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Einrichtung zur selbsttätigen Abstimmung von Resonanzkreisen, insbesondere
solchen, die eine regelbare Erdschlußspule enthalten Die Kapazität von Hochspannungsnetzen
ist bekanntlich starken Schwanküngen unterworfen, da Teile des Netzes, wie z. B.
verkabelte Teile, je nach Bedarf zu- oder abgeschaltet werden. Bei einer,Erdschlußkompensation
muß aber dieReaktanzderP.etersenspule der jeweiligen Netzkapazität angepaßt sein,
um so den erforderlichen Resonanzzustand zu erhalten.
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Es ist bekannt, die Abstimmung des Netzes mittels eines cos p-oder
Ouotientenmeßgerätes zu überwachen, das den Antrieb des Anzapfschalters einer regelbaren
Erdschlußspule steuert, wobei die Erregung des Resonanzkreises durch eine dem Nullpunktanschluß
der Petersenspule zugeführte Fremdspannung gleicher oder annähernd ,gleicher- Frequenz
vorgenommen wird. Man macht sich hierbei den Umstand zunutze, daß bei vollkommener
Abstimmung des Netzes dem Resonanzkreis durch die Hilfsspannung nur ein Wirkstrom
zugeführt werden kann, während bei einer Verstimmung eine vor- oder nacheilende
Blindkomponente auftritt. Die Erfindung löst die Aufgabe der selbsttätigen Abstimmung
dadurch, daß der von einer Zusatzspannung oder Nullpunktspannung erzeugte Hilfsstrom
zusammen mit einem annähernd .konstanten Strom gleicher Frequenz und geeigneter
Phasenlage unmittelbar in einem Regelmotor ein Drehmoment erzeugt, dessen Richtung
von der Phase des Hilfsstromes abhängt und zur Resonanzeinstellung der regelbaren
Reaktanz benutzt wird.
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Es wird somit tbei.derErfindung die Phasenabhängigkeit des Hilfsstromes
vom Abstimmungszustand unmittelbar und ohne Verwendung von Relais o. dgl. zur Steuerung
des Antriebsmotors verwendet, welcher wiederum die Induktivität der möglichst kontinuierlich
regelbaren Drosselspule sinngemäß ändert.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
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In Abb. i erzeugt die durch den Motorgenerator G erzeugte Hilfsspannung
UH in dem aus einer Petersenspule i und der Kapazität 2 des Netzes bestehenden Resonanzkreis
einen Hilfsstrom TH, der je nach dem Abs
s tininiungsgrad des Netzes
voreilend, ohinisch oder nacheilend ist, d. 1i. bei Verstimmung des Kreises ist
eine Blindkomponente vorhanden. Verwendet man, wie A.bb. i zeigt, als Regelorgan
für die regelbare Petersenspulet einen zweipliasigenAsvnchronmotor.ll und führt
der Regelphase R den Strom IH und der Hilfsphase H einen mit der Spannung UN phasengleichen
annähernd konstanten Strom iH zu, so bildet, wie das Stroindiagramin nach :'!£b1).
2 zeigt, H mit der Blindkomponente JH - sin (1 ein Drehmoment, wobei die
Drehrichtung des Motors davon abhängt, ob JH-sin (i. vor- oder nacheilend bzw. die
Induktiv ität i zu groß oder zu klein ist.
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%
Wird als Regelorgan ein Nebenschlußkollektormotor verwendet,
so führt nian zweckmäßig der Erregerwicklung den Hilfsstrom JH zu, während Strom
i.H den Ankerzweig speist. Zu beachten ist jetzt, daß im Gegensatz zum Asvncllronmotor
JH - sin (und iH phasengleich sind, d. 1i. also, daß, iH gegen 1'N uni 9o'
phasenverschoben sein müssen. Die Induktiv ität der Erregerwicklung .bzw. die der
Regelphase bei Verwendung eines Asynchroninotors ist zweckmäßig durch eine in Reilie
geschaltete Kapazität zu kompensieren.
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Bei dererfin.dungsgemäßenAnordnung führt die Regelphase R des Antriebsmotors
im Ruhezustand, d. h. nach erfolgtem Abgleich, der. größtmöglichen Strom. Für diesen
Dauerstrom. der als Resonanzstrom rein ohmisch ist und aus diesem Grunde nicht zum
Drehmoment beiträgt, müßte aber der Motor ausgelegt werden. Andererseits soll der
Motor aber noch bei einer möglichst großen Versti.nimung des Resonanzkreises, d.
h. bei sehr kleinem JH und damit JH- sin q., ansprechen-. Es sei deshalb das Stromdiagramm
(Kreisdiagrainni) nach Abb. 3 an Hand von Beispielen näher erläutert. Es ist
worin r den Dämpfungswiderstand des Resonanzkreises in Ohin, z. B. r
= i, x = L - co in Ohin, z. B. x = -2o, und
in - Olim, z. B. K = 2o, darstellen.
