DE971093C - Anordnung zur selbsttaetigen Steuerung der Kompensation von Blindleistungsverbrauchern - Google Patents

Description

• Anordnung zur selbsttätigen Steuerung der Kompensation von Blindleistungsverbrauchern Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur selbsttätigen Steuerung der Kompensation von Blindleistungsverbrauchern vorzugsweise schwankender Größe mittels Kompensationseinheiten, für deren Zu- und Abschaltung entsprechend dem jeweiligen Blindverbrauch ein Ferrarismotor und eine Nockenscheibe verwendet wird, auf deren Umfang eine oder mehrere Nockenreihen mit je einem oder mehreren Nocken angeordnet sind, welche jeweils nur einen von zwei Kontakten zur magnetischen Betätigung eines Schrittschaltwerkes schließen bzw. öffnen, wodurch eine Schaltwalze verdreht wird und je nach der Drehrichtung des Ferrarismotors die Kompensationseinheiten nacheinander zu- bzw. abgeschaltet werden. Es ist bekannt, z. B. induktive Blindleistungsverbraucher dadurch zu kompensieren, daß Verbraucher kapazitiver Blindleistung mit ihnen in einen Stromkreis geschaltet werden. Wenn, wie in den meisten Fällen, die Zahl der oder die Belastung durch die Blindleistungsverbraucher zeitlich nicht konstant ist, muß, um nicht durch zu hohe Kompensation eine Blindleistung entgegengesetzten Vorzeichens auftreten zu lassen, die Zahl bzw. die Größe der Kompensatoren entsprechend verändert werden. Regelung von Hand ist möglich, erfordert jedoch personellen Aufwand und ist mit allen Mängeln personengebundener Regelung behaftet.
• Weiterhin ist bekannt, die Steuerung des Zu-bzw. Abschaltens der Kompensatoren in Abhängigkeit vom cos q9 der Anlage vorzunehmen. Da die Kompensationsstufen der Natur der Kompensatoren nach verhältnismäßig groß sind, ist in den meisten Fällen eine genaue Kompensation auf den gewünschten coscp-ZVert nicht möglich.
• Der cos T wechselt beim Zuschalten einer zu großen Kompensationseinheit zu plötzlich seinen Charakter, unter Umständen von induktiven Werten auf kapazitive Werte, wodurch der Ausschaltmechanismus der gerade zugeschalteten Kompensationseinheit sofort betätigt wird. Der cos T springt dadurch auf seinen ursprünglichen Wert (induktiv) zurück, der Kondensator wird wieder zugeschaltet usf. Die Schaltung kommt in kurzperiodiges Pendeln, unerwünschte Überspannungen sind die Folge ebenso wie unkompensierte Blindstromspitzen.
• Man bekämpft das kurzperiodige Pendeln, indem man das Zu- und Abschalten der Kompensatoren zeitlich erheblich verzögert. Dabei muß man in Kauf nehmen, daß unter Umständen große Blindstromspitz-en während der Verzögerungszeit unkompensiert bleiben.
• Eine weiterhin bekannte Anordnung vermeidet dies, indem sie die Schaltvorgänge von einem bestimmten, vorzugsweise den allgemeinen Betriebsbedingungen des zu kompensierenden Netzes entsprechenden einstellbaren Blindverbrauch abhängig macht. Der Schaltvorgang verläuft daher um so schneller, je größer die unkompensierte oder überkompensionierte Blindleistung ist.
• Zum selbsttätigen Zu- und Abschalten von Kompensationskondensatoren ist eine Vorrichtung bekannt, die sich eines Festmengentarifgerätes bedient, welches zwei Blindleistungszähler mit Rüc'klaufhemmung und Festmengenkontakt besitzt, die mit diesem Kontakt je ein Festmengentarifgerät entgegengesetzt steuern, deren Zählwerke über eine mechanische Kupplung eine Schaltvorrichtung betätigen, die Kondensatoren über Fernschütze an ein Netz anschaltet oder von ihm abschaltet.
