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Einrichtung zur Feststellung, Messung oder Korrektur von Spannungs-oder
Stromänderungen in elektrischen Stromkreisen
lDie Erfindung bezieht sich auf die
Feststellung, Messung oder Korrektur von Spannungs-oder Stromänderungen in elektrischen
Stromkreisen und bzweckt, für solche Vorgänge ein verbessertes Gerät zu schaffen,
mit dem Abweichungen von einem gegebenen Bezugsstandardwert in einem oder mehreren
verschiedenen Stromkreisen oder Änderungen, die während vorliestimmter Zeitintervalle
in einem und dem sellien Stromkreis auftreten, festgestellt, gemessen oder korrigiert
werden ki5nnen.
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Gemäß der Erfindung wird eine in einer Richtung verlaufende Spannung,
die aus dem Stromkreis oder aus jedem der Stromkreise abgeleitet wird untl der Spannung
oder dem Strom darin entspricht, in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitintervallen
selbsttätig einem getrennten Stromkreis aufgedrückt, und zwar entgegen einer Spannung,
die von dem Bezugsstandard abgeleitet ist, oder einer Spannung, die vorher dem Stromkreis
entnommen ist, wobei der Strom in dem getrennten Stromkreis, der infolge einer Differenz
zwischen den abgeleiteten Spannungen, welche dem getrennten Stromkreis gleichzeitig
aufgedrückt werden, entsteht, dazu herangezogen wird, irgendeine geeignete Form
einer Anzeige-, Meß- oder Korrekrurvorrichtung zu betätigen.
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Dabei wird jede der auf vorstehend angegebene Weise abgeleiteten
Spannungen zeitweilig in einem Kondensator aufgespeichert, der abwechselnd selbst-
tätig
zum Aufladen angeschaltet und mit dem getrennten Stromkreis verbunden wird.
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Die Erfindung ist im besonderen auf die Regelung von Mehrphasenstromkreisen
anwendbar, in welchen die einzelnen Phasenspannungen genau ausgeglichen werden sollen,
und das in der Zeichnung als Beispiel wiedergegebene Schaltschema bezieht sich auf
die Anwendung der Erfindung auf den Phasenausgleich eines dreiphasigen Wechselstromspeisekreises
mit Hilfe eines Gerätes, das eine Ausführungsform der Erfindung verkörpert.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlieh, weist das Gerät einen umlaufenden
Kontaktarm 1 auf, der mit einer geeigneten Geschwindigkeit von einer nicht dargestellten
Motoreinrichtung derart angetrieben wird, daß er in zyklischer Reihenfolge mit festen
Kontakten R1, Y1 B1 elektrisch in Berührung kommt, die mit den Phasenleitern R,
Y, B des dreiphasigen Speisestromkreises verbunden sind. Der Kontaktarm I ist mit
der einen Eingangsklemme 2 eines in Brücke geschalteten Gleichrichtersystems 3 verbunden,
während die andere Eingangsklemme 4 des Gleichrichtersystems 3 mit dem Nulleiter
N des Speisestromkreises verbunden ist. Die Ausgangsklemmen 5 und 6 des Gleichrichtersystems
3. sind in Reihe mit einem verhältnismäßig hohen Widerstand 7 an die Erregerwicklung
eines Relais TR (nachstehend mit Prüfrelais bezeichnet) gelegt.
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Eine Standardbezugsspannung wird aus den Leitern 8 einer Einphasenwechselstromspannungsquelle
über ein in Brücke geschaltetes Gleichrichtersystem 9 entnommen, dessen Ausgangsklemmen
10, ii in Reihe mit einem verhältnismäßig hoheln Widerstand I2 an die Erregerwicklung
eines Relais SR (nachstehend mit Standardrelais bezeichnet) gelegt sind, das so
normalerweise aus den Leitern 8 mit Strom versorgt wird.
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Zwei Kondensatoren TC und SC (nachstehend mit Prüfkontdensator bzw.
Standardkondensator bezeichnet) sind in Reihe miteinander in einem Stromkreis geschaltet,
der außerdem die Erregerwicklung I3 eines polarisierten Relais 14 und einen normalerweise
geschlossenen Kontakt TR1 des Prüfrelais TR enthält, wobei dieser Kontakt geschlossen
ist, wenn sich das Relais in der unerregten Stellung befindet.
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Die Ausgangsklemmen 10, 11 des Gleichrichtersystems 9, die mit dem
Standardrelais SR verbunden sind, sind außerdem mit den Klemmen des Standardkondensators
SC über einen normalerweise geöffneten Kontakt TR2 des Prüfrelais TR und einen normalerweise
geschlossenen KontaktzSR des StandardrelaisSR verbunden, wobei diese Kontakte bei
der Erregung des Prüfrelais TR bzw. des Standardrelais SR geschlossen werden.
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Die Ausgangsklemmen 5, 6 des Gleichrichtersystems 3, die mit dem
Prüfrelais TR verbunden sind, sind außerdem mit den Klemmen Ides Prüfkondensators
TC über einen Stromkreis verbunden, der einen normalerweise geöffneten Kontakt TR3
des Prüfreleais TR enthält, wobei dieser Kontakt geschlossen wird, wenn das Relais
TR erregt wird.
