DE1112573B

DE1112573B - Einrichtung zum selbsttaetigen Einstellen von Symmetrier- und Kompensations-anordnungen fuer in einem Phasenstrang eines Drehstromnetzes angeschlossene zweipolige komplexe Verbraucher

Info

Publication number: DE1112573B
Application number: DES56571A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Froehr
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-01-15
Filing date: 1958-01-15
Publication date: 1961-08-10

Description

Einrichtung zum selbsttätigen Einstellen von Symmetrier- und Kompensationsanordnungen für in einem Phasenstrang eines Drehstromnetzes angeschlossene zweipolige komplexe Verbraucher Es gibt eine große Zahl von Verbrauchern, die ihrer Natur nach nur einphasig mit Wechselstrom gespeist werden können. Es sind dies in der Hauptsache elektrothermische Verbraucher, wie Induktionsöfen, Graphitstaböfen, Schweißmaschinen u. dgl. Da die Starkstromnetze meist Drehstromnetze sind und die genannten Verbraucher meist eine verhältnismäßig große Last darstellen, bestehen Schwierigkeiten von seiten der Stromversorgungsunternehmen, das Drehstromnetz mit solchen Verbrauchern symmetrisch zu belasten. Es sind zwar verschiedene Schaltungen vorgeschlagen worden, um Drehstrom unter möglichst symmetrischer Belastung in Einphasenstrom zu verwandeln. Diese Vorschläge ergeben aber nur sehr unzureichende -Ergebnisse. Werden z. B. Motorgeneratoren verwendet, so ist mit einem schlechten Wirkungsgrad und einem hohen maschinellen Aufwand zu rechnen. Dagegen erfordert bei der bekannten Symmetrierung mit einem kapazitiven und einem induktiven Blindleistungsverbraucher die Abstimmung auf den veränderbaren Lastwiderstand eine verhältnismäßig sorgfältige Regelung. Diese Regelung von Hand allein vorzunehmen ist meist sehr ungenau und ergibt bei abweichender Symmetrierleistung nicht nur unterschiedliche Ströme der drei Phasenleiter, sondern auch unterschiedliche Phasenwinkel, ganz zu schweigen von den Abweichungen, die auftreten, wenn die einphasige Last nicht auf den Leistungsfaktor von annähernd 1 kompensiert ist.
Außer den rein manuell betätigten Einrichtungen sind auch schon selbsttätige Symmetrierregeleinrichtungen bekanntgeworden, die mit Hilfe von Ferrarissystemen arbeiten. Diese bekannten Systeme sind insofern nachteilig, als sie neben den drei in den drei Phasen des Drehstromnetzes angeordneten Stromwandlern zur Überwachung der drei Phasenströme mit Hilfe von Strommessern zusätzliche Stromwandler in den Strängen benötigen, in denen die Last bzw. die Symmetriereinrichtungen liegen. Meist treiben diese Ferrarissysteme eine Achse an, auf der die Quecksilberschaltröhren zum Einschalten der Symmetrierstufen angeordnet sind. Ein erwünschtes Eingreifen von Hand ist in dieser Regelautomatik im allgemeinen nicht möglich. Es sind auch Kompensationseinrichtungen von einphasigen und stark induktiven Belastungen bekannt, bei denen mit Hilfe von Stromvergleich die Kompensation geregelt wird. Jedoch wird hier der Laststrom selbst mit dem Kompensationsstrom verglichen und das Ergebnis über ein Differenzstromrelais zur Regelung herangezogen. Mit einer solchen Anordnung läßt sich jedoch eine Symmetrierung nicht durchführen. Die Erfindung betrifft nun eine Einrichtung zum selbsttätigen Einstellen von Symmetrier- und Kompensationsanordnungen für in -:einem Phasenstrang eines Drehstromnetzes angeschlossene zweipolige komplexe Verbraucher, deren Leistungsfaktor durch die Kompensationsanordnung auf den Wert 1 kompensiert wird, unter Verwendung von in den beiden anderen Phasensträngen angeordneten verstellbaren Reaktanzen zur Symmetrierung des Drehstromnetzes. Das einwandfreie Arbeiten einer solchen kombinierten Symmetrier- und Kompensationseinrichtung wird nach der Erfindung dadurch ermöglicht, daß die Kompensationsanordnung über ein Relais in Regelabhängigkeit von der Differenz der gleichgerichteten Ströme in den beiden mit den Verbrauchern verbundenen Phasen gebracht ist, daß 'die Symmetrieranordnung über ein Relais in Regelabhängigkeit von der Differenz des gleichgerichteten Stromes in der neutralen Phase mit dem gleichgerichteten Strom mindestens einer der anderen Phasen gebracht und nur im kompensierten Zustand der Verbraucher freigegeben ist.
Die Symmetriereinrichtung kommt nur dann zur Wirkung, wenn der Verbraucher auf den Leistungsfaktor 1 oder zumindest größer als 0,815 gebracht, d. h. kompensiert ist. Bei anderen Werten des Leistungsfaktors wird die Symmetriereinrichtung durch die Kompensationsanordnung gesperrt. Weitere Merkmale der Erfindung und deren Vorteile werden an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert: Der zu kompensierende und zu symmetrierende zweipolige Verbraucher 10 liegt zwischen den Phasen R und S. Parallel zum zweipoligen Verbraucher ist ein in Stufen schaltbarer Kompensationskondensator 11 angeordnet. Zwischen den Phasen, zwischen denen der zweipolige Verbraucher liegt, und der neutralen Phase T sind ein in Stufen schaltbarer Kondensator 12 und eine in Stufen schaltbare Drosselspule 13 vorgesehen. Befinden sich die Leistungen des zweipoligen Verbrauchers 10 in kompensiertem Zustand zu den Leistungen vom Symmetrierkondensator 12 und von der Symmetrierdrosselspule 13 jeweils im

