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Anordnung zur selbsttätigen Regelung der Spannung in Drehstromnetzen
Für die selbsttätige Regelung der Spannung in symmetrischen Drehstromnetzen verwendet
man im allgemeinen Drehstromspannungsregeleinrichtungen, z. B. einen Drehstromstufentransformator,
Drehtransformator oder andere Drehstromregeleinrichtungen, die in Abhängigkeit von
einer Phasenspannung oder einer verketteten Spannung oder dem Mittelwert der Größe
der Phasenspannungen oder der verketteten Spannurigen gesteuert werden. Bei unsymmetrischen
Netzen, die auf symmetrische Spannung geregelt werden sollen, verwendet man drei
einphasige Spannungsregeleinrichtungen. Zweckmäßigerweise werden diese bekanntlich
nicht an die verketteten, sondern an die Phasenspannungen angeschlossen. Ihre Erregerwicklungen
liegen zwischen dem Nullpunkt und den Phasen, und die Zusatzspannungen werden zu
jeder Phasenspannung addiert oder von dieser subtrahiert. Bei selbsttätiger Regelung
wird dann jeder der drei Impulsgeber entsprechend der Schaltung der Regeleinrichtungen
jeweils an den Nullpunkt und die betreffende Phase angeschlossen. Diese bisher übliche
Regelung auf konstante Phasenspannung ergibt jedoch keine konstanten verketteten
Spannungen, sobald die Winkel zwischen den drei Phasenspannungen nicht mehr gleich
sind, was in der Regel bei unsymmetrisch belasteten Netzen der Fall sein wird. In
der Erkenntnis dieses Nachteiles wurde daher vorgeschlagen, von jedem Impulsgeber
der drei Regeleinrichtungen nicht einen, sondern zwei Regler für zwei Phasenspannungen
zu steuern und den Impulsgeber jedes Reglers an die entsprechende verkettete Spannung
anzuschließen. Diese Anordnung ist zwar in der Wirkung der vorher angegebenen überlegen,
bedingt aber eine überaus umfangreiche Apparatur, nämlich sechs Regler für ein Drehstromsystem.
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Die Erfindung besteht nun darin; daß im Gegensatz zu der erstgenannten
Regeleinrichtung die Impulsgeber an die verketteten Spannungen angeschlossen werden
und daß im Gegensatz zu der zweiten Anordnung von jedem selbsttätigen Regler nur
eine Phasenspannung geregelt wird. Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es möglich
ist, durch die Regelung der drei Phasenspannungen auch bei in bezug auf diese bzw.
die Belastungen völlig unsymmetrischen Netzen die drei verketteten Spannungen konstant
zu halten. Bei Verwendung von Regeltransformatoren können die Erregerwicklungen
mit dem einen Ende entweder an j e eine der drei Phasen der ungeregelten oder der
geregelten Spannungen angeschlossen werden und mit dem anderen Ende an den Nullpunkt
des alten oder des neuen Systems oder an einen künstlichen Nullpunkt.
Abb.
i stellt als Beispiel eine der möglichen Schaltungen nach der Erfindung dar. Das
Drehstromsystem RST 0 sei unsymmetrisch. Das Drehstromsystem UVW soll auf
konstante Spannung symmetrisch geregelt werden. Zu diesem Zweck werden drei Einphaseninduktionsregler
mit der Erregerwicklung an die drei ungeregelten Phasenspannungen angeschlossen,
während die Zusatzwicklungen der Induktionsregler zwischen den drei Phasen des alten
Systems und denen des neuen Systems liegen. i, 2 und 3 sollen selbsttätige Spannungsregler
sein, deren Impulsgeber im vorliegenden Fall erfindungs-. gemäß an die gleich und
konstant zu haltenden verketteten Spannungen UVW angeschlossen werden. Regler i
wird gesteuert durch die Spannung UV und regelt die- Spannung zwischen 0 und U.
Regler 2 wird gesteuert durch die Spannung VW und regelt die Spannung zwischen 0
und V. Regler 3 wird gesteuert durch die Spannung WU und regelt die Spannung, zwischen
0 und W. Weicht aus irgendeinem Grunde beispielsweise die Spannung UT7 von dem Sollyvert
ab, so bekommt der Regler i einen entsprechenden Regelimpuls und regelt- die Spannung
O U, wenn sie z. B. zu niedrig war, auf einen höheren Wert ein. Durch die
Tätigkeit des Reglers i wird aber auch der Regler 3 veranlaßt zu regeln dadurch,
daß die Spannung WU steigt; er wird also etwas herabregeln. Hierdurch wird wiederum
der Regler 2 veranlaßt, etwas heraufzuregeln. Die drei Regler werden also so lange
arbeiten, bis die drei Spannungen UV, VW und WU den durch die Impulsgeber vorgeschriebenen
Wert haben. Damit Pendelungen zwischen den drei Reglern, die j a aufeinander einwirken,
ausgeschlossen werden, kann man die Regler entsprechend stark dämpfen, oder man
kann den drei Reglern verschiedene Regelgeschwindigkeiten geben.