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Dieser Stromkreis enthält außerdem drei von dem umlaufenden Kontaktarm
I betätigte Kontakte 22, Y2, B2, die in zyklischer Reihenfolge geschlossen werden,
wenn der Arm I mit den drei Phasenleitern R, Y, B verbunden wird, und geöffnet werden,
gerade bevor der Arm I den Kontakt mit diesen Phasenleitern unterbricht. Diese drei
Kontakte R2, Y2, B2 werden nachstehend als Unterbrecherkontakte bezeichnet.
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Das polarisierte Relais 14 ist von einer Art, die zwei Kontakte I5,
I6 aufweist, von denen der eine oder der andere in Übereinstimmung mit der Richtung
des Stromflusses in der Relaiswicklung I3 geschlossen ist, und die Kontakte I5,
I6 sind in die Erregerkreise von Relais oder anderen Vorrichtungen geschaltet, die
eine nicht dargestellte Vorrichtung zum Erhöhen bzw. Erniedrigen der Spannung der
Phasenleiter R, Y, B des Speisestromkreises steuern.
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Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform des Gerätes ist folgende:
Wenn der Kontaktarm I gedreht wird und nacheinander mit den Kontakten R1, Y1, B,
in Berührung kommt, werden die entsprechenden Phasenleiter R, Y, B aufeinanderfolgend
während eines kurzen Zeitintervalls mit der Eingangsklemme 2 des Gleichrichtersystems
3 verbunden, während die andere Eingangsklernme 4 dauernd mit dem Nulleiter N verbunden
ist. I3ei jeder Berührung des Arms I mit einem festen Kontakt R1, Y1, B, wird daher
ein in einer Richtung fließender Strom aus den Ausgangsklemmen 5, 6 des Gleichrichtersystems
3 dem Prüfrelais TR zu seiner Erregung zugeführt.
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Solange eine Stansdardlezugssl)annung an den Klemmen 8 herrscht,
wird das Standardrelais SR aus den Ausgangsklemmen I0, 1 1 des Gleichrichtersystems
g dauernd erregt, und daher ist der Kontakt SR, geschlossen.
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Solange das Prüfrelais TR aus einem der Phasenleiter R, Y, B, wie
oben auseinandergesetzt, erregt wird, sind der Kontakt TRt des Relais TR geöffnet
und die Kontakte TR2 und TR3 dieses Relais geschlossen. Die Kontakte R2, Y.2 oder
Be sind, je nachdem wie der Fall liegt, unter diesen Bedingungen ebenfalls geschlossen,
und der Prüfkondensator TC wird demgemäß aus den Ausgangsklemmen 5,6 des Gleichrichtersystems
3 auf eine Spannung, die der Spannung des in Frage komlmenden Phasenleiters entspricht,
über einen Stromkreis aufgeladen, der den Relaiskontakt TR3 und Iden einen oder
anderen der Kontakte R2, Y2 oder B2 enthält.
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Zur gleichen Zeit wird der Standardkondensator SC aus den Ausgangsklemmen
10, II des Gleichrichtersystems g über den die Rellaiskontakte TR2 und SR1 enthaltenden
Stromkreis auf eine Spann!ung aufgeladen, die der Standardspannung der Stromquelle
8 entspricht.
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Kurz bevor der umlaufende Kontaktarm I die festen Kontakte R1, Y1
oder B1 verläßt, wird der Ladestromkreis des Prüfkondensators TC an dem Kontakt
R2, Y2 oder B2 unterbrochen, so daß dieser Kondensator von dem L)reipllasen-Speisekreis
und von dem Widerstand 7 und dem Relais TR ai>getrennt wird.
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Sobald (Ier umlaufende ;\rm I von dem Phasenleiterkontakt R , Y1
oder B1 al>gescbaltet wird, wird das I @rüfrelais TR stromlos, so daß es die
Kontakte TR2 und TR3 öffnet, wodurch gewährleistet wird, daß die Kondensatoren SC
und TC abgeschaltet werden und seinen Kontakt TR schließt, der in dem Stromkreis
der Wicklung 13 des polarisierten Relais 14 liegt. Dieser Stromkreis unterliegt
jetzt den entgegengesetzten Spannungen der beiden Kondensatoren SC und TC, und falls
die Spannung des Prüfkondensators TC größer oder kleiner als diejenige des Standardkondensators
SC ist, fließt ein Strom in einer entsl)rechendeit Flußrichtung durch die Erregerwicklung
13 des polarisierten Relais 14, das somit betätigt wird und den einen oder anderen
der festen Kontakte 15, 16 schließt, um eine Herabsetzung oder Erhöhung der zu beeinflussenden
Phasenleiterspannung zu veranlassen.
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Der oben beschriebene Arbeitszyklus wiederholt sich für jeden der
Phasenleiter K, Y und B in der Folge, wie der Kontaktarm 1 umläuft, und die Spannung
jedes Phasenleiters wird so in Übereinstimmung mit der Standardbezugsspannung korrigiert.
