DE921879C

DE921879C - Arrangement for displaying or adjusting the phase angle between two mutually independent alternating voltages

Info

Publication number: DE921879C
Application number: DEA17510D
Authority: DE
Inventors: Cramer W La Pierre
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-08-19
Filing date: 1940-08-20
Publication date: 1954-12-30

Description

Anordnung zur Anzeige oder Einregelung des Phasenwinkels zwischen zwei voneinander unabhängigen Wechselspannungen Es ist bekannt, zur Messung des Leistungsfaktors, d. h. zur Messung des Phasenwinkels zwischen Spannung und Strom einesDreiphasennetzes, gittergesteuerte Entladungsgefäße in der Weise zu verwenden, daß die eine Wechselspannung dem eine Stromanzeigevorrichtung enthaltenden Anodenstromkreis, die andere Wechselspannung dem Gitterkreis der Entladungsgefäße zugeführt wird. Dabei kommen Gefäße mit lichtbogenartiger Entladung zur Anwendung, und die eine der erwähnten beiden Spannungen wird aus dem Strom des Dreiphasennetzes abgeleitet.Arrangement for displaying or adjusting the phase angle between two independent alternating voltages It is known to measure the power factor, d. H. for measuring the phase angle between voltage and current of a three-phase network, To use grid-controlled discharge vessels in such a way that the one alternating voltage the anode circuit containing a current display device, the other AC voltage is fed to the grid circle of the discharge vessels. Here come vessels with arcing Discharge is applied, and one of the two voltages mentioned is derived from the Electricity derived from the three-phase network.

Eine andere bekannte Anordnung dient zur Feststellung der Phasenabweichung zwischen zwei Wechselspannungen. Jede dieser Spannungen wird auf die Primärwicklung eines Wandlers gegeben, und deren Sekundärwicklungen sind so gegeneinandergeschaltet, daß an ihren Enden eine der Phasendifferenz proportionale Spannung herrscht, sofern die Primärspannungen gleiche Amplitude besitzen. Diese Sekundärspannung wird pach Drehung in einer Phasenbrücke den Gittern zweier in Gegenschaltung liegender Rohre zugeführt und die Differenz der Anodenströme gebildet. Schließlich werden bei einer weiteren bekannten Anordnung die beiden Wechselspannungen, deren Phasenunterschied festzustellen ist, unmittelbar gegeneinandergeschaltet, die Differenz gleichgerichtet und in einem Gleichstromgerät angezeigt. Another known arrangement is used to determine the phase deviation between two alternating voltages. Each of these voltages is applied to the primary winding of a converter, and their secondary windings are switched against each other in such a way that that at their ends there is a voltage proportional to the phase difference, provided that the primary voltages have the same amplitude. This secondary voltage becomes pach Rotation in a phase bridge between the grids of two oppositely connected tubes and the difference between the anode currents is formed. Finally, at one Another known arrangement, the two alternating voltages, their phase difference is to be determined, switched directly against one another, the difference rectified and displayed in a DC device.

Die Anordnung gemäß der Erfindung dient ebenfalls zur Anzeige und darüber hinaus auch zur Einregelung des Phasenwinkels zwischen zwei von- einander unabhängigen Wechselspannungen. Die Anzeige erfolgt mittels eines Gleichstroms, der als Differenz der Anodenströme zweier Rohre gewonnen wird. Ein neuer Weg wird dadurch beschritten, daß die Gitter der beiden Rohre mit der einen, um 90 in der Phase gedrehten Wechselspannung vorgespannt werden, während ihre Anoden über einen Transformator zur Erzeugung spitzer Spannungshurven an die andere Wechselspannung angeschlossen sind. Es ergibt sich daraus eine verbesserte Wirkung, da etwaige Amplitudenverschiedenheiten der zu vergleichenden Wechselspannungen nicht mehr in dem Maße zur Wirkung kommen können, wie dies bei den bekannten Anordnungen der Fall ist. Ferner arbeitet die erfindungsgemäße Anordnung auch dann noch einwandfrei mit großer Genauigkeit, wenn der Phasenwinkel zwischen den beiden Wechselspannungen einen nur geringen Betrag besitzt. Dies ergibt sich unter anderem aus der Anwendung eines Transformators zur Erzeugung spitzer Spannnngskurven. weil sich dadurch eine große Flankensteilheit der Spannungskurven und somit ein exakter Einsatz der Rohre einstellt. The arrangement according to the invention is also used for display and in addition to regulating the phase angle between two of- each other independent alternating voltages. The display takes place by means of a direct current, which is obtained as the difference between the anode currents of two tubes. A new way will be trodden by the fact that the grid of the two tubes with one, by 90 in the Phase turned alternating voltage are biased while their anodes have a Transformer for generating sharp voltage surges to the other alternating voltage are connected. This results in an improved effect, since there are any differences in amplitude the alternating voltages to be compared no longer have the same effect can, as is the case with the known arrangements. Furthermore, the Arrangement according to the invention still flawlessly with great accuracy even if the phase angle between the two alternating voltages is only a small amount owns. This results, among other things, from the use of a transformer for Generation of sharp tension curves. because this results in a great slope the tension curves and thus an exact use of the pipes.

