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Anordnung zur Regelung der Blindleistung mit Hilfe gesättigter Drosselspulen,
insbesondere zur Regelung der Blindleistung langer Fernleitungen Zur Regelung langer
Fernleitungen ist es bekannt, längs der Leitung verteilt und parallel zur Leitung
Drosselspulen zu schalten, die im normalen Betrieb gesättigt sind, d. h. im Knie
oder oberhalb des Knies der Magnetisierungskurve arbeiten. Die Drosselspulen werden
so bemessen, daß sie bei Leerlauf der Leitung gerade so viel Blindleistung aufnehmen,
wie zur Kompensation der Leitung erforderlich ist. Durch die Sättigung der Drosselspule
wird erreicht, daß sich schon bei einer geringen Änderung der Spannung die Blindleistungsaufnahme
der Drosselspule sehr stark ändert. Da jedoch die- Kennlinie der gesättigten Drosselspule
im Sättigungsbereich ansteigt, muß man zwischen Leerlauf und Vollast der Leitung
eine durch diese Neigung bestimmte Spannungsschwankung, zulassen, falls man nicht
die Blindleistungsaufnahme der Drosselspule durch Wicklungsumschaltung ändert.
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Um dies zu vermeiden, ist es bereits bekannt, außer, einer eisengesättigten
Drosselspule noch eine zweite Drosselspule geringerer Leistung vorzusehen, die mit
der erstgenannten in Reihe geschaltet ist und deren Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskurve
durch Gleichstromvormagnetisierung geändert wird. Die Reihenschaltung der beiden
Drosselspulen evird parallel zur Leitung gelegt.
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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser Anordnung, durch welche
eine Ersparnis an Baustoffen erzielt wird und bei der außerdem nur eine einzige
gegen Hochspannung zu isolierende Drosselspule je Phase vorgesehen ist. Erfindungsgemäß
wird dies dadurch erreicht, daß der sättigende Wechselfluß der Drosselspule in mindestens
zwei Teile aufgespalten und dem einenTeilfluß ein regelbarer Vormagnetisierungsgleichfluß
überlagert wird. Durch diese Vormagnetisierung kann man verschiedene Größen des
von der Drosselspule aufgenommenen Blindstromes bei der gleichen Spannung einstellen.
Die Anordnung nach der Erfindung bietet gegenüber bekannten Anordnungen, bei denen
der gesamte Wechselfluß der Drosselspule durch Gleichstromvormagnetisierung geändert
wird, den Vorteil, daß für die Vormagnetisierungswicklung etwa nur der halbe Kupferaufwand
notwendig ist.
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Zweckmäßig wird bei der Anordnung nach der Erfindung ein mehrschenkliger
Eisenkern vorgesehen, bei dem wenigstens zwei Schenkel in gleicher Richtung vom
Wechselfluß durchsetzt werden, von denen dem einen ein
veränderlicher
Vormagnetisierungsgleichfluß überlagert wird. Vorteilhaft wird dabei die Gleichstromwicklung
auf demjenigen Schenkel angeordnet, 'dem der veränderliche Vor-.' magnetisierungsgleichfluß
überlagert wird:, Die den sättigenden W echselfluß erzeugende, Wicklung umfaßt die
beiden Schenkel, die vön den beiden Teilflüssen durchsetzt werden. Der Eisenweg
für den Vormagnetisierungsgleichfluß wird möglichst klein gemacht. Um giinstige
Isolationsverhältnisse zu erhalten, wird die Vormagnetisierungswicklung innerhalb
der Hochspannungswicklung angeordnet.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. In Fig. i besitzt die Drosselspule einen sechsschenkligen Eisenkern,
der zur strichpunktiert gezeichnetenMittellinie symmetrisch ist. Jede Drosselspulenhälfte
besitzt drei Schenkel 1, 2 und 3 bzw. i 1, 12 und 13. Die Wechselstromwicklungen
4 und 14, welche die Schenkel i und 2 bzw. ii und 12 umschließen, sind in Reihe
geschaltet und liegen an dem Wechselstromnetz 7. Die Bemessung ist dabei so getroffen,
daß die beiden Schenkel i und 2 bzw. ii und 12 im Arbeitsbereich gesättigt sind.
