CH146952A - Einrichtung zur Regelung von Stromkreisen in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Regelung von Stromkreisen in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor.    Die Erfindung betrifft eine     Einrichtung,     durch die eine funktionelle Beziehung des  Leistungsfaktors eines Wechselstromkreises  zu irgend einer andern elektrischen Grösse  hergestellt werden soll.  



  Sie ist besonders dazu geeignet, den Lei  stungsfaktor eines Wechselstromkreises auf  einen vorher bestimmten Wert, zum Bei  spiel den Wert 1, zu     halten,    wobei sie in  Verbindung mit     Teilblindlasten,    zum Bei  spiel Kondensatoren, die zur Verbesserung  des Leistungsfaktors in entsprechender An  zahl an das Netz zu schalten sind, verwendet  werden oder zum Steuern der Erregung einer       Blindstrommaschine    (leerlaufende Synchron  maschine) dienen kann.

   Ein     weiteres    Anwen  dungsgebiet ist die Regelung des Leistungs  faktors von Induktionsöfen, bei denen die  Blindkomponente     entweder    durch eine va  riable Anzahl von Kondensatoren oder durch  Veränderung der Lage der Induktionsspule  zum Schmelzbad     (Änderung    des     Kopplungs-          grades)    ausgeglichen wird.

      Das Kennzeichen der Erfindung liegt in  der Verwendung einer an das Netz angeschal  teten     Hilfsblindlast,    der ein Relais derart zu  geordnet ist, dass es von der Grösse     der     Differenz des Stromes vor und des Strome  nach der     Hilfsblindlast        beeinfluss't    wird,  wodurch ein oder mehrere Stromkreise in  Abhängigkeit vom Leistungsfaktor gesteuert  werden.    Ein Beispiel, wie mit dieser     Einrichtung;     die Regelung des Leistungsfaktors eines  Wechselstromkreises bei     -\'er@vcnclung    einer  variablen Anzahl Kondensatoren erfolgen  kann. ist in     Abb.    1 dargestellt.  



  Die     Wechselstromquelle    ? speist über das  Netz 1 eine veränderliche Last 3, die     auch     aus mehreren Teillasten bestehen kann und  einen induktiven Scheinwiderstand besitzen  möge, so dass also der Strom der Last     ')    der  aufgedrückten Spannung um einen bestimm  ten Winkel nacheilt. Um den Leistungsfak  tor auf den Wert 1 oder irgend einen an-      lern, vorher bestimmten Wert zu halten,  sind eine Reihe von     Kondensatoren    4, 5  und 6 vorgesehen, deren Anzahl natürlich  beliebig sein kann und die mittelst der  Schalter 7, 8     bezw.    9 an das Netz 1 geschaltet  werden.

   Diese Schalter 7, 8 und 9, die von  irgend einer bekannten und zweckmässigen  Bauart sein mögen, werden mittelst der Spu  len 10, 11     bezw.    12 betätigt, die über Kon  takte 22, 26     bezw.    30 bei geöffneten Schal  tern 7, 8     bezw.    9 mit dem Betätigungsstrom  kreis verbunden werden können, während sie  bei geschlossenen     Schaltern    7, 8 und 9 über  Kontakte 23, 27     bezw.    31 an einem beson  deren Haltestromkreis liegen, der von einer  Relaisspule 18 mit den Kontakten 19 ge  steuert wird.

   Abgesehen von der Spule 10  des ersten Schalters 7 ist mit jeder folgen  den Spule 11     bezw.    12 ein mit Verzögerungs  einrichtung 24     bezw.    28 versehener Hilfs  schalter mit den Kontakten 25     bezw.    29 in  Serie geschaltet, der erst dann freigegeben  wird, wenn der vorhergehende Schalter ein  gelegt wird.     Die    ganze Einrichtung wird ge  steuert von einem Differentialrelais 15.

   Die  ses     Differentialrelais    besitzt zwei gegenein  ander wirkende Spulen 16 und 17, von denen  die eine (16) mittelst Stromwandler vor einem  an das Netz angeschalteten Hilfskondensator  14, während die andere (17) ebenfalls mit  einem Stromwandler nach diesem Hilfskon  densator mit dem Netz in Reihe geschaltet  ist, so dass also beide Spulen Ströme führen,  die den entsprechenden Netzströmen propor  tional sind.  



