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Einrichtung zur Spannungsregelung in Gasprüf- und Elektrofilteranlagen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtuni; zur Spannungsregelung in Gaspriii- und
Elektrofilteranlagen. Es ist für diesen Zweck bereits vorgeschlagen worden, gittergesteuerte
Vakuumgefäße, insbesondere gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße, zu verwenden,
welche in den Stromkreis der Anlage, d. 1i. in die '% erbindungsleitungen zvischen
dem speisenden Wechselstromnetz und den Elektroden der Gasprüf- und Elektrofilteranlage,
geschaltet sind. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung
solcher mit Entladungsgefällen arbeitenden Anlagen und löst insbesondere auch die
Aufgabe der selbsttätigen Spannungsregelung. Gemäß der Erfindung lieben Stromwandler,
in deren Sekundärkreis die zur Spannungsregelung dienenden gittergesteuerten, insbesondere
gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäße geschaltet sind, in dem Primärkreis des
Hochspannungstransformators der Gasprüf- und Elektrofilteranlage, mithin in der
Verbindungsleitung zwischen dein die Anlage speisenden Wechselstromnetz und dem
zwischen das Netz und die Filteranlage geschalteten Hochspannungstransformator.
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Bei den bisher bekanntgewordenen Gasprüf- und Elektrofilteranlagen
war es üblich, die Spannung der Anlage dadurch zu regeln, (lah entweder der Hochspannungstranstorinator
als Regeltransformator ausgebildet wurde oder daß in die Verbindungsleitung zwischen
das Wechselstromnetz und den Transformator Regelwiderstände geschaltet wurden. Will
man nun diese Regeleinrichtungen durch gittergesteuerte Entladungsgefäße ersetzen,
so sind für die Anordnung der Entladungsgefäße naturgemäß zunächst die Gesichtspunkte
maßgebend, welche durch (lie Besonderheit eines Entladungsgefäßes als solches gegeben
sind; Gesichtspunkte, di-, Yöllig anderer Natur sind als beispielsweise diejenigen
eines Regelwiderstandes infolge der außerordentlich großen Verschiedenheit zwischen
einem Widerstand und einem Entladungsgefäß. Es ist bekannt, daß der Fachmann, dem
die Aufgabe gestellt ist, ein Entladungsgefäß an irgendeiner Stelle einer elektrischen
Anlage anzuwenden, stets bestrebt sein wird, denjenigen Teil der Anlage zu wählen,
in dem der Strom möglichst klein ist: denn ein Entladungsgefäß ist in seinen Abmessungen,
unabhängig von den übrigen Betriebsbedingungen der Anlage, vor allem von der Größe
des Stromes abhängig. Es ist bekanntlich wesentlich schwieriger, bei der Entwicklung
eines Entladungsgefäßes auf das Doppelte des Stromes als auf (las Doppelte der Spannung
überzugehen.
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flus diesen Gründen hätte es daher nabegelegen, die Entladungsgefäße,
welche bei
einer Ciasliri.if- und 1-,Elektrofilteranlage zur Regelung
der Spannung (liegen sollen, auf die Oberspannungsseite eines I# iltertransforlnators
zu legen, weil an (fieser Stelle die kleinsten Ströme fließen. Eingehende Untersuchungen
zeigten jedoch, daß diese, den natürlichen Bedingungen der Entla(Itingsgef<il3e
(ntsprechende Anordnung überraschenderweise nicht die zweckmäßigste und vorteilhafteste
Anordnung ist, vielmehr werden die Anforderungen bezüglich der Wirtschaftlichkeit
der Gesamtanlage sowie der erforderlichen guten Regelfähigkeit dann am besten erfüllt,
wenn die Entladungsgefäße nicht auf die Oberspannungsseite des Transformators, sondern
auf die 1 iederspannungsseite gelegt werden, und wenn sie außerdem nicht unmittelbar
in die Verbindungsleitungen zwischen das Wechselstromnetz und den Transformator,
sondern in den Sekundärkreis von Stromwandlern geschaltet sind, die auf der Niederspannungsseite
der Hochspannungstransformatoren liegen. Die Anordnung der l:iitlacluligsgefäl.le
iin Sekundä rstroinkreis eines Stromwandlers gibt die Möglichkeit, (nie vorstehend
bereits erwähnte Forderung geringer Stromstärke zu erfüllen, während andererseits
die Anordnung der Stromwandler zwischen Wechselstromnetz und Hochspannungstranstormator
aus Gründen vorteilhaft ist, die ini folgenden näher erläutert werden. sollen.
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Fig. i zeigt (nie schematische Darstellung (leg Schaltanordnung nach
der Erfindung. Von dem Drehstromnetz i wird ein Hochspannungstransformator a gespeist,
an. dessen Oberspannungsseite eine nicht besonders dargestellte Gasprüf- und 1?lel:t:-ofilteranlage
angeschlossen ist. In den drei Stromzufiihrttngsleitungen 3, 4. und 5 zu (fiesem
Hochspannungstransformator sind die Stromwandler 6, 7 und 8 eingeschaltet, in deren
Sekundärkreis die drei Entladungsgefäße 9, lo und i i, vorzugsweise Gas- oder Dampfentladungsgefäße,
liegen. Die Steuergitter dieser (frei Gefäße sind mit der Steuereinrichtung 12 verbunden,
durch welche die Gitterspannung und damit der Sekundärstrom (leg (frei Stromwandler
6, 7 und 8 ins gewünschter Weise stufenlos geregelt -werden kann. Die Stromwandler
6, 7 und 8 werden. zweckmäßig so bemessen, daß in den Lntladungsgefäl.leti nur ein
verhältnismäßig kleiner Strom fließt. Die Gittersteuerungsemrichtung 12 ist lioCli
mit einem Meßwandler 13 verbunden, uni die Gitterspannung der Entladungsgefälie
selbstt ätig # woIl (1t11 Betriebsgrößen der Anlage, insbesondere von den. Strom,
abhängig machen zu können. In ähnlicher Weise kann (nie Gitterspannung auch noch
von (leg Spannung (leg Filter. inlage abhängig gemacht werden, um die Anlage hegen
Überspanntlnschützen zu können.
