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Ausgleichsaggregat für Spannungsteilung zur Begrenzung der bei Spannungsänderungen
entstehenden Ausgleichsvorgänge Bei der bekannten Art der Spannungsteilung durch
Ausgleichsmaschinen werden an die Außenleiter zwei hintereinander geschaltete, miteinander
gekuppelte Maschinen von gleicher Größe, jede für die halbe Spannung, gelegt und
zwischen beiden der Nulleiter abgenommen. Vorteilhaft werden hierbei die Feldwicklungen
beider Maschinen kreuzweise angeschlossen, d. h. derart, daß jede Maschine von der
nicht zu ihr gehörigen Netzhälfte erregt wird.
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Bei dem in der Abb. r dargestellten Ausgleichsaggregat für Spannungsteilung
entstehen nun im Betrieb Schwierigkeiten, wenn die zugeführte Gleichspannung U sich
sprunghaft ändert. Solche Änderungen treten z. B. durch Kurzschlüsse im Primärnetz
und durch deren Behebung auf. Das Primärnetz kann dabei das Gleichstromnetz selbst
oder ein Drehstromnetz sein, - von welchem mittels Gleichrichtern oder rotierenden
Umformern der Gleichstrom abgenommen wird.
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Die Schwierigkeiten sind zweifacher Natur. Einmal fließt bei plötzlicher
Änderung der Gleichspannung U ein großer Ausgleichstrom J über beide Maschinen in
Reihe, der die bei a., und a2 angebrachten -Schalter bzw. Sicherungen auslöst. Wenn
man dies durch entsprechende Einstellung der Schalter verhindert, besteht die Gefahr,
daß das Aggregat bei Wiederkehr der Spannung eine unzulässig hohe Drehzahl erreicht
und der Fliehkraftschalter zur Auslösung kommt, da das magnetische Feld der Spannungsänderung
nicht sofort folgen kann.
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Eine zweite Schwierigkeit ergibt sich, wenn der Spannungsrückgang
so groß ist, daß das Aggregat stehenbleibt. Bei Wiederkehr der Spannung fließt nun
wieder ein großer Kurzschlußstrom über das Ausgleichsaggregat. Wenn die Belastung
der beiden Hälften zum großen Teil aus Lampen besteht, die während der Störung nicht
abgeschaltet wurden, so fließt nun auch ein sehr großer Strom ins Netz wegen des
kleinen Widerstandes der Lampen, so daß die Hauptschalter bei bz und b2 fallen können.
Da das Ausgleichsaggregat noch nicht läuft, ist die Spannungsteilung im Netz von
der Größe der Belastungswiderstände der beiden Netzhälften abhängig; diese können
voneinander sehr verschieden sein, so daß die Lampen gefährdet sind. Man hat nun
vorgeschlagen, falls das Aggregat stehenbleibt, die Gleichspannung U erst allmählich
wieder einzuschalten, z. B. mit gittergesteuertem Gleichrichter. Das hilft jedoch
nur, wenn man sehr langsam zuschaltet, so daß die magnetischen Felder in
der
Maschine Zeit haben, nachzukommen und der erste Rushstrom der ausgeschalteten Lampen
vermieden wird. Dadurch wird die Dauer der Störung stark vergrößert. Will man das
nicht, so muß man die Belastung mit Schaltern c1 und c, abschalten, mit dem Ausgleichsaggregat
mittels Anlassers hochfahren und die Belastung abschnittweise zuschalten.
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Dieses umständliche Schalten wird durch die Verwendung zweier Kompoundwicklungen
auf jeder Maschine vermieden, die in bestimmter Weise 'verbunden sind. Es ist wohl
bekannt, Hilfsmaschinen, z. B. einzelne Streckenzusatzmaschinen, zur Kompensation
des Spannungsabfalles in langen Übertragungsleitungen mit zwei Kompoundwicklungen
zu versehen. Nach der Erfindung jedoch sind die beiden Kompoundwicklungen jeder
Maschine, welche hier im Gegensatz zu vorbekannten Zwecken für die Begrenzung der
bei Änderungen der Spannung entstehenden Ausgleichvorgänge dienen, so verbunden,
daß die eine vom Strom der eigenen und di:e andere vom Strom der anderen Maschine
durchflossen wird; und daß der bei Spannungsanstieg !entstehende Ausgleichstrom
in allen vier Wickluzigen aufkompoundierendwirkt. Giegebenenfallskaxiriaußerdem
jeder Maschine eine vom Strom der anderen Maschine durchflossene weitere Kompoundwicklung
zugeteilt sein. Diese Wicklung kompensiert dann in an sich bekannter Weise die durch
Verschiedenheit der Verluste in den Maschinenhälften des Aggregates verursachten
Spannungsunterschiede bei ungleicher Belastung.
