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Anordnung zur Speisung eines einphasigen Verbrauchers aus einem Drehstromnetz
Bei der Speisung einphasiger Verbraucher, insbesondere bei der Stromversorgung von
bedienungslosen Verstärkerämtern, wird häufig die Forderung gestellt, daß die Stromversorgung
auch dann aufrechterhalten bleibt, wenn das speisende Drehstromnetz ausfällt. Dabei
sollen auch kurzzeitige Unterbrechungen, wie sie durch Umschalten entstehen können,
vermieden werden.
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Die Erfindung zeigt einen einfachen Weg hierzu. Gemäß der Erfindung
ist das dreiphasige Stationsnetz nur über zwei Phasen mit dem örtlichen Drehstromnetz
verbunden, und an die drei Phasen des Stationsnetzes ist eine mit einer Schwungmasse
gekuppelte Asynchronmaschine mit Kondensatorerregung oder eine Synchronmaschine
angeschlossen, und es wird der einphasige Verbraucher zwischen zwei Phasen des Stationsnetzes
geschaltet, von denen die eine nicht unmittelbar mit dem örtlichen Drehstromnetz
verbunden ist. 1lan erreicht dadurch, daß bei Ausfall des örtlichen Drehstromnetzes
die Spannung an den einphasigen Verbrauchern aufrechterhalten werden kann, da die
Asynchronmaschine bzw. Synchronmaschine infolge ihrer Schwungmasse und ihres Drehfeldes
die Spannung an den beiden Phasen, an welche die Verbraucher angeschlossen sind,
aufrechterhält, auch wenn ein Kurzschluß im speisenden Netz auftritt. Zweckmäßig
ist es, die beiden Phasen des Stationsnetzes über ein Spannungsabfallrelais mit
dem Drehstromnetz zu verbinden, um das Stationsnetz bei einem Fehler im Drehstromnetz
von diesem abzuschalten. Um bei länger dauerndem Ausfall des örtlichen
Drebstromnetzes
die Energieversorgung sicherzustellen, wird eine besondere Antriebsmaschine, z.
B. ein Dieselmotor, vorgesehen, der nach seinem Hochfahren die Asynchronmaschine
bzw. Synchronmaschine, die durch ihre Schwungmasse die Spannungshaltung übernommen
hat, antreibt. Zu diesem Zweck kann man zwischen Arbeitsmaschine und :Motor eine
Kupplung vorsehen, die erst bei Ausfall des Drehstromnetzes wirksam gemacht wird.
Dies kann mit Hilfe eines Spannungsabfallrelais geschehen, das an das örtliche Drehstromnetz
angeschlossen ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für die
Stromversorgung eines Verstärkeramtes dargestellt. In der Figur sind mit 13 die
Heiz- und Anodenstromverhraucher des Verstärkers dargestellt, wobei, was nicht im
einzelnen gezeigt ist, der Heizstrom als Wechselstrom, der Anodenstrom über Gleichrichter
als Gleichstrom den Röhren zugeführt wird. Mit 17 ist das dreiphasige Stationsnetz
bezeichnet, an welches über den Spannungsgleichhalter 14 die einphasigen Verbraucher
13 angeschlossen sind. Durch den vorzugsweise magnetischen Spannungsgleichhalter
wird die Spannung für die Verstärkerröhren so geregelt, daß die Heiz- und Anodenspannung
konstant bleibt. Die Versorgung des Stationsnetzes erfolgt im normalen Betrieb aus
dem örtlichen Drehstromnetz 18 über den Schalter 15. Damit nun bei Ausfall des Ortsnetzes
die Verstärkerröhren unter allen Umständen weitergespeist werden, ist die Anordnung
folgendermaßen getroffen: Ein normaler Asynchronmotor 3, in seiner einfachsten Form
ein Kurzschluß- oder Wirbelstromläufer, läuft dauernd parallel zum Stationsnetz
17 des Verstärkeramtes. Mit dem Asynchronmotor, an dessen Stelle auch ein Synchronmotor
treten kann, ist eine Schwungscheibe 2 gekuppelt, deren Schwungmoment so groß gewählt
ist, daß der Energieinhalt ausreicht, um die von den Verstärkerröhren benötigte
Heiz- und Anodenenergie so lange zu liefern, bis der normalerweise stillstehende
Dieselmotor i angelaufen ist und die Energielieferung übernimmt. Das Schwungmoment
der Scheibe wird zweckmäßig außerdem so bemessen, daß damit auch der Dieselmotor
angefahren werden kann. Zwischen Schwungscheibe 2 und Dieselmotor i ist eine lösbare
Kupplung 4, die zweckmäßig als elektromagnetische Kupplung ausgeführt wird, vorgesehen.
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Der Dieselmotor treibt nach seinem Anfahren den Asynchronmotor als
Generator an und dadurch wird der Energiebedarf des Verstärkeramtes gedeckt. Das
generatorische Arbeiten des Asynchronmotors wird durch den Kondensator 5 ermöglicht,
der ebenfalls dauernd am Stationsnetz liegt, und zwar über einen kleinen Sparumspanner
6 mit Anzapfungen, durch den die Generatorspannung geregelt werden kann.
