DE642888C

DE642888C - Device on capacitors which are connected to AC networks to improve the power factor

Info

Publication number: DE642888C
Application number: DES110235D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alois Michael Moser
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-07-19
Filing date: 1933-07-19
Publication date: 1937-03-18

Description

Einrichtung an Kondensatoren, welche zur Verbesserung des Leistungsfaktors an Wechselstromnetze angeschlossen sind Beim Betrieb von Kondensatoren zur Leistungsfaktorverbesserung in Wechselstromnetzen bereiten häufig die in der Spannungskurve ausgeprägten Oberwellen Schwierigkeiten. Die Kondensatoren bilden mit den in Reihe liegenden Induktivitäten (Zuleitungen, Transformatoren usw.) einen Schwingungskreis, dessen Eigenfrequenz in der Regel in das Gebiet der am stärksten ausgeprägten Oberwellen (5. und 7.) fällt. Die Folge davon ist, daß der Kondensator die Oberwellen stark vergrößert. Es ergeben sich Unzuträglichkeiten im Betrieb des Netzes und unerwünschte Mehrbelastungen am Kondensator.Device on capacitors, which improve the power factor Are connected to AC networks When operating capacitors for power factor improvement in alternating current networks often produce the harmonics that are pronounced in the voltage curve Trouble. The capacitors form inductances with the series-connected inductors (Supply lines, transformers, etc.) a resonant circuit, its natural frequency usually in the area of the most pronounced harmonics (5th and 7th) falls. The consequence of this is that the capacitor greatly increases the harmonics. There are inconveniences in the operation of the network and undesirable additional loads on the capacitor.

Schwierigkeiten entstehen ferner in solchen Netzen, in denen Kondensatoren zur Leistungsfaktorverbesserung in Betrieb sind und gleichzeitig Fernsteuerung durch Überlagerung von Mittelfrequenzen über die 5o-Perioden-Spannung ausgeführt werden soll (Telenerg). Hierbei nehmen die Kondensatoren bei den Sendefrequenzen eine sehr hohe Leistung auf, insbesondere durch ihre natürliche Abstimmung auf den für die Überlagerung in Betracht kommenden Frequenzbereich; denn die Eigenfrequenzen liegen im allgemeinen im gleichen Frequenzbereich. Die Sendeeinrichtungen müssen infolgedessen bedeutend größer ausgeführt werden, wodurch die Sendeanlage unter Umständen unwirtschaftlich teuer wird. Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, die Abdämpfung durch Vorschaltung einer Drossel vor einem Kondensator vorzunehmen. Der nachträgliche Einbau einer derartigen Einrichtung ist jedoch schwierig, da die Grundwellenspannung im Kondensator durch die Drossel erhöht wird. Weiter ist es bekannt, zur Abdämpfung einen Sperrkreis vorzuschalten. Die Bemessung der Sperrkreiskondensatoren ist jedoch schwierig, da der Kondensator für sehr kleine Spannung, aber hohen Strom ausgeführt werden muß und deshalb außerordentlich kostspielig ist. Auch die Verwendung von Glättungskreisen parallel zum Netz ist nicht ohne weiteres möglich. In großen Netzen muß der Glättungskreis eine verhältnismäßig hohe Oberwellenleistung aufnehmen, um eine wirksame Glättung der Spannungskurve zu erzielen. Der Einbau des Glättungskreises müßte daher im Netz selbst erfolgen, und der an sich erwünschte Einbau bei Einzelabnehmern ist nicht möglich.Difficulties also arise in networks in which capacitors are in operation to improve the power factor and are being controlled remotely at the same time Superposition of medium frequencies over the 5o period voltage can be carried out should (Telenerg). Here, the capacitors take a very large role in the transmission frequencies high performance, especially due to its natural coordination with the for the Superposition of relevant frequency range; because the natural frequencies are generally in the same frequency range. As a result, the broadcasting facilities must are made significantly larger, making the transmission system uneconomical under certain circumstances becomes expensive. It has therefore already been proposed that the attenuation be connected in series a choke in front of a capacitor. The subsequent installation of a however, such a device is difficult because of the fundamental voltage in the capacitor is increased by the throttle. It is also known to use a blocking circuit for damping upstream. However, sizing the trap circuit capacitors is difficult because the capacitor must be run for very small voltages but high currents and is therefore extremely costly. Also the use of smoothing circles parallel to the network is not easily possible. The smoothing circle must be used in large networks absorb a relatively high harmonic power in order to achieve effective smoothing to achieve the voltage curve. The installation of the smoothing circle would therefore have to be in the network take place yourself, and the installation desired in itself for individual customers is not possible.

