DE403445C

DE403445C - Phase meter and relay

Info

Publication number: DE403445C
Application number: DES63387D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Publication date: 1924-09-30

Description

Phasenmesser und Relais. Da der Einfluß der Phasenverschiebung auf die Wirtschaftlichkeit von Wechselstromanlagen von größter Bedeutung ist, so ist es wünschenswert, sie selbsttätig auf diejenige Größe einzustellen, bei der die Wirtschaftlichkeit ein Maximum erreicht. Ein hierzu brauchbares Leistungsfaktorrelais ist dadurch in einfacher Weise herzustellen, daß man ein Meßgerät für Leistungsfaktormessung mit Kontakten versieht, über die der Stromkreis eines Relais zur Regelung der Phasenverschiebung geschlossen wird. Es kann hierfür die Skala des Leistungsfaktormessers durch die bekannten Mittel der Änderung der Spulenmaße, der Stromstärke und der Phasenverschiebungen so abgeändert werden, daß sie an der für die Kontaktgebung in Betracht kommenden Zeigerstellung eine besonders große Empfindlichkeit aufweist. Die bekannten Leistungsfaktormesser sind nun im allgemeinen als Quotienteninstrumente ausgeführt, weil der Leistungsfaktor gewöhnlich durch den Quotienten von Wirkleistung und Blindleistung festgelegt ist. Die gebräuchlichste Form der Ausführung ist die eines Kreuzspulinstrumentes, bei dem zwei starr miteinander verbundene gekreuzte Spulen sich gegen eine fest angeordnete dritte Spule bewegen. Ein Mangel dieser Meßgeräte besteht darin, daß die Hebelarme, an denen die die Drehung der Kreuzspulen hervorrufenden elektrodynamischen Kräfte angreifen, veränderlich sind.Phase meter and relay. Because the influence of the phase shift on The economy of AC systems is paramount, so is it is desirable to automatically adjust them to the size at which the Profitability reached a maximum. A useful power factor relay for this purpose is easy to manufacture by using a power factor measurement device provided with contacts through which the circuit of a relay for regulating the phase shift is closed. For this purpose, the scale of the power factor meter can be changed through the known means of changing the coil dimensions, the current strength and the phase shifts be modified so that they are at the point in question for contacting Pointer position has a particularly high sensitivity. The well-known power factor meters are now generally implemented as quotient instruments because the power factor is usually determined by the quotient of active power and reactive power. The most common form of execution is that of a cross-coil instrument, at the two rigidly interconnected crossed coils against a fixed one move third bobbin. A shortcoming of these measuring devices is that the lever arms, where the electrodynamic forces causing the rotation of the cheese attack, are mutable.

Gemäß der Erfindung wird die Empfindlichkeit derartiger Meßgeräte dadurch erheblich gesteigert, daß bei der Wirkung der beweglichen Spulen nur der Maximalhebelarm, der durch die Abmessung der Spulen gegeben ist, benutzt wird, indem die beweglichen Spulen einander parallel liegen, und zwar so, daß in der Ruhelage ihre Windungsflächen parallel zu den Kraftlinien der dritten Spule sind. Aus dieser Anordnung ergibt sich ein Wesensunterschied gegenüber dem Kreuzspulinstrument, der darin besteht, daß das Meßgerät nicht ein Quotienten-, sondern ein Differenzmeßgerät ist. Da nämlich die Hebelarme beider Spulen im konstanten Verhältnis stehen, vorzugsweise dem der Gleichheit, so findet Einstellung dann statt, wenn die Differenz der von dem Feld auf die Ströme beider Spulen ausgeübten Kräfte gleich Null wird. Dieser Unterschied gegenüber den Kreuzspulinstrumenten bedingt auch einen Unterschied in der Abhängigkeit der Angaben des Instrumentes von Strom- und Spannungsschwankungen. Der Einfluß der Schwankungen des Feldes, also in der gebräuchlichen. Anordnung der Stromschwankungen, wird bei dem Erfindungsgegenstand nämlich dadurch beseitigt, daß die Richtkraft, die von der einen der beiden beweglichen Spulen geliefert wird, dem Strom der festen Spule proportional ist, also im gleichen Verhältnisse wächst wie die Kraft der festen Spule auf die zweite bewegliche. Dies wird dadurch erreicht, daß der Richtkraft gebende Strom durch Induktion von der festen Spule aus erzeugt wird.According to the invention, the sensitivity of such measuring devices significantly increased by the fact that only the Maximum lever arm, which is given by the dimension of the coils, is used by the movable coils are parallel to each other, in such a way that in the rest position their winding surfaces are parallel to the lines of force of the third coil. From this Arrangement results in an essential difference compared to the cross-coil instrument, the consists in the fact that the measuring device is not a quotient but a difference measuring device is. Since the lever arms of both coils are in a constant ratio, preferably that of equality, then cessation takes place when the difference is that of the field on the currents of the two coils forces exerted on the field becomes zero. This Difference to the cross-coil instruments also causes a difference in the dependence of the information provided by the instrument on current and voltage fluctuations. The influence of fluctuations in the field, so in the usual. Arrangement of Current fluctuations, in the case of the subject of the invention, is eliminated by that the straightening force supplied by one of the two movable coils, is proportional to the current of the fixed coil, i.e. it grows in the same proportion like the force of the fixed coil on the second movable one. This is achieved by that the directing force-giving current is generated by induction from the fixed coil will.

