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Verfahren und Vorrichtung zur Symmetrierung und Regelung von Drehstromspannungen,
insbesondere für Wattmeter- und Zählereichzwecke Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Svmmetrierung und Regelung von Drehstromspannungen, insbesondere
für Wattmeter- und Zählereichzwecke. Bei den meisten bekannten Regeleinrichtungen
für Drehstromnetze (Drehstrotntransforrnatoren, Regelgeneratoren oder -transformatoren)
ist nur ein einziges die ausgeregelte Spannung überwachendes Ansprechgerät vorhanden,
das den Regler steuert und die Spannungen aller drei Phasen regelt. Diese Anordnung
ist möglich, wenn ein dreiphasiger Regler benutzt wird, wenn also die Beeinflussung
der Spannung einer einzigen Phase allein nicht möglich ist. In derselben Weise arbeiten
die Anordnungen mit drei einphasigen Reglern, die miteinander gekuppelt sind. Will
man jedoch auf unbedingt gleiche Spannungen regeln, was bei den obenerwähnten Anordnungen
nicht möglich ist, so muß man für jede Phase ein besonderes Ansprech- und Regelgerät
vorsehen. Meist werden die Regelgeräte in Stern geschaltet. Dies hat aber den Nachteil,
daß Winkelunsymmetrien des Netzes nicht ausgeregelt werden. Dieser Nachteil läßt
sich dadurch vermeiden, daß die Regelgeräte in Dreieck geschaltet «erden. Hält man
durch die Ansprechgeräte die drei Seiten des Spannungsdreiecks einander gleich groß,
dann ist die Gewähr dafür gegeben. daß die Winkel zwischen den Spannungen der einzelnen
Phasen stets gleich groß sind. Dies ist besonders bei Regelanlagen für Meßzwecke
zur Wattmeter- oder Zählereichung von Bedeutung. Bei der Symmetrierung und Regelung
von Drehstromspannungen muß man sich entscheiden, ob man die Sternspannungen oder
die verketteten Spannungen ausregeln will. Die Regelung der Sternspannungen -ist
unpraktisch, weil man selbst dann, wenn alle drei Sternspannungen auf gleiche Größe
ausgeregelt sind, ein gleichseitiges Dreieck niemals erhalten kann, wenn die Winkel
ungleich sind. Es sind auch schon Sternspannungsregelungen vorgeschlagen worden,
bei denen die Sternspannungen in Abhängigkeit von den verketteten Spannungen beeinflußt
werden; und -zwar werden die Regeltransformatoren in Stern geschaltet, ihr Primärsternpunkt
wird mit dem Netznullpunkt verbunden, die Relaiswicklungen werden jedoch in Dreieck
geschaltet, so daß die ganze Anordnung auf untereinander glei che verkettete Spannungen
eingeregelt wird, obwohl die drei
Einphasenregler in Stern geschaltet
sind. Diese Anordnungen habenajedoch den Nachteil, daß durch Verstellung eines Regelorganes
jeweils zwei verkettete Spannungen zugleich geändert werden müssen, so daß es schwer
ist, überhaupt ein gleichseitiges Spannungsdreieck herzustellen. Bei der Schaltung
der Regelgeräte in Dreieck ergeben sich nun gewisse Schwierigkeiten, die an Hand
der Abb. i und 2 erläutert werden sollen.
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Abb. z zeigt eine bekannte Regelvorrichtung, bei der drei Einphasenregeltransformatoren
in Dreieckschaltung angeordnet sind. Die drei Regeltransformatoren bestehen aus
je einer nicht regelbaren Wicklung io, ii und 12 und je einer Zusatz- oder Regelwicklung
13, 14 und 15. Die Regelwicklungen haben Mittelanzapfungen und sind mit diesen an
die Verbindungspunkte der in Dreieck geschalteten Wicklungen io bis 12 angeschlossen.
