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Anordnung zum selbsttätigen Abgleich von Resonanzkreisen, insbesondere
von solchen mit regelbaren Erdschlußspulen Die Erfindung betrifft' eine selbsttätig
wirkende Anordnung zum Abgleich von Resonanzkreisen, insbesondere solchen, die regelbare
Erdschlußspulen enthalten. Es wurden hierfür bereits Schaltungen vorgeschlagen,
bei denen beispielsweise ein Regelmotor unmittelbar von der Blindkomponenten eines
Hilfsstromes gesteuert wird, der mit einer von der Netzfrequenz etwas abweichenden
Frequenz dem Resonanzkreis zugeführt wird. Durch diese Hilfsfrequenz wird erreicht,
daß bereits etwa vorhandene Nullpunktsspannungen nicht auf den Regelmotor oder gegebenenfalls
statt dessen auch auf ein wattmetrisches Relais einwirken können, da deren Hilfsphase
mit der Hilfsfrequenz erregt wird und Ströme der Netzfrequenz daher nur ein Pendeln
des Regelorgans hervorrufen können. Besitzt das Regelorgan eine ausreichende mechanische
oder elektrische Trägheit, so unterbleibt die Pendelung überhaupt, indem das Regelorgan
nur noch auf die Hilfsfrequenz reagiert.
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Bei diesen Anordnungen ist es jedoch erforderlich, den Strom mit der
Hilfsfrequenz bereitzustellen, wofür im allgemeinen ein Motorgenerator oder auch
ein Frequenzumformer benötigt wird. Hierdurch wird aber die Anordnung wesentlich
kompliziert, und es ist die Aufgabe der Erfindung, die selbsttätige Einregelung
des Resonanzkreises unter Vermeidung einer derartigen Hilfsfrequenz durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Hilfsstrom mit Netzfrequenz
für die selbsttätige Steuerung benutzt wird, wobei bei der Zusammensetzung der entsprechenden
Hilfsspannung
mit der gegebenenfalls auftretenden Nullpunktsspannung eine periodische Kommutierung
einer dieser beiden Spannungen erfolgt. Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand
der Zeichnung noch näher erläutert.
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In Fig. z ist zunächst schematisch die gesamte. Schaltung dargestellt.
Dabei bedeuten K die Kapazität des Resonanzkreises, z. B. die Leitungskapazität
einer Fernleitung, X die regelbare Erdschlußspule, M den Regelmotor und e die Stromquelle
für die Hilfsspannung. 6o ist der Sternpunkt des Transformators, an den die Erdschlußspule
angeschlossen ist bzw. die an diesem auftretende Nullpunktsspannung, und 99 ist
der Dämpfungswiderstand des Kreises. J ist ferner der Hauptstrom und J$ der Strom
der Hilfsphase. Die Wirkungsweise der Anordnung nach der Erfindung ist folgende,
wobei auf die Diagramme nach den Fig. 2 bis 4 der Zeichnung Bezug genommen wird.
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Wenn an dem Nullpunkt keine Nullpunktsspannung vorhanden ist, so erfolgt
die Drehmomentbildung des Regelorgans bei mangelnder Resonanz des Kreises durch
die Ströme J$ und J - sin 99. Ist der Resonanzfall erreicht, so verschwindet
das Drehmoment, weil J - sin (p = o wird (Fig. a). Ist dagegen
eine Nullpunktsspannung e, vorhanden, so setzt sich diese mit der Hilfsspannung
e zur resultierenden Spannung e, zusammen (Fig. 3). Im Resonanzfall ist Jmax jetzt
mit eres phasengleich. Da aber JH nicht in Phase mit eres, sondern mit e ist und
e gegen e, um den Winkel 99' verschoben ist, so bleibt jetzt auch im Resonanzfall
eine Phasenverschiebung zwischen J und J$ bestehen, so daß ein Drehmoment
vorhanden ist. Das Regelorgan regelt daher über die Resonanzlage hinaus so lange,
bis J mit jx phasengleich ist. Es versucht hierbei die Stromkomponente Jmax
- sin 99'.a das Regelorgan aus der Resonanzlage heraus zu bewegen.
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Denkt man sich nun die störende Nullpunktsspannung um z8o° phasenverschoben,
so bildet sich nach Fig. 4 jetzt eine andere störende Stromkomponente JmaxB
- sin 99'B aus, die der ersteren gleicht, aber entgegengesetzt gerichtet
ist. Es gilt demnach die Beziehung JmaxA ' Sm T'g - - JmaxB
' Sin p'. B.
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Da jedoch beide Komponenten gleiche, aber entgegengesetzte Drehmomente
ausbilden, so würde sich die Regelung auf den richtigen Mittelwert einstellen, wenn
es gelingen würde, e, periodisch in seiner Richtung um 18o° zu ändern.
