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Anordnung zur Unterdrückung von Oberwellenströmen in elektrischen
Stromkreisen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Unterdrückung von Oberwellenströmen
in elektrischen Stromkreisen, sei es in Gleich- oder Wechselstromnetzen. Diese Oberwellenströme
sind bekanntlich sehr störend, insbesondere beeinflussen sie benachbarte Schwachstromanlagen
(Telephon-, Telegraphenleitungen, Rundfunkanlagen). Man hat nun bereits vorgeschlagen,
Oberwellenströme in elektrischen Stromkreisen dadurch unschädlich zu machen, daß
mit Hilfe von gesteuerten elektrischen Entladungsgefäßen Spannungen in den zu reinigenden
Stromkreis eingeführt werden, die den bereits vorhandenen Oberwellenspannungen entgegenwirken.
Hierbei liegen die Entladungsgefäße mit dem Stromkreis in Reihe. Sollen nun die
elektromagnetischen Felder zwischen elektrischen Starkstrom-und Schwachstromleitungen
kompensiert werden, so ordnet man einen Gegendraht in der Nähe der Schwachstromleitung
an, auf den die Kompensationsschwingungen der Röhrenanordnung übertragen werden.
Durch die Anordnung eines solchen Gegendrahtes wird jedoch eine Anlage zur Kompensation
von elektrischen Oberwellenströmen bedeutend verteuert, und außerdem wird durch
die bekannte Anordnung den auftretenden Störfeldern nur ein Gegengewicht geschaffen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden jedoch die in Starkstromkreisen
für Gleich-oder Wechselstrom auftretenden Oberwellenströme mit Hilfe von gesteuerten
elektrischen Entladungsgefäßen, deren Steuerstromkreis von den Oberwellenströmen
erregt wird, dadurch von dem zu schützenden Stromkreis ferngehalten, daß die elektrischen
Entladungsgefäße einen Kurzschluß für die Oberwellenströme bilden, so daß eine völlige
Sicherung gegen das Einwirken von Oberwellenströmen beispielsweise auf Schwachstromleitungen
erreicht wird. Hierbei sind die elektrischen Entladungsgefäße in Parallelschaltung
in den Stromkreis eingefügt. Die Röhren= (Verstärker-) Anordnung kann namentlich
bei Wechselstromkreisen außerdem noch derart ausgebildet sein, daß sie für die Ströme
der Grundfrequenz einen sehr höhen Widerstand darstellt.
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Besonders zweckmäßig erweist sich die Erfindung bei der Beseitigung
von Oberwellenströmen in Wechselstromnetzen, wobei man gesteuerte elektrische Entladungsgefäße,
insbesondere solche mit Steuergitter; verwendet. Hierbei können gegebenenfalls wassergekühlte
Hochleistungsröhren Verwendung finden.
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In den Abb. = bis 3 der Zeichnung sind einige Ausführungsformen für
die Beseitigung von Oberwellenströmen aus Wechselstromnetzendargestellt. An die
beiden Leitungen r und 2 eines einphasigen Wechselstromnetzes sind die beiden Glühkathodenelektronenröhren
3 und q. in umgekehrtem Sinne angeschlossen. Die Steuergitter 5 und 6 der beiden
Elektronenröhren
werden nun so erregt, daß die Röhren keinen Strom
der Grundfrequenz durchlassen, bezüglich der -durch die Oberwellenspannungen erzeugten
Oberwellenströme hingegen als Kurzschluß wirken. Um dies zu erreichen, sind die
Transformatoren 7, 8 und 9 und eine synchrone Hilfsmaschine 1o vorgesehen. Die Hilfsmaschine
io erzeugt als Gegen-EMK eine rein sinusförmige. Ihre Erregung ist so eingestellt,
daß sie aus dem Netz keinen Strom der Grund-' frequenz aufnimmt; sie entnimmt hingegen
aus dem Netze Oberwellenströme, da sie für die Oberwellenspannungen des Netzes keine
Gegen-EMKK entwickelt. Der Transformator 7 besitzt zwei Sekundärwicklungen; vdn=denen
=die eine an das Steuergitter 5, die zweite an das-Steuergitter 6. angeschlossen
ist. Das Übersetzungsverhältnis des Transformators 7 ist gleich dem Durchgriff der
Elektronenröhren. Die Transformatoren 7 und 8 beeinflussen das Steuergitter 5 der
Elektronenröhre 3- derart, daß dem Steuergitter vom Sekundärteil des Transformators
7 eine Spannung mit der Grundfrequenz des Netzes zugeführt wird, die am Steuergitter
eine derartige Phasenlage und Größe besitzt, daß sie keinen Strom der Grundfrequenz
zwischen der Anode und der Kathode der Elektronenröhre 3 hindurchläßt. DerTransformator
8 entwickelt in der Sekundärwicklung nur eine Spannung der Oberwellenfrequenz, da
durch seine Primärwicklung, wie oben angegeben, nur ein Oberwellenstrom fließt.
Die Oberwellenfrequenz aufweisende Sekundärspannung des Transformators 8 ist nun
ebenfalls dem Steuergitter 5 zugeführt, in der -Phase jedoch im Gegensatz zu der
Sekundärspannung des Transformators 7 derart eingestellt, däß sie zwischen der Kathode
und der Anode der Elektronenröhre einen starken Strom mit Oberwellenfrequenz hervorruft.
