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Selbsttätige Regelungseinrichtung für parallelarbeitende Mehrphasen-Wechselstronimaschinen
Für die Spannungsregulierung parallel arbeitender Drehstromgeneratoren wendet man
oft für jeden Generator einen astatischen Regler an, welcher außer von der Spannung
noch durch den bei unrichtigem Arbeiten der Regler auftretenden Ausgleichstrom derart
beeinflußt wird, daß eine gleichmäßige Blindstromverteilung gewährleistet wird.
Es ist dies eine wegen ihrer Einfachheit gern angewandte Schaltung. Das Netzrelais
jedes Reglers besitzt dabei zwei Wicklungen, eine Spannungs-und eine Stromwicklung.
Die erstere liegt an der verketteten Spannung, z. B. der Phasen U
und W, während
die Stromspule, um eine möglichst große Einwirkung des Ausgleichstromes zu erhalten,
in die Phase Y geschaltet ist. Der Ausgleichstrom der Phase V fällt, da er um go'
gegen den Wirkstrom der Phase Y versetzt ist, in die gleiche Richtung wie der Strom
in der Spannungswicklung der Netzspule. Der Anschluß der Wicklungen ist so gewählt,
daß bei einem infolge zu hoher Erregung auftretenden Ausgleichstrom die Amperewindungszahl
der Netzspule wächst und der Regler zu einer Erniedrigung der Erregung gezwungen
wird, bis der Ausgleichstrom wieder verschwunden ist.
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Da die Amperewindungen der Spannungs-und Stromwicklungen
-der Netzspule sich geometrisch zusammensetzen, so wird auch bei steigendem
Maschinenstrom die Gesamtamperewindungszahl vergrößert und damit die Spannung erniedrigt.
Bei-einem Netzleistungsfaktor in der Nähe von cos = i bewegt sich dieser
SpannungsabfaU in praktisch vernachlässigbaren Grenzen, während unter Berücksichtigung
der gleichen Beeinflussung durch die Ausgleichströme bei schlechterem Leistungsfaktor,
z. B. unter cos = oß, der Abfall Werte von mehreren Prozent annehmen kann.
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Um die Abhängigkeit vom Maschinenstrom zu vermeiden, ist bereits im
Hauptpatent eine Einrichtung vorgeschlagen, bei welcher jeder Regler außer von der
von der verketteten SpannungzweierPhasenerregtenSpannungsspulenoch beeinflußt wird
durch die Differenz- der Ströme
einer dieser, Phasen und
der dritten Phase derart, daß bei einem Leistungsfaktor im Netz= i der Phasenwinkel
zwischen dem resultierenden Strom und der Spannung 6o' beträgt. Diese Schaltung
ist zwar recht brauchbar und hat gegenüber den vorher zu demselben Zweck bekannt
gewordenen Mitteln wesentliche Vorteile, ihr Anwendungsbereich ist aber insofern
beschränkt, als sie eine vollständige Kornpensation nur dann ermöglicht, wenn die
Phasenverschiebung zwischen o' und einem positiven oder negativen Höchstwert schwankt.
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Durch die Erfindung soll nun das Anwendungsgebiet der im Hauptpatent
beschriebenen Einrichtung derart erweitert werden bzw. es soll die Kompensation
für sehr große Schwankungen im Netz dadurch verbessert werden, daß eine der beiden
Kompensationseinrichtungen, welche den Strom einer Generatorphase auf den Regler
einwirken lassen, oder beide veränderliche Amperewindungszahlen besitzen. Auf der
beiliegenden Zeichnung ist in Abb. i das Schaltschema einer elektrischen Zentrale
mit nach der Erfindung kompensierten Reglern dargestellt. Bei den drei parallelgeschalteten
Generatoren ist die Veränderlichkeit der Amperewindungen in verschiedener Weise
ausgeführt.
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I, II, III sind drei paraHelarbeitende. Generatoren, von denen jeder
in bekannter Weise mit einer Erregermaschine und einem Tirrillregler versehen ist.
