DE633511C

DE633511C - Phasenschieber

Info

Publication number: DE633511C
Application number: DEG75732D
Authority: DE
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1929-02-23
Filing date: 1929-02-23
Publication date: 1936-07-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur willkürlichen Änderung der Phasenlage einer oder mehrerer Spannungen. - Die Phasendrehung soll in möglichst feinen Stufen und bei möglichst konstanter Spannungsamplitude erfolgen.

Ein Teil der für diesen Zweck bekannten Einrichtungen arbeitet mit einer oder mehreren beweglichen Wicklungen, die magnetisch mit feststehenden Wicklungen gekoppelt sind. Durch Verdrehen der Wicklungen gegeneinander kann die Phasenlage geändert werden. Der hohe magnetische Widerstand des bei dieser Ausführung erforderlichen Luftspaltes zwischen den Wicklungen verursacht einen verhältnismäßig hohen Magnetisierungsstrom, der sich besonders bei der Verwendung des Phasenschiebers in Meßschaltungen, wo meist nur sehr kleine Energien zur Verfügung stehen, störend auswirkt. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, den Phasenschieber in Form einer Ringwicklung aufzubauen, die an drei um 120⁰ gegeneinander versetzten Stellen mit Drebstrom gespeist wird, und von der über einen Kommutator die Spannungen der gewünschten Phasenlage abgenommen werden. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß sich die Spannungsamplitude bei der Phasendrehung in sehr weiten Grenzen ändert.

Gemäß der Erfindung wird zur Vermeidung dieser Nachteile die Spannung gewünschter Phasenlage und annähernd konstanter Größe von Verbindungspunkten eines aus den Sekundärwicklungen mehrerer Transformatoren gebildeten Wicklungssystems abgegriffen. Die primärseitig aus einer Wechselstromquelle gespeisten Transformatoren weisen mindestens 6 Sekundärwicklungen auf, die derart zusammengeschaltet und bemessen sind,, daß sich ein geschlossenes Spannungspolygon ergibt.

Für den Wechselstromteil von Umformern ist zwar bereits eine Schaltung vorgeschlagen worden, bei der die primärseitig aus einer Wechselstromquelle gespeisten Transformatoren Sekundärwicklungen' aufweisen, die zu einem geschlossenen Spannungspolygon zusammengeschaltet sind. Diese bekannte Ausführung wird zur Gleichrichtung von Wechselstrom benutzt. Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber die Ausnutzung dieser für Umformer bekannten Schaltgrundlage als Phasenschieber mit nahezu konstanter Klemmenspannung.

Dabei befinden sich sämtliche Wicklungen der Transformatoren in Ruhe, so daß diese eisengeschlossen sein können und die obenerwähnten Nachteile der bekannten Einrichtungen fortfallen. Außerdem ist der Aufbau der Anordnung denkbar einfach, die Phasenlage jederzeit genau bekannt und bei guter Abgleichung der Transformatorwicklung in sehr feinen Stufen bis zu 1 ° und darunter regelbar zu gestalten. '

Im folgenden soll an einem Ausführungsbeispiel der Erfindungsgedanke näher erläu·^ tert werden. Werden die Primärseiten (I, II,

Claims

III, Γ, ΙΓ, III') von ζ. B. sechs Einphasentransformatoren entsprechend Abb. I an .ein Drehstromnetz angeschlossen, so entsprechen die Phasen der Spannungen in den geteilten Sekundärwicklungen den in der Abbildung angegebenen Richtungen (I¹, I^r, II¹, II¹' us\\ ) Abb. 2 zeigt das der Schaltung der Primaiseiten entsprechende Vektordiagramm, dem auch die in Abb. ι angegebenen Vektoren der ίο Sekundärspannungen entsprechen.

Die Sekundärwicklungen lassen sich derart in Reihe schalten, daß die Spannungen ein Polygon entsprechend Abb. 3 bilden. Die resultierende Spannung dieses Polygons ist null; es fließt also in dem Sekundärkreis kein Strom, wenn keine äußere Belastung vorhanden ist.