Diese Wirkung des Transformators 8 auf das Steuergitter kann auch durch eine etwa
vorhandene Sekundärspannung von Oberwellenfrequenz am Transformator 7 nicht aufgehoben
werden, da in der Sekundärwicklung des Transformators 7 in der Hauptsache eine Spannung
mit Grundfrequenz induziert wird: Die im Transformator 7 etwa induzierte Spannung
mit Oberwellenfrequenz ist nämlich gegenüber der Sekundärspannung des Transformators
8 vernachlässigbar klein. -Für den Oberwellenstrom des Netzes bildet also die Elektronenröhre
einen Kurzschluß.
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Die durch - den Transformator 7 und die Synchronmaschine io fließenden
Oberwellenströme sind sehr gering. Der letztgenannte reicht gerade noch aus, um
über die Stromspannungstransformatoren 8 und 9 die Steuergitter 5 und 6 der Elektronenröhren
zu erregen. Durch die Anordnung der beiden Elektronenröhren 3 und q. wird bei der
Schaltung der Abb: i vor allem der Vorteil erzielt; daß der -Oberwellenstrom wesentlich
besser kurzgeschlossen wird, als dies an sich über die Synchronmaschine io
9- der über den Transformator 7 allein möglich ist. Der Transformator und
die Synchronmaschine würden als Drosselspulen eine erhebliche Reaktanz für den Oberwellenstrom
darstellen.
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Bei der Anordnung nach Abb., entsprechen die Spannungen an den Steuergittern
der ` Elektränenröhren sowohl in der Größe als auch in cler --Phase vollständig
den Spannungen an den Steuergittern der Abb. i. Es sind also wieder zwei Spannungen
vorhanden, von denen die eine Grundfrequenz besitzt und in ihrer Größe ünd"Phase
derart eingestellt ist, daß sie einen Strom der Grundfrequenz zwischen Anode und
Kathode verhindert, während die zweite Oberwellenfrequenz aufweisende Spannung in
Größe und Phase derart eingestellt ist, daß sie einen möglichst starken Oberwellenstrom
verursacht. Die Oberwellenspannung wird dabei mittels der Transformatoren 8 und
9 und der Synchronmaschine io in derselben Weise erzeugt und den Steuergittern zugeleitet
wie bei der Anordnung nach Abb. i, nur die Erzeugung der den Steuergittern zugeführten
Spannungen der Grundfrequenz ist anders insofern, als diese ebenfalls in den Sekundärwicklungen
der Transformatoren 8 und 9 induziert werden. Die Synchronmaschine io ist nämlich
in ihrer Erregung derart eingestellt, daß sie im Gegensatz zu der Synchronmaschine
der Abb. i auch einen Strom (Blindstrom) mit Grundfrequenz aufnimmt. Dieser Strom
durchfließt dann auch die Stromtransformatoren 8 und 9 und ruft entsprechende Spannungen
an ihren Sekundärwicklungen hervor. Die Größe der Steuerspannung für die Unterdrückung
von Strömen der Grundfrequenz in den Elektronenröhren kann durch Änderung der Gleichstromerregung
der Synchronmaschine 1o, die Phase dieser Steuerspannungen durch Einschaltung von
Drosselspulen oder Ohmschen Widerständen geregelt werden.
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Abb. 3 der Zeichnung zeigt eine Anordnung, bei der die Synchronmaschine
io durch eine Brückenschaltung ersetzt ist. Die Brückenschaltung besteht aus den
Ohmschen Widerständen 1i und aus einem auf die Grundfrequenz des Netzes abgestimmten
Schwingungskreis mit der Selbstinduktion 12 und der Kapazität 13, ferner aus einem
Stromtransformator 14. mit zwei Sekundärwicklungen, von denen die eine an das Gitter
6, die zweite an das Gitter 5 je in Hintereinanderschaltung mit einer Sekundärwicklung
des Transformators 7 angeschlossen ist. Die Wirkungsweise der Brückenschaltung ist
derart, daß der auf die Grundfrequenz abgestimmte Schwingungskreis 12 bis 13 für
die Grundfrequenz keinen Widerstand darstellt, so daß man sich bezüglich der Grund-
Frequenz
den obereü ünd den rechten Eckpunkt der Brückenschaltung zu einem Punkt vereinigt
vorstellen kan, d. h. aber, in den Sekundärwicklungen des' Transformators 1q. wird
nur eine ganz geringfügige Spannung der Grundfrequenz bei passender Bemessung der
Ohmschen Widerstände ii induziert; die mit ii bezeichneten Widerstände links oben
und rechts unten sind dazu gegenüber dem links-unten gezeichneten Ohmschen Widerstand
verhältnismäßig klein. Für die Oberwellen der Leitungen i und 2 stellt hingegen
die Hintereinanderschaltung der Induktivität i2 und der Kapazität 13 einen hohen
Widerstand dar, so daß diese Oberwellen durch die als Diagonale der Brückenschaltung
dienende Primärwicklung des Transformators 1q. einen erheblichen Strom schicken.
Eine entsprechende Spannung der Oberwellenfrequenz wird dann in den Sekundärwicklungen
des Transformators 1q. induziert und den Steuergittern 5 und 6 der Elektronenröhren
zugeleitet. Die Wirkungsweise deckt sich im übrigen mit der der Anordnung nach Abb.
i.