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Selbsttätige Regelvorrichtung bei parallel arbeitenden Wechselstromgeneratoren.
Um bei parallel arbeitenden Wechselstromgeneratoren die wattlosen Ströme so zu verteilen, dass jede Maschine einen Strom von der Phase liefert, die dem Mittelwert der Stromphase des ganzen Netzes entspricht, hat man besondere Regelvorrichtungen geschaffen. Diese arbeiten meist in der Weise, dass ein Relais, das mit zwei Wicklungen, einer Spannungsspule und einer Stromspule, versehen ist, die Erregung des Generators entsprechend den auftretenden Ausgleichströmen so lange verändert, bis die Stromphase wieder den gewünschten, vorher eingestellten Wert hat. Die eine Wicklung des Relais hat man z. B. von einem Serientransformator gespeist, die andere von einem einstellbaren Phasenumformer, mit dem die Phasen in den Wicklungen ohne Änderung ihrer Amperewindungszahlen gegeneinander verdreht werden.
Der hohe Preis der Phasenumformer führte dazu, billigere Einrichtungen zu suchen, die dieselbe Aufgabe erfüllten. Es wurden schliesslich Widerstandsanordnungen verwendet, die jedoch keineswegs den gestellten Anforderungen genügten, besonders deswegen nicht, weil, wenn die Maschinen auf konstante Spannung geregelt werden sollten, die beiden Widerstandshälften, die zwischen zwei Leitungen des Mehrphasennetzes angeschlossen waren, genau aufeinander abgeglichen werden mussten und eine ausserordentlich sorgfältige Einstellung erforderten.
Nach der Erfindung werden die parallel geschalteten Generatoren dadurch selbsttätig geregelt, dass die Einstellung der Richtung des wirksamen Stromvektors lediglich durch in ihren Werten veränderliche Widerstände erfolgt, die parallel zur Sekundärwicklung eines oder mehrerer Transformatoren geschaltet sind, wobei durch deren Veränderung die Grundeinstellung des Selbstreglers auf gleichbleibende Spannung nicht geändert wird. Hiebei wird von der an sich bekannten Einrichtung Gebrauch gemacht, dass man Strom-und Spannungsvektor in dem Vorschaltwiderstand der Spannungsspule mischt ; man braucht so das Relais nur mit einer Spule auszurüsten.
Die Fig. 1 gibt ein Beispiel der neuen Schalteinrichtung wieder. Es bezeichnet meinen der parallel arbeitenden Drehstromgeneratoren, a den Stromwandler in der Phase J b den Stromwandler in der Phase S, r den Widerstand im Stromkreis des Stromwandlers a, s den Widerstand im Stromkreis des Stromwandlers b, cl die Relaisspule und c einen Vorschaltwiderstand. Die Widerstände r und s werden also von den dazugehörigen Stromwandler mit Strom gespeist ; ausserdem fliesst durch diese Widerstände r und s noch Strom, der von der Spannung zwischen den Phasen Rund S herrührt. Wie die einzelnen Ströme sich zusammensetzen oder welche Spannung für die Relaisspulen übrig bleibt, lässt sich am besten an Hand des Vektordiagrammes in der Fig. 2 verfolgen.
Die Vektoren Er und Es sind die Spannungsverluste in den Widerständen r und s, die vom Strom der Netzspannung E erzeugt werden ; e,. und es sind die Spannungsverluste, die von den Stromtransformatoren a und b erzeugt werden, also um 1200 entsprechend der Richtung der Phasen R und S gegeneinander versetzt sind. An dem Gesamtwiderstand r+s tritt die Spannungsdifferenz OD auf. Der Vektor Er ist die Spannungsdifferenz an dem Widerstand c und hat dieselbe Richtung wie die Vektoren EI, und Es. Unter Berücksichtigung der Spulenspannung : muss somit zwischen den Phasen RS die Spannung E herrschen, wenn der für die Ermittlung der einzelnen Spannungsabfälle zugrunde gelegte Strom durch die Relaisspule fliessen soll..
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Durch Veränderung der Widerstände, auf die die Stromwandler arbeiten, hat man es demnach in der Hand, die Richtung des aus er und es resultierenden, vom Sekundärstrom der Stromwandler herrührenden zusätzlichen Spannungsvektors, im folgenden kurz Stromvektor" genannt, zu verändern. Vergrössert man den zum Stromwandler der Phase R parallel liegenden Widerstand r auf Kosten des Widerstandes der Phase S, so wird der zusätzliche Stromvektor im Grenzfall s=0 die Richtung der Phase R aufweisen. Seine Grösse ist gegeben durch den
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Spannung nicht erzeugen kann. Umgekehrt erhält der zusätzliche Stromvektor im Grenzfall die Richtung der Phase s, wenn der Widerstand 8 auf Kosten des Widerstandes t'vergrössert wird.
Man erkennt also, dass durch verschiedene Wahl der Widerstände l'und 8 jede zwischen R und S liegende Richtung des zusätzlichen Stromvektors eingestellt werden kann.
Wird die Summe der Widerstände l'und 8 konstant gehalten, so liegen die Endpunkte der resultierenden Stromvektoren, die überhaupt erzeugt werden können, auf der Verbindungslinie der Endpunkte der beiden in Richtung Rund S liegenden Grenzvektoren. Das Vektordiagramm in der Fig. 3 gibt ein Bild des Regelvorganges. Bei den Widerständen r und s und
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jus (1'=0, i,. =O).
Erhalten die Stromvektoren eines Generators infolge von Ausgleichströmen eine Ver- änderung, so wird auch die Stromstärke der Relaiswicklung und damit die Erregung des Generators so lange verändert, bis die Stromphasen wieder den an den Widerständen 'und s eingestellten Wert haben.
Die Einrichtung kann man auch bei einphasigem Strom verwenden. Um dies zu ermöglichen, ist die Erzeugung eines Hilfsvektors erforderlich, die am einfachsten durch eine zu einem Stromwandler parallel geschaltete Drosselspule erfolgt. Dieser Hilfsvektor ist gegenüber dem auf den Widerstand wirkenden Stromvektor um 900 verschoben. Um die Phasenverschiebung einstellen zu können, braucht man nur den Ohmschen Widerstand regelbar zu machen und kann der Drosselspule einen festen Wert geben. In der Fig. 4 ist die Einrichtung dargestellt. Anstatt je eines Stromwandlers in den beiden Leitungen ist nur ein Wandler a in einer Leitung, z. B.
R, angeordnet. r ist ein Ohmscher regelbarer Widerstand, während s eine feste Drosselspule ist. l'und 8 sind über Hilfswandler fund 9 an die Sekundärwicklung des Stromwandlers a angeschlossen. Durch Veränderung des Ohmschen Widerstandes r wird in gleicher Weise eine Einstellung der Phase bewirkt, wie bei der Anordnung nach Fig. 1.