  Die Wirkungsweise der ganzen Einrich  tung soll anhand der     Abb.    2 erläutert wer  den. Das hier dargestellte     Vektordiagramm     möge eine Drehrichtung haben, die entgegen  gesetzt dem     Uhrzeigersinne    ist. Besitzt die  Last 3 einschliesslich der eventuell angeschal  teten Kondensatoren 4, 5 oder 6 einen in  duktiven Charakter, so fliesst in der Spule 17  ein Strom J 17, der - entsprechend dem aus  gezogenen Diagramm -der Netzspannung E  um einen bestimmten Winkel nacheilt.

    Um den Strom J 16 des Generators zu er-    halten, ist zu dem Strom J 17 der     Konden-          satorstrom    J 14, der der Spannung E um  90   voreilt,     vektoriell        hinzuzuaddieren.    Bei  überwiegender induktiver Last ist, wie er  sichtlich, also der Strom J 16 vor der Blind  last 14 kleiner als der Strom J 17 nach die  ser Blindlast. Besitzt der nach der Blind  last 14 fliessende Strom J 17     kapazitiven    Cha  rakter, so eilt er der Netzspannung E um  einen bestimmten Winkel vor.

   Addiert man  zu diesem Strom in der vorgenannten Weise  den     Kondensatorstrom    J 14, so erhält man  wiederum den     Generatorstrom    J 16, der in  diesem Falle jedoch grösser ist als der Ver  braucherstrom J 17; dieses Diagramm ist ge  strichelt eingetragen.  



  Es zeigt sich also, dass, je nachdem der  in der Leitung fliessende Strom der Span  nung voreilt oder nacheilt, der Strom in der  Spule 1G grösser ist als der Strom in der  Spule 17 oder umgekehrt. Ist das Relais 15  so gebaut, dass sich bei gleichen Strömen J 16  und J 17 die entgegengesetzten Drehmomente  aufheben, so wird von diesem Relais zunächst  keine     weitere    Veränderung in der Einrich  tung verursacht. Beim Überwiegen der Kraft  der Spule 17 schliessen sieh jedoch die Kon  takte 20 und 21, wodurch der Betätigungs  stromkreis zunächst für die Spule 10 ge  schlossen wird, der vom Minuspol einer  Stromquelle über 20, 21, 22, Spule 10 zum  Pluspol der gleichen Stromquelle führt. Die  Betätigungsspule 10 spricht an und legt den  Schalter 7 ein, wodurch der Kondensator 4  an das Netz geschaltet wird.

   Der Betäti  gungsstromkreis wird dabei durch Öffnen der  Kontakte     2.2:    unterbrochen, während der  Haltestromkreis durch Überbrücken der Kon  takte 23 geschlossen wird. Bei dem Schlie  ssen des Schalters 7 wurde der     mit    Verzöge  rungseinrichtung 24     ausgerüstete    Hilfsschal  ter freigegeben und schliesst nach einer be  stimmten Zeit die Kontakte 25. Hierdurch  entsteht ein neuer Stromkreis, der vom Mi  nuspol der vorgenannten Stromquelle über  20, 21, 26, Spule 8, 25 zum Pluspol ver  läuft. Der Schalter 8 legt den Kondensator 5      an das Netz, öffnet Kontakt 26 und damit  den     Betätigungsstromkreis    der Spule 11,  überbrückt den Kontakt 27 und legt damit  die Spule 11 in den Haltestromkreis.

   Gleich  zeitig wird der Hilfsschalter mit der Ver  zögerungseinrichtung 28 und den Kontakten  29 freigegeben. Ist der gewünschte Lei  stungsfaktor durch Zuschalten der Kapazi  täten 4 und 5 noch nicht erreicht, so werden  ausserdem die Kapazität 6 oder noch     weitere     nicht gezeichnete Kondensatoren aufeinander  folgend     eingeschaltet.    Hat jedoch die Ein  schaltung der Kapazitäten 4 und 5 genügt,  um dem Leistungsfaktor im Netz den ge  wünschten Wert zu geben, so wird das Re  lais 15 die Kontakte 20, 21 lösen, so dass  weitere Kondensatoren nicht     eingeschaltet     werden.  



