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Schalt- und Maschinenanordnung zur Erzeugung von stetig revelbaren
Wirk-und Blindwiderständen beliebigen Vorzeichens Gemäß dem Hauptpatent 746 129
ist es durch die Schalt- und Maschinenanordnung der Abb. i .der Zeichnung, in welcher
-WM eine asynchrone Maschine, Widerstandsmaschine genannt, GM eine synchrone
oder asynchrone Maschine, Gangmaschine -genannt, deren Schaltung nicht weiter angegeben
ist, BiIVl eine kompensierte Schlupffrequenz-Erregermaschine und DRa und DRß- zwei
Doppeldrehregler bedeuten, möglich, die Widerstandsmaschine zu veranlassen, einen
durch die Gleichung G@ = y@ -E- j k@ = r, -j- 9 kl _' k. (cos
a -E- i m cos ß) (i) ausdrückbaren komplexen Widerstand G, zu erzeugen. -Dabei ist
beispielsweise angenommen, daß die Widerstandsmaschine und damit der erzeugte komplexe
Widerstand über den Isoliertransformator T in die Leitung L eingeführt
sei. Im Hauptpatent wird ferner gezeigt, daß der erzeugte komplexe Widerstand durch
die Gleichungen G@ - y@ + p k@ = yi -i- 9 ki _. ko cos x #
eiß (2)
und G#- = yx -I- y k@ =r, -f - j k1 - ho cos x (cos
ß -I- p sin ß) (2a) ausdrückbar ist, wenn die Regelung des Erregerstromes 1s der
Erregermaschine EAII durch den Doppeldrehregler DR, und den einfachen -Drehregler
Rß der Abb.- 2 erfolgt. In diesen Gleichungen bedeuten r1 und k1 den Wirk- bzw.
den Blindwiderstand der Netzfrequenzwicklung der Widerstandsmaschine WM,
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k, einen von den Konstanten der Widerstandsmaschine und der Drehregler abhängigen
Widerstand, a und ß durch die Drehregler beliebig einstellbare Winkel und in das
Verhältnis der Scheinleistungen der Doppeldrehregler DR,; und DR" der Abb. i bei
gleicher Sekundärspannung.
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Die in den Abb. i und :2 beispielsweise dargestellten Schaltungen
haben die Eigenschaft, eine beliebige Regelung des Erregerstromes 7; sowohl der
Größe als auch der Phase nach zu ermöglichen. Bei der Schaltung der Abb. i wird
dies durch Regelung der Größe des Erregerstromes nach zwei zueinander senkrecht
stehenden Richtungen erreicht, während bei der Schaltung der Abb.2 der Doppeldrehregler
DRu die Größe und der einfache Drehregler Rß die Phase des Erregerstromes j; regelt.
Nebenbei ist hier zu erwähnen, da13 der Netzfrequenzstrom 1, nicht unbedingt
dem Doppeldrehregler DRa zugeführt zu werden braucht, sondern daß auch die Schaltung
der Abb. 3 statt jener der Abb. 2, bei welcher der Netzfrequenzstrom der Widerstandsmaschine
dem einfachen Drehregler R", zugeführt wird, möglich ist, ohne an der Wirkungsweise
der Anordnung etwas zu ändern.
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Die Regelung des Erregerstromes der Größe und der Phase nach ist aber
auch durch andere Drehregleranordnungen möglich. So kann man beispielsweise schon
durch zwei einfache Drehregler, also durch die Drehregler Ra und R3 der Abb. q,
dasselbe Ziel erreichen, wenn eine bekannte mechanische Einrichtung angeordnet wird,
die die Drehregler so zu kuppeln gestattet, daß entweder beide Regler im Sinne ihrer
Drehfelder (bzw. gegen ihre Drehfelder) oder der eine Regler im Sinne seines Drehfeldes
und der andere gegen sein Drehfeld verstellt werden. Im ersten Fall wird die Phase,
im zweiten die Größe des Erregerstromes T3 geregelt. J Die für die Regelungsanordnung
der Abb. i gültige Gleichung (i) zeigt, daß eine annähernd gleich günstige Regelung
des Wirkwiderstandes r, und des Blindwiderstandes k1 nur dann möglich ist, wenn
der Faktor m sehr groß gegen i ist, denn der Blindwiderstand k1 ist bei den hier
in Frage kommenden Widerstandsmaschinen 200- bis .4oomal gröl'.ler als der Ohmsche
Widerstand r1, wenn keine künstliche Vergrößerung des Luftspaltes vorgenommen ist.
Noch ungünstiger liegen die Verhältnisse bei der Regelungsanordnung der Abb.2. weil
hier, wie die Gleichung (2a) zeigt, beim regelbaren Glied im Ausdruck für den Blindwiderstand
k, der Faktor m fehlt.
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Um günstigere Regelungsverhältnisse zu erhalten, wurde die Einschaltung
einer zweiten Widerstandsmaschine oder eines Kondensators vorgeschlagen. Eine andere
Art, um sowohl für den Wirkwiderstand r, als auch für den Blindwiderstand k, gleich
günstige Regelungsverhältnisse zu erreichen, ist Gegenstand der Erfindung. Die Erfindung
besteht in der Anordnung von Zusatzregeltransformatoren neben den Hauptdrehreglern
mit der Aufgabe, einen .im wesentlichen konstanten komplexen Widerstand zu erzeugen,
der zusammen mit dem gleichfalls konstanten komplexen Widerstand r, -4- jk
der Netzfrequenzwicklung der Widerstandsmaschine das gewünschte konstante Glied
in der Gleichung für den komplexen Widerstand Gz erzeugt.