Die Wicklungsschaltung ist so getroffen, daß der Wechselfluß in den Schenkeln i
und 2 das entgegengesetzte Vorzeichen wie der Wechselfluß in den Schenkeln i i und
12 besitzt. Die Schenkel 3 und 13 dienen als Rückschlußschenkel. Der im Schenkel
i erzeugte Wechselfluß schließt sich über das mittlere Joch und den Schenkel i i,
wie es in der Figur strichliert angedeutet ist. Der Wechselfluß des Schenkels 2
schließt sich teilcveise über den Rückschlußschenkel 3 und den Schenkel 12, wie
in der Figur strichliert angegeben.
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In Fig. 2 ist der Zusammenhang zwischen dem Fluß bzw. der Spannung
U und dem Wechselstrom 7 der gesättigten Drosselspule dargestellt, und zwar gibt
die Kennlinie a den Zusammenhang zwischen der Spannung an und dem Strom in der Drosselspule,
wenn keine Gleichstromvormagnetisierung angeordnet wird.
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Um nun die Blindleistungsaufnahme der Drosselspule bei gleichbleibender
Spannung zu verändern, ist gemäß Fig. i eine Gleichstromwicklung 5 bzw. 15 auf den
Schenkel i bzw. i i aufgebracht, die über einen regelbaren Widerstand 8 von einer
Gleichstromquelle 9 gespeist wird. Die Wicklungsschaltung der Gleichstromwicklungen
ist so getroffen, daß die von den Gleichstromwicklungen erzeugten Flüsse die gleiche
Richtung besitzen. Die OOuerschnitte der Rückschlußschenkel 3 und i3 werden so gewählt,
daß sie nicht gesättigt sind. Die Rückschlußschenkel bilden daher einen Weg von
geringem magnetischem Widerstand zu den Schenkeln 2 und 12, so daß sich der Gleichfluß
im Schenke1 i bzw. ii über den Schenkel 3 bzw._ 13,
peie in der Figur
strichpunktiert angedeutet bist, schließt.
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-".. Werden nun die Gleichstromwicklungen und 15 von einem Gleichstrom
durchflossen, so ändert sich der von der Drosselspule aufgenommene Blindstrom, und
zwar wird er bei steigendem Gleichstrom bei gleichbleibender Wechselspannung größer.
Ist die Gleichstromvormagnetisierung unendlich groß, so erhält man eine Kennlinie,
wie sie in Fig. 2 mit b bezeichnet ist. Für endliche, konstante Werte der Gleichstromvormagnetisierung
werden Charakteristiken cl, c_, c3 usw. mit den Arbeitspunkten A, Al, A=
und A3 für eine bestimmte Netzspannung UA erhalten. Der Vormagnetisierungsgleichstrom
zur Erzielung der Kurve cl ist größer als der zur Erzielung der Kurve c" dieser
wieder größer als der zur Erzielung der Kurve c, Wie aus der Figur ersichtlich,
kann man ohne weiteres durch Änderung der Gleichstromvormagnetisierung bei gleichbleibender
Netzspannung verschieden große Blindströme der Drosselspule einstellen, oder mit
anderen Worten, ändert sich die Spannung der Fernleitung, so kann man durch Änderung
der Gleichstromvormagnetisierung die Blindleistungsaufnahme der Drosselspule so
verändern, daß wieder die ursprüngliche Spannung der Leitung hergestellt wird.
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Im Ausführungsbeispiel besitzt die Drosselspule noch zusätzliche Wicklungen
6 bzw. 16, die in der gleichen Weise wie die Primärwicklungen 4 und 14 geschaltet
sind. und an welche z. B. Kondensatoren oder Oberwellen kompensierende Einrichtungen
oder gegebenenfalls auch Verbraucher angeschlossen sein können.
