DE592693C - Anordnung zur Bestimmung des groessten oder kleinsten Strom- oder Spannungswertes eines unsymmetrischen Drehstromsystems oder seines Unsymmetriegrades aus nur zwei Stroemen oder Spannungen - Google Patents

Anordnung zur Bestimmung des groessten oder kleinsten Strom- oder Spannungswertes eines unsymmetrischen Drehstromsystems oder seines Unsymmetriegrades aus nur zwei Stroemen oder Spannungen

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DE592693C
DE592693C DES102087D DES0102087D DE592693C DE 592693 C DE592693 C DE 592693C DE S102087 D DES102087 D DE S102087D DE S0102087 D DES0102087 D DE S0102087D DE 592693 C DE592693 C DE 592693C
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DES102087D
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Dipl-Ing Oskar Schmutz
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/16Measuring asymmetry of polyphase networks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

  • Anordnung zur Bestimmung des größten oder kleinsten Strom- oder Spannungswertes eines unsymmetrischen Drehstromsystems oder seines Unsymmetriegrades aus nur zwei Strömen oder Spannungen Es ist bekannt, daß man die Ströme und Spannungen eines unsymmetrischen Drehstromsystems in zwei symmetrische Systeme zerlegen kann, von denen eines, das mutläufige System, die Größe der Symmetriekomponente darstellt und das ändere, das gegenläufige System, die Größe der Unsymmetriekomponente wiedergibt. Es ist bekannt, daß man mit Hilfe der Zerlegung der Ströme oder Spannungen eines Drehstromnetzes in mutläufigen und die gegenläufigen Komponenten und durch arithmetische Addition oder Subtraktion zweier Drehmomente, von denen das eine der mutläufigen Komponente und das andere der gegenläufigen Komponente proportional ist, ein Drehmoment erzielen kann, welches in seiner Größe dem größten Wert der unsymmetrischen Ströme oder Spannungen entspricht. Man kann diesen Wert zur Anzeige bringen, wenn das Gesamtdrehmoment durch eine Direktionskraft, z. B. eine Federkraft, ausgeglichen wird. Der Winkelausschlag des Systems. entspricht dann der Größe des Gesamtdrehmomentes.
  • Man kann weiterhin eines der beiden Einzeldrehmomente oder beide in ihrer Größe von der Winkelstellung des beweglichen Systems abhängig machen und ihnen entgegengesetzte Richtung geben. Die Winkellage des beweglichen Systems entspricht dann dem Größenverhältnis der mutläufigen und gegenläufigen Komponente. Sind die Einzeldrehmomente nicht winkelabhängig, aber gegeneinander gerichtet, dann kippt das System, wenn das Größenverhältnis der mutläufigen Komponente zur gegenläufigen Komponente einen ganz bestimmten Wert durchläuft, aus der einen Endsteltung in die andere Endstellung um. Man kann auch zwei Meßsysteme miteinander kuppeln, von denen das eine einem Gesamtdrehmoment entsprechend der mutläufigen und gegenläufigen Komponente des Stromes entspricht, während das andere einem Gesamtdrehmoment entsprechend der mutläufigen und gegenläufigen Komponente der Spannung proportional ist. Wenn dabei die Einzeldrehmomente, welche von den Stromkomponenten herrühren, in gleicher Richtung wirken, die Einzeldrehmomente dagegen, welche von der Spannung herrühren, gegeneinander gerichtet sind, so kann man das Verhältnis aus der kleinsten Spannung zum größten Strom erfassen. Alle diese Möglichkeiten besitzt auch die Anordnung gemäß der Erfindung. Sie ist der im vorstehenden beschriebenen Anordnung jedoch dadurch überlegen, daß entweder nur die Unsymmetriekomponenten oder nur die Symmetriekomponenten vom Strom bzw. von der Spannung gebildet werden müssen. `Dadurch ist man in der Lage, einen einfacheren Drehfeldscheider zu verwenden bzw. mit nur einem Drehfeldscheider auszukommen, während bei der bekannten Anordnung entweder zwei Drehfeldscheider notwendig sind oder ein Drehfeldscheider verwendet werden muß, welcher zugleich die Symmetriekomponente und die Unsymmetriekomponente des Stromes oder der Spannung herausriebt. Die Anordnung nach der Erfindung bringt in jedem Fall eine erhebliche Belastungsverminderung für die Wandler.
  • Es ist zwar bekannt, durch ein Meßsystem die Größe der Unsymmetriekomponente oder der Symmetriekomponente des Stromes oder der Spannung anzuzeigen, wozu u. a. auch bereits solche Anordnungen bekanntgeworden sind, die in einem Drehstromnetz Anwendung finden sollen und bei denen das dreiphasige System der Ströme oder der Spannung oder der Leistung in ein zweiphasiges System überführt wird. Diese bekannten Anordnungen bringen aber nicht das Ergebnis, daß der größte oder der kleinste Wert der drei Netzströme oder Netzspannungen erfaßt wird. Die bekannten Anordnungen eignen sich auch nicht zur Messung des Unsymmetriegrades, d. h. zur 'Messung des Größenverhältnisses der mitläufigen Komponente und der gegenläufigen Komponente, in welche man das Unsymmetriesystem zerlegen kann.
