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Vorrichtung zum Schutze von an ein mehrphasennetz angeschlossenen
lKaschinen oder anderen Belastungseinheiten gegen Einwirkung von Unsymmetrie der
Spannungen im Netz. Es ist bekannt, wie- ungünstig selbst eine geringe Unsymmetrie
der Spannung eines Drehstromnetzes auf am Netz angeschlossene Motoren oder Generatoren,
seien es synchrone oder asynchrone, einwirkt, indem die Stromstärke der verschiedenen
Maschinenphasen verschieden wird, und zwar im allgemeinen in vielhöherem Maße als
die Spannung. Man kann also eine derartige Maschine nicht mit Vollast betreiben,
ohne daß die Stromstärke einer oder mehrerer Phasen den für die betreffenden Wicklungen
zugelassenen Wert überschreitet. Bei einer gewissen Höchstbelastung der Wicklung
kann die Maschine jedenfalls bei Ungleichheit der Stromstärke in den einzelnen Phasen.
nicht eine so große Leistung liefern, als wenn die Stromstärke in allen Phasen gleich,
d: h. die Spannung im Mehrphasennetz symmetrisch wäre.
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Es ist jedoch öfter nicht zu vermeiden, daß in einem Drehstromnetz
unsymmetrische Belastungen oder andere Erscheinungen vorkommen, die eine Unsymmetrie
der Spannung hervorrufen, und es ist daher oft wünschenswert, eine derartige Unsymmetrie
ausgleichen zu können,. so daß sie andere am Netz angeschlossene Maschinen nicht
oder wenigstens nicht in. allzu hohem Maße beeinflußt. Die vorliegende- Erfindung-betrifft
eine Vorrichtung zu..-diesem Zweck. -Die Erfindung besteht ,darin, daß man zwischen
dem Netz bzw. den Teilen davon, die eine unsymmetrische Spannungl tragen., und den
vor einer solchen Unsymmetrie zu schützenden Maschinen. in Reihe mit den letzteren
eine oder mehrere mit derselben Phasenzahl wie das Netz ausgeführte, als Induktionsmotoren
gebaute, als Ausgleicher wirkende Maschinen einschaltet, die jedoch, durch eine
oder mehrere besondere Kraftquellen, entgegengesetzt der Wirkung des Netzstromes
angetrieben werden. Die_Sekun_-därwic_kl_ung_@, des Ausgleichers -,soll wenigstens,
,bei normalem_Betrieb- kurzeschlössen sein, Zweckmäßig wird einderartiger Ausgleicher
mit etwa derselben Geschwindigkeit angetrieben, wie er als Motor erhalten würde,
aber im entgegengesetzten _ Sinne. Die AntrieSsmascE7me des Ausgleichers
kann zweckmäßig aus einem synchronen oder asynchronen Motor bestehen; der an dasselbe
Netz, bei welchem die Phasenausgleichung erfolgen soll, angeschlossen ist. Wird
z. B. dieser Zoto mit derselben Polzahl wie der ,Aus-
gleicher ausgeführt
und mit letzterem unmittelbar gekuppelt- so wird- er öffenbär den Ausgleicher mit
etwa derselben Geschwindigkeit antreiben, wie sie- dieser als Motor bei Synchtonismus
erhalten würde: Eine in- letzterwähnter Weise ausgeführte
Vorrichtung
ist in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt. 3, 4, 5 sind Leitungen
von einem Netz mit unsymmetrischer Spannung, während 6, 7, 8 und g, io, i i ausgehende
Leitungen, beispielsweise zu Motoren, sind, die man vor einer derartigen Urisymmetrie
schützen will. Zwischen den ersteren und den letzteren ist dann die Ständerwicklung
des Ausgleichers i eingeschaltet, der in diesem Fall von einem am ausgeglichenen
Teil des Netzes angeschlossenen Synchronmotor getrieben wird.
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Die Wirkungsweise des Phasenausgleichers geht aus dem Folgenden hervor.
Es kann nachgewiesen werden, daß ein unsymmetrisches Spannungssystem in -einem-.