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Es ist ersichtlich, daß der Widerstand 7 und das Relais TR eine an
dem Gleichrichtersystem 3 liegende Belastung bilden, so daß, wenn die folgende zu
messende Phasenspannung niedriger als die vorhergehende ist, die Spannung des Kondensators
TC auf Grund einer Entladung über den Widerstand 7 und das Relais TR sinken kann,
bis sie auf den neuen Wert der Ausgangsspannung des Gleichrichtersystems 3 gefallen
ist.
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In ähnlicher Weise wird, jedesmal wenn sich der Kontakt TR2 schließt,
die Spannung des Kondensators SC in bezug auf die Ausgangsspannung des Gleichrichtersystems
9 ausgeglichen, wobei eine notwendig werdende Entladung über den Widerstantl 12
1111(1 das Relais .\R erfolgt.
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Es ist ersichtlich, daß bei dem obenbeschriebenen Gerät der Prüfkondensator
TC nacheinander auf ungefähr die Spitzenspannung der Phasenleiter R, Y, B aufgeladen
wird, jedoch kann gewünschtenfalls eine verhältnismäßig hohe Induktanz in den Kondensatorkreis
eingeschaltet werden, um zu bewirkeii, daß der Kondensator TC auf eine Spannung
aufgeladen wird, die näher bei der mittleren Spannung des Phasenleiters liegt. Es
ist zu bemerken, daß die Schließung eines der festen Kontakte 15, 16 des polarisierten
Relais 14 oder eines nachfolgenden Relais zwecks Herbeiführung der Korrektur einer
Phasenleiterspannung sich über eine Zeitdauer erstrecken muß, die etwas geringer
als die Zeitdauer ist, die für die Herbeiführung der notwendigen Spannungskorrektur
erforderlich ist, um ein i>endeln zu verhindern.
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Der Standardkondensator SC kann veranlaßt werden, daß er, falls die
die Spannung korrigierende oder steuernde Vorrichtung für einen Phasenleiter aus
irgendeinem Grunde unwirksam wird, als Glättungskreis wirkt und ermöglicht, daß
die Sliannungen der andere Phasenleiter weiterhin auf den Wert des zu der unwirksam
gewordenen Vorrichtung gehörigen Phasenleiters korrigiert werden, und zwar durch
das einfache Hilfsmittel des Abschaltens der Standardbezugsspannung.
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Obgleich vorstehend das Gerät in seiner Anwendung auf den Phasenausgleich
eines mehrphasigen Stromkreises beschrieben und dargestellt ist, so ist doch verständlich,
daß das Gerät mit geringer Abänderung auch zur Feststellung, Messung oder Korrektur
von Spannung oder Stromänderungen in einer Anzahl getrennter Wechselstromspeisekreise
angewendet werden kann, z. B. für den Zweck, eine gleiche Verteilung der Belastung
zu gewährleisten.
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Das Gerät gemäß der Erfindung besitzt den wichtigen Vorteil, daß
das Relais, welches die erforderliche Spannungskorrektur bewirkt, niemals mit dem
Speisestromkreisleiter verbunden ist und so nicht dauernd überlastet werden kann.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der umlaufende
Kontaktarm I oder sein Äquivalent so angeordnet, daß er einen Prüfkondensator mit
einem geladenen Leiter in vorbestimmten Zeitintervallen intermittierend verbindet,
wobei das Relais (das ein polarisiertes oder nichtpolarisiertes Relais sein kann),
welches von dem Strom aus den beiden Kondensatoren betätigt wird, dazu dient, die
Änderung in der Spannung des geladenen Leiters während der Abschaltperiode anzuzeigen.
Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit der Spannungsänderung dieses Leiters, die
von irgendeiner erforderlichen veränderlichen Größe abhängig gemacht werden kann,
durch das Relais angezeigt oder gemessen, oder es kanii das Relais derart ausgebildet
sein, daß es irgendeine gewünschte Wirkung herbeiführt, die von dieser veränderlichen
Größe abhängig ist.
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Die intermittierentle Zu- und Abschaltung der Kondensatoren gemäß
der Erfindung kann, was leicht verständlich ist, auch auf andere Weise als durch
einen umlaufenden Kontaktarm erfolgen, leispielsweise mit Hilfe einer Reihe von
Relais, die selbsttätig in dauernder Aufeinanderfolge arbeiten, und es können erforderlichenfalls
geeignete Transformatoren oder Verstärkervorrichtungen zwischen die Kondensatoren
und die durch sie betätigten Relais eingefügt werden.
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Wenn auch die Erfindung in Anwendung auf die Feststellung, Messung
oder Korrektur von Spannungsänderungen beschrieben worden ist, so ist doch zu verstehen,
daß Stromänderungen in ähnlicher Weise festgestellt, gemessen oder korrigiert werden
können, wenn die den Kondensatoren aufgedrückten Spannungen von geeigneten Vorrichtungen
abgeleitet werden, die von solchen Stromänderungen abhängig sind.