DE973370C

DE973370C - Einrichtung zur elektrischen Blindlastregelung in Wechselstromanlagen

Info

Publication number: DE973370C
Application number: DEH14732D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Kesseldorfer; Willi Schneider
Original assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Current assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Priority date: 1939-08-06
Filing date: 1939-08-06
Publication date: 1960-02-04

Description

Einrichtung zur elektrischen Blindlastregelung in Wechselstromanlagen Zum Verbessern des Leistungsfaktors in Wechselstromanlagen werden gewöhnlich Phasenschieberkondensatoren verwendet, die je nach Bedarf, und zwar vorzugsweise durch selbsttätig arbeitende Regler zu- oder abgeschaltet werden. Bleibt nun aus irgendeinem Grunde die Netzspannung plötzlich aus, so sollen die Kondensatoren so schnell wie möglich vom spannungslosen Netz abgeschaltet werden. Wird nämlich diese Abschaltung unterlassen, so können beim Wiederkehren der Netzspannung Störungen auftreten, da für gewöhnlich die beim Ausbleiben der Spannung vorhandene Regelkapazität gegenüber der beim Wiederkehren der Spannung erforderlichen Regelkapazität zu groß sein wird, weil im allgemeinen die Belastung erst langsam durch Zuschalten der einzelnen Verbraucher wieder zunimmt. Dies hat zur Folge, daß im Zeitpunkt der Spannungsrückkehr das Netz stark kapazitiv belastet ist und gegebenenfalls die Spannung unzulässig hoch steigen kann. Die Verhältnisse können aber auch derart liegen, daß die Wiedereinschaltung des Hauptschalters der Verbraucherstelle gar nicht möglich ist, weil infolge des Einschaltstromes der Regelkapazität die Stromaufnahme so groß sein kann, daß er in die Größenordnung eines Kurzschlußstromes kommt. Die normalerweise eingebauten Überstromrelais in den Hauptschaltern würden dann ansprechen und die sofortige Wiederausschaltung des Hauptschalters verursachen.
Die gleichen Nachteile können auch dann eintreten, wenn auf Wunsch des Elektrizitätswerkes die Blindlastbegrenzer an der Verbraucherstelle zu ganz bestimmten Zeiten, z. B. nachts zwischen 2o.oo und 6.oo Uhr, abgeschaltet werden müssen, obwohl im Zeitpunkt des Abschaltens das Netz unzulässig induktiv belastet war und beim Wiedereinschalten der Verbraucheranlage die entsprechende Zahl von Ausgleichskondensatoren sofort wieder eingeschaltet wird.
Gemäß der Erfindung werden die geschilderten Nachteile bei einer Einrichtung zur elektrischen Blindlastregelung in Wechselstromanlagen mittels Phasenschieberkondensatoren, die durch einen Blindlastregler dem jeweiligen Bedarf entsprechend zu- bzw. abgeschaltet werden, mit einem an der Netzspannung liegenden Relais dadurch vermieden, daß dieses Relais beim Ausbleiben der Netzspannung oder zu einem gewünschten Abschaltzeitpunkt bewirkt, daß die zum stufenweisen Ein- und Ausschalten der Kondensatoren dienenden Steuerorgane des Blindlastreglers selbsttätig in ihre Ursprungslage zurückgeführt werden, so daß bei Wiederkehr der Spannung oder zu einem gewünschten Einschaltzeitpunkt die abgeschalteten Kondensatoren in der den Belastungsverhältnissen entsprechenden Reihenfolge wieder eingeschaltet werden können.
