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Anordnung zum Anschluß von Kondensatoren an ein Wechselstromnetz Es
wurde eine Anordnung zum Anschluß von Kondensatoren an ein Wechselstromnetz vorgeschlagen,
bei der zur Erleichterung der Schaltvorgänge verwendete Dämpfungswiderstände frequenzabhängig
ausgebildet sind und aus einer Drosselspule mit Parallelwiderstand bestehen.
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Gemäß der Erfindung wird .eine solche Dämpfungseinrichtung dadurch
verbessert, daß die Drosselspule eine Gleichstromvormagnetisierung erhält, die so
bemessen ist, daß der Spannungsabfall an der Drosselspule im Normalbetrieb wesentlich
kleiner ist als beim Schaltvorgang und bei dem damit verbundenen hohen, die Drosselspule
durchfließenden Strom.
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Wenn vor einen Kondensator eine Drosselspule als Dämpfungseinrichtung
geschaltet wird, so verändert sich dadurch die Resonanzlage. Ist beispielsweise
die vor einem Kondensator in den Leitungen und Transformatoren vorhandene Induktivität
0,5°4, so muß man, um eine gute Dämpfung zu erhalten, der Dämpfungsdrosselspule
eine Induktivität von mindestens 1,5% geben. Die Ge.samtinduktivität beträgt dann
2%, und Spannungsresonanz tritt bei der siebenten Oberwelle ein. Ist eine starke
siebente Oberwelle im Netz vorhanden, so können dadurch Schwierigkeiten hervorgerufen
werden. Diesen Schwierigkeiten wird gemäß der Erfindung. wie bereits gesagt, dadurch
begegnet, daß die Dämpfungsdrosselspule mit einer Gleichstromvormagnetisierung ausgerüstet
wird. Es ist dann nicht erforderlich, daß die Dämpfungsdrosselspule noch weiter
vergrößert wird, um die Resonanzfrequenz in einen für den Betrieb unschädlichen
Bereich zu bringen. Durch die erfindungsgemäße Gleichstromvormagnetisierung wird
erreicht, daß die Dämpfungsdrosselspule im Normalbetrieb nur eine geringe Induktivität
hat, beispielsweise 0,5%. Die Gesamtinduktivität ist dann bei dem angenommenen Beispiel
1%, und die Eigenfrequenz des aus Netzdrosselspule und Kondensator gebildeten Schwingungskreises
beträgt das 10fache der Netzfrequenz und ist im allgemeinen ungefährlich.
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Aus dem Diagramm der Fig. 1 der Zeichnung ergibt sich die Wirkungsweise
der Erfindung. Es ist die bekannte Kennlinie einer gleichstromvormagnetisierten
Drosselspule gezeichnet, wobei als Abszissen die die Drosselspule durchfließenden
Wechselströme und als Ordinaten die Spannungen an der Drosselspule aufgetragen sind.
Die Spannung U steigt mit zunehmendem Strom J zunächst nur langsam an, bis die Wechselstrommagnetisierung
größer wird als die Gleichstromvormagnetisierung. Dann steigt die Spannung rasch,
bis sich darüber wieder ein Sättigungsgebiet anschließt. Der Dauerstrom J, erzeugt
an der Drosselspule nur einen geringen Spannungsabfall U". Der Einschaltstrom JE,
der etwa den 5fachen Wert des Dauerstromes hat, führt zu einer sehr viel größeren
Spannung UE, die entsprechend dem Diagramm etwa zwanzigmal so groß ist wie die Normalspannung
U, Die Induktivität im Einschaltvorgang ist daher viermal so groß wie im Dauerbetrieb.
Für den. Einschaltvorgang ist also im obigen Beispiel der verlangte Wert von 2%
Induktivität für die Dämpfungs.drosselspule wirksam. Der ohmsche Widerstand, der
nach dem Vorschlag des Hauptpatentes zur Drosselspule parallel geschaltet ist, wird
0,5- bis 1mal so groß gemacht wie der Scheinwiderstand der Drosselspule beim Einschaltvorgang,
im vorliegenden Falle also etwa 7 bis 14% des Kondensatorwiderstandes. Wegen des
verminderten Spannungsabfalls infolge der Gleichstromvormagnetisierung werden die
Dauerverluste im ohmschen Widerstand bereits so weit herabgesetzt, daß weitere Maßnahmen
zur Herabsetzung der Dauerverluste in dem Widerstand, wie die an anderer Stelle
beschriebene Reihenschaltung eines spannungsabhängigen Widerstandes oder einer gesättigten
Drosselspule, im allgemeinen nicht erforderlich sind. Dadurch,
daß
der Strom In noch im geradlinigen Teil der Strom-Spannungs-Kennlinie liegt,
wird die Erzeugung zusätzlicher Oberwellen vermieden.
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In Fig.2 ist die Schaltung für eine Dämpfungsdrosselspule mit Gleichstromvormagnetisierung
dargestellt. Die zwischen dem Kondensator 1 und dem Schalter 2 bzw. dem Netz 3 liegende
Dämpfungsdrosselspule besteht aus zwei Teilspulen 4 und 5, deren Gleichstromvorm.agnetisierungswicklungen
in Reihenschaltung an eine Gleichrichteranordnung 6 und über diese an einen Transformator
7 angeschlossen sind. Die beiden Gleichstromvormagnetisierungswicklungen sind so
geschaltet, daß sich die in ihnen induzierten Wechsel-EMKK gegenseitige aufheben.
