DE1048337B

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Publication number: DE1048337B
Application number: DENDAT1048337D
Authority: DE
Publication date: 1959-01-08

Description

Es sind selbsttätige Regelvorrichtungen bekannt, die den Blindstrom in Leitungen und bzw. oder Generatoren durch Zu- oder Abschalten von Kondensatoren bzw. Drosselspulen kompensieren. Diese Regler bestehen im allgemeinen aus einer Meßeinrichtung für den cos φ und einer damit verbundenen Schaltvorrichtung, welche bei Abweichungen vom cos ^-Sollwert die kompensierenden Mittel an- oder abschaltet.

Mit derartigen Vorrichtungen ist jedoch eine optimale Regelung nicht zu erzielen, da der cos φ kein direktes, sondern nur ein abgeleitetes Maß für den zu kompensierenden Blindstrom bzw. für die anzuschaltenden Kompensationsmittel darstellt. Insbesondere ist keine von der Art des Blindstroms, also direkt vom / · sin φ kapazitiv oder aber vom / · sin φ induktiv bestimmte Regelung zu erzielen, wie dies beispielsweise bei der Induktionserhitzung von ferromagnetischem Schmelzgut erwünscht ist. Dort nimmt nämlich der induktive Blindstrom bei Erreichung des Curiepunktes schnell und beträchtlich ab, zur Kompensation des ursprünglich starken ao induktiven Blindstromes angeschaltete Kondensatoren machen dann nach Überschreiten des Curiepunktes den Blindstrom kapazitiv.

Weiterhin ist die Ansprechempfindlichkeit der vorgenannten Regler von Natur aus gerade in dem besonders interessierenden Bereich um cos φ = 1 sehr gering, da die relative Änderung des cos ^-Betrages in diesem Bereich bei Änderungen des Phasenwinkels nur sehr klein ist.

Die im folgenden näher beschriebene Regelvorrichtung weist demgegenüber gerade in dem Bereich um cos φ = 1 3 ο eine große Ansprechempfindlichkeit auf, ermöglicht eine direkt vom / ■ sin φ induktiv oder / · sin φ kapazitiv bestimmte Regelung und zeichnet sich weiterhin durch eine relativ einfache Schaltung und Arbeitsweise aus, die eine unkomplizierte fabrikatorische Herstellung ermöglicht. Durch die Verwendung eines einfachen Drehspulsteuermeßwerks zur Betätigung der Kompensationsmitteleinschaltung ergibt sich ein weiterer Vorteil gegenüber den bekannten Vorrichtungen.

Die genannten Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß einer Gleichrichterbrücke eine dem Scheinstrom proportionale und wählbare Spannung entnommen wird, die der dem Wert / · sin φ entsprechenden Spannung über einen Nullstromregler entgegengeschaltet ist.

Die Schaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist in Abb. 1 dargestellt. Die ohmschen Widerstände 1, 2, und 4 bilden zusammen mit den Richtleitern (Gleichrichtern) 5, 6 und 7 eine sogenannte Walther-Brücke, wie sie beispielsweise in der Zeitschrift für technische Physik, Jahrg. 1932, Heft 8, S. 366ff., beschrieben ist. Dieser Brücke wird sowohl der in den Leitungen O—R fließende Strom über den Stromwandler 8 zugeführt als auch eine mit dem Kondensator 9 um 90° in der Phase Regler zur Blindstromkompensation

Anmelder:

P. Gossen & Co. G.m.b.H.,
Erlangen, Nägelsbachstr. 25

Dipl.-Phys. Michael Sangl, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

gedrehte Spannung über den Richtleiter 6 eingeprägt. Hierdurch entsteht an den Widerständen 3 und 4 eine EMK, die dem in der Leitung fließenden Blindstrom J · sin φ entspricht und deren Polarität von der Phasenlage des Blindstromes abhängig ist. Eine zweite, vom Scheinstrom bestimmte EMK wird von den im Sekundärkreis eines zweiten Stromwandlers 10 liegenden Richtleitern 11 und 12 am Potentiometer 13 erzeugt. Die Blindstrom-EMK und die Scheinstrom-EMK haben die Form von Gleichspannungen und bilden zusammen die Steuergröße für das Steuermeßwerk 14, das mit Schaltkontakten zur Ein- oder Ausschaltung von Blindstromkompensationsmitteln versehen ist. Als Steuermeßwerk genügt daher beispielsweise ein einfaches Drehspulrelais. Auf den in Serie dazu liegenden ohmschen Einstellwiderstand 15 wird weiter unten noch näher eingegangen.