Auf den Zusatz- oder Regelwicklungen schleifen oder gleiten die Kontaktbürsten 16,
17 und 18. An diese Regelkontakte sind die drei Phasen des zu regelnden Netzes angeschlossen,
während die drei - Phasen des geregelten Netzes an den drei Verbindungspunkten der
nicht regelbaren Wicklungen io bis i2 liegen. Mit ig sind die drei die ausgeregelten
Spannungen überwachenden Ansprechgeräte bezeichnet. Wenn mit einer solchen Regelvorrichtung
verhältnismäßig große Spannungsschwankungen ausgeregelt werden sollen, so liegen
die Spannungen des geregelten und des zu regelnden Netzes bei jeder einzelnen Phase
nicht mehr in Phase, wie aus dem in Abb. 2 dargestellten V ektordiagramm ersichtlich
ist. Dieses Diagramm ist für den Fall zu kleiner ungeregelter Netzspannungen gezeichnet.
Mit 9-o--;i, 2r-22 und >2-ao@ sind die drei Vektoren der drei zu kleinen verketteten
Spannungen, welche außerdem noch unsymmetrisch sind, bezeichnet. 23-224,24-25 und
25-23 sind die Vektoren der verketteten Spannungen des geregelten Netzes. Wie aus
dem Vektordiagramm ohne weiteres ersichtlich ist, liegt die Spannung 21-22 nicht
in Phase mit der Spannung 23-2q.. Das gleiche gilf für die übrigen Spannungen. Ein
weiterer Nachteil der in Abb. i gezeichneten Schaltung besteht darin, daß bei Symmetrie
der ungeregelten und der geregelten Spannungen das Verhältnis derselben im Grenzfall
i : 2 betragen kann. Dann halbiert nämlich der Punkt 2o den Vektor 23-2-4-Erfindungsgemäß
lassen sich diese Schwierigkeiten dadurch vermeiden, daß der eine Eckpunkt des geregelten
und symmetrischen Spannungsdreieckes mit dem einen Eckpunkt des ungeregelten Spannungsdreieckes
zusammenfallen gelassen und die Lage des zweiten Eckpunktes des geregelten und symmetrischen
Spannungsdreieckes nur in Richtung der einen Seite des ungeregelten Spannungsdreieckes,
der dritte Eckpunkt des geregelten und symmetrischen Spannungsdreieckes jedoch in
Richtung der beiden verbleibenden Seiten des ungeregelten Spannungsdreieckes verschoben
wird. Eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird vorzugsweise
so aufgebaut, daß die drei Phasen des geregelten Netzes an den drei Verbindungspunkten
von in Dreieck geschalteten nicht regelbaren Transformatorwicklungen mit je einer
Regelwicklung liegen, während von den drei Phasen des zu regelnden Netzes die eine
unmittelbar mit dem einen Verbindungspunkt, die zweite über die eine Regelwicklung
mit dem zweiten Verbindungspunkt und die dritte über die beiden verbleibenden, in
Reihe geschalteten Regelwicklungen mit dem dritten Verbindungspunkt verbunden ist.
Die Regelwicklungen können mit Mittelanzapfungen versehen sein, von denen zwei mit
dem zugehörigen Verbindungspunkt der in Dreieck geschalteten, nicht regelbaren Transformatorwicklungen
verbunden sind, während die Mittelanzapfungen der dritten Regelwicklung mit dem
Regelkontakt der mit ihr in Reihe geschalteten Regelwicklung verbunden ist. Die
Mittelanzapfungen an den Regelwicklungen kann man gegebenenfalls vermeiden, wenn
man die Regelwicklungen durch Umschalter auf Spannungsvergrößerung oder Spannungsverkleinerung
schaltet, wobei zweckmäßig die Umschalter selbsttätig von der Regelanordnung betätigt
werden. Bei Verwendung von einphasigen Zusatzgeneratoren oder Zusatzdrehtransformatoren
treten die Zusatzaggregate an die Stelle der erwähnten Regelwicklungen.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist
schaltungsgemäß in Abb.3 dargestellt. Die drei nicht ege sind, r 'lbaren ÄVicklungen
io, ii und 12 wie in Abb. i, in Dreieck geschaltet. An die Verbindungspunkte 35,
36 und 37 sind die drei Phasen des geregelten Netzes angeschlossen. Mit ig sind
wieder die drei an den verketteten Spannungen des geregelten Netzes liegenden Ansprechgeräte
bezeichnet, welche die Verstellung der ihnen zugeordneten Regelkontakte 16, 17 und
18 steuern. Diese Regelkontakte schleifen oder gleiten wieder auf den Regelwicklungen
13, 14. und 15. Die eine Phase des zu regelnden Netzes ist unmittelbar an dem Verbindungspunkt
35 angeschlossen. Die zweite Phase ist mit dem Regelkontakt 16 verbunden, während
die dritte Phase an den Regelkontakt 17 angeschlossen ist. Die Mittelanzapfung der
Regelwicklung 14 ist an den Kontakt 18 der Regelwicklung 15 angeschlossen. Die Mittelanzapfung
der
Regelwicklung 15 ist finit dem Punkt 37 verbunden. Entsprechend ist die Mittelanzapfung
der Regelwicklung 13 mit dem dritten Verbindungspunkt 36 verbunden.