In den Zeichnungen ist Fig. I ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung gemäß der Erfindung. In the drawings, Fig. I is an embodiment of a circuit according to the invention.

An Hand der Diagramme (Fig. 2) wird die Wirkungsweise erläutert.The mode of operation is explained using the diagrams (FIG. 2).

Bei Betrachtung der Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 1 wird davon ausgegangen, daß zwei Wechselstromnetze A und B oder zwei Punkte eines Wechselstromnetzes vorhanden sind, zwischen denen eine Phasenverschiebung zu messen oder auf einen vorgeschriebenen Wert einzustellen ist. Considering the operation of the arrangement of FIG. 1, it becomes apparent assumed that two alternating current networks A and B or two points of an alternating current network are present between which to measure a phase shift or on a prescribed value is to be set.

Von den Klemmen I I wird die Wechselspannung des einen Netzes, von den Klemmen I2 die Wechselspannung des anderen Netzes abgenommen. Die Anordnung enthält zwei Entladungsgefäße I3, 14 mit Anoden 15 bzw. I6, Steuerelektroden I7 bzw. From the terminals I I the alternating voltage of one network, from the AC voltage of the other network is taken from terminals I2. The order contains two discharge vessels I3, 14 with anodes 15 and I6, control electrodes I7 respectively.

IS und Kathoden I9 bzw. 20. Die beiden Rohre sind über einen Transformator 30 an die Spannung des einen Netzes angeschlossen, und zwar ist dieser Transformator so ausgebildet, daß er sekundärseitig eine Spannung spitzer Kurvenform liefert.IS and cathodes I9 and 20. The two tubes are via a transformer 30 connected to the voltage of one network, namely this transformer designed so that it supplies a voltage with a sharp curve shape on the secondary side.

Der Transformator besitzt zwei Sekundärwicklungen 32, 33, die mit je einem Ende zusammengeschaltet sind, während das andere Ende der einen Wicklung mit der Anode I5, das zweite Ende der anderen Wicklung mit der Kathode 20 verbunden ist. Die Anordnung enthält ferner eine Einrichtung, die eine Phasendrehung der an den Klemmen ii abgenommenen Wechselspannung um 900 gestattet, und diese Spannung wird an die Steuerelektroden 17, I8 gelegt, deren Polarität entgegengesetzt ist.The transformer has two secondary windings 32, 33 with each end are connected together, while the other end of the one winding connected to the anode I5, the second end of the other winding to the cathode 20 is. The arrangement further includes a device that a phase rotation of the the terminals ii allowed AC voltage taken by 900, and this voltage is applied to the control electrodes 17, I8, the polarity of which is opposite.

Ein Meßgerät 2I, das den Nullpunkt in der Mitte der Skala hat, ist vorgesehen, um den Vergleich der Anodenströme der beiden Rohre 13, 14 vorzunehmen und dadurch den Phasenwinkel anzuzeigen.A measuring device 2I that has the zero point in the middle of the scale is provided in order to make the comparison of the anode currents of the two tubes 13, 14 and thereby display the phase angle.