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Die gleiche Wirkung wie bei der vorerwähnten Anordnung von eo läßt
sich jedoch dadurch erzielen, daß man statt dessen die Hilfsspannung e entsprechend
periodisch umpolt. Die Umpolung muß in gleichen Zeitabständen, beispielsweise jede
Sekunde erfolgen. Sie kann unmittelbar durch einen Motor oder eine periodisch arbeitende
Kippschaltung vorgenommen werden. Sind mehrere regelbare Erdschlußspulen im Netz,
deren Hilfsspannung synchron umgeschaltet werden muß, so empfiehlt sich die Steuerung
des Umschalters über ein Vorgelege durch einen kleinen Synchronmotor oder unmittelbar
durch eine Synchronuhr. Die letztere Anordnung hat den Vorteil, daß sie ständig
in Betrieb sein kann, während das von ihr gesteuerte Schaltschütz nur für die Zeit
der Abstimmung des Resonanzkreises eingeschaltet zu werden braucht. Die Einstellung
des Kontaktgebers bei Parallelschaltung erfolgt am einfachsten nach den Schwankungen
eines Nullpunktsspannungsmessers, der dem Umschalttakt der ersten bereits eingeschalteten
Drehanordnung folgt.
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In Fig. 5 ist eine beispielsweise Ausführungsform hierfür dargestellt.
In dieser bedeuten wieder X die Erdschlußspule, M den Regelmotor und e die Stromquelle
für die Hilfsspannung. Durch den Umschalter U, der z. B. durch den Hilfsmotor
H betätigt wird, erfolgt bei der Zusammensetzung der Hilfsspannung e mit der Nullpunktsspannung
eo eine dauernde Umpolung der Hilfsspannung e. Die Ankopplung an die Erdschlußspule
erfolgt dabei regelmäßig über einen Anpaßtransformator W. Ferner kann man in bekannter
Weise noch eine gleichstromvormagnetisierte Drossel D vorsehen, die durch
den Strom J über den Gleichrichter G gesteuert wird und deren Spannung e'
eine derartige Phasenlage hat, daß der Drosselstrom in der Nähe des Resonanzpunktes
die Wirkkomponente des Regelstromes J kompensiert und damit den Motor nach erfolgtem
Abgleich von dem hohen Resonanzstrom entlastet. Der Motor führt jetzt nur den Differenzstrom
J-J'.
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An Stelle des Umschalters kann auch die Umpolung induktiv, beispielsweise
durch Zwischenschaltung eines Drehreglers vorgenommen werden, der ebenfalls bei
einer Rotordrehung von 18o° e1. eine Umpolung der Hilfsspannung vornimmt. Schließlich
kann auch die Umpolung feinstufig mittels eines Kommutators bewirkt werden, der
gegebenenfalls Widerstandsverbindungen enthält'(Fig. 6). Auch gesteuerte Entladungsgefäße
kann man zur Kommutierung verwenden.
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Da eine stufenlos regelbare Erdschlußspule in weiten Grenzen ihre
Induktivität ändern kann, ändert sich dabei auch die Empfindlichkeit der Regelanordnung
sowohl im Resonanzbereich als auch bei maximaler Verstimmung in gleichem Maße. Um
dieses zu vermeiden, muß man die Hilfsspannung wenigstens in groben Stufen der Induktivitätsveränderung
anpassen. Man wird also entweder einen kontinuierlichen Spannungsregler (Drehregler
usw.) mechanisch oder elektrisch mit dem Regelmechanismus der Drosseln kuppeln oder
das Übersetzungsverhältnis des Anpaßtransformators W (Fig. 5) über Schaltschütze
S in wenigen Grobstufen ändern, wobei auch hier die geregelte Spule selbst die Umschaltung
steuert.
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Der Anpaßtransformator kann zum Schutz der Regelanordnung im Erdschluß
als Sättigungswandler ausgelegt werden.
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Auch bei der beschriebenen Anordnung kann eine Kompensation der Wirkkomponenten
im Hilfsstrom durch einen zusätzlichen gesteuerten Strom J' vorgenommen werden.
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Bei den bisher beschriebenen Anordnungen liegt der Erzeuger der Hilfsspannung
in Reihe mit der regelbaren Induktivität, wobei auf Stromresonanz abgestimmt wird.
Es sind aber auch Abgleicheinrichtungen bekannt, bei denen die Hilfsspannung bei
Erdschlußkompensation dem Sternpunkt zugeführt wird, also
auf Spannungsresonanz
abgestimmt wird. Auf diesen Fall läßt sich die Erfindung sinngemäß übertragen.