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Schaltung zur Symmetrieanzeige von Dreiphasen-Netzen, insbesondere
für die Zählerspeisung in Zählerprüfeinrichtungen Bei Dreiphasen-Netzen mit vier
Leitern ist es erforderlich, eine genaue Symmetrie der drei Phasen zu erzielen.
Diese Forderung wird beispielsweise an die Zählerspeisung in Zählerprüfeinrichtungen
gestellt; dabei ist es nicht bloß erforderlich, daß die Linienspannungen untereinander
symmetrisch sind, sondern auch die gegen den vierten Leiter gemessenen Phasenspannungen.
Bei Herstellung der Symmetrie gilt als Vorbedingung ein Anzeigegerät, welches jederzeit
über den Symmetriezustand Auskunft gibt. Dabei ist es gleichgültig, ob die Einstellung
der Symmetrie von Hand oder automatisch erfolgt.
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In einem Vierleitersystem herrscht vollkommene Symmetrie, wenn die
drei Spannungen zwischen den Phasen und dem Nulleiter untereinander gleich groß
sind und wenn die drei Spannungen zwischen je zwei Phasen untereinander gleich groß
sind. Die absolute Symmetrie ist also durch sechs Meßgrößen bestimmt.
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Im Vektordiagramm ist diese Bedingung einfach durch die drei in Stern
zusammengesetzten Vektoren der Phasenspannungen gegeben. Sind die Vektoren gleich
groß und durch einen Winkel von je 1200 gegeneinander verschoben, dann herrscht
absolute Symmetrie.
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Man hat daher die Symmetrierung des Netzes so durchgeführt, daß man
sechs Voltmeter zur Messung der genannten sechs Spannungen eingesetzt- und durch
Abgleich der Generator-Regelorgane das Netz so lange geändert hat, bis je drei Spannungen
einander gleich waren. Die Einregulierung des Netzes ist außerordentlich mühselig,
da der Abgleich darauf hinausläuft, sechs Meßgrößen auf vorgegebene Werte zu bringen.
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Man hat daraufhin ein etwas eirifacheres Verfahren entwickelt, welches
darin besteht, daß man zwei Drehfeldscheider verwendet. -Hierbei ist ein Drehfeldscheider
erforderlich, um die Linienspannungen zu überwachen und ein weiterer zur Messung
einer etwaigen Spannungsdifferenz zwischen dem Nulleiter und einem Meßsternpunkt.
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Es sind auch Meß- und Prüfschaltungen bekanntgeworden, bei welchen
ein Dreiphasen-Vierleiternetz dadurch hergestellt wird, daß die drei Phasenspannungen
an Spannungswandler gelegt werden, welche primär in Stern geschaltet sind. Der Sternpunkt
wird dann als Potential für den vierten Leiter verwendet.
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Die Sekundärwicklungen des Spannungswandlers sind ebenfalls in Stern
geschaltet und sind an eine Symmetrieanzeigevorrichtung angeschlossen. Bei dieser
bekannten Schaltung wird aber nicht absolute Symmetrie, d. h. der Linien- als auch
Phasenspannungen angezeigt.
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Bei einer anderen bekannten Schaltung sind die Se-
kundärwicklungen
als offenes Dreieck geschaltet und können daher zu zahlreichen Fehlanzeigen Veranlassung
geben. In allen Fällen, bei denen die drei Vektoren ein geschlossenes Dreieck bilden,
ist die Restspannung gleich Null, und zwar auch dann, wenn kein -gleichseitiges
Dreieck vorhanden ist, d. h. also, wenn eine Symmetrie nicht besteht. Es wird also
an dem im offenen Dreieck liegenden Instrument bei derartigen Fällen eine Fehlanzeige
vorliegen.
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Die Erfindung zeigt nun die Möglichkeit, wie man die Zahl der Geräte
auf ein Minimum herabsetzen kann und trotzdem eine absolut zuverlässige Ablesung
erhält. Bei der Schaltungsanordnung zur Symmetrieanzeige von Dreiphasen-Netzen,
insbesondere für die Zählerspeisung in Zählerprüfeinrichtungen, unter Verwendung
von primär in Stern geschalteten Spannungswandlern, deren in Dreieck geschaltete
Sekundärwicklungen an ein Symmetrieanzeigegerät angeschlossen sind, wird dies erfindungsgemäß
dadurch ermöglicht, daß für die Symmetrieanzeige in Vierleiter-Netzen die Primärwicklungen
der Stromwandler zwischen den Phasen und dem Nulleiter liegen und die Sekundärwicklungen
zu einem geschlossenen Dreieck verbunden sind, an deren Verbindungspunkte ein das
Gegensystem anzeigender, bekannter Drehfeldscheider angeschlossen ist.
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Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispiels in Anwendung
für Zählerprüfeinrichtungen des näheren erläutert. Das Netz R, S, T wird in einer
nicht dargestellten Generatoranlage erzeugt und bei 1 den Zählern zugeführt. Die
Generatoranlage ist mit allen erforderlichen Steuer- und Abgleichmitteln versehen,
so
daß man bei der geringsten Abweichung die erforderliche Symmetrie herstellen kann.