Diese Maßnahme deckt sich keinesfalls mit bekannten Schaltverfahren, die bei elektrischen Fahrzeugsteuerungen Anwendung finden. Bei diesen Steuerungen, z. B. bei elektromagnetischen oder elektropneumatischen Schützensteuerungen für elektrisch betriebene Fahrzeuge, wird oft die Forderung gestellt, daß die auf einer beliebigen Fahrstellung abgeschaltete Steuerung Nullschaltungszwang besitzt. Darunter versteht man, daß die durch Ansprechen eines Überlastrelais, Ziehen eines Notbremsgriffes usw. abgeschalteten Schütze beim Zurückstellen der Auslöseorgane nicht ohne weiteres einschalten, sondern so lange offenbleiben, bis der Führerschalter in seine Nullstellung zurückgedreht und von neuem eingeschaltet wird. Hier handelt es sich also um keine Regelung zur Beseitigung von unzulässigen Blindbelastungen in Wechselstromanlagen, sondern um ein Schaltverfahren zum Steuern von elektrisch betriebenen Fahrzeugen, bei denen der Führerschalter von Hand in die Nullstellung zurückgeführt werden muß und erst dann wiederum von Hand in die gewünschte Stellung gebracht werden kann.
Im Gegensatz zu den im Schalterbau, insbesondere bei Ölschaltern u. dgl., vielfach benutzten Nullspannungs-oder Spannungsrückgangsauslösern, welche bei Wegfall oder Rückgang der Netzspannung die Verklinkung des zugehörigen Schalters lösen, so daß der Schalter geöffnet wird, handelt es sich also bei der Erfindung nicht nur darum, daß beim Ausbleiben der Netzspannung die Kondensatoren selbsttätig vom Netz abgeschaltet werden, sondern es werden gemäß der Erfindung die zum stufenweisen Ein- und Ausschalten der Kondensatoren dienenden Steuerorgane des Blindlastreglers selbsttätig in ihre Ursprungslage zurückbewegt, so daß bei Spannungswiederkehr die einzelnen Kondensatoren nacheinander in der erforderlichen Reihenfolge entsprechend den vorliegenden Belastungsverhältnissen wieder eingeschaltet werden. Würde man die bekannten Nullspannungs- oder Spannungsrückgangsauslöser bei den zum Ein- und Ausschalten der Kondensatoren dienenden Schaltschützen vorsehen, so würden zwar bei Wegfall der Netzspannung diese Schaltschütze geöffnet und die vorher eingeschalteten Kondensatoren abgeschaltet werden. Bei Wiederkehr der Netzspannung würden jedoch die abgeschalteten Kondensatoren schlagartig wieder eingeschaltet werden, woraus sich gerade die obenerwähnten Nachteile ergeben.
Bei einer bekannten Einrichtung zur elektrischen Blindlastregelung in Wechselstromanlagen mittels Phasenschieberkondensatoren, die durch einen Blindlastregler dem jeweiligen Bedarf entsprechend stufenweise zu- bzw. abgeschaltet werden, ist ein an Netzspannung liegendes Relais vorgesehen, welches unabhängig von dem jeweiligen Blindleistungsverbrauch zur Spannungsstützung beim Unterschreiten einer gewünschten Netzspannungsgrenze Kondensatoren zuschaltet und bei Überschreitung dieser Spannungsgrenze wieder abschaltet.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. An das Drehstromnetz RST ist ein Blindlastrelais i angeschlossen, das ähnlich wie ein Blindverbrauchzähler gebaut ist und dessen Meß- bzw. Triebsystemwelle z bei kapazitiver und induktiver Last bzw. beim Abweichen von Sollwerten der Blindlast sich verschieden dreht, d. h. bei reiner Wirklast bzw. bei Sollwerten der Blindlast stillsteht. Auf der Welle .2 sitzen die beiden Triebscheiben 3, denen die Spannungsmagnete 4 und die Strommagnete 5 zugeordnet sind. Die Zahl der Triebsysteme 3, 4, 5 kann je nach Bedarf gewählt werden. Außerdem sitzt auf der Welle 2 eine Schnecke 6, die mit dem Schneckenrad 7 im Eingriff steht. Mit der Schneckenradwelle 8 ist am linken Ende