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Am naheliegen.dsten ist es, das erwähnte Ziel durch Verdoppelung der
Regelungsanordnung zu erreichen. In Abb. 5 ist beispielsweise der Fall dargestellt,
in welchem neben den Doppeldrehreglern DRa, und DR3 die beiden Zusatzdoppeldrehregler
DR" und DRq angeordnet sind. Der erzeugte komplexe Widerstand nimmt dann
den Wert G@ = y@ -I- j k- = r, `E' 9 kl -. k", (cos z -f- j (os ß)
- k,- (cos ri -f- y cos ?9) (3) an. Verdoppelt man dagegen die Regelungs- der Abb.
6. Die Gleichung für den komplexen anordnung der Abb. 3, so bekommt man jene Widerstand
lautet dann G- .--- r- + j k- = r, +
j k1 -hol # cos a (cos (3 4- j sin ß) -kn., cos rl (cos t9 -f- j sinz9)
(4) In beiden Fällen ist es möglich, durch die Zusatzdrehregler DR" und DR&
das konstante Glied in der Gleichung für den komplexen Widerstand beliebig einzustellen.
So kann man auch beispielsweise das konstante Glied gleich Null machen, so daß die
Gleichungen (3) und (.4) in G- = r- -i- j k- - - kpl (cos cs -f -
y cos ß) (5) bzw.
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Gar^# -i- k@=-kol # cos a (cosß -f- j sing) (6) übergehen. Durch die
Winkel v. und ß lassen sich dann-sowohl der Wirk- als auch der Blindwiderstand innerhalb
gleich großer Grenzen regeln.
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Dasselbe Ziel kann auch durch Anordnung zweier einfacher Drehregler
erreicht werden, wenn sie entweder voneinander unabhängig einstellbar oder aber
so kuppelbar sind, wie es oben bei der Besprechung der Schaltung der Abb. q. auseinandergesetzt
wurde. Dieser Fall ist in Abb. 7, in welcher neben den Hauptdrehreglern
DRa
und DR,3 die beiden einfachen Drehregler R" und Rq angeordnet sind, dargestellt.
Für den komplexen Widerstand gelten dann die Gleichungen G, = y- -f- j k@
= y, -I- 9 ki - kos (cos v. -E- j cos ß) - kos (ei`
-I- &P) (7)
bzw.
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G, = y- -f- 9 )#-= y, + 9 k, - k", (cos
ac -f- j cos ß) -__ k" J [cos il -E- cos Ü -f- 9 (sin i7 -E- sin i9)] (7a)
Durch geeignete Wahl von il und e ist es also möglich, dem im Betriebe konstanten
Glied y1 -E- j k1 -ko2 [cos il -f- cos 0 -f- j (sin 77 -f- sin t9)] den gewünschten
Wert zu erteilen.
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Kuppelt man die Drehregler Rund R,? der Abb. 7 -miteinander, so erhält
man die Schaltung der Abb. 8, für welche die Gleichung G- = y- +
j k- = y, -E- j k, -h" (cos « -I- j cos ß) - k", # cos
I7 - ezF (8)
gilt, wenn mit a ein von der mechanischen Kupplung
der Regler des Doppeldrehreglers DR,j abhängiger Winkel bezeichnet wird. Der Scheinwiderstand
k2, # cos q hat also im Betriebe eine konstante Richtung ;und eine regelbare Größe.
Auch diese Anordnung kann in vielen ,Fällen val1lkommen ,ausreichen.
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Dasselbe gilt auch für die Schaltung der Abb. 9, in welcher statt
des Doppeldrehreglers DR,, der Abb. 8 der einfache Drehregler R;, angeordnet ist.
Es. gilt hier die Gleichung G - = y- -I- j k_
= y, -f- j kl - k" (cos rx + j c os ß) - k,.= # eA (9) in welcher
der komplexe Widerstand ko2 - ei eine konstante Größe uxid eine regelbare
Richtung besitzt.
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Allgemein ist zu erwähnen, daß bei den Schaltungen nach den Abb. 7,
8 und 9 statt der Zusatzdrehregler in besonders gelagerten Fällen auch die Anordnung
von Stromtransformatoren genügen kann, falls es möglich ist, durch irgendeine der
bekannten Schaltungen gerade den gewünschten bzw. erforderlichen Phasenwinkel zu
gewinnen. Dasselbe kann in besonderen Fällen, namentlich wenn der einzustellende
komplexe Widerstand unverändert bleiben soll, auch für die Hauptdrehregler gelten.
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Bei den beispielsweise behandelten Schaltungen der Abb. 7, 8 und 9
karrn statt der Doppeldrehregler DR.' und DRa auch die Regleranordnung der Abb:
a oder der Abb. 3 mit einem Doppeldrehregler und einem einfachen Drehregler oder
auch die Anordnung der Abb. q. mit zwei unabhängigen einfachen Drehreglern mit dem
gleichen Erfolg angewendet werden. Auch der Fall ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen,
in welchem der Erregerstrom der Schlupffrequenz-Erregermaschine entweder nur der
Phase oder nur der Größe nach geregelt zu werden braucht. Es kommen dann als Hauptdrehregler
entweder nur ein einfacher Drehregler oder nur ein Doppeldrehregler zur Verwendung.
In allen Fällen ist es für die Erfindung wesentlich, daß durch einen Zusatzregeltransformator
das im Ausdruck für den komplexen Widerstand G, konstante Glied einen solchen komplexen
Widerstandswert annimmt, daß die Regelung beider Komponenten des komplexen Widerstandes
G2 möglichst günstig oder ausreichend günstig ausfällt.