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Anordnung zur Regelung der Spannung in Wechselstromnetzen Für dieRegelung
der Spannung vonWechselstromnetzen kann man der Netzspannung die Spannung eines
Zusatzsynchrongenerators hinzufügen, welche die Netzspannrng auf den gewünschten
Betrag bringt. Es ist dann aber erforderlich, das Erregerfeld des Zusatzgenerators
jeweils auf einen Betrag zu bringen, der die gewünschte Zusatzspannung liefert.
Man muß also das Erregerfeld des Zusatzgenerators von einem besonderen Spannungsregler
aus steuern. Es ist ferner zur Spannungsregelung bekannt, in das Drehstromnetz einen
Drehtransformator einzuschalten, wobei die Zusatzspannung dieses Drehtransformators
an sich eine konstante Größe aufweist. Die Regelung erfolgt durch Verdrehung des
Drehtransformators; wobei dann die Zusatzspannung mit der Netzspannung einen sich
ändernden Phasenwinkel einschließt, so daß die Gesamtspannung die gewünschte Änderung
in der Größe erfährt. Diese Verdrehung des Drehtransformators muß aber wieder entweder
von Hand oder mit Hilfe eines besonders von der Netzspannung gesteuerten Motors
durchgeführt werden.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung der Spannung in
Wechselstromnetzen mit Hilfe einer reit den Netzleitern in Reihe geschalteten Reihensynchronmaschinc,
bei der ebenfalls die Regelung durch Drehung der Zusatzspannung in der Phasenlage
gegenüber der Netzspannung erfolgt. Die neue Einrichtung hat den Vorteil, daß diese
Drehung vollkommen selbsttätig und ohne Zuhilfenahme eines besonderen Spannungsreglers
oder eines Hilfsmotors durchgeführt wird. Erfindungsgemäß wird bei einer Änderung
der Wirklast des Reihensynchrongenerators das Polradfeld dieses Generators in der
Phasenlage gegenüber der Netzspannung gedreht, und durch diese Drehung verkleinert
oder vergrößert die vom Zusatzgenerator eingeführte Zusatzspannung die Netzspannung
im Sinne der gewünschten Regelung etwa in der Art, wie dies bei Regelung der Netzspannung
durch Drehtransformatoren geschieht. Die Verdrehung des Polradfeldes des Zusatzgenerators
in Abhängigkeit von der Wirklast des Generators kann in verschiedener Weise durchgeführt
werden. Man kann z. B. den Zusatzgenerator mit einer an die Netzspannung angeschlossenen
synchronen Antriebsmaschine kuppeln und eine besondere Einrichtung vorsehen, durch
die sich hei einer Änderung. der Belastung des Zusatzgenerators das Polrad gegenüber
dem Ständerdrehfeld der Antriebsmaschine um einen starken Winkel verdreht. Eine
solche Einrichtung besteht z. B. darin, daß die Antriebsmaschine so ausgebildet
ist; daß ihr. Läufer bei Laständerungen gegenüber dem von der Netzspannung erzeugten
Ständerdrehfeld eine starke Verdrehung
erfährt. Dies ist bei allen
Synchronmotoren mehr oder weniger stark der Fall, insbesondere jedoch bei einem
Polrad,, das keine ausgeprägten Pole besitzt. Besonders zweckmäßig erweist sich
für die Erfindung eine synchrone Antriebsmaschine, deren Polrad zwar ausgeprägte
Pole besitzt und evtl. eine Dämpferwicklung, jedoch keine Erregerwicklung aufweist.
Derartige Synchronmaschinen haben die Eigenschaft, daß bei zunehmender Belastung
der Läufer gegenüber dem Ständerdrehfeld stark, bis etwa 6o°, zurückbleibt, um denselben
Winkel verdreht .sich dann auch der Läufer und damit der Spannungsvektor des Zusatzgenerators.
Man kann ferner den Zusatzgenerator mit der Antriebsmaschine über eine elastische
Kupplung kuppeln, so daß beim Anwachsen der Belastung sich der Läufer des Zusatzgenerators
gegenüber dem Läufer der Antriebsmaschine verdreht. Selbstverständlich kann man
die geschilderten Maßnahmen auch miteinander vereinigen.
