DE971966C

DE971966C - Einrichtung zur selbsttaetigen Phasenregelung in Mittel- und Hochfrequenz-Verbraucherstromkreisen

Info

Publication number: DE971966C
Application number: DES40953A
Authority: DE
Inventors: Eugen Dr Rer Nat Sauter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-09-24
Filing date: 1954-09-24
Publication date: 1959-04-30

Description

Einrichtung zur selbsttätigen Phasenregelung in Mittel-und Hochfrequenz-Verbraucherstromkreisen Weohselstromverbraucher werden, soweit diese Blindstrom aufnehmen, mit Phasenschiebern versehen, um die Wechselstromgeneratoren weitgehend rein ahmisch zu belasten. In niederfrequenten Wechselstromnetzen geschieht die Messung des Leistungsfaktors mit Hilfe von cos (p-Meßgeräten, die gleichzeitig als Regelgerät zur Betätigung der Phasenschieber arbeiten können.
Für Mittel- und Hochfrequenzstromkreise eignen sich solche cos 9p-Meßgeräte wegen des großen induktiven Widerstandes ihres Strompfades nicht.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Phasenregelung in 'Mittel- und Hochfrequenz-Verbraucherstromkreisen, bei der einem die Nachstellung eines Phasenschiebers bewirkenden Quotientenmeßgerät zwei Regelströme zugeführt werden, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der eine Regelstrom dem Wert cos (fl und der andere dem Wert cos (ß -1- cp) proportional ist, wobei 9p der durch die Blindlast hervorgerufene Phasenwinkel zwischen dem Strom in und der Spannung an der Verbraucherleitung und ß die durch Blindwiderstände hervorgerufene Phasendrehung von Hilfsströmen bedeutet, die der Verbraucherleitung als Shuntströme entnommen werden. Der Gegenstand der Erfindung und seine Wirkungsweise seien an Hand der Zeichnung beschrieben.
In Fig. i ist der Verbraucher i, z. B. eine Glühspule, über eine Verbraucherzuleitung'2 unter Zwischenschaltung eines Phasenschiebers 3, der aus einem einzelnen oder auch mehreren Blindwiderständen bestehen kann, an einen nicht dargestellten Generator, z. B. einen Hochfrequenz-Röhrengenerator, angeschlossen. Zur Betätigung des Phasenschiebers 3 ist ein umsteuerbarer Motor 4 vorgesehen, der aus einer als Batterie dargestellten Stromquelle 5 gespeist wird. Die Steuerung des Motors 4 -wird durch ein Quotientenmeßgerät 6 entsprechend der in der Verbraucherleitung 2 auftretenden Phasenverschiebung vorgenommen. Zur Messung der Phasenverschiebung werden dem Quotientenmeßgerät 6 zwei Regelströme zugeführt, die an der Verbraucherleitung :2 abgenommen werden. Hierzu sind in die Verbraucherleitung :2 die Widerstände 7 und 8 eingeschaltet. Der Widerstand 7 besteht aus der Parallelschaltung eines rein ohmschen Widerstandes 9 und eines parallel geschalteten Kondensators io und der Widerstand 8 aus der Parallelschaltung eines rein ohmschen Widerstandes ii und einer Drosselspule 12. Die Blindwiderstände des Kondensators io und der Drosselspule 12 sind so bemessen, daß o,) L = i/u1 C ist, und die rein ohmschen Widerstände 9 und i i sind von gleicher Größe. Hierdurch wird erreicht, daß die Reihenschaltung der Widerstände 7 und 8 eine rein ohmsche Belastung darstellt. Die rein ohmschen Widerstände 9 und i i haben nur kleinen Widerstand, so daß der Leistungsverbrauch durch die abgenommenen ' Shuntströme im Verhältnis zur Gesamtleistung der Anlage gering ist. Die an dem Widerstand 7 abgenommene Spannung wird dem Ringmod'ulator 13 an den Klemmen 15 und die an dem Widerstand 8 abgenommene Spannung dem Ringmodulator 14 an den Klemmen 16 zugeführt. Die an der Verbraucherleitung 2 liegende Spannung des Verbraucherstromkreises wird den beiden Ringmodulatoren 13 und 14 über die Klemmen 17 bzw. 18 zugeführt. An den Klemmen i9 und 2o endlich werden den Ringmodulatoren Regelströme abgenommen, die im Quotientenmeßgerät 6 einen der Phasenverschiebung in der Verbraucherleitung 2 entsprechenden Ausschlag hervorrufen. Die Widerstände 2 i und 22 dienen zur Einstellung eines Sollwertes für den Leistungsfaktor in der Verbraucherleitung, insbesondere für den Sollwert cos 99 = i .