In der Abb. z ist das neue Meßgerät rein schematisch angedeutet, z und a bedeuten die Wechselstromleitungen, 3 ist die vom Wechselstrom durchflossene feste Spule. q. ist eine um die zur Zeichenebene senkrecht stehende Achse 5 drehbare Spule, die über einen Vorschaltwiderstand 6 an die Spannung der Wechselstromleitung gelegt ist. 7 ist eine zweite mit der Spule4 fest verbundene Spule, die durch einen äußeren Widerstand 8 kurzgeschlossen ist. In dieser Spule 7 wird durch das Feld der Spule 3, das durch die Linien g angedeutet ist, ein Strom induziert, der um so stärker ist, je mehr Kraftlinien die Spule 7 durchsetzen, d. h. je größer der Ausschlagswinkel der Spule ist. Bei der Stellung der Windungsfläche parallel zu den Kraftlinien ist Strom und Richtkraft der Spule gleich Null.In Fig. Z the new measuring device is indicated purely schematically, z and a denotes the alternating current lines, 3 is the alternating current flowing through it fixed coil. q. is an axis 5 which is rotatable about the axis 5 which is perpendicular to the plane of the drawing Coil connected to the voltage of the AC line via a series resistor 6 is laid. 7 is a second coil firmly connected to coil 4, which is through a outer resistor 8 is short-circuited. In this coil 7 is through the field the coil 3, which is indicated by the lines g, induces a current which is around the stronger, the more lines of force penetrate the coil 7, d. H. the bigger the Deflection angle of the coil. In the position of the winding surface parallel to the lines of force, the current and the directional force of the coil are equal to zero.

Was die Abhängigkeit eines Meßgerätes nach der Anordnung der Abbildung von Strom- und Spannungsschwankungen betrifft, so erkennt man, daß der Einfluß der Stromschwankung, wie oben erwähnt, verschwindet, denn in demselben Maße wie etwa mit stärker werdendem Strom die Kraft der Spule 3 auf die Spule q. wächst, in demselben Maße nimmt auch der in der Spule 5 von 3 aus induzierte Strom und dessen Kraft zu, so daß, wenn die Kräfte an beiden Spulen q. und 7 bei einer bestimmten Stromstärke der Spule 3 sich das Gleichgewicht hielten, sie dies - konstanten Strom in der Spule q. vorausgesetzt - auch bei jeder anderen Stromstärke in 3 tun werden. Um Unabhängigkeit von normalen Schwankungen der Spannung zu erzielen, muß man eines der bekannten Mittel für diesen Zweck anwenden, beispielsweise kann man eine Eisendrahtlampe mit Wasserstofffüllung als Vorschaltwiderstand vor die Spannungsspule 4. nehmen. Doch ist dies für Relais nicht von Wichtigkeit.What the dependency of a measuring device after the arrangement the mapping of current and voltage fluctuations concerns, it can be seen that the influence of the current fluctuation, as mentioned above, disappears because in the same Dimensions such as the force of the coil 3 on the coil q as the current increases. increases, the current induced in coil 5 from FIG. 3 also increases to the same extent and its force, so that when the forces on both coils q. and 7 at one certain current strength of the coil 3 kept the equilibrium, they this - constant Current in the coil q. provided - do in 3 at any other amperage as well will. In order to achieve independence from normal fluctuations in voltage, one of the known means for this purpose use, for example one can an iron wire lamp filled with hydrogen as a series resistor in front of the voltage coil 4. take. But this is not important for relays.

Damit die beweglichen Spulen bei dem gewünschten normalen Leistungsfaktor mit der Windungsfläche parallel zu den Kraftlinien liegen, in welcher Stellung die die Richtkraft gebende Spule 7 das Drehmoment o hat, muß auch das Drehmoment der beweglichen Meßstromspule q. bei dieser Stellung gleich Null sein. Dies wird durch eine zusätzliche Phasenverschiebung erreicht, die mit der normalen zusammen den Winkel von go ° bildet. Die Phasenverschiebung von go ° hat zugleich den Vorteil, daß die Zunahme des Drehmoments mit der Änderung der Phase bei dieser Größe der Verschiebung am stärksten ist. Der Kontakt gebende Druck bekommt also den höchsten durch Phasenverschiebung erreichbaren Wert. Bei Mehrphasenanlagen können in bekannter Weise die bestehenden Phasenunterschiede zur Verschiebung der Phase in der Meßspule benutzt werden.So that the moving coils at the desired normal power factor with the winding surface parallel to the lines of force, in which position the the straightening force giving coil 7 has the torque o, the torque must also be movable measuring current coil q. be equal to zero in this position. This is going through an additional phase shift is achieved, which is combined with the normal Forms an angle of go °. The phase shift of go ° also has the advantage that the increase in torque with the change in phase at this size of the Shift is strongest. The contact-making pressure thus gets the highest value achievable through phase shift. In the case of multi-phase systems, in well-known Way the existing phase differences to shift the phase in the measuring coil to be used.