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Wie die Bemessung der Drosselspule im einzelnen zu treffen ist, sei
im folgenden angegeben DamitbeiLeerlauf derLeitung dieLadeleistung der Leitung durch
die induktive Blindleistung der Drosselspule kompensiert wird, ist ein bestimmter
Blindstrom der Drosselspule erforderlich. Für diesen Blindstrom wird die Drosselspule
ausgelegt. Dieser Strom ist in Fig. 2 mit JL bezeichnet. Die untere Grenze des Regelbereiches
der Drosselspule ergibt sich daraus, daß unterhalb des Knies der Magnetisierungskurve
die Drosselspule nicht mehr zu verwenden ist. Bezeichnet man diese Spannung mit
UA, so maß man die Drosselspule so bemessen, daß ohne Gleichstromvormagnetisierung
die im Abstand der Spannung UA zur Abszissenachse gezogene Parallele die Magnetisierungskurve
der Drosselspule mindestens im Knie der Magnetisierungskurve schneidet. Man bekommt
dadurch die Kenn-
Linie a. Die Kurve b für unendlich großen
Gleichstrom ist dadurch festgelegt, daß sie durch den Schnittpunkt der Parallelen
zur Abszissenachse im Abstand UA mit der Parallelen zur Ordinatenachse im Abstand
JL hindurchgehen muß. Aus diesen beiden Kennlinien a und b ergibt sich nun die Aufteilung
des sättigenden Wechselflusses bzw. das Querschnittsverhältnis der Schenkel, die
nur von dem Wechselfluß bzw. von dem Wechselfluß und dem überlagerten Gleichfluß
durchsetzt werden. Es muß sich der gesamte -Querschnitt der vom sättigenden Wechselfluß
durchsetzten Schenkel zum Querschnitt desjenigen Schenkels, der sowohl vom Wechselflüß
als auch vom Gleichfluß durchsetzt wird, verhalten wie der Abstand der Kurve a im
Sättigungsbereich von der Abszissenächse zum Abstand der beiden Kurven
a und b voneinander. Man erreicht, wenn man die Drosselspule in dieser
Weise bemißt, daß die Drosselspule am besten ausgenutzt ist. Im Fall der Fig, i
würde also die oben angegebene Bemessung bedeuten, daß sich der Gesamtquerschnitt
der Schenkel i und 2 zum O_uerschnitt des Schenkels 2 verhält wie der Abstand der
Kurve a von der Abszissenachse zum Abstand der Kurve a von der Kurve
b. Mit anderen Worten kann man auch sagen, däß sich der Gesamtquerschnitt
der Schenkel i und 2 zum Ouerschnitt des Schenkels i verhält wie der größte Wechselfluß
ohne Vormagnetisierung, also beim höchsten zulässigen Strom h, zum Wechselfluß im
Knie der Kennlinie a.
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In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
bei dem der Eisenweg, welchen der Gleichfluß durchsetzt, möglichst klein gehalten
ist. Die Drosselspule besitzt wieder einen sechsschenkligen Eisenkern mit den Schenkeln
21, 22 und 23 bzw. 34 32 und 33. Die Wechselstromwiqklungen 24 bzw. 34 umschlingen
jeweils die Schenkel 21, 22 und 23 bzw. 31, 32 und' 33. Die Wechselstromwicklungen
sind so geschaltet, daß die in den rechten drei Schenkeln entstehenden Wechselflüsse
entgegengesetztes Vorzeichen wie die in den drei linken Schenkeln entstehenden Wechselflüsse
haben. -,Infolgedessen schließen sich die Flüsse so, wie in der Figur strichliert
angegeben. Die inneren Schenkel 21 und 22 bzw. 31 und 32 tragen Gleichstromwicklungen
25 und 26 bzw. 35 und 36. Die Gleichstromwicklungen sind so geschaltet, daß sich
der Gleichfluß vom Schenkel ei über den Schenkel 22 schließt. Entsprechend schließt
sich auch der Gleichfluß des Schenkels 31 über den Schenkel 32. Der Gesamtquerschnitt
der Schenkel 21, 22 und 23
zum Querschnitt des Schenkels 23 verhält sich ungefähr
wie der größte Fluß ohne Vorinagnetisierung zu dem Fluß, der im Knie der Magnetisierungskurve
ohne Vormagnetisier-ung auftritt. Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist der Eisenweg
für den Gleichfluß klein gehalten, was einen geringen Aufwand an Kupfer für die
Vormagnetisierungswicklung zur Folge hat. Man kann sich die Fig. 3 aus der Fig.
i dadurch entstanden denken, daß die Schenkel 3 und 13 weggelassen und die Schenkel
i und i i aufgespalten worden sind. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 besitzt
die Drosselspule noch miteinander in Reihe geschaltete- Wicklungen 27 bzw. 37, an
welche ein Kondensator 28 angeschlossen ist, der so bemessen wird, daß längs der
Leitung Leistungen übertragen werden können, die über der natürlichen Leistung der
Leitung liegen.
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Der symmetrische Aufbau bei den Fig. i und. 3 und auch bei den folgenden
Figuren ist aus dem- Grunde gewählt worden, damit keine durch zwei teilbaren Oberwellen
auftreten können. Bei der Anordnung nach Fig. 3 könnten auch z. B. die beiden inneren
Schenkel weggelassen werden. Es würde sich dann der Gleichfluß über das Joch schließen,
so daß dieses stärker ausgeführt werden müßte.
