control circuit and 12, respectively, while when switches are closed 7 , 8 and 9 are connected to a special holding circuit via contacts 23, 27 and 31, respectively, which is controlled by a relay coil 18 with contacts i9. Apart from the coil io of the first switch 7, each subsequent coil 1i or 12 is connected in series with an auxiliary switch 25 or 29 provided with a delay device 24 or 28, which is only released when the preceding switch is inserted. The capacitors 4, 5, 6 are controlled by the differential relay 15. This relay has two opposing coils 16 and 17, one of which (16) is connected to the mains via a current transformer in front of the auxiliary capacitor 14, the other (17) on the other hand, behind this auxiliary capacitor, also by means of a current transformer, is connected in series with the network, so that both coils carry currents which are proportional to the network current.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der Einrichtung an Hand der Fig. 2 erläutert. Das hier dargestellte Vektordiagramm möge eine Drehrichtung haben, die entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne ist. Besitzt die aus demVerbraucher 3 (Induktionsofen) und den evtl. angeschalteten Kondensatoren 4, 5 oder 6 bestehende Belastung induktiven Charakter, so fließt in der Spule 17 ein Strom I 17, der - entsprechend dem ausgezogenen Diagramm - der Netzspannung um einen bestimmten Winkel nacheilt. Um den Strom 116 des Generators 2 zu erhalten, ist zu dem Strom 117 der Kondensatorenstrom 1 14, der der Spannung E um 9o ° voreilt, vektoriell zu addieren. Bei überwiegender induktiver Last ist, wie ersichtlich, der Strom I 16 vor der Blindlast 14 kleiner als der Strom I 17 hinter dieser Blindlast. Besitzt der hinter der Blindlast 14 fließende Strom I 17 kapazitiven Charakter, so eilt er der Netzspannung E um einen bestimmten Winkel vor. Addiert man zu diesem Strom in der vorgenannten Weise den Kondensatorstrom I 14, so erhält man wiederum den Generatorstrom I 16, der in diesem Falle jedoch größer ist als der Verbraucherstrom I 17. Dieses Diagramm ist gestrichelt eingetragen.The mode of operation of the device is described below with reference to FIG. 2 explained. The vector diagram shown here may have a direction of rotation which is counterclockwise. Has the consumer 3 (induction furnace) and the possibly connected capacitors 4, 5 or 6 existing inductive load Character, a current I 17 flows in the coil 17, which - corresponding to the drawn out Diagram - the line voltage lags behind by a certain angle. To the stream 116 of the generator 2 is to the current 117 the capacitor current 1 14, that leads the voltage E by 90 ° to be added vectorially. With predominantly inductive As can be seen, the current I 16 in front of the reactive load 14 is less than the current I 17 behind this reactive load. Has the current flowing behind the reactive load 14 I 17 capacitive character, it rushes the mains voltage E by a certain angle before. If you add the capacitor current to this current in the aforementioned manner I 14, the generator current I 16 is again obtained, but in this case is greater than the consumer current I 17. This diagram is shown in dashed lines.