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Es wird dann a) bei einer Dämpfung von 5 °/o im Resonanzfall JH= i
(Max.), b) bei einer Verstimmung von 5 % (K =
JH=o,7i und
JH -sin (p =o,5, c.) bei einer Verstimmung von 30'/, JH
= 0,2
und JH - sin rI = o,2.
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.Man kann nun wohl den Motor wegen der kurzen. Regelzeiten im Lauf
überlasten, nicht aber im Ruhezustand, Es ist aus dieseln Grund,: erforderlich,
die Wirkkomponente möglichst weitgehend und den Resonanzstrom im Ruhezustand vollständig
zu kompensieren.
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Gemäß der weiteren Erfindung wird die Olimsche Komponente des Hilfsstromes
ini Resonanzfall durch den 11agnetisierungsstrom einer gleichstromvormagnetisierten
Drossel, beispielsweise in der Auslegung eines Gleichstromwandlers, kompensiert,
wobei dieWechselspannung der Drossel gegen die dem Resonanzkreis zugeführte Spannung
um go'' pliasenverscho,ben ist und die Vormagnetisierundurch den gleichgerichteten
Hilfsstrom vorgenommen wird. Damit verwandelt sich die Schaltung nach Abb. i in
dieBrückenschaltung nach Abb.. .
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Da der Hilfsstrom JH im Resonanzfall in Phase mit der vom Generator
G erzeugten Spannung UH ist, der Strom JC des Gleichstroinwandlers Lt'gegen seine
Wechselspannung aber um go° phasenverschoben ist, muß zur Speisung des Gleichstromwandlers
MT- die gegen die Spannung UH um go° phasenverschobene Hilfsspannung j -
UH benutzt werde:i. die ja bei dreiphasiger Erzeugung der Hilf= Spannung immer vorhanden
ist.
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Da der primäre Gleichstrom des Wandlers f' der gleichgerichtete Hilfsstrom
JH t -ist, da ferner durch geeignete Wahl des L'bcrsetzungsverhä ltnisses des Wandlers
und d:°s regelbaren Widerstandes r Jc = JH
geniaclit werden kann, und durch
die Wahl der Hilfsspannungen UII und j - UH auch diu Stromphasen gleich sind, so
gilt für den Res:>-nanzfall in der Regelphase R desMotors aI JH-fc .=
o
und allgemein JH resultierend =jH-Jc. Damit nimmt aber das Stromdiagramm
nach Abb. 3 die in den Abb. 5a und 3b (largestellte Form an.
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jetzt verschwindet die Ohinsche Komponente im Resonanzfall im Ruhezustand
des Regelmotors völlig und ist nur in nieder@i-Höhe während der Regelung vorhanden.
Es kann somit jetzt der Motor für die größte Verstimmung, d. h. für den kleinsten
Wert von JH, ausgelegt werden.
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Besteht in der Anlage eine durch Unsvniinetrie der Phasenkapazitäten
Hervorgerufen v Nullpunktspannung mit Netzfrequenz, so kann diese bei Verwendung
einer Hilfsspannung c-on etwas abweichender Frequenz naturgemäß nicht von Jc kompensiert
werden, da ihre Frequenzen nicht übereinstimmen. Es tri#t vielmehr somit eine Schwebung
auf, in deren Verlauf sich der Störungsstrom in der Brückendiagonale nach Abb..I
einmal zu Jc addiert
und einmal kompensiert wird. Um für die Zeit
-der Addition den Motor nicht zu überlasten, ist es zweckmäßig, wie die Abb.6 zeigt,
parallel zur Regelphase R des Motors 17 und zum Gleichrichter g eine gesättigte
Eisendrossel D zu schalten, die der Ableitung des Überstromes dient. Der Motor läuft
in diesem Teil der' Schwebung mit verminderter Empfindlichkeit, erreicht :diese
jedoch im zweiten Teil der Schwebung, wo die volle Kompensation der Störungskomponente
erfolgt, wieder.
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Die Hilfsspannungen UH und j # UH, deren Frequenz
nur wenig von der Netzfrequenz abweicht, können, wie die A:b:b. i und 4 zeigen,
durch einen Motorgenerator G erzeugt werden, oder aber diese Hilfsspannungen werden
einem Drehregler entnommen, der primärseitig am Netz liegt und dessen Läufer durch
einen Hilfsmotor mit geringer Geschwindigkeit gegen oder in Richtung des Drehfeldes
angetrieben wird, so daß die Drehzahl des Läufers sich zur Felddrehzahl addiert
oder subtrahiert, womit der Sekundärspannung .der geringe erforderliche Frequenzunterschied
gegeben ist. Es ist auch möglich, an Stelle eines besonderen Hilfsmotors .das dem
Läufer des Drehreglers innewohnende Moment unter Zuhilfenahme einer drehzahlabhängigen
Bremse zum Antrieb des Läufers auszunutzen.