Die nicht näher bezeichnete Primärwicklung des Transformators 7 liegt parallel zu
dem Kondensator 1. Mit dem Schalter 2 wird daher sowohl der Kondensator 1 als auch
die Gleichstromvormagnetisierung der Drosselspulen 4 und 5 abgeschaltet.
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Die Gleichstromvormagnetisierung der Dämpfungsdrosselspule wird zweckmäßig
regelbar gemacht, beispielsweise mit Hilfe von Anzapfungen an der Gleichstromvormagnetisierungswicklung.
Auch an der Wechselstromwicklung der Drosselspule können Anzapfungen zur Änderung
ihres Arbeitsgebietes vorgesehen sein. Man kann auch eine regelbare Gleichstromquelle
für die Gleichstromv ormagnetisierung verwenden, um sich wechselnden \Tetzverhältnissen
anpassen zu können. Die Änderung des Vormagnetisierungsgleichstromes kann von der
Größe des Stromes einer bestimmten Oberwelle abhängig gemacht werden.
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Die in Fig. 2 dargestellte Unterteilung der Dämpfungsdrosselspule
hat den Vorteil, daß ungeradzahlige Ober-,vellen und große Spannungsspitzen im Gleich-Stromkreis
beim Einschaltvorgang vermieden werden. Um den Vormagnetisierungsgleichstrom von
den Vorgängen im Wechselstromkreis unabhängig zu machen, kann noch eine Glättungsinduktivität
in den Gleichstromvormagnetisierungskreis eingeschaltet werden.
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In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erf ndung dargestellt,
welche den Vorteil hat, daß unerwünscht hohe Wechselspannungen im Vormagnetisierungsgleichstromkreis
im Augenblick des Einschaltvorganges vermieden werden. Die Gleichstromvormagnetisierungswicklungen
sind in mehrere Teilwicklungen unterteilt und in Reihenschaltung an die nicht näher
bezeichnete Gleichstromquelle angeschlossen. Die Teilwicklungen sind dabei so gegeneinandergeschaltet,
daß sich die Wechsel-EMKK in diesen mit Bezug auf die Grundfrequenz gegenseitig
aufheben. Die Schaltung der Fig. 3 zeigt dabei noch eine Möglichkeit der Anordnung
für die Parallelwiderstände der Dämpfungsdrosselspulen. Diese Widerstände sind zu
den Gleichstromvormagnetisierungswicklun:gen der Drosselspule parallel geschaltet.
Das hat den Vorteil, daß die Widerstände für niedrige Spannungen bemessen werden
können.
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Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für Kondensatoren, welche
zur Blindleistungslieferung an ZVechselstromnetze angeschlossen sind und zur Anpassung
an den jeweiligen Blindleistungsbedarf zu-oder abgeschaltet werden.
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Die Erfindung kann jedoch auch zur Erleichterung der Schaltvorgänge
bei anderen Kapazitäten, insbesondere bei Kabelstrecken, dienen, deren Abschaltung
bei Leerlauf wegen der verhältnismäßig hohen Kapazität vielfach zu Schwierigkeiten
geführt hat. Bei solchen Kabelabzweigungen ist es vorteilhaft, die zur Kurzschlußbegrenzung
vorgesehenen Längsdrosselspulen gleichzeitig als Dämpfungsinduktivität mitzubenutzen,
indem parallel zu ihnen ohmsche Widerstände angeordnet werden.
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Untersuchungen haben ergeben, daß eine unzuläsr sige Erhöhung (Aufschaukelung)
der Spannung vermieden wird, wenn die Dämpfung, d. h. das Verhältnis zwischen aufeinanderfolgenden
Strom- oder Spannungsamplituden, kleiner als 0,4 gemacht wird. Bei kleiner Kondensatorleistung
und bei Spannungen bis etwa 20 kV kann man auch noch bis zu einer Dämpfung von 0,5
bis 0,6 gehen, ohne Schwierigkeiten befürchten zu müssen. Die Dämpfung kleiner als
0,1 zu machen, hat keinen Wert. Man wird den ohmschen Widerstand parallel zur Dämpfungsdrosselspule
auch nicht kleiner machen, als unbedingt notwendig ist, weil sonst der Einschaltstromstoß
bei einer Rückzündung unnötig groß wird und der Widerstand im Kurzschlußfall auch
einen größeren Strom aushalten müßte, wodurch er teurer wird. Versuche haben, gezeigt,
daß eine gute Dämpfung erreicht wird, wenn die Dämpfungsdrosselspule mindestens
die dreifache, zweckmäßig die vierfache Induktivität "vie die vor der Dros= selspule
liegende Leitung einschließlich der Induktivitätetwa vorhandener Transformatoren
hat. Der ohmsche Widerstand wird zweckmäßig so bemessen, daß sein Widerstandswert
im Bereich des 0,5-'bis 2fachen, vorwiegend 0,5- bis 1fachen Scheinwiderstandes
der Dämpfungsdrosselspule bei der Einschwingungsfrequenz liegt.