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Es sollen .nun im folgenden die Vorgänge betrachtet werden, die sich
bei einer Änderung im Netz abspielen. Zu diesem Zweck sind in Fig. q. noch einmal
die Kennlinien a, b und c der Drosselspüle dargestellt. Für einen bestimriiten
Belastungsfall der Leitung soll die Leitungskennlinie in Abhängigkeit vom Blindstrom
eine Gerade sein, die in der Figur mit d bezeichnet ist. Der Vormagnetisierungsgleichstrom
wird so. eingestellt, daß die gewünschte Spannung U,1 herrscht; der Arbeitspunkt
ist also' A1. Wird nun plötzlich die Leitung belastet, so verschiebt sich die Kennlinie
d, und in an,erhält eine neue-Kennlinie d, Der Blindstrom der Drosselspule ändert
sich nicht etwa längs Aer Kurve ei, so daß der Schnittpunkt zwischen der Geraden
d1 und der Kurve cl nicht erreicht wird, sondern bei einer plötzlichen Änderung
ändert sich der Blindstrom längs der Kurve e, die ähnlich wie die Magnetisierungskurve
- einer Drosselspule normaler Bauart verläuft.. Dies rührt daher, daß der Gleichfluß
infolge des magnetischen Beharrungsvermögens im ersten Augenblick seine Größe beibehält.
Der Gleichflüß bleibt also zunächst konstant, wobei der Erregerstrom vorübergehend
sprungweise erniedrigt wird. Man kommt daher zunächst zum Punkt B2. Dieses Verhalten
ist sehr vorteilhaft, weil, wie.aus» Fig. q. ohne weiteres zu erkennen ist, eine
große Änderung des Wechselstromes die Folge ist. Die Drosselspule übt also vorübergehend
eine günstige stabilisierende Wirkung aus.
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Wird die Gleichspannung nicht verändert, so wird sich der Arbeitspunkt
entsprechend
der Zeitkonstante des Gleichfeldes von B2 nach Bz bewegen,
wodurch sich praktisch wieder der ursprüngliche Blindstrom einstellt. Wird jedoch
die Gleichspannung gleichzeitig mit dem Schaltvorgang im Netz entsprechend einer
stationären, die Kurve C2 ergebenden Vormagnetisierung verringert, .so bleibt der
Arbeitspunkt B2 bestehen, und es wird dieselbe stabilisierende Eigenschaft wie bei
der normalen gesättigten Drosselspule erreicht. Die Verzögerung, mit der die Gleichspannungsänderung
erfolgt, muß klein gegenüber der Zeitkonstante des Gleichfeldes sein.
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Wird die Gleichspannung möglichst rasch auf Null oder auf einen negativen
Wert verringert, so wird gegenüber der normalen gesättigten Drossel eine erhöhte
stabilisierende Wirkung erhalten. Dies ist ohne weiteres bei Verwendung eines gesteuerten
Gleichrichters zur Speisung der Gleichstromwicklung durch Zündpunktverschiebung
möglich, wobei eine Lieferung in elektrische Energie umgesetzter magnetischer Energie
des Gleichfeldes über den Gleichrichter in das ihn speisende Wechselstromnetz stattfindet
und zugleich eine Umkehr der Vormagnetisierungseinrichtung vermieden wird. Man erreicht
dadurch, daß der Vormagnetisierungsgleichstrom sehr rasch vermindert wird. Die Wechselspannung
steigt dann wieder an, und die Gleichspannung wird nunmehr so geregelt, daß der
Punkt A3 erreicht wird, in dem die Wechselspannung wieder ihren ursprünglichen Wert
besitzt. Eine solche Regelung kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß man
in Abhängigkeit von der Spannung und vorzugsweise auch in Abhängigkeit vom ersten
Differentialquotienten der Spannung nach der Zeit die Zündpunktverschiebung vornimmt.