Verhältnis 1: -13 , so ist in bekannter Weise Symme-

trie für das Drehstromnetz hergestellt. Um diesen Zustand zu erreichen, sind in den drei Phasen R, S und T je ein Stromwandler 14, 15 und 16 angeordnet, die in sonst üblicher Weise zur Anzeige der drei Phasenströme mit Hilfe von Strommessern dienen. An diese Stromwandler 14, 15 und 16 sind je ein Hilfsstromwandler 17, 18 und 19 angeschlossen, die jeweils aus zwei bzw. drei Wicklungen bestehen. Die Ströme der Wicklungen 17b und 18b werden mit Hilfe der Gleichrichter 20 und 21 gleichgerichtet und gegeneinandergeschaltet auf das Vergleichsrelais 22 gegeben. Wie sich an Hand eines Vektorbildes nachweisen läßt, sind im kompensierten Zustand die Ströme in den Phasen R und S und damit auch die gleichgerichteten Ströme im Relais 22 gleich groß, so daß durch die Gegenschaltung das Relais 22 nicht anspricht. Ist dagegen die zweipolige Last induktiv bzw. kapazitiv, so wird ein Ausschlag des gepolten Relais 22 nach der einen bzw. nach der anderen Seite erfolgen und mit seinem Kontakt 23 entweder das Relais 24 oder das Relais 25 zum Ansprechen bringen. Diese beiden Relais 24 und 25 dienen zur Regelung der Kompensation mit Hilfe ihrer Kontakte 26 und 27. Die Ströme der Wicklungen 17a und 18a werden gegeneinandergeschaltet und über ein Potentiometer

