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.Automatic control devices are known which compensate for the reactive current in lines and / or generators by connecting or disconnecting capacitors or inductors. These regulators generally consist of a measuring device for the cos φ and a switching device connected to it, which switches the compensating means on or off in the event of deviations from the cos ^ setpoint.

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.With such devices, however, an optimal regulation cannot be achieved, since the cos φ does not represent a direct, but only a derived measure for the reactive current to be compensated or for the compensation means to be connected. In particular, no regulation determined by the type of reactive current, i.e. directly from / · sin φ capacitive or from / · sin φ inductively, can be achieved, as is desired, for example, in the induction heating of ferromagnetic melt material. There the inductive reactive current decreases rapidly and considerably when the Curie point is reached, capacitors connected to compensate for the originally strong ao inductive reactive current then make the reactive current capacitive after the Curie point has been exceeded.

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.Furthermore, the response sensitivity of the aforementioned controller is inherently very low, especially in the particularly interesting area around cos φ = 1, since the relative change in the cos ^ amount in this area is only very small when the phase angle changes.

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.In contrast, the control device described in more detail below has a high response sensitivity in the area around cos φ = 1 3 ο, enables control determined directly by / ■ sin φ inductively or / · sin φ capacitive and is also characterized by a relatively simple circuit and working method that enables uncomplicated fabrication. The use of a simple moving-coil control measuring mechanism to actuate the switching on of the compensation means results in a further advantage over the known devices.

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.The advantages mentioned are achieved according to the invention in that a voltage that is proportional to the apparent current and that can be selected is taken from a rectifier bridge, which voltage is connected to the voltage corresponding to the value / · sin φ via a zero current regulator.

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 BlindstromkompensationThe circuit of an embodiment of the invention is shown in FIG. The ohmic resistors 1, 2, and 4 together with the directional conductors (rectifiers) 5, 6 and 7 form a so-called Walther bridge, as it is, for example, in the magazine for technical physics, year 1932, issue 8, p. 366ff., is described. The current flowing in the lines O-R is fed to this bridge via the current transformer 8 as well as one with the capacitor 9 by 90 ° in the controller phase for reactive current compensation

Anmelder:Applicant:

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

Dipl.-Phys. Michael Sangl, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Michael Sangl, Erlangen,
has been named as the inventor

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.twisted voltage impressed on the directional conductor 6. This creates an EMF at the resistors 3 and 4 , which corresponds to the reactive current J · sin φ flowing in the line and whose polarity is dependent on the phase position of the reactive current. A second EMF determined by the apparent current is generated on the potentiometer 13 by the directional conductors 11 and 12 located in the secondary circuit of a second current transformer 10. The reactive current EMF and the apparent current EMF are in the form of direct voltages and together form the control variable for the control measuring mechanism 14, which is provided with switching contacts for switching reactive current compensation means on or off. A simple moving coil relay, for example, is therefore sufficient as a control measuring mechanism. The ohmic setting resistor 15 in series with this will be discussed in greater detail below.

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:There is no current in the control circuit if the reactive current EMF is also zero with a resistance value of zero set with potentiometer 13 or, in general, if the following equation is met:

/ ■ sin φ = J · Κ,
das ist sin φ = Κ. / ■ sin φ = J,
that is 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 SchaltmechanismusThe size K denotes the switched-on resistance part of the potentiometer 13 (between the middle of the potentiometer and the variable tap). With this controller, an EMF that is precisely defined in terms of amount and, due to the center tap, also in terms of sign, which can also be zero, can be fed into the control circuit. By appropriately dimensioning the potentiometer resistor 13, this EMF can be matched to the size of the reactive current EMF occurring at the resistors 3 and 4 , so that the scale of the potentiometer 13 can be converted directly into reactive current values or in the corresponding values [cos φ inductive] - [cos φ = 1] - [cos φ capacitive] can be labeled. These cos φ values, which can thus be preset according to their magnitude and phase, are then automatically activated by the switching mechanism connected to the control measuring unit 14

80Ϊ 728/12080Ϊ 728/120

Claims

set by switching on appropriate compensation means in the network by continuing the switch-on and switch-off processes until there is no power in the control circuit. In the particularly interesting area around cos ψ = 1, i.e. H. sin φ = 0, the magnitude of the reactive current / · sin φ changes very strongly with the phase angle, so that in the range from approximately [cos φ = 0.6 inductive] over [cos φ = 1] to [cos φ - 0.6 capacitive] naturally results in a very high response sensitivity. Fig. 2 shows the setting scale of the potentiometer 13, from which the large change in magnitude of sin φ and thus the high response sensitivity can be clearly seen through the expanded value scale around cos φ = 1. With the ohmic setting resistor 15, the responsiveness of the measuring mechanism can be reduced in a simple manner, since if the resistance value of the setting resistor 15 is large, the control variable must also be large in order to make the measuring mechanism respond. An unavoidable residual angle error of the control variable / ■ sin φ caused by the series connection of the bridge resistors to the capacitor 9 can be compensated for in this circuit in a simple manner by providing a corresponding resistance value for the point sin ψ = 0 or cos ψ at the potentiometer 13 = 1 is preset. An additional measuring instrument 16 can be switched on in the manner shown, which then displays the value zero when the reactive current is compensated for, in order to continuously check the operation of the controller described. However, this instrument can also be used to directly display the deviation of the reactive current from the setpoint set with the potentiometer 13 if manual control of the reactive current compensation is to take place when the measuring mechanism is switched off or has failed. Patent claims:

1. Phase regulator for the automatic on and off of compensation means for the purpose of adjusting a predetermined cos 9? - value, in which a DC voltage value proportional / · sin φ is formed via a Walther bridge, characterized in that a rectifier bridge is proportional to the apparent current and selectable Voltage is taken, which is connected to the voltage corresponding to the value / · sin φ via a zero current regulator.

2. Phase regulator according to claim 1, characterized in that in the rectifier bridge there is a potentiometer tapped in the middle, the slider position of which, based on the potentiometer center, is a measure of the inductive or capacitive cos 95 value to be regulated.

3. Phase regulator according to claim 1 and 2, characterized in that the sensitivity of the Zero current controller can be selected with the help of an ohmic setting resistor connected upstream or in parallel is.

4. Phase regulator according to claim 1 to 3, characterized in that the zero current regulator for the purpose In manual mode, a corresponding measuring instrument can be connected upstream or in parallel.

1 sheet of drawings

& 809 728/120 12.58& 809 728/120 12.58