DE706067C - Synchronoskop fuer Zweiphasensysteme - Google Patents

Description

• Synchronoskop für Zweiphasensysteme Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Instrument, das die Frequenzdifferenz der Spannungen zweier Zweiphasensysteme nach Richtung und Größe anzeigen, d. h. als Synchronoskop dienen soll. Es sind derartige Geräte schon bekannt, z. D. ein Dreheisenfrequenzvergleicher für Dreiphasensysteme, der aus einem mit der halben Schlupffrequenz umlaufenden, bei Frequenzgleichheit stillstehenden Doppel-T-Eisen besteht, wobei das Drehfeld durch sechs im Kreise angeordnete bewickelte Kerne erzeugt wird, deren magnetische Wirkung sich bei Synchronismus gerade aufhebt. Eine wesentliche Vereinfachung würde sich ergeben, wenn man das Instrument durch entsprechende Änderung der Spulenzahl und Schaltung als Frequenzvergleicher für Zweiphasensysteme umbauen könnte. Dabei ergeben sich jedoch einige Schwierigkeiten. Bei einer derartigen Schaltung, etwa nach Abb. I, bei der die auf einem ringförmigen Eisenkern nach Abb. 2 um 90° gegeneinander versetzt angeordneten Spulen a, b, c, d leine gewöhnliche zweiphasige Ringwicklung darstellen, die von je zwei seitlich um 90° gegeneinander phasenverschobenen Wechselströmen mit der Schwebungsfrequenz fI-fII durchflossen werden, kann sich bei Verwendung eines Doppel-T-Läufers o. dgl. ein asynchrones Drehmoment nur sehr unvollkommen ausbilden, da die Ringwicklung ein pulsierendes Feld erzeugt. Das Drehmoment nimmt periodisch mit der Schwebungsfrequenz den Wert o an, d. h. der Läufer wird schwer oder gar nicht in Tritt fallen und damitl unter Umständen Synchronismus vortäuschen, auch wenn keiner vorhanden ist.
• Damit der Läufer unber allen Umständen ein hinreichend starkes Anlaufmoment besitzt, wird erfindungsgemäß eine Anordnung verwendet, deren Aufbau und Wirkungsweise an Hand der Abbildungen beschrieben sei.
• Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet. dar der von den beiden Spannungssystemen beeinflußten Wicklungs- und Anzeigeeinrichtung gleichrichtende Elemente in solcher Schaltung vorgeschaltet sind, daß statt eines drehenden Wechselfeldes ein mehr oder weniger gleichmäßig gleichgerichtetes Drehfeld im Vergleichsgerät erzeugt und damit eine eindeutige und höhere Bildung des gewünschten Einstellmomentes für den Synchronoskopzeiger gewährleistet wird.
• Im einzelnen läßt sich der Erfindungsgedanke auf verschiedene Weise verwirklichen.
• In der Zeichnung sind z. B. zwei grundsätzliche Ausführungsformen dargestellt und sollen nachstehend näher beschrieben werden.
• Das erste -Ausführungsbeispiel ist in Abb. 3 gezeigt. Die Spulen a, b, c, d sind in je zwei auf dem Ring (vgl. Abb. 2) diametral gegenüberliegende Teilspulen unterteilt, denn da im Gegensatz etwa zu der Anordnung nach Abb. I und 2 wegen der Gleichrichterwirkung abwechselnd immer nur eine der Spulen a, b oder c, d stromdurchflossen ist, würde andernfalls lediglich ein sich im Ringkern schließender Fluß entstehen, der kein Drehfeld erzeugt. Spuleb ist gegensimlig zu Spulen und Spule gegensinnig zu Spule c gewickelt. Die Teilspulen können sowohl in Reihenschaltung nach Abb. 4 als auch in Parallelschaltung nach Abb. 5 geschaltet werden. Bezüglich der Wirkungsweise der Anordnung besteht zwischen den beiden Schaltungen kein grwidsätzlicher Unterschied.
• Die Phasenspannung UI oder gegebenenfalls UII des einen Systems wird als Steuerspannung für den Durchlaß der von den Spannungen des Systems II getriebenen Ströme durch die Spulen a, b, c, d mittels der vier schematisch dargestellten fremdgesteuerten Gleichrichterbrücken l, 2, 3, 4 verwendet, deren Wirkungsweise in Vollwegschaltung an sich bekannt ist. Der zeitliche Verlauf der in den Spulen a, b, c, d dann fließenden Ströme ist in Abb. 6a bis 6d einzeln dargestellt. Dabei entsprechen die schraffierten Flächen jeweils dem Durchlaßbereich der betreffenden Gleichrichterbrücke. Fügt man die schraffierten Flächenstücke von Kurve b in die darüberliegenden Sperrgebiete der Kurve, und entsprechend die schraffierten Flächen stücke von Kurve c in die Sperrgebiete der Kurve 1 ein und bildet man für jedes Flächenstück eine mittlere Ordinate, deren Länge diesem Flächenstück proportional ist, dann ergeben sich als zeitlicher Verlauf der in a, b bzw. c, d insgesamt wirksamen Ströme die in Abb. 7 gezeichneten Kurven.
• Sie stellen zwei um 90° phasenverschobene Wechselströme dar, die ein Drehfeld von praktisch konstanter Amplitude und somit ein gleichbleibendes Drehmoment erzeugen. Die Spulen werden auf dem Ring zweckmäßig so geordnet, daß die Windungsebenen gegen die e Vertikale um 450 geneigt sind. Bei Frequenzgleichheit stellt sich dann der Zeiger des Instruments in die Nullage ein, die stets mit der Vertikalen zusammenfällt. Statt der unterteilten Ringwicklung kann ebensogut eine Trommelwicklung verwendet werden, die in Nuten untergebracht ist. Ein gleichmäßiges Läuferdrchmoment läßt sich gemäß der Erfindung in einfacher Weise auch noch mit einer anderen Gleichrichteranordnung erreichen, bei welcher die Gleichrichter nicht als Brücke, sondern als Ringmodulator geschaltet sind.
• Nach Abb. 8 z. B. werden zwei Ringmadulatoren 1 1 und 12 über Transformatoren 13, 14 derart mit den beiden Zweiphasensystemen 1 und II gekuppelt, deren Frequenzdifferenz angezeigt werden soll, daß z. B. dem Ringmodulator ii die Spannung U1 mit der Frequenz fl und UII mit der Frequenz fll zugeführt wird. Die AusgangsklemmenA und B des Ringmodulators 1 1, an denen in der Hauptsache nur die Frequenzen (fI-FII und fI+fII) auftreten, sind mit den Ringspulen a, b verbunden, die als ungeteilte Spulen nach Abb. 2 ausgeführt sein können. Entsprechend sind die um 90° versetzten Spulen c, d mit den Ausgangsklemmen C, D des Ringmodulators 12 verbunden, dem die Spannungen V1 mit der Frequenz fI und VII mit der Frequenz fII zugeführt werden. Die Frequenz (fI+fII) wird in beiden Spulenpaaren durch die Drosselwirkung der Ring wicklung so stark unterdrückt, daß sie vernachlässigt werden kann. Somit wird die zweiphasige Ringwicklung von Wechselströmen der Schwebungsfrequenz (fI-fII) durchflossen, die gegeneinander 90° phasenverschoben sind. Solange also die beiden Zweiphasensysteme eine Frequenzdifferenz aufweisen, wird der Läufer synchron mit dem erzeugten Drehfeld, d. h. mit der Schwebungsfrequenz Ii -@ !ii umlaufen, und zwar mit Rechts- oder Linksdrehung, je nachdem ob fI>fII oder umgekehrt ist; bei Frequenzgleichheit dagegen wird das erzeugte Drehfeld verschwinden und der Zeiger sich in eine Ruhelage einstellen.