-.Mehr-Phasennetz immer in zwei symmetrische Spannungssysteme vektoriell untergeteilt
werden kann, in denen die Vektorumdrehung mit gleicher Geschwindigkeit, aber in
entgegengesetztem Sinne erfolgt. Das#_rößere_dieser beiden. _ _symm@trgcen Systemerz
_ die bei Mehrphasenspannung stets ungleich sind und erst bei Einphasenspannung
denselben Wert erreichen, e s richt in_ seiner Drehrichtung dem tatsächlich vorhandenen,
unsymmetrischen ,System üild-ka:nn als `dessen Nutzteil _ bezeichnet werden; das
kleinere besitzt-den entgegengesetzten Drehsinn und bildet den, schädlichen Teil
des Spannungssystems. In -bezug auf das erstere, nützliche System läuft nun der
Ausgleicher mit einer Schlüpfung von .etwa Zoo Prozent um und setzt also diesem
System gegenüber eine Impedanz ein, die. der Kurzschlußimpedanz etwa gleichkommt.
In bezug auf das zweite, schädliche Spannungssystem läuft --der Ausgleicher dagegen
mit mehr. oder weniger genauem Synchronismus um, und seine Impedanz gegenüber diesem
System wird also etwa gleich der Leerlaufimpedanz. Da die letztere schon bei einem
gewöhnlichen Induktionsmotor bedeutend größer als die Kurzschlußimpedanz ist und-bei
der fraglichen Maschine durch besondere Maßnahmen verhältnißmäßig noch größer gemacht
werden kann, so kann der Ausgleicher dazu gebracht werden, dem schädlichen System
einen manchmal größeren Widerstand als dem nützlichen System entgegenzusetzen.
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Falls die zu schützenden Maschinen, wie im _ allgemeinsten Falle,
Motoren sind, wird das Verhältnis in ihnen das entgegengesetzte, indem das Nutzsystem
von Spannungen dort die größte, das schädliche System dagegen die kleinste Impedanz
antrifft.
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. Es werden daher die schädlichen Ströme auf :einen Bruchteil des
Wertes herabgesetzt, den sie ohne den Ausgleicher erreichen würden, während letzterer
anderseits nur einen Bruchteil der Nutzspannung aufnimmt. In. gewissen Fällen kann
dieser geringe Spannungsabfall, der größtenteils induktiv ist, sogar vorteilhaft
sein, z. B: wenn die Spannung durch Synchronmotoren oder Einankerumformer geregelt
werden soll. Wenn z. B. ein Einankerumformer von einem Netz mit unsymmetrischer
Spannung angetrieben und seine eigene Spannung in irgendeinem Maße durch die Erregung
geregelt werden soll, so ist es zweckmäßig, anstatt der in solchen Fällen verwendeten
Drosselspule zwischen Maschine und Netz einen Ausgleicher einzuschalten. Solche
können auch zwischen Netz und Generatoren oder zwischen dem Netz und einer Gruppe.
von sowohl Generatoren als Motoren eingeschaltet . werden. Auch andere Belastungseinheiten,
die für Spannungsschwankungen empfindlich sind, z. B. Lichtbogenöfen, können durch
derartige Ausgleicher geschützt werden.
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Mehrere Ausgleicher können in Reihe oder parallel geschaltet werden.
Letzteres 'kann besonders dann zweckmäßig sein, wenn- die Belastung zu verschiedenen
Zeiten beträchtlich schwankt, um einen guten Phasenausgleich sowohl bei großer wie
bei kleiner Last durch Einschaltung einer größeren oder kleineren Anzahl von Ausgleichern
-zu -schaffen. Derselbe Erfolg kann jedoch- auch durch Umschaltbarkeit der Wicklungen.
des Ausgleichers oder durch seinen Anschluß an das Netz. durch einen Reihei#transformator
reglbarer Übersetzung erreicht werden. _ Selbstverständlich kann beim Ansehluß'
mehrere Motoren, Generatoren o. dgl. am° Netz ein Ausgleicher für jede- Maschine
angeordnet werden, obgleich dies jedoch im .allgemeinen teurer wird als die Verwendung
eines gemeinsamen Ausgleichers für mehrere Maschinen.
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Besteht der Antriebsmotor des - Ausgleichers aus einem Synchronmotor,
so kann sein Anlassen dadurch erleichtert werden, daß der Ausgleicher als Induktionsmotor
mit zwei-:
Phasen vertauscht und gegebenenfalls mit Anschluß an eine niedrigere
Spannung angelassen wird.