Diese für die Generatoranlage vorgesehene Ausrüstung ist, da sie an sich bekannt
ist und nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehört, der Einfachheit
halber fortgelassen. Die drei Phasen R, S, T werden den Primärwicklungen der Spannungswandler
2 bis 4 zugeführt, während die anderen Klemmen der Primärwicklungen miteinander
in Stern verbunden sind, dessen Potential dem Nulleiter 0 zugeführt wird. Die Sekundärwicklungen
der Wandler 2 bis 4 sind in Dreieck geschaltet, und die entsprechenden Dreieckspunkte
5, 6, 7 sind mit dem Drehfeldscheider 8 verbunden.
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Bekanntlich läßt sich jedes unsymmetrische Dreiphasensystem in zwei
symmetrische Systeme zerlegen: das in der gleichen Richtung wie das gesamte rotierende
»Mit-System« und das im entgegengesetzten Sinne rotierende »Gegensystem«. Der an
sich bekannte Drehfeldscheider ist nun so abgestimmt, daß er das Gegensystem mißt.
Ist Unsymmetrie nicht vorhanden, dann ist das Gegensystem nicht vorhanden und das
Hauptsystem hat vollkommene Symmetrie.
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Der Drehfeldscheider 8 ist mit einer elektronischen Anzeigevorrichtung
9 verbunden, welche eine Nullspannungsanzeige vermittelt. Zeigt die Vorrichtung
9 im Betrieb einen von Null abweichenden Wert, so wird die das Netz R, S, T speisende
Generatoranlage so weit nachgeregelt, bis die Anzeige in 9 auf Null zurückgeht.
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Es sei angenommen, es herrsche absolute Symmetrie. In diesem Fall
liegen die Primärwicklungen der drei Wandler an drei gleich großen Spannungen, welche
1200 gegeneinander verschoben sind: der symmetrische Stern des Vektordiagramms.
Von den Primärwicklungen werden nun auf die Sekundärwicklungen drei EMKe übertragen,
welche gleich groß und um 1200 gegeneinander verschoben sind. Die Summe dieser drei
EMKe ist also Null. Ausgleichs spannungen treten nicht auf, und der Drehfeldscheider
8 greift an den Anzapfungspunkten S, 6 und 7 ein vollkommen symmetrisches System
ab. Das Instrument 9 zeigt also Null, d. h. keine Unsymmetrie.
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Tritt nun im Netz eine Unsymmetrie auf, beispielsweise dadurch, daß
bei gleichen Phasenspannungen deren gegenseitige Phasenwinkel von 1200 abweichen,
dann enthält der Stern des Vektordiagramms drei gleich große Vektoren, deren Phasenwinkel
jedoch untereinander nicht gleich groß sind. Angenommen, der Vektor R-O ist nicht
senkrecht gerichtet, sondern um einen bestimmten Winkel gegen die Vertikale verschoben.
Es werden nun von den Primärwicklungen der Wandler auf die Sekundärwicklungen gleich
große EMKe übertragen, die jedoch wegen der ungleichen
Winkel kein geschlossenes
Dreieck im Vektordiagramm der Sekundärwicklungen ergeben. Die Lücke im Vektordiagramm
bedeutet also eine Rest-EMK, welche einen Strom durch die Sekundärwicklungen treibt.
Dieser Strom verursacht in jeder der drei Sekundärwicklungen einen Spannungsabfall,
welcher -zusammen mit der induzierten EMK - in jeder Sekundärwicklung eine Spannung
bildet, die untereinander verschiedene Größen haben und außerdem um verschieden
große Winkel gegeneinander verschoben sind. Diese an den Knotenpunkten 5, 6, 7 abgenommenen
Spannungen rufen auf jeden Fall im Instrument 9 einen die Unsymmetrie anzeigenden
Ausschlag hervor.
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Der zweite Fall der Unsymmetrie, hervorgerufen durch verschieden
große Phasenspannungen bei gleigleichen Phasenwinkeln von 1200, ruft in ähnlicher
Weise wie im vorstehenden dargelegt, in den Sekundärwicklungen ein unsymmetrisches
Spannungsbild hervor, welches zwangläufig zu einer Anzeige im Instrument 9 führt.
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Ist das Dreieck geschlossen, aber kein gleichseitiges, dann sind
die Spannungen zwischen den Dreieckspunkten gleichfalls voneinander verschieden,
und der Drehfeldscheider spricht an.
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Es ist selbstverständlich, daß zur Erzielung einer hohen Genauigkeit
die Spannungswandler 2 bis 4 sehr genau sein müssen. Der Grad der Genauigkeit wird
von Fall zu Fall zu bestimmen sein. Die erzielte Meßgenauigkeit kann dadurch erheblich
erhöht werden, daß die Obersetzungsfehler und Winkelfehler der drei Spannungswandler
in der gleichen Richtung liegen, z. B. daß sowohl der Spannungswandler 2 als auch
die Wandler 3 und 4 sämtlich einen tÇbersetzungsfehler von +0,2°/o aufweisen.