Claims (9)

P A T E N T A N S P R Ü C H E .

1. Synchronoskop für Zweiphasensysteme unter Verwendung eines Vergleichsgerätes mit einem magnetischen Einstellglied, da. durch gekennzeichnet, daß der von den beiden Spannungssystemen beeinflußten Wicklungs- und Anzeigeeinrichtung gleichrichtende Elemente in solcher Schaltung vorgeschaltet sind, daß statt eines drehenden Wechselfeldes ein mehr oder weniger gleichmäßig gleichgerichtetes Drehfeld im Vergleichsgerät erzeugt und damit eine eindeutige und sichere Bildung des gewünschten Einstellmomentes für den Synchronoskopzeiger gewährleistet wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichteranordnung für jedes Spuienpaar des Vergieichssystems aus zwei Gleichrichterbrücken in Vollwegschaltung besteht, die beide so geschaltet sind, daß einePhasenspannung des einen Systems als Steuerspannung den Durchlaß der Phasenströme des anderen Systems durch die verschiedenen Spulen in periodischem Wechsel steuert.

3. Anordnung nach Anspruch 1: und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis eines Spulenpaares (z. B. a, b) mit den zugehörigen Gleichrichterbrücken, z. B.

1, 2, die entgegengesetzte Durchlaßrichtungen besitzen, zwei parallele Zweige bildet, die durch die Steuerspannung (z. B. UI) des einen Systems I abwechselnd mit I800 Phasenverschiebung für den Stromdurchgang der durch die dem Spulenpaar zugeordnete Spannung (z. B. Ull) getriebenen Phasenströmeldes anderen Systems II freigegeben werden.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen auf dem Eisenring als Ringwicklung mit vier unterteilten Einzeispulen ausgeführt sind, wobei zusammengehörige Teilspulen sich diametral gegenüberstehen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unterteilten Einzelspulen jeweils miteinander in Reihe geschaltet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unterteilten Einzelspulen jeweils parallel geschaltet sind.

7. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichteran -ordnung aus zwei Ringmodulatoren besteht, deren Ausgangskienunen mit den beiden RingspuTenpaaren verbunden sind.

8. Anordnung nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen auf dem Eisenring als Trommelwicklung in Nuten untergebracht sind.

9. Anordnung nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Spulen der Ring- oder Trommelwicklung gegensinnig zu den beiden anderen Spulen gewickelt sind.