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Mit periodisch geregelter Cbersetzung arbeitender Transformator.
Zum Kuppeln von Netzen oder eines Netzes mit einem Verbraucher verwendet man bisher entweder Transformatoren mit unveränderlicher Übersetzung oder aber solche, deren Übersetzung durch Stufenschalter oder andere mechanische Einrichtungen (Drehtransformatoren) nur verhältnis- mässig langsam verändert werden konnte. Die Erfindung gibt einen Weg an, wie zwei gleichfrequente
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phasenlage nicht übereinzustimmen braucht, miteinander gekuppelt werden können. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch bewirkt, dass die Übersetzung eines Transformators im Takt der doppelten Netzfrequenz der zu kuppelnden Netze von positiven zu negativen Werten schwankt. Das Vbersetzungsverhältnis ii muss also. zumindest in erster Annäherung, der Gleichung
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genügen.
Darin bedeuten e1 und a beliebige Konstanten und (0 die Kreisfrequenz des speisenden Netzes. Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist schematisch in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt.
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des Transformators 2 wird im Takt der doppelten Netzfrequenz mit Hilfe des Gleitkontaktes 4 zwischen positiven und negativen Werten geändert und eine Leitung von dem Gleitkontakt 4 zu dem ändern Pol des nicht dargestellten Verbrauchers 5 geführt. Der Antrieb des Gleitkontaktes 4 kann z. B. von einem Motor aus, der eine der doppelten Netzfrequenz entsprechende Drehzahl besitzt. über ein Schubkurbelgetriebe erfolgen.
In Fig. 2 sind die Spannungsverhältnisse für eine Anordnung gemäss Fig. 1 graphisch dargestellt.
Ut bezeichnet die Spannung des Netzes 1, it das Übersetzungsverhältnis, das im Takt der doppelten Netzfrequenz schwankt, u. zw. ebenfalls sinusförmig. Die Schwankungen erfolgen zwar synchron mit der Spannung Pi, jedoch mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung, die vollkommen beliebig sein kann und mit dem Winkel a bezeichnet wurde.
Die Folge einer solchen Übersetzungsschwankung auf der Sekundärseite ist zwar die, dass ein solcher Transformator eine urspriinglieh rein sinusförmige
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führungsbeispiel gemäss Fig. 1 um Einphasentransformatoren, so können entsprechende Glättungskreise angewendet werden (Siebkreise), die die Sekundärspannung bis zu dem gewünsehten Mass glätten.
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in ihrer Phasenlage stufenlos verschieben läss. Ferner hat ein solcher Transformator auch noch die Eigenschaft, dass er einen Leistungsfaktor des Sekundärnetzes in nacheilendem Sinn in einen solehen in voreilendem Sinn im Primärnetz verändert und umgekehrt.
Die gewünschte Sinusform der Ausgangsspannung ergibt sieh, wie bereits gesagt, entweder aus geeigneter Zusammensetzung von einzelnen Phasenspannungen bei Iehrphasenbetrieb oder mit Hilfe von Glättungseinrichtungen.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung kann ein solcher Transformator zusammen mit einem bekannten normalen Transformator mit unveränderlicher Übersetzung gleichzeitig angewendent werden.
Da der normale Transformator nacheilende Blindlast der Grosse und dem Vorzeichen nach unverändert
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Blindlast in voreilende umwandelt, so heisst es, dass ein sekundärseitig aus den beiden Transformatorarten zusammengesetzter Transformator primärseitig gewissermassen zugleich vor-und nacheilende Blindlast
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belasten, unabhängig von der sekundären Phasenverschiebung.
Lässt man gewisse Unvollkommenheiten in der gegenseitigen Kompensation zu, d. h. also, dass sich die beiden Teiltransformatoren in
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zusammengesetzte Transformator imstande, durch Verändern der Phasenlage der vom Teiltransformatir mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis erzeugten Sekundärspannung im gespeisten Sekundärnetz auch eine Wirklastregelung durchzuführen, da dann gleichzeitig mit der Summe der Blindleistungen, die nicht Null wird, eine entsprechende andere Wirklastsumme auftritt.
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setzungsverhältnis, so nimmt die Gleichung unter der Voraussetzung gleicher Primärspannungen beider Transformatoren, die bei einer gemeinsamen Primärwicklung wie in dem Ausführungsbeispiel gemäss
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wobei up den Augenblickswert der Primirspannung bedeuten soll.
Es ist aus der Vechselstromtheorie her bekannt, dass diese Primärspannung durch folgenden Ausdruck ersetzt werden kann :
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Dabei bedeuten üp den Scheitelwert und p die Phasenverschiebung der Primärspannung gegenüber einem beliebig wählbaren Bezugszeitpunkt, etwa dem Nulldurchgang des Stromes, so dass'7. p die
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u. zw. unter der Voraussetzung, dass man noch die bekannte Umformung
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durchführt. Aus dieser Gleichung ist nun zu erkennen, dass der Ausdruck 1 für den bekannten normalen
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entnommen werden, dass eine Dritte Harmonische wep ; en de Gliedes
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auftreten wird.