  • Erfindungsgemäß «erden von den beiden \etzströmen oder den bekannten Netzspannungen auf ein bewegliches System zwei gleiche oder entgegengesetzt gerichtete Drehmomente ausgeübt, von denen eines dem Produkt der beiden gleichartigen Größen multipliziert mit dem Sinus des Phasenwinkels zwischen ihnen und das andere dem Quadrat der Symmetriekomponente oder der LTnsynimetriekomponente einer der beiden entsprechenden Systemgrößen (Strom oder Spannung) proportional ist.
  • Die neue Anordnung beruht auf der Tatsache, daß das Produkt aus den beiden Strömen multipliziert mit dem Sinus ihres Phasenverschiebungswinkels proportional der Differenz aus dem Quadrat der mitläufigen Komponente und der gegenläufigen Komponente ist. Das Drehmoment des zweiten Systems wird, wie schon gesagt, nur von der Symmetriekomponente oder der Uilsyinmetriekomponente des Stromes erzeugt und ist also dem Quadrat der mitläufigen oder der gegenläufigen Komponente proportional. Wenn die beiden Drehmomente entgegengesetzte Richtung haben, dann ist also das Drehmoment des wattmetrischen Systems Dl = a (172-G2), worin 31 die mitläufige Komponente, G die gegenläufige Komponente und a eine Konstante ist, welche durch die Dimensionen des ,#Ießsystems gegeben ist. Wird das zweite Drehmoment von der gegenläufigen Komponente hervorgebracht, so kann man hierfür schreiben D2=b.G2. Wenn die beiden Drehmomente D, und D2 entgegengesetzte Richtung haben, dann ist das gemeinsame bewegliche System im Gleichgewicht, wenn G . (a -]- b) = AI # a ist, d. h. wenn G : 1T = a: (et + b) ist. Von der Wahl der Konstanten a und b hängt es also ab, bei welchem relativen Unsymmetriegrad das System seine Stellung wechselt. Bei diesem Stellungswechsel kann das System, wenn es als Relais wirkt, einen Kontakt betätigen und dadurch etwa eine Schutzmaßnahme auslösen oder eine Alarmvorrichtung oder Anzeigevorrichtung in Tätigkeit setzen.
  • Durch Verwendung einer unrunden Ferrarisscheibe wird die Einrichtung zu einem Quotientenmeßwerk, welches je nach der Größe des Verhältnisses zwischen gegenläufiger und mitläufiger Komponente eine andere Winkellage einnimmt. Dabei ist es grundsätzlich nicht von Bedeutung, ob infolge der unrunden Form der Ferrarisscheibe nur das eine Drehmoment oder beide Drehmomente von der Winkelstellung der Scheibe abhängig sind.
  • Man kann auch die beiden Drehmomente in gleicher Richtung auf das bewegliche System einwirken lassen. Man erhält dann ein Gesamtdrehmoment Dl -f- D2 = a .172 -*- (b - a) . G2. Durch geeignete Wahl der Konstanten a und b erhält man dann ein resultierendes Drehmoment, welches zur Bestimmung des größten Phasenstromes dient, weil im Vektordiagramin der Ströme des unsymmetrischen Netzes der Vektor der mitläufigen Komponente und der Vektor der gegenläufigen Komponente des größten Stromes gleiche oder nahezu gleiche Richtung haben.
  • Wenn die Summe der drei Phasenströme nicht Null ist, d. h. also bei Drehstromsystemen mit viertem Leiter, wird die Anordnung nicht mit Phasenströmen, sondern mit verketteten Strömen gespeist, welche z. B. an in Dreieck geschalteten Stromwandlern abgenommen werden können. Bei Verwendung eines Ferrarisrelais ergibt sich der Vorteil, daß ohne Anwendung von Mitteln zur Erzielung einer Phasenverschiebung von go ` das Drehmoment des wattmetrischen Systems dem Sinus des Phasenwinkels zwischen den Strömen proportional ist.
  • Für dieses Blindleistungssystem kann auch ein Motorantrieb verwendet werden, der einen Kurzschlußläufer besitzt und dessen Ständer von den drei Phasenströmen bzw. den verketteten Strömen gespeist wird. Das Dreh= moment des Läufers ist dann ebenfalls a . (M2-G2).
  • An Stelle der Ströme können in analoger Weise auch die Netzspannungen treten und dadurch das Überschreiten einer bestimmten Spannungsunsymmetrie signalisiert, die relative Spannungsunsymmetrie laufend angezeigt und der größte und kleinste Wert einer Phasenspannung" oder verketteten Spannung. erfaßt werden. Verbindet man die beweglichen Teile eines Stromsystems gemäß der Erfindung und eines Spannungssystems gemäß der Erfindung miteinander, so kann man das Verhältnis aus der kleinsten Spannung zum größten Strom erfassen, indem das Stromsystem von gleichgerichteten Drehmomenten, das Spannungssystem dagegen von gegeneinander gerichteten Drehmomenten angetrieben wird.
  • Zur Erläuterung einer Anordnung nach der Erfindung dient die Figur. In dieser ist eine Drehstromleitung R, S, T dargestellt, mit je einem Stromwandler in der Phase R und der Phase T. Der Strom des Leiters R und der Strom des Leiters T bilden in einem wattmetrischen Instrument z ein Drehmoment, welches ihrem Produkt und dem Sinne des Phasenwinkels zwischen ihnen proportional ist. Das Drehmoment wird gemäß der Darstellung auf eine bewegliche Ferrarisscheibe q. ausgeübt. Ein weiteres Triebsystem 3 wird von einem Strom gespeist, "welcher einem Drehfeldscheider 2 entnommen wird. Dieser Strom kann die Symmetriekomponente oder die Unsymmetriekomponente der Leitungsströme sein. Das Drehmoment des Triebkernes 3 auf die Ferrarisscheibe q. ist dem Quadrat dieser vom Drehfeldscheider 3 herausgesiebten Stromkomponente proportional.