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Die Erfindung ist in der Abb. 2 .in beispielsweiser Ausführungsform
veranschaulicht.
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Die Maschine I besitzt zwei I%'-ompoundwicklungen = und i' und die
Maschine II zwei Kompoundwicklungen 2 und 2'. Bei normalem Betrieb ist durchflossen:
die Wicklung i der Maschine I vom eigenen Strom JA, die Wicklung i' der Maschine
I vom Strom JB der Maschine II, die Wicklung 2 der Maschine II vom eigenen Strom
JB, die Wicklung z der Maschine II vom Strom JA der Maschine I.
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Wählt man die Windungszahl der vier Wicklungen gleich groß und haben
sie alle den gleichen Wicklungssinn, so stören sie im normalen Betrieb die Genauigkeit
der Spannungsteilung in keiner Weise, auch wenn die Ströme JA, JB der beiden Maschinen
voneinander abweichen, wie dies infolge der Verluste ja tatsächlich der Fall ist.
Die Maschine I erhält eine zusätzliche A. W.-Zahl auf ihren Polen entsprechend -
JA -f- TB, die Maschine II entsprechend -+- TB - JA. Die Erregung beider
Maschinen wird also um genau denselben Betrag geändert, womit sich ein wenig die
Drehzahl ändert, die Genauigkeit der Spannungssteilung bleibt jedoch vollständig
erhalten.
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Die Genauigkeit der Spannungsteilung wird nun bekanntlich durch die
Spannungsabfälle in beiden Hälften bei großem Mittelleiterstrom gestört. Zum Ausgleich
hat man jede Maschine mit einer Kompoundwicklung i" bzw. 2" versehen, die vom Strom
der anderen Maschine durchflossen 'wird. Diese zusätzlichen Wicklungen sind in der
Abb. 3 angedeutet.
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Will man diese Korrektur auch bei der erfindungsgemäßen Einrichtung
anbringen, so wird man die Wicklungen i' und i" bzw. 2' und 2" zu je einer Wicklung
vereinigen und erhält dann für jede Maschine wieder nur zwei Kompoundwicklungen,
von welchen die vom fremden Strom durchflossene Wicklung eine etwas größere Windungszahl
als die vom :eigenen Strom durchflossene Wicklung hat.
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Tritt nun durch eine Spannungserhöhung ein Ausgleichstrom J auf, so
durchfließt er alle vier Kompoundwicklungen im gleichen Sinne. Die Kompoundwicklungen
werden so geschaltet, daß der Ausgleichstrom J in ihnen aufkompoundierend wirkt;
er erzeugt an den Maschinen I und II eine Gegenspannung, die, wie der Abfall an
einem Ohmschen Widerstand, den Ausgleichstrom stark, begrenzt. Die gleiche; den
Ausgleichstrom begrenzende Wirkung tritt bei Spannungsabsenkung auf. Man kann nun
das Ausgleichsaggregat, auch . wenn es durch Wegbleiben der Spannung vollständig
zum Stillstand gekommen sein sollte, am Netz lassen. Nach Wiederkehr der Spannung
läuft es mit zulässiger Stromaufnahme wieder an.
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Die Nebenschlußwicklungen wirken den Kompoundwicklungen entgegen und
widersetzen sich jeder Feldänderung. Diesen schädlichen Einfluß kann man durch bekannte
Mittel bekämpfen, z. B. durch Vorschaltung eines Ohmschen Widerstandes oder einer
Drosselspule vor das Nebenschlußfeld, durch Anordnung eines Entkoppelungstransformators
oder durch Trennung der magnetischen Kreise, Spaltung der Pole für die Nebenschluß-
und Kompoundwicklungen. Besteht die Belastung der Netze zum großen Teil aus Lampen,
so wird man, falls das Aggregat zum Stillstand gekommen ist, das Anwachsen der wiederkehrenden
Spannung, z. B. bei Quecksilberdampfgleichrichtern mit Gittersteuerung i so regeln,
daß schon vor Erreichen der vollen Spannung die richtige Spannungsteilung
durch
das hochgelaufene Ausgleichsaggregat gewährleistet ist.
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Die Erfindung ist selbstredend nicht auf eine Spannungsteilung in
zwei Teile mittels zweier Maschinen beschränkt, sondern kann sinngemäß auch auf
Aggregate mit mehr als zwei Ausgleichsmaschinen ausgedehnt werden.