DE706947C - Relaisfreie Einrichtung zur selbsttaetigen Spannungsregelung in Wechselstromnetzen - Google Patents

Description

• Relaisfreie Einrichtung zur selbsttätigen Spannungsregelung in Wechselstromnetzen Die Erfindung betrifft eine relaisfreie Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Spannung in Wechselstromnetzen, bei der das auf Spannungsänderungen ansprechende Organ unmittelbar den Regelschalter betätigt.
• Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art wird als spannungsabhängiges Schaltorgan ein Motor verwendet, wie er bei Elektrizitätszählern üblich ist. Es liegt auf der Hand, daß derartige selbsttätige Spannungsregler infolge ihres mangelhaften Durchzugsmomentes nur für ganz kleine Leistungen brauchbar sind. Aus diesem Grunde ist bereits vorgeschlagen worden; an Stelle des Zählermotors einen Einphasenwechselstrom-1\Tebenschlußmotor zu verwenden, der in einer unter Benutzung von Ohmschen Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten gebildeten Schaltung an das zu regelnde Netz gelegt wird. Eine derartige Anordnung besitzt zwar das gewünschte große Anzugs- und Durchzugsmoment, ist aber mitunter insofern nachteilig, als der Nebenschlußmotor einen Kollektor aufweist. Dieser bedarf naturgemäß infolge der unvermeidbaren Funkenbildung einer sorgfältigen Wartung und kann außerdem nicht unter Öl laufen.
• Zur Vermeidung derartiger Nachteile ist es bekannt, bei relaisfreien Einrichtungen zur selbsttätigen Spannungsregelung als Schaltorgan einen Asynchronmotor zu verwenden, der unter Vorschaltung von Ohmschen Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten an das zu regelnde Netz angeschlossen ist. Die bekannten Anordnungen weisen eine stetige Regeltrennlinie auf.
• Zweck der Erfindung ist es, die stetige Regeltrennlinie in eine Springresonanzkennlinie umzuwandeln, wodurch ein besonders kräftiger Steuereffekt erzielt und gleichzeitig der Vorteil :erreicht wird, daß der Regelvorgang stabil wird und bei .erreichter Nennspannung .abschließt.
• Gemäß der Erfindung wird dies bei relaisfreien Einrichtungen zur selbsttätigen Spannungsregelung in Wechselstromnetzen mit Hilfe eines Regeltransformators, der von einem Asynchronmotor mit zwei Phasenwicklungen gesteuert wird, von denen die eine, die Regelphase, über ein spannungsabhängiges Widerstandsgebilde aus Eisendrossel, Kondensator und Ohmschem Widerstand am Netz liegt und die andere unmittelbar von der Netzspannung gespeist wird, dadurch erreicht,. daß als spannungsabhängiges Widerstandsgebilde eine aus drei Kreisen bestehende Kettenschaltung verwendet wird, von denen der :erste eine Eisendrossel von mittlerer Sättigung und eine Kapazität, der zweite eine weitere, größere Kapazität und einen vorzugsweise regelbaren Ohmschen Widerstand und der dritte die R,gel.piias° des Asynchronmotors und einen vorzugsweise regelbaren Ohmschen Widerstand enthält. Bei den verwendeten Asvnchronmotoren handelt es sich dabei um solche, die eine ausreichende innere Dämpfung gegen einphasigen Weiterlauf nach Abschluß des Regelvorganges aufweisen.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
• Im Gegensatz zu der bekannten Regelkcnn-Iinie, die etwa nach Abb. i der Zeichnung verläuft, wird erfindungsgemäß der Asynchronmotor mit einer Kennlinie betrieben, die einen Springpunkt aufweist und beispielsweise in Abb.3 wiedergegeben ist. Eine derartige Kennlinie läßt sich mit der in Abb. 4 wiedergegebenen Schaltung erzielen, bei der an der zu regelnden Leitung i in Parallelschaltung eine Eisendrossel 2 mit mittlerer Sättigung und ein Kondensator 3 liegen, die über einen Widerstand 4. miteinander verbunden sind. Am Verzweigungspunkt 5 ist ein Ohmscher Widerstand 6 und am Verzweigungspunkt 7 ein weiterer Kondensator 8 angeschlossen, die durch die Leitung g zueinander parallel liegen. An den Verzweigungspunkten i o und i i sind der Ohmsche Widerstand 12 und die eine Phasenwicklung 13 des Asynchronmotors angeschlossen. Die anderen Enden dieser beiden in Parallelschaltung liegenden Organe sind über die Leitung 14 geerdet oder an eine zweite Netzphase gelegt. Zwischen der Leitung i und der Erde oder der zweiten Phase liegt auch die zweite Phasenwicklung 15 des Asynehronmotors, die mit einem Ohmsch en Widerstand 16 in Reihe geschaltet ist. Der Kur zschlußläufer 17 ist über die Welle 18 mit der nicht dargestellten Regelkontaktvorrichtung des zugehörigen Stufentransformators verbunden.