Sind die Wechselspannungen in den Punkten A und B in Phasenübereinstimmung, so erhalten die Steuerelektroden und die Anoden der beiden Entladungsgefäß e für gleiche Zeitabschnitte positive Spannungsstöße, und in den Anodenstromkreisen ist ein Unterschied der Anodenströme nicht vorhanden. Wenn dagegen eine Phasenverschiebung zwischen den Punkten 4 und B vorhanden ist, so erhalten die Steuerelektroden positives Potential für einen längeren Zeitabschnitt als die Anoden, so daß durch das eine Entladungsgefäß ein größerer Strom fließt als durch das andere. Das Meßgerät 21 wird demgemäß einen entsprechenden gerichteten Ausschlag liefern.If the alternating voltages in points A and B are in phase, so get the control electrodes and the anodes of the two discharge vessels e for equal periods of time positive voltage surges, and is in the anode circuits there is no difference in the anode currents. If, on the other hand, a phase shift is present between points 4 and B, the control electrodes receive positive results Potential for a longer period of time than the anodes, so that by one A larger current flows through the discharge vessel than through the other. The measuring device 21 will accordingly provide a corresponding directed deflection.

Bei den Entladungsgefäßen I3, 14 handelt es sich um solche, bei denen der Stromdurchgang mit dem Ansteigen des Potentials an den Steuerelektroden anwächst, während positives Potential an den Anoden liegt. Dabei sinkt der Stromdurchgang, wenn das Potential des Steuergitters bis auf Null abnimmt. The discharge vessels I3, 14 are those in which the passage of current increases with the increase in the potential at the control electrodes, while positive potential is applied to the anodes. The passage of current decreases, when the potential of the control grid decreases to zero.

Damit die Steuerelektroden I7, 18 mit entgegengesetzter Polarität versehen werden, wird die von den Klemmen II abgenommene Spannung über einen Transformator 22 mit einer Primärwicklung 23 geführt. Dieser besitzt zwei Sekundärwicklungen 24 und 24', die entgegengesetzt geschaltet sind. So that the control electrodes I7, 18 with opposite polarity are provided, the voltage taken from terminals II is transferred via a transformer 22 out with a primary winding 23. This has two secondary windings 24 and 24 'connected in opposition.

Eine Anordnung zur Phasendrehung um 900 etwa in Gestalt eines Widerstandes 25 mit einer veränderlichen Anzapfung 25' ist vor die Primärwicklung des Transformators in der gezeichneten Weise geschaltet. Die Anzapfung 25' ist veränderlich, um geringe Phasenverschiebungen etwa zum Zweck der Justierung des Gerätes herbeizuführen. Ferner ist an die Klemmen 11 noch ein Drehtransformator 29 angeschlossen. Die Verwendung dreier Klemmen 11 und die Verwendung von Mehrphasenspannung gestattet die Verwendung eines billigen Phasenschiebers. Im Bedarfsfall kann die Anordnung aber auch für Einphasenwechselstrom verwendet werden.An arrangement for phase rotation by 900, for example in the form of a resistor 25 with a variable tap 25 'is in front of the primary winding of the transformer switched in the manner shown. The tap 25 'is variable to be small To bring about phase shifts for the purpose of adjusting the device. Further a rotary transformer 29 is connected to the terminals 11. The usage three terminals 11 and the use of multi-phase voltage allows the use a cheap phase shifter. If necessary, the arrangement can also be used for Single-phase alternating current can be used.

Um den Anoden I5, 16 die erforderlichen spitzen Spannungsstöße zuzuführen, ist der bereits erwähnte Transformator 30 vorgesehen. Die Schaltung der beiden Sekundärwicklungen wurde bereits erläutert. Die Verbindungsstelle der beiden Sekundärwicklungen führt über das Anzeigegerät 2I und dann zu der Verbindungsstelle zwischen der Anode I6 des einen Rohres und der Kathode 19 des anderen Rohres. Die beiden äußeren Enden der Sekundärwicklungen sind in der gezeichneten Weise mit den beiden Rohren verbunden. In order to supply the anodes I5, 16 with the necessary high voltage surges, the already mentioned transformer 30 is provided. The circuit of the two secondary windings has already been explained. The junction of the two secondary windings leads via the display device 2I and then to the junction between the anode I6 of one tube and the cathode 19 of the other tube. The two outer ends the secondary windings are connected to the two tubes in the manner shown.

