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Regelvorrichtung für unabhängige Spannungs- und Phaseneinstellung
Wattmetrische Meßgeräte, z. B. Zähler, werden allgemein so geprüft, daß Strompfad
und Spannungspfad unabhängig voneinander gespeist werden. Um den im allgemeinen
hohen Strom durch die Stromspule der Prüflinge und des Eichinstrumentes hindurchzuschicken,
genügt eine verhältnismäßig niedrige Spannung, die aus dem gleichen Netze entnommen
werden kann, an das die Spannungsspule angeschlossen ist. Zur Nachahmung aller in
der Praxis vorkommenden Belastungsfälle muß bei der Eichung der Stromvektor gegen
den Spannungsvektor beliebig verdreht und in seiner Größe bis zum Nennstrom des
Prüflings verändert werden können. Dies erfolgte bisher in der Weise, daß, ein Drehregler
einen Regelwiderstand in Abzweigschaltung speist, so daß vom Regelwiderstand eine
von Null ansteigende Spannung entnommen werden kann. Diese regelbare Spannung wird
einem Hochstromanzapftransformator zugeführt, der dann seinerseits den Prüfkreis
speist. Bei diesen Einrichtungen erfolgt jedoch stets im Regelwiderstand ein Leistungsverlust,
der sich: zu der sekundär dem Hochstromtransformator entnommenen Leistung hinzufügt.
In anderen Fällen wird die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannungskreis
durch Drosselspulen bewirkt. Hierbei muß zufolge Lastabhängigkeit der Drosselspulen
bei jeder Laständerung-nachgeregelt werden. Es ist schon eine Anordnung zur Erzeugung
einer Dreh- oder Wechselspannung von beliebig vorbestimmter Größe und zeitlicher
Phase gegen eine Grundspannung vorgeschlagen worden, bei der zwei magnetisch voneinander
getrennte Spannungserzeuger in Reihe geschaltet und mit einer an sich bekannten
Regelanordnung versehen sind, mittels derer sowohl die Größe jeder der beiden erzeugten
Spannungen für sich als auch unabhängig hiervon ihre gegenseitigen Phasen regelbar
sind. Die beiden Spannungserzeuger können dabei zwei Transformatoren sein, bei denen
die Regelung durch Stufenschaltung auf der Primär- oder Sekundärseite erfolgt und
der Winkel durch Umschaltung eines der beiden Transformatoren von Stern-. in Dreieck-
oder gemischte Stern-Dreieck-Schaltung oder Zick-Zack-Schaltung eingestellt wird.
Ferner ist es bekannt geworden, daß man bei Zählerschaltungen bzw. Eichanlagen von
der Tatsache Gebrauch machen kann, daß in einem symmetrischen Drehstromsystem die
Spannung der einzelnen Phase senkrecht auf der verketteten Spannung der beiden anderen
Phasen steht.
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Die. Erfindung betrifft nun eine Regelvorrichtung für unabhängige
Spannungs- und Phaseneinstellung, vorzugsweise für Prüfeinrichtungen, wie Zählereicheinrichtungen.
Erfindungsgemäß, besteht sie aus zwei in Scottschaltung
zusammengeschalteten,
an einem Drehströinnetz liegenden Einphasentransformatoren, deren als Regelwicklungen
ausgebildete Abnahmewicklungen so geschaltet sind, Jag
ihre Spannungsvektoren
einen rechten Wir miteinander einschließen und daß die Abna einer beliebig phasenverschobenen
und beliebig veränderlichen Spannung an unabhängig voneinander verschiebbaren Stromabnehmern
erfolgt, von denen der eine von einem im Abnahmestromkreis liegenden Relais in Abhängigkeit
von einer konstant zu haltenden elektrischen Größe (z. B. Strom) gesteuert wird.
Die Erfindung hat gegenüber den bekannten bzw. vorgeschlagenen Anordnungen den Vorteil,
daß man nur einen Stromabnehmer von Hand zu regulieren braucht und trotzdem eine
Verstellung beider Stromabnehmer erzielt.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele für Regelvorrichtungen
gemäß der Erfindung dargestellt.
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Nach Abb. i sind die Primärwicklungen 1i und 12 zweier Einphasentransformatoren
in Scottschaltung an ein Drehstromnetz angeschlossen. Die Sekundärwicklungen 13
und 14 der beiden Transformatoren sind hintereinandergeschaltet. Auf ihnen werden
Stromabnehmer 16 und 17 verschoben, mit denen die Abnahmeklemmen 18 und 1g verbunden
sind. Es ist auch möglich, die Abnehmer 16,17 miteinander und die Enden der Wicklungen
13, 14 mit den Klemmen =8, 1g zu verbinden. Der Stromabnehmer 17 der Wicklung r4
wird durch einen Motor 27 angetrieben, welcher durch ein Relais 28 gesteuert
wird, so daß in dem die zu regelnde Einrichtung (Verbraucher) V enthaltenden Abnahmestromkreis
29 eine elektrische Größe, beispielsweise der Strom, auf einen konstanten Wert einreguliert
wird. Der andere Stromabnehmer 16 auf der «Wicklung 13 kann dann zur Einstellung
einer anderen elektrischen Größe, z. B. der Phase desjenigen Stromkreises dienen,
in dem das Relais den Strom seiner Größe nach bestimmt.
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Wird mit dem zweiten Stromabnehmer reguliert, so verändert sich die
konstant zu haltende Spannung bzw. der Strom, und das Relais reguliert nach, und
dies wechselweise, bis die gewünschte Vektorgröße und Lage erzielt ist.