Um eine einheitliche Fabrikation zu erhalten und um dasselbe Meßgerät für verschiedene normale Phasenverschiebungen gebrauchen zu können, macht man zweckmäßig die Phasenverschiebung der Meßstromspule q. regelbar, was durch bekannte Mittel, vorzugsweise durch Verwendung eines einstellbaren Blindwiderstandes io geschieht. Ebenso kann man die Empfindlichkeit durch Regeln der Stromstärke und Phase in der Spule 7 mittels eines regelbaren äußeren Widerstandes nach Belieben einstellen.To get a uniform production and to use the same measuring device To be able to use them for various normal phase shifts is made expedient the phase shift of the measuring current coil q. controllable what by known means, preferably done by using an adjustable reactance io. Likewise, one can adjust the sensitivity by regulating the amperage and phase in the Adjust coil 7 as desired by means of an adjustable external resistor.

Läßt man an dem geschilderten Gerät die Anschläge fort, so ergibt sich ein Anzeigegerät für Leistungsfaktormessung, bei dem freilich der Vorzug des maximalen Hebelarmes über die ganze Skala nicht bewahrt werden kann, das aber eine hohe Empfindlichkeit an der Stelle der Skala besitzt, die der gewünschten Phasenverschiebung entspricht. Das obenerwähnte starke Anwachsen des Drehmomentes mit der Phasenverschiebung an dieser Stelle erfordert einen entsprechend großen Ausschlag der Richtkraft gebenden Spule zur Einstellung, gibt also hohe Empfindlichkeit.If you leave out the attacks on the device described, the result is a display device for power factor measurement, which admittedly has the advantage of the maximum lever arm over the whole scale can not be preserved, but one possesses high sensitivity at the point on the scale that corresponds to the desired phase shift is equivalent to. The above-mentioned strong increase in torque with phase shift at this point requires a correspondingly large deflection of the straightening force Coil for adjustment, so gives high sensitivity.

Die Anordnung der aufeinander wirkenden Teile des Spulenpaares q., 7 einerseits und der Spule 3 anderseits läßt sich in bekannter Weise so abändern, daß das Spulenpaar fest und die dritte Spule beweglich angeordnet werden. Ebenso ist es für die Wirkung des Gerätes nicht entscheidend, welcher der Meßströme vom Strom und welcher von der Spannung abhängig ist.The arrangement of the interacting parts of the coil pair q., 7 on the one hand and the coil 3 on the other hand can be modified in a known manner so that that the coil pair are fixed and the third coil are movably arranged. as well it is not decisive for the effect of the device which of the measuring currents from Current and which depends on the voltage.

Während aus Abb. i im wesentlichen die Ausbildung der neuen Einrichtung als Meßgerät ersichtlich ist bis auf den nicht mitgezeichneten Zeiger, der an der Achse 5 anzuordnen wäre, ist in Abb. 2 die Verwendung der Einrichtung als Relais dargestellt. In diesem Fall spielt der an der Achse 5 sitzende Zeiger ii zwischen den Kontakten 12 des von der Batterie 14 gespeisten Relaisstromkreises 13.While from Fig. I essentially the formation of the new facility can be seen as a measuring device except for the pointer, which is not drawn, which is on the If axis 5 were to be arranged, Fig. 2 shows the use of the device as a relay shown. In this case, the pointer ii seated on the axis 5 intervenes the contacts 12 of the relay circuit 13 fed by the battery 14.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Phase meter and relay, characterized in that that two rectified coils firmly connected to each other in the field of a third Coil are arranged so that a relative movement between the coil pair and the third coil can take place, the one coil of the coil pair of one the current that gives the directional force and is generated by induction from the fixed coil is traversed.

2. Phase meter and relay according to claim i, characterized in that that the coil pair is movable and the third coil is fixed.

3. Phase meter and relay according to claim 1 or 2, characterized in that in one of the two coils influenced by current and voltage means for generating an additional, preferably controllable phase shift are provided through which a certain The amount of phase shift in the line is compensated. , q .. phase meter and relay according to claim 1, 2 or 3, characterized in that known Means, for example an iron wire series resistor, to keep the Voltage are provided in the voltage coil.