Diese Beeinflussung der Gleichstromvormagnetisierung durch Änderung der Gleichspannung
muß möglichst rasch erfolgen, damit eine erhöhte stabilisierende Wirkung erzielt
wird. Vorzugsweise wird man die Geschwindigkeit so wählen, daß die Normalspannung
wiederhergestellt ist, bevor etwa die im Netz vorhandenen Generatoren außer Tritt
gefallen sind, also ungefähr in einer Zeit, die gleich oder kleiner als ein Viertel
der Eigenschwingungsdauer der Generatoren ist. Ein Zahlenbeispiel zeigt, daß zur
Verringerung des Blindstromes auf den halben Wert bei Aufwendung einer negativen
Gleichspannung von i % der Wechselspannung bei Annahme gleicher Windungszahl
für die Wechsel- und Gleichstromwicklungen nur eine Zeit von o,oz Sekunden erforderlich
ist. _ Wie bereits erwähnt, ist es wesentlich, daß bei einem Schaltvorgang, der
ein Absinken der Wechselspannung zur Folge hat, der Gleichstrom möglichst schnell
zum Verschwinden gebracht wird. Zu diesem Zweck kann man auch in den Gleichstromkreis
vorübergehend einen hohen Widerstand einschalten, oder man kann den Gleichstromkreis
kurzzeitig unterbrechen, wobei zur Vermeidung von Überspannungen ein hoher Widerstand
oder ein Kondensator parallel zur Gleichstromwicklung geschaltet wird. ` Die Stromunterbrechung
kann durch besondere Schaltmaßnahmen mittels gesteuerter Gleichrichter folgen. Als
Widerstand, den man im Gleichstromkreis einschaltet, kann mit Vorteil ein Widerstand
mit gekrümmter Kennlinie, wie er für Ableiter angewendet wird, Verwendung finden.
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Praktisch kann man die Regelung beispielsweise in der Weise vornehmen,
daß im Gleichstromkreis ein Widerstand liegt, der durch einen Tirrilregle'r geöffnet
und wieder kurzgeschlossen wird. Der Tirrilregler wird beispielsweise von der Spannung
und dem ersten Differentialquotienten der Spannung nach der Zeit beeinflußt. Fällt
die Spannung plötzlich, so wird der Widerstand längere Zeit in den Stromkreis eingeschaltet.
Die Gleichspannung wird vermindert, der Gleichstrom nimmt ab. Wenn die Spannung
wieder auf ihren Normalwert steigt, wird der Widerstand wieder kurzgeschlossen und
wird daraufhin kurzzeitig eingeschaltet bzw. kurzgeschlossen, wie es bei einem normalen
Tirrilragler üblich ist.
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Man kann aber auch die Anordnung beispielsweise so treffen, daß beim
Absinken der Spannung unter einen bestimmten Wert ein großer Widerstand eingeschaltet
wird. Sobald die Spannung wieder über diesen Wert gestiegen ist, wird der Widerstand
ausgeschaltet, und durch einen zweiten Spannungsregler wird jetzt die Feinregelung
eines anderen Widerstandes in der Weise vorgenommen, daß die Wechselspannung wieder
auf ihren ursprünglichen Wert erhöht wird. Statt einen großen Widerstand einzuschalten,
kann man auch, wie bereits erwähnt, den Gleichstromkreis kurzzeitig öffnen.
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Wie bereits erwähnt, kann die Regelung der Gleichspannung außer von
der Netzspannung zur Erreichung einer besonders hohen Regelgeschwindigkeit auch
zusätzlich von der Änderungsgeschwindigkeit der Netzspannung erfolgen. Die Regelung
kann auch so vorgenommen werden, daß die Kompensationsgleichung des Netzabschnittes
coCE2-coLIJ12-c»L2j22-EI sin9=0, wie sie beispielsweise in der ETZ.1929. S. 98o
und 981, beschrieben ist, erfüllt ist. Zu diesem Zweck kann man das dort beschriebene
Relais verwenden und dieses auf einen gesteuerten Gleichrichter, welcher die Vormagnetisierung
für die Drosselspule liefert, in der Weise einwirken lassen, daß, wenn das Relais
nach der
einen Seite Kontakt macht, der Gleichrichter gesperrt wird,
während er erregt wird, wenn das Relais nach der anderen Seite Kontakt macht, so
daß sich ein fortwährendes Ein- und Ausschalten des Gleichrichters einstellt. Man
bekommt dann eine außerordentlich schnelle Regelung der Gleichstromvormagnetisierung
je nach den Netzverhältnissen. Die Regelung auf Grund der Kompensationsgleichung
erlaubt die Anwendung höchster Regelgeschwindigkeiten zur Aufrechterhaltung der
Spannung und damit der Stabilität, ohne daß gegenseitige Störungen der Regler in
benachbarten Stationen ein und derselben Leitung zu befürchten sind.