Claims (3)

  1. PATENTANsPr,ÜcIin i. Anordnung zur Bestimmung des größten oder kleinsten Strom- oder Spannungswertes eines unsymmetrischen Drehstrom-Systems oder seines Unsyminetriegrades aus nur zwei Strömen oder Spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Netzströmen oder den beiden Netzspannungen auf ein bewegliches System zwei gleiche oder entgegengesetzt gerichtete Drehmomente ausgeübt werden, von denen eines dem Produkt der beiden gleichartigen Größen multipliziert mit dem Sinus des Phasenverschiebungswinkels zwischen ihnen und das andere dem Quadrat der Symmetriekomponente oder der Unsymmetriekomponente einer der beiden entsprechenden Systemgrößen (Strom oder Spannung) proportional ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Drehmomente von der Winkellage des beweglichen Systems unabhängig ist und daß das bewegliche System von der einen Endlage in die andere Endlage umschlägt, wenn das Größenverhältnis der beiden Drehmomente einen bestimmten Wert durchläuft.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines von den beiden Drehmomenten von der Winkellage des beweglichen Systems abhängig ist, so daß die Einstellage des beweglichen Systems von dem Größenverhältnis der Drehmomente abhängt. q.. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomente von der Winkellage des beweglichen Systems unabhängig sind und bei gleicher oder entgegengesetzter Richtung ein dem größten oder kleinsten Wert der Netzströme bzw. Spannungen entsprechendes Gesamtdrehmoment ergeben. 5. Anordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bewegliche Systeme miteinander gekuppelt sind, von denen das eine ein Drehmoment entsprechend dem größten Strom und das andere ein Drehmoment entsprechend der kleinsten Spannung erzeugt, und daß die beiden Drehmomente entgegengesetzte Richtung haben.
DES102087D 1931-11-26 1931-11-26 Anordnung zur Bestimmung des groessten oder kleinsten Strom- oder Spannungswertes eines unsymmetrischen Drehstromsystems oder seines Unsymmetriegrades aus nur zwei Stroemen oder Spannungen Expired DE592693C (de)

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