• Eine andere bekannte Vorrichtung verwendet ein Blindleistungsrelais in Verbindung mit spannungsabhängigen Schaltmitteln, durch die mindestens ein Teil der Kondensatoren nicht nur dauernd in Abhängigkeit vom Blindleistungsverbrauch, sondern unabhängig davon auch dauernd in Abhängigkeit von der Netzspannung schaltbar ist.
• Eine weitere bekannte Steuereinrichtung verwendet eine Schaltwelle, die von einem Regelrelais unmittelbar oder über einen Antriebsmotor zur Schaltung von in ihrer Leistung ungleich großen Regelkondensatoren vorwärts oder rückwärts getrieben wird.
• Gegenüber den bekannten Einrichtungen hat die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, daß praktisch die zusätzliche Belastung des Meßsystems durch die Steuerorgane der Schaltmittel für die Kompensationseinheiten gegenüber der Energiemenge, die zum Umlaufen des Meßsystems notwendig ist, verschwindet. Außerdem wird' das Meß- oder Antriebssystem in der einen oder anderen Zuschaltriahtung durch eine statisch wirkende, immer gleichmäßig wiederkehrende geringe Belastung beansprucht, die sich - wenn überhaupt -erst in sehr langen Betriebszeiten, und dann auch nur nach sehr vielen Schaltvorgängen geringfügig ändert.
• Die erfindungsgemäße Anordnung besteht nach Abb. i der Zeichnung aus einem Ferrarismotor i, der nach Art eines Blindverbrauchzählers, gegebenenfalls über Strom- und Spannungswandleri a, mit dem zu kompensierenden System verbunden wird. Der Motor i dreht mittels der Schnecke 2 eine Nockenwalze 3, auf deren Umfang eine vorzugsweise kleine Anzahl von Nocken in gleichmäßigen Abständen angebracht ist; in Abb. i ist nur ein einziger Nocken gezeichnet.
• Die Drehrichtung des Motors i ist verschieden, je nachdem ob im System kapazitiver oder induktiver Blindstrom fließt. Die Umdrehungsgeschwindigkeit ist von der Blindleistung im Netz abhängig, die Zahl der Umdrehungen der Nockenwelle ist ein Maß für die verbrauchte Blindarbeit (den Blindverbrauch).
• Je nach der Drehrichtung des Motors i betätigt der Nocken mittels der Zunge d. entweder den Kontakt 5 oder den Kontakt 22 und schließt damit den Stromkreis des Magneten.6 bzw. 23. Die Wicklungen der Magneten 6 bzw. 23 erhalten dann vom Transformator 7 über den Gleichrichter 8 mit zugehörigem Kondensator 9 Strom, wenn es sich nicht um Wechselstrommagneten handelt, was den Erfindungsgedanken an sich, nicht berührt. Der Anker io bzw. 2.4 wird gegen die Wirkung der Zugfeder i i bzw. 25 aufwärts gezogen, und mittels des Hebels 12 bzw. 26 wird ein Zahnrad 13 um einen Zahn vorwärts bzw. rückwärts gedreht. Das Zahnrad 13 wird durch eine Rolle 1.4 in seiner Stellung fixiert, indem die Rolle 1¢ durch den Hebel i-ja gegen das Zahnrad 13 gedrückt wird, solange der Magnet .15 Strom führt. Magnet 15 liegt (gegebenenfalls über einen Wandler i5 a) im Hauptstromkreis des zu kompensierenden Systems. Wird der Magnet 15 stromlos, so zieht die Feder 16 die Rolle 14 vom Zahnrad 13 ab, und die Torsionsfeder 17 dreht das Zahnrad 13 in die Nullstellung zurück, was die beiden in Ruhestellung abgehobenen Hebel 12 bzw. 26 nicht hindern.