Der Erfindungsgedanke kann beispielsweise auch dadurch verwirklicht werden, dass ein Drehregler durch Antrieb mittels eines mit der halben Polpaarzahl des Drehreglers ausgerüsteten Synchron-
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doppelten Netzfrequenz zwischen positiven und negativen Werten schwankt.
Es sind ferner Anordnungen bekanntgeworden, bei denen das Übersetzungsverhältnis eines Trans-
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muss, damit keine gegenseitige Steuerung der verschiedenen Flüsse eintritt, dafür gesorgt werden, dass die Wechselstromwicklungen und die Gleichstromwieklung keine gegenseitige Kopplung aufweisen.
Der Erfindungsgedanke kann nun so verwirklicht werden, dass an Stelle der bisher verwendeten Gleichstromwicklung, die, beispielsweise in Abhängigkeit von der Belastung, allmählich das tbersetzungs- verhältnis ändert, eine Weehselstromwicklung vorgesehen wird, die von einem Magnetisierungsstrom der doppelten Netzfrequenz erregt wird.
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keinen Wert, so kann man es so einrichten, dass jedem Augenblickswert der konstanten Primärspannung ein ganz bestimmter Wert der zeitlich sinnsförmig veränderlichen Übersetzung entspricht. Man kann also auch Anordnungen zur Durchführung des Erfindungsgedankens verwenden, bei denen der Scheitel-
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im Effektivwert schwankenden Primärspannung abhängt, und trotzdem eine konstante Sekundärspannung geliefert wird.
Dies sind insbesondere Transformatoren, die leicht zu sättigende Kernteile enthalten, so dass sieh je nach Grösse des primär erzeugten Flusses die Flussverteilung und damit die Verkettung zwischen Primär- und Sekundärwicklung ändert. Um diese Änderung besonders stark werden zu lassen, kann man in bekannter Weise den ganzen Transformatorkern oder auch Teile desselben aus Mu-Metall herstellen.
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Zahl der Schaltstellen nicht zu gross zu erhalten, wird man sich im allgemeinen damit begnügen, den gewünschten zeitlichen Verlauf der Übersetzung stufenweise anzunähern, und wird die hiebei entstehende, meist geringe Verzerrungsleistung in Kauf nehmen.
Die einfachste dieser Schaltanordnungen dürfte ein Transformator sein, so wie er auch in Fig. 1 dargestellt ist, der eine aussenliegende, eine blanke Kontaktbahn aufweisende Sekundärwicklung erhält, auf der ein Rollkontakt nach Massgabe der gewünschten Frequenz (doppelte Netzfrequenz) auf und ab bewegt wird. Von diesem einfachen Beispiel bis zu dem Anzapftransformator, dessen Anzapfungen in periodischer Reihenfolge zu-und abgeschaltet werden können, lassen sich alle der vielen bekannten Schaltanordnungen zur Durchführung des Erfindungsgedankens benutzen.
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mit zu beliebig wählbaren Zeitpunkten in beliebig wählbarer Richtung durchlässigen Entladungsstrecken arbeitet.
(Es können hiezu beispielsweise auch je Sehaltstelle zwei gegensinnig parallel geschaltete, gittergesteuerte Entladungsstrecken angewendet werden.) An den Enden und Anzapfungen der
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ist, wie Fig. 4 zeigt, eine Treppenkurve. Von der Steuerung der Entladungsstrecken ist die Phasenlage der Übersetzungskurve der Fig. 4 abhängig. Durch Verändern der Phasenlage, d. h. durch Verändern der Zündzeitpunkte der einzelnen Entladungsstrecken, kann die übertragene Scheinleistung des Transformators im gewünschten Sinn geändert werden.
Bezüglich des Aufbaues der Steuerung, der Steuerund Kommutierungsverhältnisse, gelten die gleichen Bedingungen, wie für eine der bekannten Umrichtersteuerungen. Zweckmässigerweise wird die Brenndauer der einzelnen Entladungsstrecken von dem Augenblickswert der zeitlichen Änderung der Sekundärspannung beeinflusst ; soll die Annäherung der
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durch entsprechende Vergrösserung der Zahl der Anzapfstellen unter Anwendung weiterer Entladungsstrecken erreicht werden. Bei einer solchen Spannungserzeugung treten wegen der unstetigen Änderung des Übersetzungsverhältnisses ausser der dritten noch weitere Harmonische in der Ausgangsspannung auf.
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geändert werden.
Es ist bereits ausgeführt worden, dass damit die Grösse und die Phasenlage der erzeugten Spannung geändert werden kann. Bei geeigneter, gleichzeitiger Anwendung eines Transfomators mit unveränderlichem Übersetzungsverhältnis und eines Transformators gemäss der Erfindung wird es also dann gelingen, die Scheinleistung dem gewünschten Wert vollständig anzugleichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mit periodisch geregelter Übersetzung arbeitender Transformator, dadurch gekennzeichnet, dass sieh sein Übersetzungsverhältnis im Takt der doppelten Netzfrequenz ändert.