DE577060C - Vorrichtung zur Nutzbarmachung von Oberwellen, die in elektrischen Energieversorgungsnetzen infolge der Magnetisierungsstroeme gesaettigter Eisenkreise auftreten - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Nutzbarmachung von Oberwellen, die in elektrischen Energieversorgungsnetzen infolge der Magnetisierungsströme gesättigter Eisenkreise auftreten Die Spannungen und Ströme in elektrischen Stromversorgüngsnetzen zeigen in der Regel einen Verlauf, der von der erwünschten Sinusform abweicht. In Drehstromnetzen tritt besonders die fünfte Harmonische hervor, während in Einphasenwechselstromnetzen auch die dritte Oberwelle sehr hohe Werte erreicht.
• Die Oberschwingungen können mannigfache Störungen verursachen. Im elektrischen Bahnbetrieb beeinflussen sie beispielsweise die Kommutierung der Motoren sehr ungünstig. Man muß daher bestrebt sein, die störenden Oberwellen auszusieben.
• Bekanntlich kann dies durch Siebkreise geschehen, deren Induktivität und Kapazität auf die Frequenz der auszusiebenden Oberwelle abgestimmt sind. Es liegt nahe, die ausgesiebte Oberwellenenergie nutzbar zu machen, statt sie zu vernichten. Denn in vielen Fällen besteht eine große Nachfrage nach elektrischer Energie, deren Frequenz höher als die Grundschwingung des Netzes ist. So muß z. B. im Bahnbetrieb für Beleuchtungs- und andere Zwecke Wechselstrom von 5o Hz in besonderen Anlagen erzeugt werden, da sich die vorhandene, Netzenergie wegen ihrer niedrigen Frequenz von i 6=/#, Hz hierfür nicht unmittelbar verwenden läßt. "-Dieser Bedarf kann durch ausgesiebte Uberwellen gedeckt werden. Allerdings läßt sich hierfür kein normaler, sondern nur ein besonders konstruierter Siebkreis verwenden. Untersuchungen in Wechselstromnetzen zeigen 'nämlich, daß die Höhe der Oberwellenspannung mit steigender Netzbelastung stark abnimmt. Daneben können auch schon geringe Änderungen der Netzspannung oder der Netzfrequenz unerwünschte Schwankungen der Oberwellenspannung hervorrufen. Die Verbrauchsstellen, welche mit Oberwellenenergie gespeist werden sollen, verlangen aber fast durchweg, eine gleichbleibende Spannung.
• Der Siebkreis nach der Erfindung enthält daher einen Regeltransformator, welcher die Sekundärspannung selbsttätig konstant hält: Er wird mittels Relais gesteuert, die von der Oberwellenspannung abhängig sind. Der Regelbereich des Transformators muß groß sein, wenn die dritte Harmonische ausgenutzt werden soll. Bei Aussiebung der fünften Obierwelle genügt ein kleinerer Regelbereich, da deren Spannung bei wechselnder Belastung geringere Schwankungen zeigt.
• Der Regeltransformator kann gleichzeitig dazu dienen, den Siebkreis an' das Netz anzukoppeln und .die Oberwellenspannung im Netz auf die Verbrauchsspannung zu transformieren. Da ein weiterer Transformator hierdurch überflüssig wird, besteht dann der Siebkreis nach Abb, i aus dem Regeltransformator T, einem Kondensator C, einer Drosselspule D, und der Belastung B. Zur Abstiminung auf die gewünschte Oberwelle muß die Induktivität des Siebkreises eine bestimmte Größe haben. Sie kann sich aus der Selbstinduktivität des Regeltransformators und der einer besonderen Drosselspule D zusammensetzen. Aus Ersparnisgründen empfiehlt es sich aber, dem Regeltransformator eine solche Induktivität zu geben, daß die Drosselspule fortfallen kann. Bei normaler Ausführung des Transformators können. jedoch hierbei Schwierigkeiten auftreten. Denn durch eine Verstellung des Regeltransformators zum Zwecke der Spannungsregelung wird gleichzeitig die Selbstinduktivität verändert und damit der Siebkreis verstimmt.
• Um das zu verhindern, ist der Regeltransformator in diesem Falle so ausgeführt, daß die Schaltwindungen, die also zum Regeln der Spannung innerhalb eines bestimmten Bereiches benutzt werden, zur Gesamtinduktivität des Transformators nur wenig beitragen. Die übrigen, unveränderlichen Windungen sind .dagegen so angeordnet, daß sie die im wesentlichen konstante Induktivität des Transformators liefern, was z. B. durch Einbetten der Windungen in Nuten erreicht werden kann. In Abb. 2 ist eine derartige Anordnung schematisch dargestellt. Der Regeltransformator hat dann die erforderliche, im wesentlichen konstante Induktivität, die sich trotz der Spannungsregelung nur in ganz engen Grenzen ändert.
• Die Vorrichtung besteht bei der obengenannten Ausführung des Transformators, wie in Abb. 3 gezeigt ist, nur noch aus dem Regeltransformator Td, der primär an das Netz und sekundär an den Verbraucherstromkreis mit der Belastung B angeschlossen ist, und aus einem Kondensator C. Damit sind die Schaltmöglichkeiten aber noch nicht erschöpft. So kann beispielsweise nach Abb. cl der Konden, sator C mit einer Drosselspule D gleichzeitig einen Sperrkreis für die Grundfrequenz bilden, der Kondensator kann ferner nach Abb. 5 bei etwas anderer Lage der Belastung in Reihe oder parallel zur Transformatorwicklung (Abb. 6) geschaltet sein. Natürlich lassen sich die Abstimmittel zum Unterschied von den Anordnungen nach Abb, i und 3 auch auf die Primärseite des Transformators verlegen, wie aus den Abb. 7 und 8 hervorgeht. Neben dem Regeltransformator können noch andere Regelvorrichtungen (z. B. verstellbarer Kondensator) verwendet werden, wenn @es sich darum handelt, für eine ganz besondere Gleichmäßigkeit der Spannung oder Frequenz im Siebkreis sorgen zu müssen.
• Der in dem Belastungswiderstand B fließende Siebkreistrom setzt sich im allgemeinen aus dem Strom .der ausgesiebten Oberwelle und aus einem allerdings meist kleineren Strom der Grundfrequenz zusammen. Durch geeignete Abstimmung und richtige Wahl der elektrischen Größen mit Rücksicht auf die Ohmsche Dämpfung läßt sich aber der Grundwellenanteilerforderlichenfalls auf einen so niedrigen Wert bringen, daß praktisch nur noch der Oberwellenstrom im Belastungskreis festzustellen ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE-: i. Vorrichtung zur Nutzbarmachung von Oberwellen, die in elektrischen Energieversorgungsnetzen infolge der Magnetisierungsströme gesättigter Eisenkreise auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß der primär oder sekundär mit den üblichen Abstimmitteln auf die Frequenz der nutzbar zu machenden Oberwelle abgestimmte Speisetransformator des Belastungsstromkreises selbsttätig regelbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der nutzbar gemachten Oberwelle die selbsttätige Regelung des Regeltransformators steuert.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwindungen dies Regeltransformators zu dessen Gesamtinduktivität nur wenig beitragen.