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Während bisher angenommen wurde, daß ein mechanisches Relais die Kompensationsgleichung
nachbildet, kann diese auch elektrisch durch Addition von Spannungen nachgebildet
werden und die Summenspannung auf das Steuergitter eines gesteuerten Gleichrichters
einwirken.
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In Fig. 5 ist eine solche Anordnung dargestellt. 50 ist die
Freileitung, an welcher die Drosselspule 51 angeschlossen ist. Der Leitungsabschnitt
links der Drosselspule ist mit 52, der Leitungsabschnitt rechts der Drosselspule
mit 53 bezeichnet. Im linken Leitungsabschnitt fließt der Strom 1I, im rechten Leitungsabschnitt
der Strom l2. Mit E sei die Spannung der Leitung bezeichnet.
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Um das Schaltbild rasch überblicken zu können, sind die die einzelnen
Summanden obengenannter Gleichung erzeugenden Vorrichtungen strichliert umrahmt.
Im Schaltbild des Rechteckes C wird über den Stromwandler 54. und die Gleichrichteranordnung
55 an der Metallfadenlampe 56 eine Spannung ULI gewonnen, die dem Produkt co L1
l12 proportional ist. In gleicher Weise wird in der Schaltung des Rechteckes F durch
den Stromwandler 57 und die Gleichrichteranordnung 58 eine Spannung UL2 an der Metallfadenlampe
59 gewonnen, die dem Produkt co L2122 proportional ist. Ferner wird im Schaltbild
des Rechteckes E über den Spannungswandler 6o und die Gleichrichteranordnung 61,
der ein Widerstand 62 vorgeschaltet ist, an der Metallfadenlampe 63 eine Spannung
UC gewonnen, die dem Produkt ,ct CE2 proportional ist. Am Widerstand 64 des Rechteckes
D wird eine Spannung Up gewonnen, die proportional dem Produkt l sin V, bei
konstanter Spannung also annähernd proportional dem Produkt ET sin,cp ist.
Zu diesem Zweck sind die beiden Enden des Widerstandes 64 über zwei Gleichrichter
65 an die Enden des Widerstandes 66 angeschlossen, der von einer Sekundärwicklung
des Spannungswandlers 6o über eine Drosselspule 69 gespeist wird. Die mittlere Anzapfung
des Widerstandes 66 ist mit dein einen Ende des Widerstandes 67 verbunden, dessen
anderes Ende mit der Mitte des Widerstandes 64 verbunden ist und der über den Stromwandler
68 nach Maßgabe des die Drosselspule 51 durchfließenden Stromes gespeist wird. Die
Drosselspule 69 dient zur Verschiebung des Stromes im Widerstand 66 gegenüber der
Spannung des Wandlers 6o um 9o elektrische Grade. Die algebraische Summe der Spannungen
ULI, UD, UC und UL2 wirkt im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5 in Reihe mit
einer Wechselspannung 74 in an sich bekannter Weise so auf das Steuergitter 7o des
Entladungsgefäßes 71 ein, daß der Zündzeitpunkt in gewünschter Weise verschoben
wird. Das Entladungsgefäß 71 wird dabei von der Wechselstromquelle 72 gespeist und
liefert den Vormagnetisierungsstrom für die Gleichstromwicklung 73 der Drosselspule
5r. Ändert sich der Netzzustand, so wird sich die aus den vier Spannungen gebildete
Gleichspannung ändern und damit der Zündpunkt des Entladungsgefäßes 71 verschoben
werden.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Abbildung der Ouadrate der Ströme bzw.
Spannungen durch die Anwendung von Metallfadenlampen erzielt worden. Statt deren
kann man auch mit gesättigten Drosselspulen oder Elektronenröhren o. dgl. eine quadratische
Kennlinie erzielen. In vielen Fällen genügt eine angenäherte Nachbildung der obengenannten
Gleichung. Man kann auch die einzelnen Spannungen unmittelbar an verschiedene auf
einem gemeinsamen Schenkel der Drosselspule angeordnete Gleichstromwicklungen anschließen,
so daß die Kompensationsgleichung magnetisch nachgebildet wird. Man kann aber auch
beispielsweise vier gesteuerte Gleichrichter vorsehen, die je eine auf einem gemeinsamen
Schenkel der Drosselspule angeordnete Gleichstromwicklung speisen und wobei jeweils
eine Gleichspannung auf das Steuergitter eines solchen gesteuerten Gleichrichters
einwirkt.