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Die in Abb.2 gezeichneten Spannungsvektoren I und 1I der Wicklungen
13, 14 bilden einen rechten Winkel. Durch Bewegen der Abnehmer 16,17 können die
Spannungsvektoren in ihrer Größe beliebig verändert werden, so daß man zwischen
den Abnehmern einen gegen die Primärspannung phasenverschobenen Vektor 2o erhält.
`'Wie aus- dem Diagramm ersichtlich ist, kann man auf diese Weise die Phasenlage
der abgenommenen Spannung beliebig zwischen o und go ° an den beiden.Stromabnehmern
einsteilen. Die Abb.3 zeigt nur Abnahmestromkreise. Die Wicklung 13 mit dem Abnehmer
16 ist unverändert geblieben, während die Wicklung 14 ,Uer einen Polumschalter 21
mit der Wicklung 13 .', "- in. Reihe liegt. Man erhält dann ein Vektordiag#,'#mm
nach Abb.4 mit einem Phasenregelbereich von o bis -#- go °. Die Polumschaltung selbst
ist bei ringförmig ausgebildeten Reglern bereits bekannt.
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In Abb. 5 ist die Mitte 22 der «Wicklung 13 mit der Mitte 23 der Wicklung
14 verbunden, so das ein Vektordiagramm nach Abb. 6 mit einem Phasenregelbereich
von o bis 36o' entsteht. Dadurch wird aber der Spannungsbereich auf die Hälfte herabgesetzt.
Wird der Umschalter entsprechend der Abb.3 wieder eingefügt, so daß die Wicklungen
13 und 14 im --und -l,- -Bereich jeweils voll ausgenutzt werden können, dann ist
die Vektorgröße wie in Abb. i und 2, aber in vier Quadranten verlegbar. Einer der
Stromabnehmer 16 oder 17 wird bei den Ausführungsbeispielen der Abb. 3 und 5 wieder,
wie in Abb. i, von einem Relais gesteuert. .
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Bei dem in Abb. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an die Klemmen
18, 1g die Primärwicklung eines Hochstromtransformators 3o angeschlossen, an dessen
Sekundärwicklung der Abnahmestromkreis 29 liegt, in welchen das Relais 28 über einen
Wandler 31 eingeschaltet ist. Diese Anordnung hat den Zweck, die erforderlichen
Strom- und Spannungswerte im Prüfkreis zu erzielen.
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Die Stromabnehmer 16, 17 in den verschiedenen Ausführungsbeispielen
brauchen nicht auf den «'Wicklungen selbst zu schleifen, sondern können auch, wenn
die Erregung nicht so fein zu sein braucht, über Anzapfkontakte geführt werden.
Hat das Relais 28 z. B. den Strom eingestellt und wird die Phasenlage durch Einstellung
des Abnehmers 16 von Hand geändert; so ändert sich auch -die Vektorgröße an den
Klemmen 18, 1g. Demzufolge muß über das Relais 28 der Abnehmer 17 nachgestellt werden.
Mit einer Änderung der Vektorgröße ändert sich also zwangläufig die Vektorlage.
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Um eine Änderung der Vektorlage bei Änderung der Vektorgröße herbeizuführen,
kann eine zwangläufige mechanische Ausgleichsvorrichtung eingefügt werden, wie,
sie z. B. in der Abb. 8 durch ein verschiebbares Treibrad 33 dargestellt wird. Steht
das Treibrad in der Mitte der Achse des Reglers I, -so dreht sich das Rad 34 und
somit der Stromabnehmer 16 nicht; jedoch drehen sich die beiden im Eingriff befindlichen
Zahnräder 35, 36, so daß nur der Abnehmer 17 verstellt wird. Der Vektor I bleibt
somit stehen, während der Vektor II lediglich eine Größe bei gleichbleibender Vektorlage
der bei 18, 1g abgenommenen Spannung ändert. Befindet sich das Treibrad 33 auf der
Mitte des Reglers 1I, so bleibt dieser in Ruhe, und die abgenommene
Vektorgröße
und -lage wird nur durch den Regler I bestimmt: Steht das Treibrad 33 in der Mitte
zwischen den beiden Achsen, so drehen sich beide gleich schnell, so daß der Winkel
der Abnahmegröße an den beiden Klemmen 18, zg 45 'wird. Dies ist ohne weiteres
aus dem Vektordiagramm der Abb. 2 ersichtlich; denn wenn die Regler I und II in
gleichem Maße verstellt werden, dann liegt der zwischen ihnen abgenommene Vektor
immer unter 45'.
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So kann durch das von Hand oder einem Motor oder dgl. bewirkte Verstellen
des Triebrades 33, d. h. also durch verschiedene Umdrehungsgeschwindigkeiten der
Regler zueinander, ein beliebiger Vektorwinkel eingestellt und während der Vektorgrößenveränderung
beibehalten werden. Soll in vier Quadranten gearbeitet werden, so ist eine Richtungsumkehrung
eines Stromabnehmers notwendig, wenn der andere in der gleichen Richtung weiterläuft.
Hierzu ist mit dem Zahnrad 35 noch das Zahnrad 36 in Eingriff, auf welches das Treibrad
33 gegebenenfalls gezogen werden kann. Der Antrieb des als Kupplungsteil anzusprechenden
verstellbaren Treibrades 33 erfolgt unmittelbar über. eine bewegliche Achse von
einem Verstellmotor 27 aus.