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Der Asynchronmotor ist größer gewählt, als es mit Rücksicht auf den
Strombedarf des Verstärkeramtes nötig ist, und zwar deshalb, um die Schwungscheibe,
die immerhin für eine Stromlieferung über etwa 2o bis 30 Sekunden bemessen
ist, vom Stillstand aus hochzufahren. Das Stationsnetz 17 ist nur einphasig mit
dem Ortsnetz 18 verbunden, und zwar mit den Phasen R und S. Die Verbraucher 13 sind
nicht an die vom örtlichen Drehstromnetz unmittelbar gespeisten Phasen R und S des
Stationsnetzes A7 angeschlossen, sondern an die Phasen S und T. Im Ausführungsbeispiel
liegt zwischen den Phasen R und S des Stationsnetzes und dem Ortsnetz 18 ein Spannungsabfallrelais
i i. Außerdem ist zum Anfahren des Motors ein Schütz 12 vorgesehen, das vom Strom
in der Phase R betätigt wird. Zum Einlegen der Kupplung ist ein Relais io vorgesehen,
auf das die Spannung des örtlichen Drehstromnetzes einwirkt und das bei Absinken
der Spannungen unter einen bestimmten Wert seinen Kontakt schließt, wodurch der
Gleichrichter 8 über den Widerstand 9 an das Stationsnetz angeschlossen wird und
die Erregung für die Wicklung 7 der magnetischen Kupplung liefert.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Sobald der Hauptschalter
15 eingelegt wird, spricht auch das zweipolige Schütz i i an, so daß der Motor 3
zunächst einphasig gespeist wird. Er läuft damit zwar noch nicht an, nimmt aber
in den Phasen R und S seinen verhältnismäßig großen Stillstandsstrom auf. Dadurch
spricht das vom Strom der Phase R erregte Schütz 12 an, so daß der Motor nunmehr
dreiphasig anlaufen kann. Sobald der Anlauf beendet ist und der Motorstrom unter
einen wählbaren Wert, z. B. unter Nennstrom, gesunken ist, fällt das Schütz 12 wieder
ab und trennt damit die Stationsphase T von der Netzphase T. Der Motor
läuft dagegen einphasig weiter. Da er nur noch die geringen Leerlaufverluste der
Schwungscheibe 2 zu decken hat, ist dies ohne weiteres zulässig. Die beiden Stationsphasen
R und S bleiben weiter über das Schütz i i mit den Netzphasen R und S verbunden,
während die Stationsphase T keine unmittelbare Verbindung mit dem Netz besitzt.
Trotzdem herrschen zwischen den drei Stationsphasen R, S und T die gleichen Spannungen
eines normalen Drehstromsystems, das durch die umlaufende Asynchronmaschine 3 gesichert
ist.
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Wie bereits erwähnt, sind die Verbraucher 13, deren Stromversorgung
nicht unterbrochen werden darf, nicht an die Phasen R und S, sondern an die Phasen
S und T angeschlossen. Das hat zur Folge, daß bei einem Kurzschluß im örtlichen
Netz 18 zwar die Phasen R und S des Stationsnetzes, solange das Schütz i i noch
nicht abgefallen ist, kurzzeitig kurzgeschlossen sind, nicht aber die Phasen S und
T, an denen die Verbraucher liegen. An diesen beiden Phasen wird die Spannung durch
die von ihrer Schwungscheibe angetriebene, nunmehr als Generator arbeitende Asyncliroiimaschine
3 und ihren Parallelkondensator 5 aufrechterhalten, und die Verbraucher 13 merken
von der Netzstörung nichts. Die Spannung verschwindet in keinem Augenblick. Wenn
das Schütz i i durch das Ausbleiben der Netzspannung mit einer kurzen Verzögerung,
die seiner Eigenzeit entspricht, auslöst, führen auch die beiden Stationsphasen
R und S wieder ihre normale Spannung, weil Asynchronmaschine und Konden-
Bator
dreiphasig an das Stationsnetz geschaltet sind. Man kann daher auch an die Phasen
R und S Verbraucher legen, bei denen es nicht darauf ankommt, wenn sie kurzzeitig
spannungslos werden.
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Bei Ausfall des Netzes 18 ist auch das Spannungsrückgangsrelais io
abgefallen, wodurch die Kupplung4 zwischen Dieselmotor i und Schwungscheibe 2 wirksam
wird. Der Dieselmotor kommt zum Anlaufen und übernimmt die Energielieferung. Es
ist dabei nicht wesentlich, daß der Asynchrongenerator bei Alleinbetrieb genau die
gleiche Spannung wie vorher das örtliche Drehstromnetz liefert, weil der Spannungsgleiclilialter
1 4 auch schon zuvor die vom Netz kommenden Spannungsschwankungen ausregeln muß.
Es genügt, wenn die Spannungen ungefähr übereinstimmen. Dadurch entfällt auch die
Notwendigkeit zur Drehzahlregelung des Dieselmotors, die ohne Vorhandensein des
Spannungsgleichhalters i -i sonst notwendig wäre, um eine gleichbleibende Stationsspannung
zu erhalten. Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß das Schütz ii vorhanden ist,
man könnte auch bei einem Kurzschluß im Netz den Schalter 15 öffnen, man müßte dann
das Spannungsabfallrelais io von der Station aus gesehen vor den Schalter i_3 anschließen.
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Im Ausführungsbeispiel ist noch ein Motorschutzschalter 16 vorgesehen,
um eine Gefährdung der Stromversorgung zu vermeiden, wenn der Asvnchronmotor oder
der Kondensator bei normalere Netzbetrieb schadhaft werden. Tritt dieser Fall ein.
dann muß aber auch die Stationsphase T mit der N etzpliase 7' gekuppelt werden,
damit die Verbraucher weiterhin Spannung erhalten, oder es müssen die Verbraucher
13 auf die Phasen R und S umgeschaltet werden. Ferner ist es erforderlich, daß die
Überwachungsstelle selbsttätig vom Eintreten dieses Zustandes benachrichtigt wird.