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Anordnung zur Kompensierung der durch den Verbraucherstrom im Speisestromkreis
hervorgerufenen Spannungsabfälle Zur Kompensierung der durch den Verbraucherstrom
in einem Speisestromkreis hervorgerufene Spannungsabfälle ist es bekannt, in die
Leitungen zum Verbraucher eine eisenhaltige Drossel zu schalten, zu der ein Kondensator
parallel liegt. Bei der bekannten Anordnung ist die Bemessung so getroffen, daß
im Arbeitsbereich ,der Strom der Drosselspule größer ist als der Strom des Kondensators.
Ihre Wirkungsweise beruht darauf, daß mit wachsendem Verbraucherstrom der Strom
in der Drosselspule größer wird und sich damit der Leistungsfaktor verkleinert.
Der Spannungsabfall an der Parallelschaltung von Drosselspule und Kondensator soll
dabei möglichst konstant bleiben.
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Die Erfindung löst die gleiche. Aufgabe` und zwar ebenfalls mit Hilfe
einer in die Leitung zum Verbraucher eingeschalte`teri eisenhaltigen Drosselspule,
zu der ein Kondensator parallel liegt. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung wird
aber bei der Erfindung die Bemessung,des Kondensators un der Drosselspule so gewählt,
daß sich die Spännungsstromkennlinien beider im Sättigungsgebiet der Drosselspule
schneiden. Diese Bemessung einer Parallelschaltung aus Drossel und Kondensator ist
zwar für andere Zwecke Ebenfalls bereits bekannt; wesentlich für die Erfindung ist
aber noch, daß zwischen Leerlauf und Vollast des Verbrauchers in dem Kennlinienbereich
gearbeitet wird, in welchem der aus Kondensatorstrom und Drosselstrom resultierende
Strom mit abnehmender Spannung an der Parallelschaltung Drossel-Kondensator größer
wird.
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Die Erfindung ist in allen Fällen brauchbar, in denen zwischen dem
Verbraucher und der speisenden EMK Widerstände liegen, die einen mit der Belastung
zunehmenden Spannungsabfall hervorrufen. Es kann dies beispielsweise der Widerstand
der Leitung selbst, der Widerstand von Transformatoren oder bei Anschluß, dees ,Verbrauchers
über Gleichrichter, deren iilner'er.Widerstand.sein.
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In Fig. z der' ,Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dervErfindung
dargestellt. Mit 6 ist ein Verbraucher veränderlichen Widerstandes bezeichne, der
über die Gleichrichteranordnung 7, die z. B: aus vier Trockengleichrichtern in Graetzscher
Schaltung besteht, von einem Wechselstromnetz 8 gleich= bleibender Spannung -gespeist
wird. In der Wechselstromleitung liegt, eine Drosselspule mit Eisenkern q., zu der
ein Kondensator 5 parallel geschaltet ist. Die Bedeutung des
Widerstandes
9, der den Wechselstromklemmen des Kondensators parallel geschaltet ist, soll noch
weiter unten erläutert werden. Werden die Drossel 4. und,der Kondensator 3. gemäß
der Erfindung bemessen, so gelingt er3, bei Änderungen des Widerstandes des Verbrauchers
6 die Spannung an diesem in weiteitl Grenzen praktisch konstant zu halten.
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Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Einrichtung möge Fig. 2 dienen.
Dort sind zunächst die Spannung D an der Drosselspule .a. und die Spannung C am
Kondensator 5 je in Abhängigkeit von ihrem Strom aufgetragen. Beide Kennlinien schneiden
sich, wie oben angegeben, im Sättigungsgebiet der Drossel. Für die Regelung ausgenutzt
wird nur .das Gebiet links von dem Schnittpunkt der beiden Kennlinien C und D, in
welchem der Strom in der Drosselspule stets kleiner ist als der Stromdes Kondensators.
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Die Kennlinie der Gesamtanordnung, also die Spannung an der Parallelschaltung
von Drosselspule und Kondensator in Abhängigkeit von dem resultierenden Strom, wird
durch die Kurve B wiedergegeben. Weiterhin ist noch die Kurve derjenigen Spannung
dargestellt, welche unter der Voraussetzung, daß die Netzspannung unveränderlich
ist, zwischen den beiden Wechselstromzuleitungen hinter dem Drosselkondensatorglied
noch übrigbleibt. Diese Kurve ist mit A bezeichnet. Sie gilt für den Fall, daß der
Verbraucher ein Ohmscher Widerstand ist, und man erhält sie demgemäß dadurch, daß
man von der unveränderlichen Netzspannung die Werte der Kurve B vektoriell abzieht.
Einander entsprechende Punkte der beiden Kurven A und B sind mit gleichen Zahlenbeiwerten
bezeichnet. Es entspricht also z. B. der Punkt a4 der Kurve A, der Punkt
b4 der Kurve B. Die Entfernung des Punktes a4 von,der Abszissenachse gibt
die konstante Netzspannung an; der Punkt a3 der Kurve A entspricht dem Punkt b3
der Kurve B usw. Die Kurve A läßt sich leicht ermitteln, da die Spannungen von einander
entsprechenden Punkten der Kurven A und B aufeinander senkrecht stehen
und zusammen die konstante Netzspannung ergeben. Wie man aus der Kurve B ersieht,
steigt in dem Bereich zwischen den Punkten b3 und b2 der aus Kondensatorstrom und
Drosselstrom resultierende Strom mit abnehmender Spannung an der Parallelschaltung
Drosselkondensator an. Dementsprechend steigt, wie die Kurve A angibt, in dem Bereich
zwischen den Punkten a3 und a2 die hinter dem Drosselkondensatorglied zur Verfügung
stehende Wechselspannung mit zunehmendem Verbraucherstrom an. Sind daher in dem
Verbraucherstromkreis Reihenwiderstände vorhanden, die mit zunehmen-.:dem Strom
einen «-achsenden Spannungsälll verursachen, so lassen sich diese :ünungs.abfälle
durch entsprechende Be--tii'#leung des Anstieges der Kurve A zwischen 4%tPunkten
a3 und a2 ausgleichen. Man erhält dann am Verbraucher eine nahezu konstante Spannung.
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In der Nähe des Punktes a3 in Fig. z, der theoretisch wegen der nicht
zu vermeidenden Verluste nicht erreicht werden kann, arbeiten Drosselspule und Kondensator
in Resonanz. Dieser Zustand wird jedoch nur so lange aufrechterhalten, als der Strom,
der durch die Parallelschaltung hindurchfließt, noch genügend groß ist, um die in
der Drosselspule und in dem Kondensator auftretenden Verluste zu decken. Sinkt der
Strom weiter ab, so würde die Anordnung kippen, und ein zwischen den Punkten a1
und a4 liegender Punkt würde erreicht werden. Um den dadurch entstehenden unerwünschten
Spannungsanstieg am Verbraucher zu vermeiden, kann man die Anordnung mit einem Ohmschen,
induktiven oder kapazitiven Widerstand 9 (Fig. 1) vorbelasten. Diese unveränderliche
Vorbelastung wird so gewählt, daß ein Kippen gerade vermieden wird. Die gleichbleibende
Vorbelastung kann auf der Wechsel- oder auf der Gleichstromseite vorgesehen sein.
Die Vorbelastung kann auch ein Teil des Verbraucherwiderstandes sein, der nicht
abgeschaltet wird.
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Schaltet man die Anordnung bei hohem Verbraucherwiderstand ein, so
kann es vorkommen, daß man nicht auf den zwischen den Punkten a2 und a3 liegenden,
bei -dem angenommenen Verbraucherwiderstand beim Zuschalten labilen Teil der Kennlinie,
sondern auf den zwischen den Punkten a1 und a4 liegenden Teil der Kennlinie ,4 zu
kommen, kann man durch ein Spannungsrelais vorübergehend einen zusätzlichen Widerstand
parallel zum Verbraucher oder parallel zu den Wechselstromklemmen des Gleichrichters
einschalten. Das Spannungsrelais wird so bemessen, daß es bei einer Spannung, die
ungefähr dem Punkt a1 der Fig. a entspricht, anspricht unclbeim Ansprechen einen
Widerstand solcher Größe einschaltet, daß man auf den zwischen den Punkten a2 und
a3 liegenden Teil der Kennlinie kommt. Nach der dadurch hervorgerufenen Spannungsabsenkung
fällt das Relais ab und schaltet den Widerstand aus. Statt eines Spannungsrelais
kann man auch beispielsweise eine Glimmlampe dem Verbraucher oder dem Gleichrichter
parallel schalten.
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Um zu günstigen Abmessungen der Drosselspule und des Kondensators
zu gelangen,
kann man z. B. die Drosselspule als Spartransformator
ausführen, so daß die Spannung an der Drosselspule und die Spannung an dem Kondensator
den jeweiligen Verhältnissen entsprechend günstig gewählt werden können. Ferner
wird man die Drosselspule zweckmäßig mit Anzapfungen versehen, um die Kennlinie
richtig einstellen zu können.
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Als Vorbelastung kann man auf der Wechselstromseite auch eine eisenhaltige
Drosselspule verwenden, die in der Nähe der Sättigungsgrenze arbeitet. Es braucht
dann das früher erwähnte Relais bzw. die Glimmlampe nicht vorgesehen zu werden,
da sich die Drosselspule beim Auftreten einer höheren Spannung sehr stark sättigt
und durch vorübergehende Vergrößerung -des Stromes bewirkt, daß man auf den zwischen
den Punkten a2 und a3 liegenden Teil der Kennlinie A kommt.