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Die Schaltung nach Abb. i ist zunächst insofern willkürlich, als man
mit der gleichen Berechtigung auch den Regler i an die Phase WU, den Regler 2 an
die Phase UV und den Regler 3 an die Phase VW anschließen kann. Bei den beiden Schaltungen
ist es unangenehm, daß beim Arbeiten _ jedes Reglers immer zwei verkettete Spannungen
beeinflußt werden. Bei der praktischen Ausführung ist die Beeinflussung der beiden
verketteten Spannungen, beispielsweise beim Arbeiten des Reglers i die Beeinflussung
der Spannungen UV und WU, nicht gleich stark, sondern die eine Spannung wird mehr
und die andere weniger stark beeinflußt dadurch, daß die Zusatzspannung RU im allgemeinen
nicht genau in Phase liegen wird zu der Spannung 0R. Eine Phasenverschiebung zwischen
der Zusatzspannung und der Erregerspannung ist ja bekanntlich bei jedem normalen
Transformator vorhanden, und zwar durch die Streuung des Transformators, die Impedanz
der Wicklung usw. Die Phasenlage der Zusatzspannung ist auch von der Phasenlage
des Stromes der Verbraucher abhängig. Erfindungsgemäß wird nun jeder Impulsgeber
der drei Regler an diejenige verkettete Spannung angeschlossen, die durch Regelbewegungen
des betreffenden Reglers die stärkste Veränderung erleidet. Der richtige Anschluß
der Impulsgeber läßt sich in der Praxis leicht durch Versuch feststellen. Sind statt
der Regeltransformatoren Regelwiderstände vorhanden, so sind die Spannungsabfälle
in diesen drei Regelwiderständen im allgemeinen ebenfalls gegen die Richtung der-
entsprechenden Phasenspannungen verschoben, nämlich dann, wenn der Strom der Verbraucher
kein reiner Wirkstrom ist. Bei starker Phasenverschiebung des Stromes der Verbraucher
kann es sogar vorkommen, daß bei Vergrößerung des Vorschaltwiderstandes die eine
der dieser Phase benachbarten verketteten Spannungen verringert wird, während die
andere der beiden verketteten Spannungen gar nicht beeinflußt oder sogar erhöht
wird. Zur Steigerung der erstrebten Ungleichmäßigkeit der Beeinflussung zweier benachbarten
verketteten Spannungen kann absichtlich die Zusatzspannung eine Phasenverschiebung
gegen die betreffende Phasenspannung erhalten, z. B. auch dadurch, daß die Erregerwicklung
zusätzlich von einer anderen Phase in geringerem Grade mit beeinflußt wird. Die
Ausführung der Regeleinrichtungen -ist für die Anwendung des Erfindungsgedankens
gleichgültig. Es könnten z. B. auch drei Drehtransformatoren verwendet werden, die
dreiphasig erregt werden und bei denen j e nur eine Spannung des Sekundärteiles
als Zusatzspannung verwendet wird, die sich: dann im wesentlichen nicht ihrer Größe,
sondern nur ihrer Phase nach ändert.
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Eine andere beispielsweise Schaltung nach der Erfindung zeigt Abb.
2, wonach die Impulsgeber der drei Regler i, 2 und 3 nicht von einer, sondern von
zwei verketteten Spannungen gesteuert werden. Ein besonderer Vorteil ergibt sich
dann, wenn jeder Impulsgeber zwei Steuerwicklungen q., 5 erhält, die von den beiden
der betreffenden Phasenspannung benachbarten verketteten Spannungen gleich stark
erregt werden, und wenn die Erregerwicklungen so geschaltet werden, daß die geometrische
Summe der Amperewindungen, die durch die beiden verketteten Spannungen erzeugt werden,
einen Höchstwert hat. Bei dieser Schaltung wird bei der Verstellung einer Regeleinrichtung
der
betreffende Impulsgeber ganz wesentlich stärker beeinflußt als die Impulsgeber der
beiden anderen Regeleinrichtungen, so daß die Gefahr der Pendelungen der Regler
gegeneinander gegenüber der Schaltung nach Abb. i erheblich verringert ist. Bei
dieser Anordnung wird die geometrische Differenz j e zweier benachbarten verketteten
Spannungen konstant gehalten, und es läßt sich leicht nachweisen, daß unter dieser
Voraussetzung auch die drei verketteten Spannungen einander gleich sind und das
geregelte Drehstromsystem symmetrisch ist.