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Man kann endlich ein mechanisches Relais verwenden, welches auch noch
die Ohmschen Verluste auf der Leitung berücksichtigt, also eine Kompensationsgleichung
nachbildet, wie sie in der ETZ. 1929 auf S. 981 angegeben ist. Man kann auch die
dort erwähnte Gleichung elektrisch oder magnetisch nachbilden.
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In den Fig. z und 3 sind einphasige Drosselspulen dargestellt. Bei
Drehstromanordnungen verwendet man drei solche Einzeldrosselspulen, oder es kann
auch eine dreiphasigeDrosselspule mit gemeinsamemEisenkern vorgesehen werden. Ausführungsbeispiele
dafür zeigen die Fig. 6, 7 und 8, bei denen die Anordnung auch gleichzeitig so getroffen
ist, daß , die fünften und siebenten
Oberwellen im -Magnetisierungsstroin
aufgehoben sind.
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In Fig. 6 sind drei einphasige Drosselspulen vorgesehen, wie sie bereits
an Hand der Fig. i des näheren erläutert worden sind. Soweit die Teile mit denen
der Fig. i übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen gewählt. Gleiche Teile der
verschiedenen Einphasendrosselspulen sind ebenfalls mit den gleichen Bezugszeichen
versehen. Die Primärwicklungen 4, 14 der drei Drosselspulen sind in Stern geschaltet
und an das Drehstromnetz 7 angeschlossen. Außer diesen drei Drosselspulen sind noch
drei weitere Drosselspulen vorgesehen, deren Wicklungen 4' und 14' ebenfalls in
Stern geschaltet sind. Die in Stern geschalteten Wicklungen 4 und iq.' der unteren
Drosselspulen sind an die in Dreieck geschalteten Wicklungen 6 und 16 der oberen
drei Drosselspulen angeschlossen. Die Wicklungen q.' und 14' brauchen daher nicht
gegen Hochspannung isoliert zu werden. Die unteren drei Drosselspulen besitzen ferner
noch Wicklungen 6' und 16', die in Dreieck geschaltet sind. Durch die angegebene
Kaskadenschaltung der beiden Sätze von Drosselspulen und durch die Wicklungsschaltung
wird erreicht, daß sich bei gleicher Magnetisierungsleistung der Drosselspulen im
Magnetisierungsstrom, der vorn Netz bezogen wird, die fünften und siebenten Oberwellen
herausheben. Die Vormagnetisierungswicklungen 5, 15 bzw. 5' und 15' sind alle in
Reihe geschaltet und an eine Gleichstromquelle g, z. B. einen gesteuerten Gleichrichter,
angeschlossen. Man könnte aber auch beispielsweise jeweils die beiden in Reihe geschalteten
Wicklungen einer Drosselspule parallel zu den entsprechenden Wicklungen der anderen
Drosselspule schalten und diese so entstehenden drei Parallelschaltungen miteinander
in Reihe oder zueinander parallel schalten. An die in Dreieck geschalteten Wicklungen
der oberen Drosselspulen sind noch Kondensatoren 32 angeschlossen.
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In Fig. 7 ist eine dreiphasige Drosselspule dargestellt, die einen
einzigen Eisenkern besitzt, der mit 8o bezeichnet ist. je Phase besitzt die Drosselspule
sechs Schenkel, so daß im ganzen achtzehn Schenkel vorgesehen sind. Die Schenkel
sind mit 81, 82, 83, 84, 85 und 86 bezeichnet, wobei für jede Phase die Bezeichnungen
die gleichen sind. Die Hochspannungswicklungen 87, die an das Drehstromnetz 7 angeschlossen
sind, umfassen jeweils sechs Schenkel und sind in Stern geschaltet. Sie erzeugen
in den Schenkeln einen sättigenden Wechselfluß. Die Schenkel 81, 82, 84 und 85 tragen
Gleichstromwicklungen 88, die so geschaltet sind, daß in den Schenkeln 81 und 82
und in den Schenkeln 84 und 85 jeweils der Gleichfluß entgegengesetztes Vorzeichen
besitzt, so daß geradzahlige Oberwellen nicht auftreten können. Auf den Schenkeln
81, 82 und 83 sind ferner in Dreieck geschaltete Wicklungen 89 vorgesehen, während
die Schenkel 84, 85 und 86 in Stern geschaltete Wicklungen go tragen. Die Stern-und
die Dreieckswicklungen sind zueinander parallel geschaltet. Dadurch wird erreicht,
daß die Flüsse in den Schenkeln 81, 82, 83 gegenüber denWechselflüssen in den Schenkeln
84, 85, 86 um 30 elektrische Grade versetzt sind. Um die Oberwellenkonipensation
zu erreichen, muß außer der Versetzung um 3o elektrische Grade noch die Bedingung
bestehen, daß die Flüsse gleiche Kurvenforiii besitzen, was dadurch erreicht wird,
daß auf den Schenkeln 84, 85, 86 noch eine in Dreieck geschaltete Wicklung gi aufgebracht
ist, so daß sich durch drei teilbare Oberwellen im Fluß nicht ausbilden können.