Im Steuerkreis besteht dann Stromlosigkeit, wenn die Blindstrom-EMK bei einem mit dem Potentiometer 13 eingestellten Widerstandswert Null ebenfalls Null ist oder, allgemein, wenn folgende Gleichung erfüllt wird:

/ ■ sin φ = J · Κ,
das ist sin φ = Κ.

Die Größe K bezeichnet hierbei den eingeschalteten Widerstandsteil des Potentiometers 13 {zwischen Potentiometermitte und dem veränderlichen Abgriff). Mit diesem Regler kann also eine nach Betrag und, bedingt durch die Mittelanzapfung, auch nach Vorzeichen genau definierte EMK, die auch Null sein kann, in den Steuerkreis eingespeist werden. Diese EMK läßt sich durch entsprechende Dimensionierung des Potentiometerwiderstandes 13 an die Größe der an den Widerständen 3 und 4 entstehenden Blindstrom-EMK angleichen, so daß die Skala des Potentiometers 13 direkt in Blindstromwerten oder in den entsprechenden Werten [cos φ induktiv] — [cos φ = 1] — [cos φ kapazitiv] beschriftet werden kann. Diese somit nach Betrag und Phase voreinstellbaren cos φ-Werte werden dann selbsttätig durch den an das Steuermeßwerk 14 angeschlossenen Schaltmechanismus

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Claims

durch Einschaltung entsprechender Kompensationsmittel im Netz eingestellt, indem die An- bzw. Abschaltvorgänge so lange fortgesetzt werden, bis im Steuerkreis Strbmlosigkeit herrscht. In dem besonders interessierenden Bereich um cos ψ = 1, d. h. sin φ = 0, ändert sich der Betrag des Blindstromes / · sin φ sehr stark mit dem Phasenwinkel, so daß sich in dem Bereich von etwa [cos φ = 0,6 induktiv] über [cos φ = 1] zu [cos φ — 0,6 kapazitiv] eine naturgemäß sehr hohe Ansprechempfindlichkeit ergibt. Abb. 2 zeigt die Einstellskala des Potentiometers 13, aus der die große Betragsänderung des sin φ und damit die hohe Ansprechempfindlichkeit durch die auseinandergezogene Werteskala um cos φ = 1 klar ersichtlich ist. Mit dem ohmschen Einstellwiderstand 15 kann in einfächer Weise die Ansprechempfindlichkeit des Steuermeßwerkes verringert werden, da bei großem Widerstandswert des Einstellwiderstandes 15 auch die Steuergröße groß sein muß, um das Steuermeßwerk zum Ansprechen zu bringen. Ein durch die Serienschaltung der Brückenwiderstände zu dem Kondensator 9 bedingter unvermeidlicher restlicher Winkelfehler der Steuergröße / ■ sin φ läßt sich bei dieser Schaltung in einfacher Weise dadurch kompensieren, daß am Potentiometer 13 ein entsprechender as Widerstandswert für den Punkt sin ψ = 0 bzw. cos ψ = 1 voreingestellt wird. Für eine eventuell erwünschte ständige Uberprüfung der Arbeitsweise des beschriebenen Reglers kann ein zusätzliches Meßinstrument 16 in der dargestellten Weise eingeschaltet werden, das dann bei kompensiertem Blindstrom den Wert Null anzeigt. Dieses Instrument kann aber auch zur direkten Anzeige der Abweichung des Blindstromes von dem mit dem Potentiometer 13 eingestellten Sollwert dienen, falls bei abgeschaltetem oder ausgefallenem Steuermeßwerk eine Handregelung der Blindstromkompensation erfolgen soll. Patentansprüche:

1. Phasenregler zur automatischen An- und Abschaltung von Kompensationsmitteln zwecks Einregelung eines vorgegebenen cos 9?-Wertes, bei dem über eine Walther-Brücke ein Gleichspannungswert proportional / · sin φ gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß einer Gleichrichterbrücke eine dem Scheinstrom proportionale und wählbare Spannung entnommen wird, die der dem Wert / · sin φ entsprechenden Spannung über einen Nullstromregler gegengeschaltet ist.

2. Phasenregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gleichrichterbrücke ein in der Mitte angezapftes Potentiometer liegt, dessen Schleiferstellung, bezogen auf Potentiometermitte, ein Maß für den einzuregelnden induktiven oder kapazitiven cos 95-Wert ist.

3. Phasenregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechempfindlichkeit des Nullstromreglers mit Hilfe eines ihm vor- oder parallel geschalteten ohmschen Einstellwiderstandes wählbar ist.

4. Phasenregler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Nullstromregler zum Zwecke des Handbetriebes ein entsprechendes Meßinstrument vor- oder parallel geschaltet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

& 809 728/120 12.58