• Mit dem Zahnrad 13 fest verbunden ist eine Schaltwalze 18, die aus einzelnen geeignet geformten Schaltscheiben bestehen kann. Ohne den Erfindungsgedanken zu berühren, lassen sich die entsprechenden Formen auch in die Schaltwalze 18 einfräsen. Abb. 2 zeigt die einzelnen Scheiben i8a" 18 b ... i81t getrennt, jedoch in der richtigen Phasenlage zueinander. Sie betätigen die Schaltkontakte 19 ca, 19 b ... 192t. Die Schaltkontakte 19 b bis ign-i betätigen die Sclriitze 2o b bis 20t2-1, die ihrerseits die Kompensationseinheiten 21 b bis 2111.-i dem zu kompensierenden System zuschalten.
• Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist die folgende: Vor Ansdhluß des zu kompensierenden Systems an die Speisespannung mittels des Hauptschalters 27 (A131). i) befinden sich das Zahnrad 13 und die Schaltwalze 18 in Nullstellung, die Schütze 2o b bis 20 ;t-i sind stromlos, die Kompensatoren 21 b bis 2i it-i abgeschaltet. Beim Einschalten des Hauptschalters 27 werde neben Wirkarbeit auch induktive Blindarbeit im Netz verbraucht. Die Drehrichtung des Motors i sei für induktive Last der Uhrzeigergegensinn. Er beginnt sich daher in diesem Sinn zu drehen und dreht über die Schnecke 2 die Nockenwalze 3. Bis zur Betätigung des Kontaktes 5 wird eine bestimmte, durch Motorkonstruktion, Wandler-Übersetzungsverhältnisse, Schneckentrieb und Teilung der 1NTockenwalze gegebene Blindarbeit, die »Schaltarbeit«, im zu kompensierenden System verbraucht, so daß nach Ablauf einer durch die augenblickliche Blindlast gegebenen Zeitspanne der Nocken der Nockenwalze 3 auf die Zunge 4 trifft und der Kontakt 5 geschlossen wird. Dadurch erhält Magnet 6 Strom, so daß über Anker io und Hebel 12 das Zahnrad 13 einen Zahn vorwärts gedreht und durch Rolle 14 in dieser Stellung gehalten wird, da Magnet 15 unter Strom steht. Schaltscheibe i8b (Abb. 2) schließt Kontakt i9 b, wodurch das Schütz 2o b Strom erhält und den Kompensationskondensator 21b zuschaltet.
• Dadurch sinkt die induktive Blindleistung im zu kompensierenden System, der Motor i läuft langsamer weiter im Uhrzeigergegensinn. Der Nocken der Nockenwalze 3 gelangt nach entsprechend längerer Zeit erneut an die Zunge 4, wodurch der Vorgang wie oben wieder abläuft, wobei Schaltscheibe i8c den Kontakt igc betätigt und dieser über Schütz 2o c den Kondensator 2i c dem System zuschaltet. So geht das fort, bis nach Zuschalten eines Kondensators Überkompensation eintritt. Dadurch fließt im zu kompensierenden System kapazitiver Blindstrom, der Motor i wechselt seine Drehrichtung, und nach Verbrauch der Schaltarbeit kommt der Nocken der Nockenwalze 3 nach einer Umdrehung von der Gegenseite an die Zunge 4 und schließt den Kontakt 22. Dadurch erhält Magnet 23 Strom, Anker 24 und Hebel 26 drehen das Zahnrad 13 und die Schaltwalze 18 um einen Zahn rückwärts. Der gerade vorher geschlossene Kontakt, beispielsweise der Kontakt i9 d, öffnet den Stromkreis des SchütZes 2o d, und der zugehörige Kondensator 21 d wird vom Netz abgeschaltet. Hierdurch ist unter Umständen wieder induktive Last gegeben, der Motor i kehrt seine Drehrichtung wieder um und schaltet nach Verbrauch der Schaltarbeit den betreffenden Kondensator wieder zu usf. Da immer wieder die Schaltarbeit verbraucht werden muß, ist kurzperiodiges Pendeln sicher vermieden.
