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Einrichtung zur Durchführung des Schaltverfahrens zur Anpassung der
Blindleistungslieferung an den Blindleistungsverbrauch in Wechselstromnetzen Das
Patent 937 721 betrifft ein Schaltverfahren zur Anpassung der Blindleistungslieferung
an den Blindleistungsverbrauch in Wechselstromanlagen mit Hilfe von Kondensatoren
abgestufter. Leistung, bei dem vorzugsweise jeder Leistungsstufe nur je ein Nockenschalter
zugeordnet ist. Bei 'diesem Schaltverfahren werden die bei einzelnen Hauptstufenübergängen
durchzuführenden Einzelschaltungen einer Kombinationsschaltung nacheinander so vorgenommen,
daß der Phasenverschiebungswinkel zwischen der Sollage und der Istlage des Stromvektors
bis zum Abschluß der Kombinationsschaltung jeweils vergrößert wird.
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Nach dem neuen Verfahren entsprechend der hier beschriebenen Erfindung
sind die Abstufung der einzelnen Kondensatoren und deren Anzahl anders gewählt als
bei den Ausführungsbeispielen des Hauptpatentes. Während bei letzteren jede selbständig
schaltbare Kondensatoreinheit nur einmal vertreten und ihre Leistung jeweils so
gewählt ist, daß jede folgende Einheit immer die doppelte Leistung der vorhergehenden
besitzt, ist entsprechend der hier beschriebenen Erfindung die kleinste selbständig
schaltbare Kondensatoreinheit- mehr als einmal, also,zwei-, drei-, viermal usw.
vorhanden, und außer dieser ist nur noch eine einzige weitere Kondensatorgröße ein
oder mehrmals vorhanden. Die zweite Kondensatorgröße ist ein Vielfaches der ersten,
und zwar ist sie vorzugsweise bei n Kondensatoren der ersten Größe
(n
+ i)-mal so groß wie die erste. Wählt man also z. B. vier Kondensatoren je 2o kVar
als erste Kondensatorgröße, so ist die zweite gleich 4 + i) X 2o kVar = ioo kVar.
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Abb. i der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Dieses Ausführungsbeispiel kommt dem Ausführungsbeispiel nach Abb.6 des Hauptpatentes
am nächsten. Soweit die Einzelteile dieser Ausführungsbeispiele einander gleich
sind oder einander entsprechen, tragen sie die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen.
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Übereinstimmend mit Abb.6 des Hauptpatentes ist auch hier das Drehstromnetz
RST der Einfachheit wegen nur einphasig dargestellt. An dieses Drehstromnetz können
die Motoren 7 mit Hilfe von Schaltern 8 angeschlossen werden. Das Drehstromnetz
speist ferner über den Transformator g und den Stromwandler io bzw. den Spannungswandler
i1 die Strom-bzw. Spannungsspulen 12 bzw. 13 des Blindlastreglers 14, der nach Art
eines Blindverbrauchzählers gebaut ist und bei einer Blindbelastung der Anlage unter
oder über der vereinbarten Blindlast in verschiedenem Drehsinne umläuft. Die Systemwelle
15 dieses Blindlastreglers ist über das Getriebe 16 mit der Nockenwelle 36 gekuppelt.
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Auf der Nockenwelle 36 sitzen abweichend von Abb. 6 des Hauptpatentes
sieben Nockenscheiben 75 bis 81, die über Kippschalter (Quecksilberschalter) 82
bis 88 die nicht näher bezeichneten Magnetwicklungen äer Schütze 89 bis
95 an das Hilfsnetz S-0 legen, durch die die Phasenschieberkondensatoren
ioi bis 107 an das Drehstromnetz RST angeschlossen werden. Das Anschließen der Phasenschieberkondensatoren
an das Drehstromnetz RST wird weiter unten noch genauer beschrieben. Die ersten
vier Nockenscheiben 75 bis 78 sind starr mit der Nockenwelle 36 gekuppelt, während
die übrigen drei Nockenscheiben 79 bis 81 lose auf der Nockenwelle 36 sitzen
und über einen toten Gang von der Nockenwelle 36 mitgenommen werden. Zur Erzeugung
des toten Ganges sind auch hier die Nockenscheiben 7g bis 81 mit Schlitzen 31, 32
bzw. 96 versehen, in die die nicht näher bezeichneten Stifte der Mitnehmer
25, 26 und 97 eingreifen, die fest mit der Nockenwelle 36 verbunden sind.