• Die -Eisendrossel 2 arbeitet mit einer mittleren Induktion. Die Kapazität 8 ist groß gegenüber dar Kapazität 3, deren Scheinwiderstand angenähert gleich dem Scheinwiderstand der Drossel e bei der Nennspannung ist. Die Widerstände 6 und 12 liegen in der Größenordnung des Scheinwiderstandes des Kondensators 8 bzw. der Wicklung 13. Der Widerstand 4 ist klein gegenüber dem Scheinwiderstand von 2 und 3.
• Der Sperrkreis aus der Eisendrossel2 und dem Kondensator 3 ergibt eine Kennlinie gemäß dem gestrichelten Teil der Abb.2, was ohne weiteres verständlich ist. Der Widerstand 6 des nächsten Kreises der Kettenschaltung beeinflußt die Größe des in diesem Kreise angeordneten Kondensators B. Man kann daher bei einer entsprechenden Bemessung oder Einstellung des vorzugsweise regelbaren Widerstandes 6 die Kennlinie der Anordnung gemäß Abb.2 zum Kippen bringen, was durch den ausgezogenen Teil der Kurve dargestellt ist. Dabei wirkt sich der Widerstand 4, der zwischen den beiden ersten Kreisen der Kettenschaltung angeordnet ist, hauptsächlich in der Weise aus, daß durch ihn die Sollspannung auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann. Der Widerstand 12 im letzten Kreis der Kettenschaltung hat die Aufgabe, eine seitliche Verschiebung der Gesamtkennlinie zu bewirken. Wie in Abb.3 in stark ausgezogenen Linien dargestellt ist, soll dadurch erreicht werden, daß bei Spannungserhöhungen oder -erniedrigungen der Sollspannung etwa gleich große Ströme in der geregelten Triebwicklung auftreten und der Motor daher in beiden Drehrichtungen das gleiche Anzugsmoment aufweist.
• Die größere Stabilität der Kennlinie gemäß Abb.3 gegenüber einer solchen nach Abb. i wird in folgendem gesehen: Sinkt z. B. bei dem Schaubild nach Abb. 2 die Netzspannung E unter den Wert E", so springt der Strom im Sperrkreis sogleich auf einen hohen Wert im Gebiete der Voreilung, und zwar entspricht er etwa der Größe der Strecke 4-3-Der Regelmotor setzt sich rasch in Bewegung und regelt die Spannung wieder hinauf, und zwar über die Sollspannung hinweg bis zum Punkt i. Nunmehr springt der Strom in dem Sperrkreis aus dem Gebiet der Voreilung vom Punkt i in das Gebiet der Nacheilung auf den Punkt 2 hinüber. Es tritt ein Phasenwechsel auf. Der Regelmotor kehrt seine Drehrichtung um und regelt die etwas zu hohe Netzspannung wieder auf den Punkt E0 herunter. Dieser Punki liegt, wie aus Abb.3 erkennbar ist, auf der Ordinatenachse des Systems, so daß beim Erreichen des Punktes E0 der Regelkennlinie der Strom im Sperrkreis und damit in der einen Triebwicklung des Regelwerkmotors verschwindet, wodurch der Regelmotor zur Ruhe kommt und der Regelvorgang beendet ist.
• Selbstverständlich kann die vorstehend angegebene Regelkennlinie in ihrem Verlauf geringfügig abgeändert werden. So kann z. B. für besondere Zwecke ein ständiges Hinundherregeln innerhalb einer bestimmten Spannungstoleranz erwünscht sein. Hierzu ist dann nur erforderlich, durch eine entsprechende Bemessung der Widerstände den tiefsten Punkt der sattelförmigen Einbuchtung der Regelkennlinie von- der Ordinatenachse weg in das Gebiet des vor- oder nacheilenden Stromes zu verschieben.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Relaisfreie Einrichtung zur selbsttätigen Spannungsregelung in Wechselstromnetzen mit Hilfeeines Regeltransformators, der von einem Asynchronmotor, der mit einer ausreichenden inneren Dämpfung gegen einphasigen Weiterlauf nach Ab- schluß des Regelvorganges versehen ist, mit zwei Phasenwicklungen gesteuert wird, von denen die eine, die Regelphase, über ein spannungsabhängiges j Widerstandsgebilde aus Eisendrossel, Kondensator und Ohmschem Widerstand am Netz liegt und die andere unmittelbar- von der Netzspannung gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß als spannungsabhängiges Widerstandsgebilde eine aus drei Kreisen bestehende Kettenschaltung verwendet wird, von denen der erste eine Eisendrossel (2) von mittlerer Sättigung und eine Kapazität (3), der zweite eine Kapazität (8), die größer ist als die Kapazität (3), und einen vorzugsweise regelbaren Ohmschen Widerstand (6) und der dritte die Regelphase (13) des Asynchronmotors und einen vorzugsweise regelbaren Ohmschen Widerstand (12) enthält.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Phasenwicklung (1,5) des Asynchrflnmotors über einen hohen Ohmschen Widerstand (16) am iNetz liegt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung bzw. Einstellung der regelbaren Teile der Kettenschaltung, daß die Stromspannungskennlinie der Kettenschaltung eine symmetrisch zur Ordinatenachse des Koordinatensystems liegende sattelartige Einbuchtung aufweist.