• Ist jedoch die induktive Grundlast inzwischen gesunken, so bleibt die Last auch nach Abschalten des letzten Kondensators kapazitiv, der :Motor behält weiter :eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn und schaltet damit im Laufe der Zeit einen Kondensator nach dem anderen ab. Sind alle Kondensatoren abgeschaltet, so öffnet Kontaktscheibe i8ca den Kontakt iga" der es verhindert, daß weitere Stromstöße auf den Magneten 23 gelangen. Die Schaltwalze bleibt in der Nullstellung stehen. Umgekehrt wird durch Schaltscheibe i8 rt der Kontakt i9 n geöffnet, wenn alle vorhandenen Kondensatoren eingeschaltet sind und die Last weiter induktiv bleibt. In diesem Falle dreht sich zwar die Nockenwalze 3 weiter, Magnet 6 erhält aber keine Stromstöße mehr, so daß alle Kompensatoren so lange eingeschaltet bleiben, bis die Umsteuerung des Motors i sie nacheinander wieder ausschaltet.
• Abb. 3 zeigt eine teilweise Abwandlung der beschriebenen Anordnung: Die Nockenwalze 3 trägt statt eines Nockens jetzt zwei oder mehrere Nockenreihen, deren \Toclsenzahl verschieden ist. Die Nocken haben jedoch innerhalb ihrer Reihe stets gleiche Abstände. Abb. 3 zeigt die Abwicklung einer solchen Nockenwalze mit vier Nockenreihen.
• Abb. 4 zeigt diese Nockenwalze innerhalb der erfindungsgemäßen Anordnung mit zwei Wahlschaltern 28 und 29 versehen, die es ermöglichen, die Magneten 6 bzw. 23 (Abb. i) wahlweise von einer der vier Nockenreihen 3 a bis 3 d schalten zu lassen und damit die Schaltarbeit in weiten Grenzen zu verändern. Dabei kann das Abschalten von einer anderen Nockenreihe besorgt werden als das Zuschalten.
• Zweckmäßigerweise wird eine Möglichkeit der Zuschaltung der einzelnen Kompensationseinheiten von Hand vorgesehen. Dies ermöglichen die Schalter 30 b bis 30 n- i (Abb. i und 2). Die Anordnung wird zweckmäßig so ausgebildet, daß die Kondensatoren erst ausgeschaltet werden können, wenn das System keine. induktive Blindleistung mehr aufnimmt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur selbsttätigen Steuerung der Kompensation von Blindleistungsverbrauahern vorzugsweise schwankender Größe mittels Kompensationseinheiten, für deren Zu-und Abschaltung ein Ferrarismotor und eine Nockenscheibe verwendet wird, auf deren Umfang eine oder mehrere Nockenreihen mit je einem oder mehreren Nocken angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken jeweils nur einen von zwei Kontakten (4, 5 bzw. 4, 22) zur magnetischen Betätigung eines Schrittschaltwerkes (6, 10, 12, 13 bzw. 23, 24, 26, 13) schließen bzw. öffnen, wodurch eine Schaltwalze (18) verdreht wird und je nach der Drehrichtung des Ferrarismotors (i) die Kompensationseinheiten (21) nacheinander zu- bzw. abgeschaltet werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d aß für die Zu- und Abschaltu,ngen jeweils ein verschiedener, jedoch für jede Schaltrichtung dauernd konstanter Blindverbrauchsbetrag aufgewendet wird.
3. 3, Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stromlosigkeit des zu kompensierenden Netzteiles die Schaltwalze (I8) ausgerastet wird und selbsttätig in die Nullstellung zurückläuft. q..
4. Anordnung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärts-Schrittschaltwerk (6, Io, 12) abgeschaltet wird, sobald die letzte verfügbare Kompensationseinheit eingeschaltet ist, und daß das Rückwärts-Schrittschaltwerk (23,:24,:26) abgeschaltet wird, sobald sämtliche verfügbaren Kompensationseinheiten ausgeschaltet sind.
5. 5. Anordnung nach Anspruch I bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinheiten von Hand zugeschaltet, jedoch erst ausgeschaltet werden können, wenn die Blindlastverhältnisse im zu kompensierenden System dies gestatten. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 725 582, 726 792, 7176o8.