DE712809C - Schaltung zur Wirkleistungsregelung in Drehstromsystemen - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.

Claims (3)

1. PATr,N TASPRÜciir: i. Schaltung zur Wirkleistungsregelung in Drehstromsystemen unter Verwendung einer gleichstromvormagnetisierten Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichstromteil der Drosselspule eine dem Wirkstrom der zu regelnden Leistung verhältnisgleiche Gleichstromdurchflutung (7 und 8) einer den Sollwert der Leistung vorschreibenden Durchflutung (io) entgegenwirkt und daß noch eine der Wechselstromerregung der Drosselspule proportionale Gleichstromerregung (ii) vorgesehen ist, die bei einer. bestimmten, der Drosselspule zugeführten Wechselspannung dem von der Drosselspule aufgenommenen Wechselstrom labilen oder annähernd labilen Charakter verleiht.
2. 2. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Wirkstrom der zu regelnden Leistung verhältnisgleiche Gleichstromdurchflutung von zwei sich entgegenwirkenden, in getrennten Wicklungen (7 und 8) erzeugten Einzeldurchflutungen gebildet wird, deren Erregerströme über Gleichrichter (5 und 6) einer bekannten Wirkleistungsrelaisschaltung entnommen werden (Abb. i).
3. 3. Schaltung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Sollwert der Leistung vorschreibende Durchflutung (io) bei abnehmender Netzspannung vergrößert wird (Abb. 5). q.. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertdurchflutung (i o) von einer mit abnehmender -Netzspannung selbsttätig ihre Spannung vergrö2,ernden Spannungsquelle (Transformatoren 12 und 13) beeinflußt wird (Abb. 5).