  Eilt der Strom J 17 der Spannung E vor,  so wird die Zugkraft der Spule 16 grösser  sein als die Zugkraft der Spule 17. Die  Kontakte 20, 33 schliessen sich, das Relais  18 wird erregt und die im Haltestromkreis  liegenden Kontakte 19 geöffnet, so dass der  Haltestromkreis unterbrochen wird und sämt  liche in Betrieb befindlichen Kondensatoren  gleichzeitig abgeschaltet werden. Die Kon  densatoren werden also aufeinander folgend  an das Netz angeschaltet und     gleichzeitig    ab  geschaltet.  



  Die Verbindung des     Hilfskondensators    14  mit dem Differentialrelais 15 lässt sich auch  dazu     verwenden,    um einen Hilfsmotor in  dem erforderlichen Augenblick in Betrieb zu  setzen, wodurch eine entsprechende Einrich  tung gesteuert wird, die den Leistungsfaktor  in dem gewünschten Sinne ändert. Die Aus  führung kann zum Beispiel derart erfolgen,       dass    beim Schliessen der Kontakte 20 und 33  ein     ferngesteuerter    Schalter eingelegt wird,  wodurch der Hilfsmotor derart an das Netz  geschaltet wird, dass er die erforderliche  Drehrichtung annimmt, um die von ihm an  getriebene Einrichtung im Sinne der Ver  besserung des zu regulierenden Leistungs  faktors zu ändern.

   Hat der Leistungsfaktor    den     gewünschten    Wert erreicht, so öffnen  sich die Kontakte 20 und 33, so dass der  Hilfsmotor abgeschaltet wird.  



  Beim Abweichen des Leistungsfaktors  in der andern Richtung berühren sich die  Kontakte 20, 21 in der bekannten Weise.  Dadurch wird ein anderer, ferngesteuerter  Schalter eingelegt, der den Hilfsmotor so  an das Netz legt, dass seine Drehrichtung  entgegengesetzt der     vorhergenannten    ist. Die  von dem Motor gesteuerte Einrichtung wird  nun so lange betätigt, bis die Kontakte 20  und 21 sich lösen, das heisst der Leistungs  faktor den festgesetzten Wert besitzt.

   Eine  derartige Einrichtung kann zum Beispiel  dazu verwendet werden, die Erregung einer       Blindstrommaschine,    die bekanntlich die  Eigenschaft hat, bei Übererregung einen     ka-          pazitiven    Strom aufzunehmen und zum Aus  gleich des Leistungsfaktors induktiv be  lasteter Netze dient, zu steuern. Dem Hilfs  motor kann in diesem Falle zum Beispiel  die Aufgabe zugewiesen werden, die Stel  lung     eines    Schlittenschalters zu verändern,  durch den mehr oder weniger Widerstand  in den Erregerstromkreis der Blindstrom  maschine ein- oder ausgeschaltet wird. Auf  diese Weise kann zum Beispiel auch der  Zellenschalter einer Batterie gesteuert wer  den, die als Stromquelle für die Erregung  dient.  



  Eine weitere Anwendung für diese Ein  richtung ergibt sich auf dem Gebiete der  Induktionsöfen. Der Leistungsfaktor dieser  Öfen ist, wenn keine besonderen Massnahmen  ergriffen werden, bekanntlich sehr schlecht.  Um die Blindleistung möglichst klein zu  halten, kann man in der in     Abb.    1 darge  stellten Weise eine variable Anzahl von     Kon-          dünsatoren    an das Netz schalten oder man ver  wendet eine konstante Anzahl von     Konden-          densatoren,    deren Kapazität derart bemessen  ist, dass der von ihnen und der Induktions  spule gebildete Schwingungskreis im mitt  leren     Betriebszustande    in Resonanz steht.