Für den Fall, daß A und B zwei verschiedene Netze sind, ist ein Kuppelschalter 34 vorgesehen, der geschlossen wird, wenn eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen den beiden Wechselspannungen vorhanden oder eingestellt ist. Um diese Phasenbeziehung einzustellen, ist ein Phasenschieber 35 vorgesehen. Die Herstellung einer bestimmten Phasenbeziehung kann erforderlich sein im Hinblick auf verschiedene Verbraucher oder auch im Hinblick auf eine wirtschaftliche Ausnutzung von Fernleitungen. In the event that A and B are two different networks, there is a coupling switch 34 is provided, which is closed when a certain phase relationship between the two alternating voltages is present or set. About this phase relationship a phase shifter 35 is provided. The making of a certain Phase relationship may be required with regard to different consumers or also with a view to the economical use of long-distance lines.

Die Wirkungsweise der Anordnung wird in Verbindung mit den Diagrammen nach Fig. 2 erläutert. The mode of operation of the arrangement is explained in conjunction with the diagrams according to Fig. 2 explained.

Dabei zeigt das obere Diagramm 36 die Verhältnisse im Rohr I3, das untere Diagramm 37 die Verhältnisse im Rohr 14. Die Kurve 38 stellt die Spannung dar, die der Steuerelektrode 17 aufgedrückt wird, während die Kurve 39 die Spannung darstellt, die an der Anode 15 liegt. Die Kurve 40 stellt die Spannung dar, die an der Steuerelektrode I8 liegt, während die Kurve 41 die Spannung der Anode I6 darstellt. Es wird bemerkt, daß die Spannungen 38 und 40 entgegengesetzte Polarität haben, wogegen die Spannungskurven 39 und 41 dieselbe Polarität haben. In horizontaler Richtung ist stets die Zeit aufgetragen.The upper diagram 36 shows the conditions in pipe I3, the Lower diagram 37 shows the conditions in pipe 14. Curve 38 represents the voltage that the control electrode 17 is pressed will while the curve 39 represents the voltage across the anode 15. Curve 40 represents the voltage which is located on the control electrode I8, while curve 41 shows the voltage of the Represents anode I6. It is noted that voltages 38 and 40 are opposite Have polarity, whereas the voltage curves 39 and 41 have the same polarity. The time is always plotted in the horizontal direction.

Das Instrument 21 mißt nun die Differenz der Anodenströme der beiden Rohre, und demzufolge ergibt sich ein zweiseitiger Ausschlag, je nachdem welches Rohr den größeren Anodenstrom führt, d. h. je nachdem welche Wechselspannung voreilt. The instrument 21 now measures the difference in the anode currents of the two Pipes, and consequently there is a bilateral deflection, depending on which one Tube carries the larger anode current, d. H. depending on which AC voltage leads.

Der Erfindungsgegenstand kann auch angewendet werden, um eine bestimmte Phasenverschiebung willkürlich einzustellen. Dies kann wünschenswert sein, wenn eine Uberlastung von Fernleitungen vermieden werden soll. Die Einstellung einer bestimmten Phasenverschiebung kann auch selbsttätig vor sich gehen bzw. vorgenommen werden, wenn die Belastung eines Netzes ansteigt und wenn es notwendig ist, Zusatzmaschinen in Betrieb zu nehmen. The subject matter of the invention can also be applied to a specific Arbitrarily set phase shift. This can be desirable, though an overload of transmission lines is to be avoided. Hiring a certain phase shift can also take place or take place automatically become additional machines when the load on a network increases and when it is necessary put into operation.