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Abb. 4. zeigt das Vektordiagramm für die in Abb. 3 dargestellte Schaltung.
Mit 35, 36 und 37 sind die drei Eckpunkte des Spannungsdreieckes des geregelten
Netzes bezeichnet. Das zu kleine Spannungsdreieck des unsymmetrischen ungeregelten
Netzes ist mit ,}5, 16 und 17 bezeichnet. Wie ohne weiteres aus clen Abb. 3 und
4 ersichtlich ist, liegt der Spannungsvektor 35-z6 stets genau in Phase mit dein
Spannungsvektor 35-36. Wenn das ungeregelte Netz symmetrisch ist'* liegen
auch die Spannungsvektoren 35-i7 bzw. z6-17 in Phase finit den Spannungsvektoren
35-37 bzw. 36-37 Die Lage des Punktes 17 ist von der Größe der von den beiden Regelwicklungen
14 und 15 erzeugten Zusatzspannungen abhängig. Die in Abb. 3 dargestellte Schaltung
kann auch dann verwendet werden, wenn die Spannungen der Zusatz- oder Regelwicklung
13, 14 und 15 nochmals transformiert werden müssen. Man kann auf die Mittelanzapfungen
an den Regelwicklungen verzichten, wenn Umschalter angeordnet werden, durch die
die Regelwicklungen auf Spannungsvergrößerung oder Spannungsverkleinerung, umschaltbar
sind. Dabei werden die Umschalter zweckmäßig selbsttätig von der Regelanordnung
umgelegt.
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Die Erfindung ist nicht nur für Regelvorrichtungen mit Regeltransformatoren,
sondern auch für Regelvorrichtungen mit einphasigen Drehtransformatoren oder einphasigen
Regelgeneratoren verwendbar, ebenso auch für eine Vereinigung von einphasigen Drehtransformatoren
und einphasigen oder dreiphasigen Generatoren.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem drei einphasige Zusatzgeneratoren
verwendet sind, ist in Abb. 5 dargestellt. Die drei einphasigen Zusatzgeneratoren
sind mit .I0, 41 und 42 bezeichnet. Der Generator 4o liegt in der mittelsten Phase,
derart, daß seine Zusatzspannung in Phase mit der Spannung zwischen den beiden Phasen
47 und 48 liegt. In der untersten Phase 49 liegen in Reihe die beiden Generatoren
41 und 42. Ihre Zusatzspannungen sind in Phase mit der Spannung zwischen den Phasen
47 und 49 bzw. 48 und 49. 43, 44 und 45 sind die Erregerwicklungen der drei Zusatzgeneratoren.
Diese werden in Abhängigkeit von der Verstellung dur Regelgeräte erregt, indem beispielsweise
die ihnen zugeführte Erregerspannung von den Regelgeräten entsprechend verändert
wird. Die drei Zusatzgeneratoren 40, 41 und 4.2 sitzen auf einer gemeinsamen Welle;
die von ihnen gelieferten Zusatzspannungen sind jedoch, wie oben gezeigt, elektrisch
um je iao° gegeneinander versetzt. Die Zusatzgeneratoren werden von einem Synchronmotor
46 angetrieben, der an das ungeregelte Netz angeschlossen ist. Die Wirkungsweise
dieser Anordnung ist grundsätzlich die gleiche wie bei dem in Abb. 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel. Die Regelgeräte liegen wie bei der Anordnung gemäß Abb. 3 an
den entsprechenden verketteten Spannungen des geregelten Netzes.