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Kompensationsschaltung für Transformatorregelsätze
Es ist eine bekannte betriebliche Massnahme, die Blindleistung am Verbraucherort zu kompensieren, um eine Anlage mit möglichst gutem Leistungsfaktor zu betreiben. Ein besonders gelagerter Fall einer
Energieversorgung mit Kompensierung des Blindstromes ist die Speisung von elektrischen Öfen, die im allgemeinen mit einem sehr schlechten cos. phi erfolgt, der durch die grossen induktiven Spannungsab- fälle der Leitungen zum Ofen bedingt ist. Da Ofentransformatoren meist mit konstanter Stromstärke bei sinkender Spannung belastet werden, bleibt die induktive Belastung konstant, während die ohmsche Last absinkt. Die induktive Belastung ist daher relativ hoch, und man ist bestrebt, sie durch Zuschalten von
Kondensatoren auszugleichen.
Die Speisung eines elektrischen Ofens erfolgt wegen des grossen Regelbereiches im allgemeinen über einen Transformatorsatz, bestehend aus einem in weiten Grenzen regelbaren Transformator und dem eigentlichen Ofentransformator. Zur Blindleistungskompensation ist es bekannt, dem Ofentransformator eine Kondensatorbatterie parallelzuschalten. In Fig. 1 ist diese bekannte Art der Kompensierung dargestellt. In dieser Figur bedeutet RT den in weiten Grenzen regelbaren Transformator, der den eigentlichen Ofentransformator OT mit veränderlicher Spannung speist, L die Induktivität, R den ohmschen Widerstand des elektrischen Ofens und C den Kompensierungskondensator.
Da in dieser Schaltung die kapazitive Blindleistung sich quadratisch mit der Spannung verändert, ist diese Art der Kompensierung wenig befriedigend, und man hat daher auch schon vorgeschlagen, die Kondensatoren in Serie mit dem Ofen zu legen.
Da dies wegen der grossen Stromstärke und der kleinen Spannung jedoch nicht unmittelbar möglich ist, hat man zur Serienschaltung über einen Anpassungstransformator gegriffen. Diese Art der Kompensierung ist in Fig. 2 dargestellt, die in gleicher Weise positioniert ist wie die Fig. 1. Der Anpassungstransformator für die Kapazität C ist mit AT bezeichnet. Diese Lösung erfordert also einen zusätzlichen Hochstromtransformator (Anpassungstransformator) und birgt ausserdem die Gefahr in sich, dass bei offenen Sekundär- klemmen des Anpassungstransformators dieser übersättigt wird und an der Sekundärseite durch die auftretende Überspannung Überschläge auftreten.
Bei der üblichen Ofenspeisung über einen aus einem Regeltransformator und dem eigentlichen Ofentransformator bestehenden Transformatorsalz lässt sich die angestrebte Kompensation in erfindungsgemässer Weise wesentlich besser erreichen, indem man, abweichend von der bisherigen Praxis, die Kondensatoren im Kreis zwischen Regeltransformator und Ofentransformator anordnet.
Fig. 3 zeigt ein Schaltbild für die erfindungsgemässe Art der Blindleistungskompensation. Die Positionszeichen sind die gleichen wie in den vorhergehenden Figuren. Da die Spannung im Zwischenkreis und damit die Spannung am Kondensator frei wählbar ist, lassen sich optimale Verhältnisse für die Auslegung des Kondensators schaffen. Ausserdem erspart man den Anpassungstransformator. Zwar muss in Befolgung des anmeldungsgemässen Vorschlages der Ofentransformator für die geometrische Summe aus Ofenblind- und Ofenwirkleistung ausgelegt werden, doch ist natürlich ein Transformator für die geometrische Summe von zwei Leistungen kleiner und billiger als zwei getrennte Transformatoren jeweils. für die Einzelleistung. Auch ist beim Einbau in einen gemeinsamen Kessel der dritte Transformator (Anpassungstransformator) oft nur sehr schwer unterzubringen.
Diese für die Speisung eines elektrischen Ofens aufgezeigte Art der Blindleistungskompensation lässt sich in sinngemässer Weise auch für ähnlich gelagerte Regeleinrichtungen anwenden. In Fig. 4 ist ein
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Schaltbild für die Kompensation der Leitungsinduktivität über einen Kondensator C im Kreis zwischen einem Erregertransformator ET und einem Zusatztransformator ZT dargestellt. Gilt es, statt induktiver Blindströme kapazitive zu kompensieren, können anStelle der KapazitätC natürlich auch Drosseln L eingeschaltet werden. Letztere können dann auch gleichzeitig zur Begrenzung des Kurzschlussstromes vorgesehen werden.
Eine Änderung der Kapazität (oder auch der Induktivität) zur Anpassung an die zu kompensierende Blindleistung kann natürlich durch Zu- und Abschaltungen von Kondensatoren (bzw. Drosselspulen oder Drosselspulenwindungen) erzielt werden. Es ist aber auch möglich, die Kapazität bzw. Induktivität unverändert zu lassen und die erforderliche Blindleistung über Anzapfungen am Ofen- bzw. Zusatztransfor- mator, durch die das Verhältnis der Spannungen am Ofen- bzw. Zusatztransformator und an der Kapazität bzw. Induktivität verändert wird, einzustellen. In den Fig. 5 und 6 sind Schaltbilder für eine solche einstellbare Kompensation dargestellt.