Die zur Erzeugung des toten Ganges erforderlichen Einzelteile können auch in diesem
Falle mit den Teilen nach den Abb. 3 und 4 des Hauptpatentes übereinstimmen.
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Die Nockenwelle 36 wird ferner auch hier von einem Rückstelhnagnet
44 beeinflußt, dessen nicht näher bezeichnete Wicklung an das Drehstromnetz RST
angeschlossen ist.
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Angenommen, die zulässige Blindlast sei Null und die Anlage werde
beim Einschalten von Motoren 7 stark induktiv belastet, dann dreht der Blindlastregler
14 die Nockenwelle 36 so lange in der Pfeilrichtung »ind.c, bis gegebenenfalls der
fest auf der Nockenwelle 36 sitzende Anschlag 34 am ruhenden Gegenanschlag 35 zum
Anliegen kommt. Die Nockenscheiben 75 bis 81 steuern hierbei über die Kippschalter
(Quecksilberschalter) 82 bis 88 die Schütze
89
bis
95 in einer ganz
bestimmten Reihenfolge, so daß die Kondensatoren ioi bis
107 wie folgt eingeschaltet
werden
| Induktive Belastung des Drehstromnetzes RST |
| (Einschaltung) |
| Hauptstufen |
| Übergangsstufen in kVar in kVar |
| _. ioi (2o) ein 20 |
| 2. rot (20) ein 40 |
| 3. 103 (2o) ein 6o |
| 4. 104 (20) ein 80 |
| 5. ioi bis 104 (8o) aus, 105 (ioo) ein ioo |
| 6. ioi (2o) ein 120 |
| 7. io2 (2o) ein 140 |
| B. 103 (2o) ein r6o |
| 9. 104 (20) ein 18o |
| io. ioi bis 104 (8o) aus, io6 (ioo) ein Zoo |
| 1i. ioi (2o) ein 220 |
| 12. 1o2 (2o) ein 240 |
| 13. 103 (2o) ein 26o |
| 14. 104 (2o) ein 280 |
| 15. ioi bis i04 (8o) aus, io7 (ioo) ein 300 |
| 16. ioi (2o) ein 320 |
| 17. io2 (2o) ein 340 |
| 18. 103 (2o) ein 36o |
| 19. 104 (20) ein 38o |
Die Ausschaltung der Kondensatoren ioi bis 107 geht bei zu starker kapazitiver Belastung
des Drehstromnetzes wie folgt vor sich:
| Kapazitive Belastung des Drehstromnetzes RS T |
| (Ausschaltung) |
| Hauptstufen |
| Übergangsstufen ih kVar in kvar |
| 1. 104 (2o) aus 36o |
| 2. 103 (2o) aus 340 |
| 3. io2 (2o) aus 320 |
| 4. 101 (20) aus 300 |
| 5. ioi bis 104 (8o) ein, 107 (roo) aus 28o |
| 6. 104 (20) aus 26o |
| 7. 103 (2o) aus 240 |
| B. io2 (2o) aus 220 |
| g. ioi (2o) aus 200 |
| io. ioi bis 104 (80) ein, io6 (16o) aus i8o |
| 11. 104 (2o) aus 16o |
| 12. 103 (20) aus 140 |
| 13. 102 (20) aus 120 |
| 14. ioi (20) aus ioo |
| 15. ioi bis 104 (8o) ein, 105 (10o) aus 80 |
| 16. 104 (2o) aus 6o |
| 17. 103 (20) aus 40 |
| 18. io2 (2o) aus 20 |
| ig. ioi (2o) aus o |
Beim Arbeiten des Blindlastreglers 14 im Einschaltsinne werden also Kondensatoren
nicht nur ein-, sondern auch ausgeschaltet, und zwar werden auf den Kombinationsschaltungsstufen
(5., io. und 15. Übergangsstufe) zunächst so viele der eingeschalteten Kondensatoren
ausgeschaltet, daß ihr Gesamtbetrag um den Schaltschritt von 2o kVar unter der Kapazität
des neu hinzuzuschaltenden Kondensators bleibt. Andererseits werden beim Arbeiten
des Blindlastreglers 14 im Ausschaltsinne Kondensatoren nicht nur aus-, sondern
auch eingeschaltet, und zwar werden
auf den Übergangsstufen gleicher
Ordnungszahl zunächst soviel Kondensatoren hinzugeschaltet, daß der Gesamtbetrag
um den Schaltschritt von 2o kVar unter der Kapazität des abzuschaltenden Kondensators
bleibt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Drehrichtung des Blindlastreglers
14 während des Ein- und des Ausschaltvorganges sich niemals umkehren kann, d. h.
daß keine Pendelungen auftreten können.