Es zeigt sich also, daß, je nachdem der in der Leitung fließende Strom der Spannung voreilt oder nacheilt, der Strom in der Spule 16 größer oder kleiner ist als der Strom in der Spule 17. Ist das Relais 15 so gebaut, daß sich bei gleichen Strömen 116 und 117 die entgegengesetzten Drehmomente aufheben, so wird von diesem Relais zunächst keine weitere Änderung der Schaltung bewirkt. Beim Überwiegen der Kraft der Spule 17 schließen sich jedoch die Kontakte 2o und 21, wodurch zunächst der Betätigungsstromkreis der Spule io geschlossen wird, der vom Minuspol einer Stromquelle über die Kontakte 2o, 21, 22 und die Spule io zum Pluspol der gleichen Stromquelle führt. Die Steuerstromspule io legt nun den Schalter 7 ein, wodurch der Kondensator 4 an das Netz geschaltet wird. Gleichzeitig wird der Steuerstromkreis durch Öffnen der Kontakte 2a unterbrochen und der Haltestromkreis durch Überbrücken der Kontakte 23 geschlossen. Beim Schließen des Schalters 7 wurde ferner der mit der Verzögerungseinrichtung 24 ausgerüstete Hilfsschalter freigegeben, der nach einer bestimmten Zeit die Kontakte 25 schließt. Hierdurch entsteht ein neuer Stromkreis, der vom Minuspol der vorgenannten Stromquelle über die Kontakte 2o, ai, 26, die Spule ii und die Kontakte 25 zum Pluspol verläuft. Der Schalter 8 legt nun den Kondensator 5 an das Netz, öffnet zugleich den Kontakt 26 und damit den Steuerstromkreis der Spule ii, überbrückt den Kontakt 27 und schaltet dadurch die Spule i1 in den Haltestromkreis. Gleichzeitig wird der Hilfsschalter mit der Verzögerungseinrichtung 28 und den Kontakten 29 freigegeben. Ist der gewünschte Leistungsfaktor durch Zuschaltung der Kapazitäten 4 und 5 noch nicht erreicht, so werden außerdem die Kapazität 6 oder noch weitere nicht gezeichnete Kondensatoren aufeinanderfolgend eingeschaltet. Hat jedoch die Einschaltung der Kapazitäten 4 und 5 genügt, um dem Leistungsfaktor im Netz den gewünschten Wert zu geben, so wird das Relais 15 die Kontakte 2o, 21 lösen, so daß weitere Kondensatoren nicht eingeschaltet werden.It can therefore be seen that, depending on whether the current flowing in the line leads or lags the voltage, the current in the coil 16 is greater or less than the current in the coil 17. If the relay 15 is constructed in such a way that the same If currents 1 16 and 117 cancel the opposite torques, this relay does not initially change the circuit. When the force of the coil 17 predominates, however, the contacts 2o and 21 close, whereby the actuation circuit of the coil io is initially closed, which leads from the negative pole of a power source via the contacts 2o, 21, 22 and the coil io to the positive pole of the same power source. The control current coil io now inserts the switch 7, as a result of which the capacitor 4 is connected to the mains. At the same time, the control circuit is interrupted by opening contacts 2a and the holding circuit is closed by bridging contacts 23. When the switch 7 is closed, the auxiliary switch equipped with the delay device 24 was also released, which closes the contacts 25 after a certain time. This creates a new circuit which runs from the negative pole of the aforementioned power source via the contacts 2o, ai, 26, the coil ii and the contacts 25 to the positive pole. The switch 8 now applies the capacitor 5 to the network, at the same time opens the contact 26 and thus the control circuit of the coil ii, bridges the contact 27 and thereby switches the coil i1 into the holding circuit. At the same time, the auxiliary switch with the delay device 28 and the contacts 29 is released. If the desired power factor has not yet been achieved by connecting the capacitors 4 and 5, then the capacitance 6 or other capacitors (not shown) are also switched on in succession. However, if the connection of the capacitors 4 and 5 is sufficient to give the power factor in the network the desired value, the relay 15 will release the contacts 2o, 21 so that further capacitors are not switched on.

Eilt der Strom 117 der Spannung E vor, so wird die Zugkraft der Spule 16 größer sein als die Zugkraft der Spule 17. Die Kontakte 20, 33 schließen sich, das Relais i8 wird erregt, und die im Haltestromkreis liegenden Kontakte ig werden geöffnet, so daß der Haltestromkreis unterbrochen wird und sämtliche in Betrieb befindlichen Kondensatoren gleichzeitig abgeschaltet werden. Die Kondensatoren werden also aufeinanderfolgend an das Netz angeschaltet und gleichzeitig abgeschaltet.If the current 1 17 leads the voltage E, the tensile force of the coil 16 will be greater than the tensile force of the coil 17. The contacts 20, 33 close, the relay i8 is energized, and the contacts ig in the holding circuit are opened, so that the holding circuit is interrupted and all capacitors in operation are switched off at the same time. The capacitors are therefore connected to the mains one after the other and switched off at the same time.

Die aus dem Hilfskondensator 14 und dem Differentialrelais 15 bestehende Einrichtung läßt sich auch dazu verwenden, einen Hilfsmotor, der eine den Leistungsfaktor beeinflussende Schaltungsanordnung steuert, in dem erforderlichen Augenblick in Betrieb zu setzen. Die Arbeitsweise kann z. B. derart sein, daß beim Schließen der Kontakte 20 und 33 ein ferngesteuerter Schalter eingelegt wird, wodurch der Hilfsmotor derart an das Netz geschaltet wird, daß er die erforderliche Drehrichtung annimmt und die von ihm angetriebene Einrichtung im Sinne der Verbesserung des Leistungsfaktors betätigt. Hat der Leistungsfaktor den gewünschten Wert erreicht, so öffnen sich die Kontakte 20 und 33, so daß der Hilfsmotor abgeschaltet wird.The consisting of the auxiliary capacitor 14 and the differential relay 15 Device can also be used to power an auxiliary motor, which increases the power factor influencing circuit arrangement controls at the required moment in To put operation. The mode of operation can, for. B. be such that when you close the Contacts 20 and 33 a remote switch is inserted, whereby the auxiliary motor is switched to the mains in such a way that it assumes the required direction of rotation and the device driven by it in terms of improving the power factor actuated. When the power factor has reached the desired value, they open contacts 20 and 33, so that the auxiliary motor is switched off.