31 im Verhältnis von etwa 1 : y, 3 reduziert und mit

Hilfe des Gleichrichters 32 gleichgerichtet. Der Strom der Wicklung 19 a wird mittels des Gleichrichters 33 ebenfalls gleichgerichtet und mit dem gleichgerichteten Strom aus dem Gleichrichter 32 auf das gepolte Symmetrierrelais 30 in Gegenschaltung gegeben.
Sind nun die beiden Gleichströme gleich groß, was dem abgeglichenen Zustand der Symmetrierung entspricht, wie ein Vektorbild leicht erkennen läßt, so bleibt der Kontakt 34 des Relais 30 in Ruhestellung. Überwiegt dagegen der Gleichstrom des Gleichrichters 32, d. h., ist die Leistung der Symmetriereinrichtung zu klein, so schlägt das Symmetrierrelais 30 nach der einen, überwiegt der Gleichstrom des Gleichrichters 33, d. h., ist die Leistung der Symmetriereinrichtung zu groß, so schlägt das Symmetrierrelais 30 nach der anderen Seite aus, und es spricht entweder das Hilfsrelais 35 oder das Hilfsrelais 36 an, um die Symmetriereinrichtung in an sich bekannter Weise mit Hilfe der Kontakte 37 oder 38 auf eine höhere bzw. niedrigere Leistungsstufe zu bringen.
Ein Vektorbild läßt erkennen, daß bei einem Abweichen des Leistungsfaktors des zweipoligen Verbrauchers von dem Wert annähernd 1 das Verhalten der Ströme in den Phasenleitern, zwischen denen der einphasige Verbraucher angischloss= ist, sehr stark von dem im völlig kompensierten Zustand abweicht, so daß die Wirkung der Symmetrierregelung die Tendenz zu einer Überbewertung der Symmetrierstufe aufweist. Aus diesem Grunde kann entweder eine Verriegelung des Symmetrierrelais 30 mit Hilfe der in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Kontakte 28 und 29 der Hilfsrelais 24 und 25 oder eines der beiden im unkompensierten Zustand des Verbrauchers 10 oder aber eine unterbewertende Einstellung des Potentiometers 31 vorteilhaft sein.
Der Gegenstand der Erfindung beschränkt sich nicht auf das ausgeführte Anwendungsbeispiel, sondern er kann in mehrfacher Weise abgewandelt werden. So ist es z. B. möglich, an Stelle der beiden Ströme aus den Stromwandlern 14 und 15 nur einen zur Beaufschlagung des Symmetrierrelais zu benutzen, wobei das Potentiometer31 fortfallen kann; oder aber die beiden Ströme aus den Stromwandlern 14 und 15 werden vor der vektoriellen Summierung gleichgerichtet und anschließend im Verhältnis 2: 1 mit dem Strom aus dem Stromwandler 16 verglichen. Die Einrichtung nach der Erfindung zeichnet sich vor allem durch ihren einfachen Aufbau aus und gestattet bei Verwendung einer entsprechenden bekannten Schaltung auch während des Betriebes ein manuelles Eingreifen zur groben Einstellung der Kompensations-und Symmetrierwerte.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum selbsttätigen Einstellen von Symmetrier- und Kompensationsanordnungen für in einem Phasenstrang eines .Drehstromnetzes angeschlossene zweipolige komplexe Verbraucher, deren Leistungsfaktor durch die Kompensationsanordnung auf den Wert 1 kompensiert wird, unter Verwendung von in den beiden anderen Phasensträngen angeordneten verstellbaren Reaktanzen zur Symmetrietang des Drehstromnetzes, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsanordnung (11) über ein Relais (22) in Regelabhängigkeit von der Differenz der gleichgerichteten Ströme in den beiden mit den Verbrauchern verbundenen Phasen gebracht ist, daß die Symmetrieranordnung (12, 13) über ein Relais (30) in Regelabhängigkeit von der Differenz des gleichgerichteten Stromes in der neutralen Phase mit dem gleichgerichteten Strom mindestens einer der anderen Phasen gebracht und nur im kompensierten Zustand der Verbraucher freigegeben ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ströme der Phasen, zwischen denen der zweipolige Verbraucher liegt, gegeneinandergeschaltet und gleichgerichtet mit dem gleichgerichteten Strom der neutralen Phase annähernd im Verhältnis 1 : #j 3 - im Symmetrier-

relais verglichen werden.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Ströme der Phasen, zwischen denen der zweipolige Verbraucher liegt, gleichgerichtet und mit dem gleichgerichteten Strom der neutralen Phase annähernd im Verhältnis 1 : 1 im Symmetrierrelais verglichen wird.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensations- und Symmetrieranordnung über je zwei Hilfsrelais (24, 25 bzw. 35, 36) in dem einen oder anderen Sinne verstellbar sind, die jeweils in Abhängigkeit von einem polarisierten Kompensier- bzw. Symmetrierrelais (22 bzw. 30) gebracht sind, die ihrerseits über je zwei gleichgepolte Gleichrichter von den einander entgegenwirkenden Strömen gesperrt sind, und wobei das Symmetrierrelais (30) durch Arbeitskontakte (28, 29) der vom Kompensierrelais abhängigen Hilfsrelais (24, 25) überbrückbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 590 954, 663 298; deutsche Auslegeschrift S 43047 VIII c / 21 e (bekanntgemacht am 21. 6. 1956).