Gemäß der Erfindung werden die obengenannten störenden Erscheinungen dadurch vermieden, daß den Kondensatoren, die zum Zwecke der Leistungsfaktorverbesserung an das Wechselstromnetz angeschlossen sind, Induktivitäten enthaltende Stromkreise parallel geschaltet werden, welche nur einen geringen Strom der Grundwelle hindurchlassen und mit den Kondensatoren zusammen, zumindest annähernd, als Sperrkreis für die Oberwellen wirken. Auf diese Weise «erden die durch die Kondensatoren fließenden Oberwellenstrc#medurch die Oberwellenströme, die von den Parallelstromkreisen# aufgenommen werden, kompensiert, so c@äß;; die Phasenverbesserungskondensatoreti beziig@y lich der Oberwellen keine I--inwirkung auf das Netz mehr ausüben können.According to the invention, the above-mentioned troublesome phenomena become thereby avoiding the capacitors, which for the purpose of power factor improvement are connected to the AC network, circuits containing inductances connected in parallel, which only allow a small current of the fundamental wave to pass through and together with the capacitors, at least approximately, as a blocking circuit for the harmonics act. In this way, “ground the ones flowing through the capacitors Harmonic currents by the harmonic currents absorbed by the parallel circuits be compensated, so c @ äß ;; the phase improvement capacitorseti beziig @ y lich of the harmonics can no longer exert an I effect on the network.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß Oberwellenströnie von Kondensatoren nicht durch gewöhnliche Induktivitäten, z. B. Drosselspulen, kompensiert werden können, denn eine solche Drossel würde bei der Grundwelle ein Vielfaches der Leistung aufnehmen und infolgedessen die Wirkung des Kondensators bei der Grundwelle völlig aufheben.It is readily apparent that the harmonic currents of capacitors not by ordinary inductances, e.g. B. choke coils are compensated can, because such a choke would be a multiple of the power at the fundamental wave and consequently the effect of the capacitor on the fundamental wave completely lift.

Geeignete induktive Verbraucher bezüglich Oberwellen sind z. B. Asvnchronmotoren, die bei ihrer normalen, durch die Grundfrequenz bestimmten Drehzahl gegenüber den Oberwellen stark untersynchron laufen und daher starke Oberwellenströme aufnehmen. Selbstverständlich würde ein solcher Motor zweckmäßigerweise besonders bemessen werden, und zwar so, daß er für Oberwellen besonders stark durchlässig ist. Dies kann durch bekannte Mittel ohne weiteres erfolgen (großer HeyIandkreis usw.).Suitable inductive consumers with regard to harmonics are z. B. Asynchronous motors, at their normal speed, determined by the base frequency, compared to the Harmonics run very undersynchronously and therefore absorb strong harmonic currents. Of course, such a motor would expediently be specially dimensioned in such a way that it is particularly permeable to harmonics. this can easily be done by known means (large district of Heydrich, etc.).

Besonders geeignet ist eine Reihenschaltung einer Drosselspule mit einem Kondensator. Ein solcher Stromkreis kann ohne weiteres so eingerichtet werden, daß er für die Grundwelle als großer kapazitiver Widerstand wirkt, für die Oberwelle als kleiner induktiver Widerstand.A series connection of a choke coil is particularly suitable a capacitor. Such a circuit can easily be set up in such a way that that it acts as a large capacitive resistance for the fundamental wave, for the harmonic as a small inductive resistor.