    Ändern sich die Betriebsverhältnisse, so wird  die Resonanz des     Schwingungskreises    gestört,      das heisst der Leistungsfaktor der     zugeführ-          tsn    Leistung verschlechtert. Um den ge  wünschten Leistungsfaktor zu erhalten, ver  ändert man in dieser Variante die relative  Lage der Induktionsspule zum Schmelzbad,  also den Kopplungsgrad, wobei entweder die  Induktionsspule beweglich und das Schmelz  bad feststehend oder die Induktionsspule  feststehend und die Lage des Schmelzbades  veränderlich gewählt werden kann. Die La  genänderungen werden, in derselben Weise,  wie bei der     Blindstrommaschine    beschrieben,  durch den vom Relais 15 gesteuerten Hilfs  motor erzwungen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zum Regulieren von Strom kreisen in Abhängigkeit vom Leistungsfak tor, dadurch gekennzeichnet, dass einer an das Netz angeschalteten Hilfsblindlast ein Relais derart zugeordnet ist, dass es von der Grösse der Differenz des Stromes vor und des Stromes nach der Hilfsblindlast beein flusst wird, wodurch ein oder mehrere Strom kreise in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor gesteuert werden. UNTERAN SPRüCHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das der Hilfs- blindlast zugeordnete Relais als Diffe rentialrelais (15) ausgebildet ist, dessen eine Spule (16) vor und dessen andere Spule (17) nach der Hilfsblindla.st (14) mittelbar oder unmittelbar mit dem Netz in Serie geschaltet ist.

   2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass beim Abweichen des Leistungs faktors in der einen Richtung ein auf einander folgendes Einschalten der er forderlichen Anzahl von Teilblindlasten (4, 5, 6) und beim Abweichen des Lei stungsfaktors in der andern Richtung ein gleichzeitiges Abschalten sämtlicher in Betrieb befindlichen Teilblindlasten erfolgt. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, insbesondere zur Regelung des Leistungsfaktors, da durch gekennzeichnet, dass beim Abwei chen des Leistungsfaktors in der einen Richtung durch ein Differentialrelais (15) ein Betätigungsstromkreis für Ein schaltspulen (10, 11 und 12) von Schal tern (7, 8 und 9) für Teilblindlasten (4, 5 und 6) geschlossen wird und beim Abweichen des Leistungsfaktors in der andern Richtung eine Relaisspule (18) erregt wird, wodurch der Haltestrom- kreis für die Betätigungsspulen (10, 11 und 12) der oben genannten Schalter ge öffnet wird.

   4. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass beim Schliessen eines Schalters (7, 8 oder 9) ein mit Ver zögerungseinrichtung (24.,28)'ausgerüste- ter Hilfsschalter (25, 29) freigegeben wird, der im Steuerstromkreis des nächst folgenden Schalters liegt. 5.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass beim Schliessen eines Schalters (7, 8 oder 9) die im Betäti gungsstromkreis seiner Einschaltspule (10, 11 bezw. 12) liegenden Kontakte (22. 26 bezw. 30) geöffnet und die im Haltestromkreis dieser Spule liegenden Kontakte (23, 27 bezw. 31) geschlossen werden. 6. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, da.ss als Hilfsblindlast ein Kondensator (14) verwendet wird.

   7. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass durch das Differentialrelais (15) ein Hilfsmotor ferngesteuert wird, durch den ein in dem Erregerstromkreis einer Blindstrommaschine befindlicherRegulier- widerstand jederzeit derart eingestellt wird, dass der Leistungsfaktor eines Ver brauchers auf einem gewünschten Wert gehalten wird.

   $. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass durch das Differentialrelais (15) ein Hilfsmotor ferngesteuert wird, der den Zellenschalter einer die Erregung der Blindstrommaschine speisenden Bat terie derart reguliert, dass der Erreger strom jeweils den Wert annimmt, der notwendig ist, um den Leistungsfaktor eines Verbrauchers auf einem bestimm ten Wert zu halten.

   9. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass durch das Differentialrelais (l5) ein Hilfsmotor ferngesteuert wird, der die relative Lage des Schmelzbades eine Induktionsofens zu seiner Induktions spule, die parallel zu Kapazitäten ge schaltet ist, jederzeit derart eingestellt wird, dass der Leistungsfahior des Ofens auf einem bestimmten Wert gehalten wird.