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Für den beschriebenen Ein- und Ausschaltvorgang wurde angenommen,
daß alle sieben Kondensatoren ioi bis 107 ein- oder ausgeschaltet werden. Es ist
selbstverständlich, daß je nach den Belastungsverhältnissen der Anlage nur ein Teil
dieser Einheiten zur Ein- oder Ausschaltung kommen kann.
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Die Arbeitsweise des neuen Blindlastreglers wird noch klarer, wenn
man die beiden Diagramme nach Abb. 2 beachtet. Diese Abbildung läßt zugleich die
Unterschiede und Vorzüge des neuen Schaltverfahrens gegenüber demjenigen nach dem
Hauptpatent deutlich erkennen. In ihr ist als Abszisse die Zeit t und als Ordinate
die induktive bzw. kapazitive Blindlast des Drehstromnetzes in kVar eingetragen.
Das erste Diagramm ist gestrichelt gezeichnet und veranschaulicht das Arbeitsdiagramm
des Blindlastreglers nach dem Hauptpatent für den Einschaltvorgang bei zu starker
induktiver Blindlast im Drehstromnetz, wobei der Blindleistungsschaltschritt in
Übereinstimmung mit dem Zahlenbeispiel des Hauptpatentes 5o kVar beträgt. Der zweite
Linienzug dagegen ist ausgezogen gezeichnet und zeigt das gleiche Diagramm für den
Blindlastregler der hier beschriebenen Erfindung, also ebenfalls für den Einschaltvorgang
bei zu .großer induktiver Blindlast im Drehstromnetz, jedoch mit einem Blindleistungsschaltschritt
von nur 2okVar. In beiden Fällen ist angenommen, daß der Blindlastregler durch seine
Anlaufhemmung so eingestellt ist, daß er erst bei etwa 65 % des Blindleistungsschaltschrittes
von 5o bzw. 2o kVar anläuft.
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Der Anlauf des Blindlastreglers nach dem Hauptpatent (gestrichelt
gekennzeichneter Pfeillinienzug) beginnt deshalb bei einer induktiven Blindlast
von 65 0/0 von 5o kVar, d. h. 32,5 kVar. In Abb. 2 ist dieser Punkt mit a bezeichnet.
Der gestrichelte Pfeillinienzug verläuft von a aus über die Punkte
a', b, b', c, c', d, d',
e, e', f, f', g, g', h, h', i, i', k, k', 1, 1',
m, m', n, n' bis o. Dieser Linienzug zeigt folgendes: Sobald die induktive Blindlast
den Wert von 32,5 kVar erreicht hat, fängt der Blindlastregler an zu arbeiten. Er
läuft zunächst bis zum Punkt a' (bzw. i.). Jetzt wird die induktive Blindlast durch
Einschaltung des ersten Phasenschieberkondensators von 5o kVar (i. Übergangsstufe)
überkompensiert bis zum Punkt b. Von hier ab bleibt das Netz dann konstant kapazitiv
belastet bis zu dem Punkt b'. Daraufhin wächst die induktive Belastung des Drehstromnetzes
bis zu dem Punkt b" (bzw. 2.). In diesem Punkt spricht der Blindlastregler wieder
an (Beginn der 2. Übergangsstufe) und schaltet zunächst den ersten Kondensator von
5o kVar aus. Die weitere Folge ist, daß die induktive Blindlast weiter wächst, und
zwar bis zum Punkt c. Fast gleichzeitig mit der Abschaltung des ersten Kondensators,
und zwar im Punkt c', wird der zweite Kondensator von der Größe ioo kVar eingeschaltet
(Ende der 2. Übergangsstufe) und damit das Drehstromnetz wiederum überkompensiert.
Die Folge davon ist, daß das Arbeitsdiagramm vom Punkt c' auf den Punkt d in den
kapazitiven Belastungsbereich sinkt. Diese kapazitive Belastung bleibt wieder konstant
bis zum Punkt d'. Nun wächst erneut die induktive Belastung des Drehstromnetzes
bis zum Punkt e. Der Blindlastregler läuft wieder an bis zum Punkt e' (bzw. 3.)
und schaltet anschließend den dritten Kondensator von 5o kVar ein (3. Übergangsstufe),
worauf das Drehstromnetz wieder überkompensiert wird und das Arbeitsdiagramm auf
den Punkt f sinkt. Diese Belastung bleibt bis zum Punkt f' konstant. Von hier ab
steigt die induktive Belastung des Drehstromnetzes besonders hoch, zunächst allerdings
nur bis zum Punkt f" (bzw. 4.). Der Blindlastregler läuft in diesem Punkt wieder
an und vollzieht eine zweite Kombinationsschaltung (Beginn der 4. Übergangsstufe).