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Betrachtet man nun die Regelvorgänge der vorstehend beschriebenen
Anlage, so ergibt - sich das Vektordiagramm, (las in zig. a dargestellt ist. U1
ist der Vektor der vom Netz gelieferten Primärspannung, U= bzw. U_,' der Vektor
der Spannung des Transformators 2. Die Differenz zwischen den Vektoren U1 und U@
hängt, wenn man von den Ohmschen Spannungsabfällen absieht, im wesentlichen von
dem induktiven Spannungsabfall der dem Transformator 2 vorgeschalteten Stromwandler
6, 7 und 8 ab. Dabei ist aber zu berücksichtigen, daß dieser induktive Spannungsabfall
nur (tann inl Sinne einer Veränderung, beispielsweise einer Verkleinerung des Spannungsvektors
U1, wirken kann, nenn zwischen dein Strom und (leg Spannung eine Phasenverschiebung
vorhanden ist. Diese Phasenverschiebung ist, und das ist für die Erfindung .sehr
wesentlich, um so größer, je mehr Induktivitäten zwischen (las Wechselstromnetz
und (nie Elel:trofilteranla"e geschaltet sind. Unter der Voraussetzung gleich großen
induktiven Spannungsabfalles der Stromwandler 6, 7 und 8 bekommt nian einen Sek-undärspannungsvektor
U,, wenn zwischen Strom und Spannung ein Phasenverschiebungswinkel (pl besteht,
während der Sekundärspannungsvektor auf Un' abnimmt, wenn der Strom um den Winkel
g#= gegenüber der Spannung U1 verschoben ist. Der Vergleich zwischen den. Vektoren
U. und U,' läßt deutlich erkennen, claß eine wirksame Spannungsregelulig wesentlich
davon abhängt, ob ein ausreichend großer Pliasenversehiebungswinkel zwischen Strom
und Spannung vorhanden ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde. daß diese
Phasenverschiebung in ausreichendem 'Ialie vorhanden ist, wenn die Stromwandler,
in deren Sekun-(lärkreis die Entladungsgefäße liegen, nicht, wie es der Ausbildung
der Stromwandler an sich mehr entsprechen würde, auf der Oberspannungsseite der
Transformatoren, sonderst "ein' 13 der Erfindung vor diesen Transforinatoren,
(1. 1i. zwischen @Vecliselstromnetz und Transformatoren, angeordnet werden. Die
Induktivitäten der Stromwandler und des Hochspannungstransformators sorgen dafür,
(Maß der Strom der Filteranlage gegenüber der Spannung so weit verschoben ist, daß
eine Spannungsregelung in dem für einen wirtschaftlichen Betrieb erforderlichen
Umfange möglich wird. Es wurde bereits erwähnt, daß die Anordnung der EntladungS-gefiiße
im Sekundärkreis (leg Stroinwandlcr ins Gegensatz zu der direkten Einschaltung in
die Leitung die 'Möglichkeit gibt, die Betriebsspannung der Entladitngsgefiiße so
weit
hinaufzusetzen, daß der in ihnen fließende Strom den oben geschilderten
Bedingungen für die wirtschaftliche Ausgestaltung der Entladungsgefäße entsprechend
klein ist.
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Es sei hier erwähnt, daß es an sich bei anderen Regelanordnungen bereits
vorgeschlagen wurde, Stromwandler mit im Sekundärkreis liegenden Entladungsgefäßen
für die Regelung in Wechselstromanlagen zu verwenden: Außer den durch die Spannungsregelung
gegebenen, vorstehend erläuterten Gründen wird für die Gesamtanlage noch ein weiteres,
wiederum speziell für Entladungsgefäße wichtiges Problem in besonders zweckmäßiger
'Weise gelöst, und zwar handelt es sich hier um die bei der Gittersteuerung auftretenden
Oberwellen.
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Sobald die Entladungsgefäße mit Teilaussteuerung betrieben werden,
erhält man Stromformen, die wesentlich zackiger sind als die Stromformen bei voller
Aussteuerung, und besonders bei größeren Zündverzögerungen werden die -primären
Leistungsströme zeitweise ganz unterbrochen, um im nächsten Augenblick wieder anzusteigen.
Durch diese plötzliche Stromunterbrechung und den darauffolgenden plötzlichen Wiederanstieg
des Stromes entstehen überspannungen, die Störungsgefahren für die Anlage mit sich
bringen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß auch hier wiederum die besondere
Anordnung der Entladungsgefäße den Vorteil mit sich bringt, daß infolge der vorgeschalteten
Induktivitäten sich die Überspannungen nicht in für die Anlage gefährlicher Form
auswirken können.