In einem solchen Fall wird das Anzeigegerät 21 durch ein Kontaktgerät ersetzt, das bei Kontaktberührung einen Verstelleinfluß ausübt. Im vorliegenden Fall ist zu diesem Zweck ein polarisiertes Relais 43 vorgesehen, das in Reihe mit dem Anzeigegerät 21 geschaltet ist. Der bewegliche Kontakt 44 dieses Relais arbeitet mit Gegenkontakten 45,46 in der Weise zusammen, daß der bewegliche Kontakt 44 in der Mitte steht, wenn das Relais 43 nicht erregt ist, d. h. wenn Phasenübereinstimmung besteht. Zur Herstellung der gewünschten Phasenverschiebung ist der Phasenschieber 35 vorgesehen.In such a case, the display device 21 is operated by a contact device replaced, which exerts an adjustment influence on contact. In the present Case a polarized relay 43 is provided for this purpose, which is in series with the display device 21 is switched. The movable contact 44 of this relay works with mating contacts 45,46 in such a way that the movable contact 44 in is in the middle when relay 43 is not energized, d. H. if phase match consists. The phase shifter is used to produce the desired phase shift 35 provided.

Dieser kann in bekannter Weise als umlaufende, mit Schleifringen versehene Maschine ausgeführt sein.This can in a known manner as a circumferential, provided with slip rings Machine.

Der Antrieb des Phasenschiebers erfolgt in diesem Fall über eine Welle 50 durch einen Motor 5I, der durch das erwähnte polarisierte Relais 43 gesteuert wird. Dabei kann auch der Fall eintreten, daß der Energiefluß durch den Phasenschieber seine Richtung umkehrt. Der Motor 51 besitzt in bekannter Weise zwei Erregerwicklungen 52, 53 für die verschiedenen möglichen Drehrichtungen, und ihre Einschaltung ist von der Ausschlagsrichtung des polarisierten Relais 43 abhängig. Der Punkt, an dem die beiden Erregerwicklungen zusammengeschaltet sind, kann mit dem Wechselstromnetz über eine Leitung 54 im Punkt 55 verbunden sein. In this case, the phase shifter is driven by a Shaft 50 by a motor 5I controlled by the aforementioned polarized relay 43 will. It can also happen that the flow of energy through the phase shifter reverses its direction. The motor 51 has two excitation windings in a known manner 52, 53 for the different possible directions of rotation, and their activation is on the deflection direction of the polarized relay 43 dependent. The point at which the two excitation windings are connected together, can with the AC network be connected via a line 54 at point 55.

Zur Speisung des Motors 5I kann das vorhandene Wechselstromnetz unmittelbar herangezogen werden.The existing alternating current network can supply the motor 5I directly can be used.

Der Drehtransformator 29 kann ebenfalls in bekannter Weise ausgeführt sein, und er besitzt in diesem Fall eine dreiphasige, in Dreieck geschaltete Ständerwicklung 58 sowie eine dreiphasige, ebenfalls in Dreieck geschaltete Läuferwicklung 59. Die jeweilige Stellung des Läufers dieses Drehtransformators ist mittels eines Zeigers 60 an einer Skala 6I ahlesbar. Die Skala selbst kann in Phasenwinkeln geeicht sein. Der Drehtransformator dient im übrigen zur Herstellung einer genauen Phasenverschiebung, die wegen der Einwirkung über den Hilfstransformator 22 auf die Steuerelektroden notwendig ist. The rotary transformer 29 can also be implemented in a known manner and in this case it has a three-phase, delta-connected stator winding 58 and a three-phase rotor winding 59, also connected in a triangle the respective position of the rotor of this rotary transformer is indicated by means of a pointer 60 readable on a scale 6I. The scale itself can be calibrated in phase angles. The rotary transformer is also used to produce a precise phase shift, due to the action via the auxiliary transformer 22 on the control electrodes necessary is.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Arrangement for displaying or adjusting the phase angle between two independent alternating voltages by means of a direct current, which is obtained as the difference between the anode currents of two tubes, characterized in that that the grids of the two tubes with the one alternating voltage rotated by 900 in phase are biased while their anodes via a transformer for generating pointed Voltage curves are connected to the other AC voltage.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that the the transformer (30) supplying a sharp alternating voltage, two secondary windings (32, 33), which, interconnected on one side, with their other ends to the anode (I5) of the one or the cathode (20) of the other tube are connected while the center point of the two secondary windings via a display or control device to the connection between the anode (I6) of one and the cathode (I9) of the other Pipe is connected.

3. Arrangement according to claim I and 2, characterized in that the Control electrodes (I7, I8) of both tubes via a phase shifter arrangement (25) and an auxiliary transformer (22) with two secondary windings to the AC mains voltage are connected.