Er schaltet zuerst 5o, dann ioo kVar aus, so daß die Belastungskennlinie jetzt zunächst
den Punkt f"' und dann den Punkt g erreicht. Fast gleichzeitig, und zwar im Punkt
g', werden Zoo kVar eingeschaltet. Die zweite Kombinationsschaltung ist nun beendet
(Ende der 4. Übergangsstufe). Die Belastungskennlinie sinkt wieder in den kapazitiven
Belastungsbereich bis zum Punkt h usw.
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Vergleicht man diese gestrichelte Arbeitskennlinie des Blindlastreglers
mit dem Zahlenbeispiel des Hauptpatentes, soweit sich dieses auf den Einschaltvorgang
bezieht, so ergibt sich folgende Übersicht über den Einschaltvorgang:
| Einschaltvorgang |
| Übergangsstufen in kVar Hauptstufen |
| in kVar |
| i. in a' 5o ein 50 |
| 2. in b" 5o aus, in c' ioo ein ioo |
| 3. in e' 59 ein 150 |
| 4. in f' 5o aus, in f"' ioo aus, in
g' Zoo ein Zoo |
| 5. in i' 50 ein 250 |
| 6. in k" 5o aus, in L' ioo ein 300 |
| 7. in n' 5o ein 350 |
Der Beginn der i. bis 7. Übergangsstufe ist jeweils aus der gestrichelt gezeichneten
Kennlinie ersichtlich, wobei zu beachten ist, daß die Punkte i., 2., 3., 4., 5.,
6. und 7. mit den Punkten
a', b", e', f", i', k" und
n'
identisch sind.
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Wählt man in Übereinstimmung mit der hier beschriebenen Erfindung
unter anderem neunzehn (statt sieben) Übergangsstufen und einen Blindleistungsschaltschritt
von 2o (statt 5o) kVar, so verläuft das Arbeitsdiagramm des Blindlastreglers.nach
der ausgezogen gezeichneten (statt nach der gestrichelten) Linie. Dieser ausgezogene
Linienzug zeigt zunächst, daß der Anlauf des Blindlastreglers bereits bei 65 % von
2o kVar, d. h. 13 kVar, beginnt. Der Blindlastregier läuft dann auch hier zunächst
bis zum Punkt »i.« und vollzieht die Schaltung der i. Übergangsstufe, d. h.. er
schaltet 2o kVar ein usw. Der übrige Verlauf der ausgezogenen Kennlinie ist im Zusammenhang
mit der vorher besprochenen Übersicht zu beurteilen, die den Einschaltvorgang bei
induktiver Belastung des Dreh-
Stromnetzes zahlenmäßig wiedergibt.
Der Beginn der _. bis i9. Übergangsstufe ist auch hier jeweils aus der Kennlinie
zu ersehen.
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Der gestrichelte Linienzug hat seine höchsten induktiven Belastungsspitzen
in den Punkten c', g' und l', d. h. auf der 2., 4. und 6. Übergangsstufe, der ausgezogene
Linienzug dagegen auf der 5., io. und 15. Übergangsstufe. Man sieht also, daß das
Arbeitsdiagramm des Blindlastreglers nach dem Hauptpatent eine wesentlich größere
Blindlastspitze (Punkt g') aufweist als das Arbeitsdiagramm des Blindlastreglers
nach der hier beschriebenen Erfindung (5., io. und 15. Übergangsstufe). Der Regelvorgang
nach der hier beschriebenen Erfindung erfolgt im übrigen mit Rücksicht auf die größere
Anzahl der Regelstufen feinstufiger. Man erreicht also mit nur zwei Kondensatorgrößen
eine feinstufigere Schaltung und geringere Blindleistungssprünge auf bestimmten
Schaltstufen.
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In Abb. 2 sind lediglich die beiden Kennlinien des Blindlastreglers
während des Einschaltvorganges für eine zu große induktive Belastung des Drehstromnetzes
dargestellt, während die gleichen Kennlinien für den Fall der kapazitiven Belastung
des Drehstromnetzes der Einfachheit wegen weggelassen sind. In diesem zweiten Fall,
also bei kapazitiver Belastung des Dreh-Stromnetzes, verlaufen die beiden Kennlinien
spiegelbildlich zur Nullinie (Abszisse).