Bei vorhandenen Kondensatorbatterien kann man einen Teil der Kondensatoren durch Vorschaltung einer Drossel als induktiven Verbraucher für die in Betracht kommende Oberwelle ausbilden.In the case of existing capacitor banks, part of the capacitors can be used by connecting a choke as an inductive consumer for the into consideration Form the coming harmonic.

Zv@eckmiil3igerweise wird die Drossel regelbar ausgeführt, z. B. durch Luftspaltveränderung, um an Ort und Stelle die günstigste Einstellung vornehmen zu können. Kommen mehrere Oberwellen in Betracht, dann genügt es vielfach, diejenige Oberwelle zu kompensieren, die am meisten stiirt. Es können aber auch mehrere Parallelkreise zur Anwendung kommen. Außerdem kommt es nicht darauf an, daß die Kompensation ioo °, "ig durchgeführt wird, es genügt in vielen F,illen auch eine teilweise ()der annähernde. In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Kondensatorschaltung gemäß der Erfindung veranschaulicht. An das Drehstrom- '.ttz i sind die zur Verbesserung des Leistungs- tors dienenden Kondensatoren 2 angeschlos- die mit je einer Belegung untereinander e',,rbunden sind und somit eine Sternschaltung bilden. Parallel zu jedem der Kondensatoren 2 liegt ein Strompfad, der sich aus einer Drosselspule 4 und einem in Reihe damit geschalteten Kondensator 3 zusammensetzt. Die resultierende Induktivität dieser Parallelstromzweige ist in bezug auf die Kapazität des zugeordneten Kondensators 2 so bemessen, daß beide zusammen für eine bestimmte Oberwelle die Resonanzbedingung erfüllen, d. h. daß der Oberwellenstroni des Kondensators 2 gleich und in der Phase entgegengesetzt dem Oberwellenstrom des Parallelstrompfades ist. Die in Reihe mit den lnduktivitäten 4 liegenden Kondensatoren 3 sind so bemessen, daß der Parallelstrompfad für die Grundwelle als großer kapazitiver, für die Ober«-elle dagegen als kleiner induktiver Widerstand wirkt.Zv @ eckmiil3igerweise the throttle is designed to be adjustable, e.g. B. by changing the air gap in order to be able to make the most favorable setting on the spot. If several harmonics come into consideration, it is often sufficient to compensate for the harmonic that interferes most. However, several parallel circles can also be used. In addition, it does not matter that the compensation is carried out 100 °, it is sufficient in many cases a partial () of the approximate. In the drawing, a capacitor circuit according to the invention is illustrated as an exemplary embodiment. '.ttz i are those used to improve performance connected capacitors 2 those with one allocation below each other e ',, are connected and thus a star connection form. In parallel with each of the capacitors 2 there is a current path which is composed of a choke coil 4 and a capacitor 3 connected in series with it. The resulting inductance of these parallel current branches is measured in relation to the capacitance of the associated capacitor 2 so that both together meet the resonance condition for a certain harmonic, i.e. the harmonic current of the capacitor 2 is the same and opposite in phase to the harmonic current of the parallel current path. The capacitors 3 lying in series with the inductances 4 are dimensioned in such a way that the parallel current path acts as a large capacitive resistance for the fundamental wave and, on the other hand, as a small inductive resistance for the upper cell.

Claims

PATENT CLAIM C: i. Device on capacitors, which for improvement of the power factor are connected to AC networks that contain harmonics and inductive current paths parallel to the capacitors, characterized in that that the inductances of these parallel current paths coincide with the capacitors almost act as trap circuits for the harmonics.

2. Device according to claim i, characterized in that da13 with the inductances of the parallel circuits capacitors are connected in friction, through which the parallel circuits for the fundamental wave as large capacitive resistance act.

3. Device according to claim 2, characterized in that that the inductances are designed to be adjustable.

4. Device according to claim i, characterized in that asynchronous motors are connected in parallel to the capacitors that are dimensioned so that they only absorb a small current of the fundamental wave.