Beim Abweichen des Leistungsfaktors in der anderen Richtung berühren sich die Kontakte 2o, 2i in oben beschriebener Weise. Dadurch wird ein anderer ferngesteuerter Schalter eingelegt, der den Hilfsmotor so an das Netz schaltet, daß seine Drehrichtung entgegengesetzt der vorgenannten ist. Die von dem Motor gesteuerte Einrichtung wird so lange betätigt, bis die Kontakte 2o und 21 geöffnet bleiben, d. h. der Leistungsfaktor den festgesetzten Wert besitzt.If the power factor deviates, touch in the other direction the contacts 2o, 2i in the manner described above. This will make another remote controlled Inserted switch that connects the auxiliary motor to the mains in such a way that its direction of rotation opposite to the aforementioned. The device controlled by the motor is operated until the contacts 2o and 21 remain open, d. H. the power factor has the stipulated value.

Es besteht ferner die Möglichkeit, den Hilfsmotor dazu zu verwenden, die Erregung einer Blindstrommaschine, die bekanntlich die Eigenschaft hat, bei Übererregung einen kapazitiven Strom, bei Untererregung einen induktiven Strom aufzunehmen und zum Ausgleich des Leistungsfaktors von Netzen dient, zu steuern. Dem Hilfsmotor kann in diesem Falle z. B. die Aufgabe zugewiesen werden, die Stellung eines Regelwiderstandes zu verändern, wodurch so viel Widerstand in dem Erregerstromkreis der Blindstrommaschine ein- oder ausgeschaltet wird, als jeweils notwendig ist, um dem Leistungsfaktor den gewünschten `Wert zu geben. In gleicher Weise läßt sich der Zellenschalter einer die Erregung der Blindstrommaschine liefernden Batterie durch den Hilfsmotor steuern.It is also possible to use the auxiliary motor to the excitation of a reactive current machine, which is known to have the property Overexcitation a capacitive current, with underexcitation an inductive current and serves to balance the power factor of networks. The auxiliary engine can in this case, for. B. the task can be assigned to the position of a variable resistor to change, creating so much resistance in the excitation circuit of the reactive current machine is switched on or off as each is necessary to the power factor to give the desired `value. In the same way, the cell switch can be a control the excitation of the battery supplying the reactive current machine by means of the auxiliary motor.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for regulating electrical circuits in dependence by the power factor, characterized in that one connected to the network A relay is assigned to auxiliary reactive load in such a way that it depends on the difference in the currents is influenced in front of and behind the auxiliary reactive load.

2. Device according to claim i, characterized in that the relay assigned to the auxiliary reactive load (i4) as Differential relay (i5) is formed, one coil (i6) in front of it and the other Coil (i7) behind the auxiliary reactive load (i4) directly or indirectly with the network is connected in series.

3. Device according to claim i and 2 for regulating the power factor by means of compensation reactive resistances, characterized in that with inductive Useful current the auxiliary reactive load (i4) a capacity and with capacitive useful current the Auxiliary reactive load (i4) is an inductance. .f.

Device according to claim 3, characterized characterized in that the compensation resistors, which cannot be switched off, or a part the same serve as an auxiliary blind load.

5. Device according to claim 3 and 4, characterized characterized in that the auxiliary reactive load (i4) between the power generator and the disconnectable Compensation resistors are used.

6. Device according to claim i to 5, characterized marked that if the power factor deviates in one direction from a predetermined value the required number of partial blind loads (q., 5, 6) switched on in succession and if the power factor deviates in the in the other direction, all partial blind loads in operation at the same time be switched off.

7. Device according to claim 6, characterized in that electrically controlled switches (7, 8, 9) are provided for the partial blind loads (q., 5, 6) are whose control current coils (i0, 1i, 12) when the power factor deviates from turned on successively at the predetermined value from the differential relay , while if the power factor deviates in the other direction, a Relay coil (i8) is energized, whereby a for the control current coils (io, zi, ia) provided common holding circuit of the switches (7, 8, g) is opened. B. Device according to Claims 6 and 7, characterized by in the control circuit activated auxiliary switches equipped with a delay device (2q., 28) (25, 29), which are activated when the assigned partial dummy load switch (7, 8 or 9) are released and close after a certain adjustable time. G. Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the differential relay (i5) an auxiliary motor is controlled by which one in the excitation circuit one The control resistor located in the reactive current machine is regulated in such a way that the power factor the system maintains a predetermined value. ok Device according to claim i, 2 and 8, characterized in that the auxiliary motor ends the cell switch The battery supplying the reactive current machine regulates the excitation current in such a way that the excitation current in each case assumes the value that is necessary to increase the power factor of the system to hold a certain value.