Die den Eckpunkten des Polygons entsprechenden Wicklungsenden sind an einen KoI-lektor geführt, auf dem zwei um i8o° gegeneinander versetzte Bürsten drehbar angeordnet sind. An die beiden Bürsten wird der Verbraucher angeschlossen. Dieser erhält, wenn die Bürsten von Segment zu Segment gedreht werden, Spannungen E_x, gleicher Größe, deren Phasen sich bei obiger Anordnung um jeweils 360/12 = 30⁰.ändern. Diese Phasensprünge lassen sich beliebig klein machen, wenn die Sekundärwicklungen eine genügend große Anzahl Anzapfungen erhalten, die ebenfalls an entsprechende Kollektorlamellen geführt werden. In den Abb. 1 und 3 sind Mittelanzapfungen der Sekundärspulen angedeutet.

Durch die Abnahme der Spannung von besonderen Anzapfungen bleibt die Spannung.E₁. nicht konstant, sondern ändert sich zwischen zwei Grenzwerten. Die Änderung ist gering und in den meisten Fällen zu vernachlässigen, sie beträgt bei einem Zwölfeck 3,4% des Höchstwertes.

Durch Vervielfachung der Eckzahlen des Polygons kann die Größe dieser Änderung weiter herabgesetzt .werden; dies könnte beispielsweise durch an sich bekannte Zickzackschaltungen geschehen.

An Stelle der sechs Einphasentransformatoren können auch zwei Dreiphasentransformatoren mit je sechs Sekundärwicklungen, von denen der eine Transformator primär in Dreieck und der andere primär in Stern geschaltet ist, zu einem Polygonphasenschieber vereinigt werden.

Abb. 3 zeigt die Entnahme von Einphasenstrom aus dem Phasenschieber; es bereitet jedoch keine Schwierigkeiten, über eine entsprechende Anzahl sinngemäß zueinander angeordneter Bürstenpaare mehrphasigen Strom abzunehmen. Durch gegenseitige Verschiebung der Bürstenpaare lassen sich dann auch g₀ ftroch die Phasenwinkel zwischen den Teili$*omen des Mehrphasenstromes ändern.

^f" Patentansprüche:

i. Phasenschieber, bei dem Spannungen Q₅ gewünschter Phasenlage und annähernd konstanter Größe von Verbindungspunkteri eines aus mehreren Wicklungen bestehenden sekundären Wicklungssystems von primärseitig aus einer Wechselstromquelle η₀ gespeisten Transformatoren abgegriffen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformatoren insgesamt mindestens sechs Sekundärwicklungen aufweisen, welche derart zusammengeschaltet und bemessen sind, daß sich ein geschlossenes Spannungspolygon ergibt.
2. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe aus sechs Einphasentransformatoren besteht, von denen drei in der Mitte angezapfte Primärwicklungen besitzen, die in Dreieck geschaltet sind, und daß die anderen drei Primärwicklungen je zwischen einem

' Eckpunkt der in Dreieck geschalteten Wicklungen und dem diesem gegenüberliegenden Wicklungsmittelpunkt angeschlossen sind.
3. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe aus zwei mit je sechs Sekundärwicklungen ausgerüsteten Dreiphasentransformatoren besteht, von denen der eine primärseitig in Stern und der andere primärseitig in Dreieck geschaltet ist.
4. Phasenschieber nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden und eventuell vorhandene Anzapfungen der Sekundärwicklungen an Kollektorlamellen geführt sind.
•5. Phasenschieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher ein- oder mehrphasig über eine entsprechende Anzahl zum Zwecke der Phasenänderung gegenüber der Grundspannung gemeinsam drehbarer Bürstenpaare an die Kellektorlamellen angeschlossen ist.
6. Phasenschieber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstenpaare zum Zwecke der Änderung des Winkels zwischen den einzelnen Spannungen des sekundärseitig abgenommenen Mehrphasensystems gegeneinander verstellbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen