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Schaltung zur Wirkleistungsregelung in Drehstromsystemen Bekannte
Wirkleistungsrel.aisschaltungen arbeiten mit beweglichen Anordnungen, die durch
eine Federkraft beim Sollwert im Gleichgewicht gehalten werden. Bei Abweichungen
der eingestellten Leistung vom Sollwert schlägt die bewegliche Anordnung nach der
einen oder anderen Seite aus und löst damit entsprechende Befehle im Sinne einer
Wiederherstellung des Sollwertes aus. Eine bekannte derartige Schaltung arbeitet
z. B. mit einem Waagebalkenrelais, auf das eine Federkraft und zwei Spulenkräfte
einwirken. Bewegliche Teile, zumal wenn sie mit sich öffnenden und schließenden
Kontakten arbeiten, werden deshalb nicht gern gesehen, da sie leicht verschleißen
und daher der Wartung bedürfen. Bei einer ,anderen bekannten Anordnung werden daher
mit Gleichstrom vormagnetisierte Drosselspulen zuz . Auslösung von Regelvorgängen
auf rein elektrischem Wege benutzt. Bei der Schaltung nach der Erfindung wird ebenfalls
zur Wirkleistungsregelung in Drehstromsystemeneine gleichstromvormagnetisierte Drosselspule
benutzt. Erfindungsgemäß wirkt im Gleichstromteil der Drosselspule eine dem Wirkstrom
der zu regelnden Leistung verhältnisgleiche Gleichstromdurchfiutungeiner den Sollwert
der Leistung vorschreibenden Durchflutung entgegen. Außerdem ist noch eine der Wechselstromerregung
der Drosselspule proportionale Gleichstromerregung vorgesehen, die bei einer bestimmten,
der Drosselspule zugeführten Wechselspannung dem von der Drosselspule aufgenommenen
Wechselstrom labilen oder annähernd labilen Charakter verleiht. Eine derartige Anordnung
hat den Vorteil, daß man die einander entgegenwirkenden Erregungen verhältnismäßig
klein wählen kann, da sie nur eine Stabilisierung der an sich labil arbeitenden,
also sich selbst auf beliebige Arbeitspunkte einstellenden Drosselspule herbeizuführen-haben.
Es genügen also auch bereits geringe, der einen der
beiden einander
entbegenwirkenden Erregungen zugeführte Regelimpulse, um einen großen Regeleffekt.
auszulösen. Die Anordnung arbeitet also sehr empfindlich.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hans, der Zeichnung näher erläutert.
In Abb. i ist`' RST ein Drehstromnetz, in dem die Leistung konstant gehalten werden
soll. i und 2 sind zwei Spannungswandler, die so geschaltet sind, daß die Summe
ihrer Sekundärspannungen nach Größe und Phase den Wert RT' (Abb. 2) ergibt. Die
Drosselspule 3 (ohne Luftspalt) ermöglicht auf Grund der Mittelanzapfung eine Teilung
der Spannung für die Brückenschaltung. In der Brücke liegt der Stromwandler 4. Bei
reiner Wirkleistung (cos cp = i) überlagern sich z. B. im linken Zweig. die
Ströme der beiden Spannungswandler i und 2 mit dem halben Stromwert des Stromwandlers
q. zur Summe und im rechten Zweig zur Differenz. Bei re-iner Blindleistung sind
beide Ströme größengleich, der Phase nach jedoch verschieden. .In jeden Zweig der
bisher beschriebenen, an sich bekannten Anordnung ist je ein Gleichrichter 5 und
6 eingeschaltet, über die der gleichgerichtete Strom je einer Spule 7 und 8 auf
dein mittleren Schenkel einer gleichstromerregten Drosselg zugeleitet wird. Beide
Spulen wirken sich entgegen. Bei reiner Blindleistung ist z. B: der Strom l" im
linken Zweig der Größe nach gleich dem Strom fb, im rechten Zweig (Abb.3). Daher
sind auch die gleichgerichteten Ströme gleich, so daß, die Ges:amtdurchflutung der
Spiulen 7 und 8 gleich Null ist. Bei Wirklast dagegen überwiegt im dargestellten
Fall die Durchflutung der Spule 7, die daher die Größe der Gesamtdurchflutung der
Spulen 7 und 8 bestimmt, der Durchflutung der fremderregten Spule io aber entgegenwirkt.
Außerdem besitzt die Drosselspule noch eine weitere Spule i i, die zur Rückkopplung
dient und vom gleichgerichteten Primärstrom der Drossel durchflossen wird. Bei einer
gleichstromvormagnatisierten Drosselspule besteht die in Abb. q. angedeutete Beziehung
zwischen dem V ormagnetisierungsgleichstrom J2 und dem von der Drosselspule aufgenommenen
Wechselstrom J, Die einzelnen Kurven gelten für verschiedene der Drosselspule zugeführte
Wechselspannungen U, wie dargestellt. Man sieht, daß. für eine bestimmte gleichbleibende
Wechselspannung U der von der Drosselspule aufgenommene Primärstrom J1 dem Vormagnetisierungsgleichstrom
J2 verhältnisgleich ist. Macht man daher die Erregung der Spule .i i durch den Vormagnetisierungsgleichstrom
so groß, daß sich bei der der Drosselspule zugeführten Spannung U der von derDrosselspule
aufgenommene Wechselstrom Jl auf der dieser Spannung U zugeordneten Kurve der Fig.
¢ bewegt, so befindet sich die Drasselspule im labilen Gleichgewicht, da beispielsweise
einer Verstärkung des primären Wechsel-,'et-omes J, eine proportionale Verstärkung
des @NU rmagnetisierungsgleichstromes J. entspricht. @iauch für die Beziehungen
zwischen .1i ttnd J. nach Fig. q. der Fall ist, sofern man den Proportionalitätsfaktor
zwischen J1 und J-, für die betreffende Drosselspulenspannun,-durch entsprechende
Bemessung der f4 indungszahl der Spule i i richtig wählt. Der Strom J, kann daher
beliebige Werte annehmen. Dies wird durch die Durchflutung der Spulen 7 und 8 einerseits
und der Spule io andererseits verhindert. Steigt nämlich J, über den für die gewünschte
Steuerwirkung erforderlichen Wert hinaus an, so wächst die Wirkleistung und damit
die gemeinsame Durchflutung der Spulen 7 und 8 über den Wert derjenigen von io hinaus
und wirkt damit der Durchflutung der Spule i i entgegen. Infolgedessen nimmt J,
ab und damit auch die Leistung. Das Umgekehrte ist der Fall, wenn die Leistung unter
ihrem Sollwert liegt.
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Die vorstehend angestellten Überlegungen gelten zunächst unter der
Annahme, daß die Netzspannung konstant bleibt, denn da in den Spulen 7, 8 und io
nur der im Netz fließende Wirkstrom auf gleichbleibenden Wert verglichen wird, sinkt
bei zurückgehender Netzspannung im gleichen Maß auch die Leistung. Man kann dies
dadurch vermeiden, daß man die Durchflutung der Spule i i mit sinkender Netzspannung
auf irgendeine Weise verstärkt. Dies kann in der Weise geschehen, daß die Sollwertspule
i o nicht von einer gleichbleibenden, sondern voneiner mit :abnehmender Netzspannung
zunehmenden Spannung gespeist wird. Abb.5 zeigt eine solche Schaltung. Die gewünschte
Spannung wird z. B. von einer Reihenschaltung von zwei rückwirkungslosen Transformatoren,
einem ungesättigten 12 und einem gesättigten 13 geliefert. Die Amperewindungszahl
der Sekundärwicklungen ist klein gegenüber der der Primärwicklungen, so d:aß der
sekundäre Strombelag auf den primären nahezu keine Rückwirkung ausübt. Die Sekundärwicklungen
sind derart in Reihe geschaltet, daß sich ihre Spannungen entgegenwirken. Abb. 6
zeigt den Verlauf der an den Primärw=icklungen liegenden Spannungen U12 und U13
in Abhängigkeit vom Primärstrom J, Ihre Summe ergibt die Netzspannung U,t, ihre
Differenz die Spannung U2, die, wie gewünscht, mit abnehmender Netzspannung zunimmt.
Je nach der Bemessung der beiden Transformatorer@ bzw. Drosseln kann man, gegebenenfalls
durch Anzapfungen an ihren Wicklungen, den Verlauf
von U2 beliebig
gestalten. Man kann auch den Transformator 12 als gleichstromvormagnetisierte Drossel
ausführen. Dann hat die Spannung U12 den gestrichelt angedeuteten Verlauf. Die Spannung
U., wird über den Gleichrichter 14 der Sollwertspule 10 zugeleitet und bewirkt dort
eine Zunahme des Neetniirkstromes. Man kann auf diese Weise auch die Änderung der
Kennlinie der Drossel 9 bei sinkender Netzspannung ,gemäß Abb. q. ausgleichen; indem
die Erregung der Sollwertspule um den fehlenden Betrag ergänzt wird. Die Regelung
der einzustellenden Leistung kann durch den Widerstand 15 erfolgen.