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Handelt es sich darum, mit Hilfe der Einrichtung nach der Erfindung
die Netzspannung möglichst genau konstant zu halten, so erweist es -sich als zweckmäßig,
die Phasenlage der Spannung des Zusatzgenerators gegenüber der Netzspannung derart
einzustellen, daß bei Leerlauf die Spannung des Zusatzgenerators gegenüber der Netzspannung
voreilt, beispielsweise um etwa 6o°. Bei Belastung nimmt dann diese Voreilung immer
mehr ab, und die Spannung des Zusatzgenerators kommt mit der Netzspannung immer
mehr in Phase und gleicht dadurch trotz konstanter oder etwas sinkender Größe die
Verminderung der Netzspannung. infolge der 'stärkeren Belastung aus.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Diagramme der Fig. i und
2 der Zeichnung näher erläutert. Fig. i zeigt das Vektordiagramm für den Leerlauf
des Zusatzgenerators. OB ist der Vektor der Netzspannung, BD der Vektor der
Zusatzspannung, der um etwa 6o° voreilt. Bei Belastung vermindert sich die Größe
der Netzspannung von dem Betrage OB auf den Betrag 0A (Fig.2). Diese Verminderung
wird aber dadurch ausgeglichen, daß der Vektor der Zusatzspannung gemäß Fig. 2 in
die Lage AC hineingedreht wird. Der Vektor AC hat dabei gegenüber dem ursprünglichen
Vektor &D der Zusatzspannung eine Verminderung in der Größe erfahren, die auf
die Ankerrückwirkung und den Spannungsabfall des Zusatzgenerators zurückzuführen
ist. Trotzdem behält aber der resultierende Vektor von-Netz- und Zusatzspannung
OG in Fig. 2 dieselbe Größe wie der entsprechende Vektor 0D in Fig. i, da Zusatzspannung
und Netzspannung nunmehr in Phase sind. Der Winkel, um den allgemein die Zusatzspannung
gegenüber der Netzspannung vorauseilt, muß den Belastungsverhältnissen angepaßt
sein, wobei auch die Verdrehung, die das Polradfeld des ` Zusatzgenerators oder
der Läufer allgemein ` bei Änderung der Belastung erfährt, entsprechend anzupassen
ist.
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Fig. 3 der Zeichnung zeigt das Schaltbild bei einer Anordnung nach
der Erfindung. i ist ein Drehstromtransformator, der mit seiner in Dreieck geschalteten
Sekundärwicklung ein Netz speist, dessen Spannung konstant gehalten werden soll.
Zu diesem Zweck sind in die einzelnen Phasen der Sekundärseite des Transformators
i über die Einphasentransformatoren 2, 3 und q. drei einphasige Zusatzgeneratoren
5, 6 und 7 eingeschaltet. Die Verwendung dreier Einphasenzusatzgeneratoren hat den
Vorteil, daß bei einer. =symmetrischen Belastung des Netzes die Spannung in jeder
Phase gemäß der Belastung dieser Phase ausgeregelt wird. Mit den drei Zusatzgeneratoren
sind nun als Antriebsmaschinen drei Synchronmotoren 8, g und io gekuppelt, deren
Polräder ausgeprägte Pole ohne Erregerwicklung aufweisen, so daß die Polräder bei
Belastung gegenüber den Ständerdrehfeldern stark zurückbleiben, wie oben -geschildert.
Die drei Synchronmotoren werden über einen gemeinsamen Sterndreieckschalter i i
von dem Primärnetz gespeist. Das Einschalten der Maschinen 5, 6 und 7 in die einzelnen
Netzphasen muß unter Berücksichtigung der Tatsache geschehen, daß die Motoren 8,
B und io grundsätzlich zwei synchrone Lagen einnehmen können, die um i8o° voneinander
abweichen, da ja besondere Erregerwicklungen an den Synchronmotoren nicht vorgesehen
sind. Es sind deshalb noch drei Umschalter 12, 13 und 1q. vorgesehen, die als Phasenwähler
benutzt werden. Mit der beschriebenen Einrichtung läßt sich- die Sekundärspannung
des Transformators i grob ausregeln. Für die feine Ausregelung- sind nun noch drei
an die geregelte Spannung angeschlossene Spannungsregler 15,16 und 17 vorgesehen,
die auf den Erregergleichstrom der Generatoren 5, 6 und 7 einwirken. Die Regelung
dieser Spannungsregler vollzieht sich in, an sich bekannter Weise.