Wie im einzelnen die Versetzung der Flüsse vorgenommen wird, ist nicht wesentlich.
Wesentlich ist nur, daß die Flüsse so versetzt sind, daß sich die Oberwellen kompensieren,
und daß die Flüsse gleiche Kurvenformen besitzen.
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Man kann statt der in Fig. 7 dargestellten Anordnung mit achtzehn
Schenkeln auch eine Drosselspule verwenden, die aus zwei Eisenkernen von je neun
Schenkeln besteht, wobei durch Hilfswicklungen, z. B. durch Parallelschaltung einer
Sternschaltung auf dem einen Eisenkern zu einer Dreieckswicklung auf dein anderen
Eisenkern, eine Versetzung der Flüsse in den beiden Eisenkernen von 30 elektrischen
Graden erreicht wird. Die Hauptwicklungen umfassen jeweils drei Schenkel des einen
und drei Schenkel des anderen Eisenkernes.
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In Fig. 8 ist in einem horizontalen Schnitt eine solche Anordnung
schematisch dargestellt. Die beiden Eisenkerne, die mit ioo bzw. ioo' bezeichnet
sind, besitzen jeweils drei mal drei Schenkel ioi, io2 und 103 bzw. 104, 105 und
io6. Die Schenkel ioi und 102 tragen Gleichstromwicklungen io8. Die Schenkel 104
und io5 tragen Gleichstromwicklungen io8'. Diese sind z. B. so geschaltet wie die
Gleichstromwicklung 88 der Anordnung gemäß Fig. 7, so daß also die Gleichflüsse
in den Schenkeln ioi und io2 entgegengesetztes Vorzeichen besitzen und ebenso die
Gleichflüsse in den Schenkeln 104 und 105. Die Schenkel ioi, 102 und iofl tragen
Wicklungen iog, die in Dreieck geschaltet sind. Die Schenkel 104, 105 und
io6 tragen Wicklungen i io, die unter sich in Stern und im übrigen parallel zu den
in Dreieck geschalteten Wicklungen iog geschaltet sind. Durch diese Parallelschaltung
der beiden Wicklungen wird ähnlich wie durch die Parallelschaltung der Wicklungen
89 und go bei der Anordnung nach Fig. 7 er'-eiclit, daß
wieder
eine Flußversetzung von 30 elektrischen Graden zustande kommt. Außerdem erhält
noch der untere Eisenkern, ähnlich wie die rechten Schenkel der Anordnung gemäß
Fig. 7, eine in Dreieck geschaltete, nicht gezeichnete Wicklung, damit der Eisenkern
loo' dieselbe Kurvenform. des Flusses besitzt wie der obere Eisenkern loo, so daß
sich im gemeinsamen Magnetisierungsstroin die fünften und siebenten Oberwellen herausheben.
Die Hauptwicklung 107 umfaßt jeweils drei Schenkel des einen und drei Schenkel des
anderen Eisenkernes. Die Hauptwicklung kann z. B. wieder in Stern geschaltet werden,
ähnlich wie die Wicklung 87 der Anordnung gemäß Fig. 7. Man kann sich die Anordnung
gemäß Fig. 8 aus der Anordnung nach Fig. 7 dadurch entstanden denken, daß jeweils
drei von den sechs Schenkeln je Phase, welche einen um 3o elektrische Grade gegenüber
dem Fluß in den anderen drei Schenkeln versetzten Fluß führen, nicht in einer Ebene
mit diesen drei Schenkeln, sondern hinter diesen angeordnet sind und einem selbständigen
Eisenkern angehören.
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Die Drosselspulen gemäß der Erfindung sind nicht nur geeignet zur
Blindstromregelung auf langen Fernleitungen, sondern überall da, wo es gewünscht
wird, die Blindleistung zu ändern.