Bei der Netzspule des Reglers sind die Spannungswicklungen A, die an die
Phasen U, W angeschlossen sind, und die Stromwicklungen B und
C angebracht, die von den Phasen U und V erregt werden. Bei dem Generator
I besitzt die Stromwicklung B verschiedene Anzapfungen, die zu einem Kurbelschalter
oder zu einem Klemmbrett führen und die eine Abgleichung der Amperewindungszahl
der Spulen B und C ermöglichen. Beim Generator II ist parallel zur Spule
C ein veränderlicher Widerstand geschaltet. Beim Generator III sind die Spulen B
und C zu einer einzigen Spule zusammengefaßt. Die Bildung der Differenz der
beiden Ströme erfolgt hier in einem besonderen Stromwandler D, dessen eine
Primärwicklung oder dessen beide Primärwicklungen anzapfbar sind.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist aus dem Diagramm (Abb. 2) zu
ersehen. Die Strecke a bis o stellt die Amperewindungen der an der verketteten Spannung
U bis W liegenden Spannungswicklung A dar. Mit diesen setzen sich
die Amperewindungen o bis b der von dem Strom der Phase V gespeisten Wicklung
B zusammen, wobei ein Leistungsfaktor von etwa 0,7 und- der Vollaststrom
angenommen werden soll. Unter dem Einfluß der Wicklung A
und der Wicklung
B würde, da der Regler die resultierende Amperewicklungszahl konstant halten will,
die Maschinenspannung auf einen der Strecke a, bis o entsprechenden Wert fallen.
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Durch die in der Phase U liegende Stromwicklung C wird die
Amperewindungszahl b
bis c erzeugt, deren Größe durch entsprechende
Anzapfung so gewählt ist, daß die resultierende Amperewindungszahl a bis
c der normalen a bis o praktisch gleich ist. Da das Verhältnis der Amperewindung
der Stromwicklungen zu der der Spannungswicklung klein ist, so wird bei den verschiedenen
Maschinenbelastungen und bei gleichbleibendem Leistungsfaktor der Regler praktisch
konstante Spannung einstellen.
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Bei Auftreten eines Ausgleichstromes zwischen zwei Maschinen wird
bei der zu hoch erregten in der Wicklung B die Amperewindungszahl der Netzspule
um die Beträge c bis bl und b,
bis ci entsprechend den Ausgleichblindströmen
der Phasen Y und U sich ändern. Bei gleichbleibender Gesamtamperewindungszahl
müßte also der Regler versuchen, die Spannung auf den Wert al bis o derart herabzuregulieren,
daß a, bis c, = a bis o ist. Da bei dem Regler der anderen Maschine
die Ausgleichblindströme umgekehrt wirken, so kommen bei diesem Regler die Amperewindungen
o bis b, und b, bis e. hinzu. Der Regler müßte daher die Spannung
auf den Wert a, bis o erhöhen, wenn die resultierende Amperewindungszahl
a, bis c, wieder den normalen Betrag a bis o annehmen soll. Da nun bei beiden Maschinen
nur ein und dieselbe Spannung möglich ist, werden die Regler eben so regulieren,
daß die Ausgleichblindströme verschwinden.
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Für einen anderen Leistungsfaktor, als in obigem Beispiel angenommen,
tritt natürlich je nach der Größe der Anweichung eine Spannungsänderung ein.
Da aber der mittlere Netzleistungsfaktor sich meist sehr wenig ändert, genügt fast
immer nur eine einmalige Einstellung der Anzapfung.
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Für die praktische Ausführung bleibt es sich gleich, ob die Spule
B od * er die Spule C oder beide Anzapfungen besitzen. Ferner ist
es gleichgültig, ob die beiden Stromkomponenten auf zwei getrennte Wicklungen -wirken
oder ob nur eine Wicklung benutzt wird, wobei die Zusammensetzung außerhalb des
Reglers, z. B. auf einen Stromwandler mit einer Sekundärwicklung und zwei Primärwicklungen
(s. Generator III), geschieht, von denen die eine oder beide anzapfbar sind. Ferner
kann die Einwirkung der beiden Stromkomponenten auf die Spannungswicklung direkt
oder auf deren Vorwiderstand erfolgen. Eine Änderung der Größe der einzelnen Stronikomponenten
kann man auch zweckmäßig durch den Stromwandlem bzw. den Stromwicklungen parallelgeschaltete
Widerstände einstellen (s. Generator II),