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach der Erfindung ist folgende: Die Phase der an dem Widerstand 7 auftretenden Spannung ist bezüglich der Phase des Stromes J in der Verbraucherleitung 2 mit Hilfe des Kondensators io um den Winkel -f- ß gedreht, und die an dem Widerstand 8 abgenommene Spannung ist bezüglich der Phase des Stromes J mit Hilfe der Drosselspule 12 um den Winkel -ß gedreht (s. Fig. 2). Da die Ringmodulatoren 13 und 14 eine rein ohmsche Belastung darstellen, weisen die an den Klemmen 15 und 16 zugeführten Ströme 1" und J16 die gleiche jeweils um -I- ß bzw. - ß gegenüber der Phase des Stromes J in der Verbraucherleitung 2 geänderte Phasenlage auf. Die Absolutwerte der Ströme J15 und J16 sind einander gleich und wesentlich kleiner als der Strom J in der Verbraucherleitung 2. über die Klemmen 17 bzw. 18 wird den Ringmodulatoren die Verbraucherspannung U zugeführt, deren Vektor mit dem Vektor des Stromes J den Winkel gg bildet. Die an den Klemmen i9 und 2o abgenommenen Regelströme ergeben nun am Quotientenmeßgerät einen Ausschlag, der dem Quotienten U - J15 - cos (ß-T) : U - J16 - cos (ß + 99) entspricht. Da die Ströme J15 und J16 von gleicher absoluter Größe sind, entspricht der Ausschlag des Quotientenmeßgerätes dem Quotienten cos (ß-T) : cos (ß -I- 99) .
In Fig. 2 ist die Phasenlage der Ströme und der Spannung an den Klemmen der Ringmodulatoren 13 und 14 -dargestellt. Die Verbraucherspannung U an der Verbraucherleitung ist um den Winkel p gegenüber dem in der Verbraucherleitung fließenden Strom J durch die auftretende Blindlast gedreht. Für die Ströme J15 und 116 ist eine an den Widerständen 7 und 8 hervorgerufene Phasendrehung von ß = ± 6o° angenommen. Aus der Figur ist nun klar ersichtlich, daß durch die mit Hilfe des Kondensators io und der Drosselspule 12 hervorgerufene unterschiedliche Phasenlage der Ströme J15 und J16 eine Verstärkung des Ausschlages und damit eine steile Regelkennlinie des Quotientenmeßgerätes hervorgerufen wird. Damit ergibt sich aber weite'r'hin, daß die Einrichtung nach der Erfindung mit sehr großer Genauigkeit auch bei kleinen Blindlasten anspricht und daß eine entsprechende Kompensation mit Hilfe des Phasenschiebers 3 bewirkt wird.
An Stelle der erwähnten Ringmodulatoren können nach der Erfindung auch andere Modulatoren, z. B. Sternmodulatoren, verwendet werden. An Stelle der in der Zeichnung dargestellten Art, den Phasenschieber 3 mit Hilfe eines Motors 4 zu verstellen, können auch andere Mittel, z. B. eine als Phasenschieber benutzte gleichstromvormagnetisierte Drosselspule, verwendet werden, deren Induktivität durch. Veränderung des Gleichstromvormagnetisierung geregelt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur selbsttätigen Phasenregelung in Mittel- und Hochfrequenz-Verbraucherstromkreisen, bei der einem die Nachstellung eines Phasenschiebers bewirkenden Quotientenmeßgerät zwei Regelströme zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Regelstrom dem Wert cos (ß-99) und der andere dem Wert cos (ß -I- 99) proportional ist, wobei 9p der durch die Blindlast hervorgerufene Phasenwinkel zwischen dem Strom in und der Spannung an der Verbraucherzuleitung und ß die durch Blindwiderstände hervorgerufene Phasendrehung von Hilfsströmen bedeutet, die der Verbraucherleitung als Shuntströme entnommen werden.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB in die Verbraucherzuleitung zwei je aus der Parallelschaltung eines ohmsohen und eines Blindwiderstandes bestehende Widerstände miteinander in Reihe geschaltet und so bemessen sind, daß ihr Gesamtwiderstand bei der Betriebsfrequenz rein ahmisch ist, und daB die an den Widerständen abgenommenen Shuntströme um den Winkel ± ß gegenüber dem Verbraucherstrom gedreht sind.
3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Widerständen zusammen mit einer der Verbraucherspannung proportionalen Spannung abgenommenen Shuntströme je einem Ringmodulator zugeführt werden, der das die Verstellung des Phasenschiebers bewirkende QuotientenmeB-gerät speist. In Betracht gezogene Druckschriften: ETZ 36 (19i5), S. 31, linke Spalte, vierter und vorletzter Absatz.