die Buchse 9 und nahe dem rechten das Ritzel io drehfest verbunden. Die Buchse 9 ruht lose in der Bohrung 3o des Ankers i i, der auf der Schwenkachse 12 gelagert ist und einerseits von, dem Steuermagnet 13 und andererseits von der Rückzugfeder 14 beeinflußt wird. Der Anker i i liegt am Anschlag 15, wenn der Steuermagnet 13 erregt ist, während er im unerregten Zustand des Steuermagneten 13 durch die Feder 14 an den Anschlag 16 gezogen wird. Die Schneckenradwelle 8 wird links in der Buchse 9 des Ankers i i und rechts im Lager 17 geführt. Bei ihrer axialen Verschiebung nach rechts drückt sie gegen die Feder 18 und bringt das Schneckenrad 7 und das Ritzel io außer Eingriff mit der Schnecke 6 bzw. dem Zahnrad i9, während beim Rückverschieben nach links der Eingriff der Getriebe 6/7 und io/ig wieder hergestellt wird. Das Zahnrad ig sitzt drehfest auf der Nockenwelle 2o, ebenso der Anschlag 21, die Nockenscheiben 22 und das eine Ende der Spiralfeder 23. Diese Feder dreht die Nockenwelle 2o jeweils in die gezeichnete Ursprungsstellung zurück, in der der Anschlag 21 am ruhenden Gegenanschlag 2.4 liegt, und zwar immer dann, wenn das Ritzel io und das Schneckenrad 7 nach rechts verschoben und somit die Kupplung zwischen der Nockenwelle 2o und der Triebsystemwelle 2 des Blindlastreglers i gelöst ist. Die Nocken 22 steuern über die Kontakte 25 und die Schaltstütze 26 die Phasenschieberkondensatoren 27, um sie je nach Bedarf an das Netz RST anzuschließen oder wieder abzuschalten.
Beim gewählten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Netzspannung vorhanden ist und der Regelvorgang gerade beginnen soll. Ferner sei angenommen, daß das Netz RST induktiv unzulässig belastet ist. In diesem Falle dreht die Welle 2 über das Schneckenradgetriebe 6/7 und die Zahnräder io/ig die Nockenwelle 20 in der Richtung des Pfeiles 28, d. h., die Nockenscheiben 22 schließen der Reihe nach die Kontakte 25; die Schaltschütze 26 sprechen nacheinander an und schalten die Phasenschieberkondensatoren 27 nacheinander ein. Sobald die induktive Blindlast kompensiert oder auf den zulässigen Sollwert gesunken ist, kommen die Wellen 2 und 2o zum Stillstand, wobei gerade so viele Kondensatoren 27 eingeschaltet sind, als der augenblicklich zu kompensierenden induktiven Blindlast entspricht.
Bleibt nun in diesem Augenblick die Netzspannung plötzlich aus, so tritt folgendes ein: der Steuermagnet 13 wird stromlos, die Feder 14. zieht den Anker i i an den Anschlag 16, die Schneckenradwelle 8 wandert axial nach rechts, die Eingriffe zwischen den Rädern 6/7 und io/ig werden gelöst, die Spiralfeder 23 dreht die Nockenwelle 20 entgegen der Richtung des Pfeiles 28 in die gezeichnete Ursprungstellung zurück, die bisher geschlossenen Kontakte 25 öffnen sich, die bisher erregten Schaltschütze 26 werden stromlos, und sämtliche bisher eingeschalteten Kondensatoren 27 werden abgeschaltet. Beim Rückkehren der Netzspannung werden dann die Kondensatoren 27 selbsttätig in der gewünschten Reihenfolge nacheinander entsprechend den jeweiligen Blindlastverhältnissen des Netzes wieder eingeschaltet.
Soll die Abschaltung der Kondensatoren 27 nicht nur beim plötzlichen Ausbleiben der Netzspannung, sondern auch zu einem beliebigen, z. B. vom Elektrizitätswerk vorgeschriebenen Zeitpunkt erfolgen, so kann man eine elektrische Schaltuhr mit Gangreserve vorsehen, deren Nutzstromkontakte 29 im Stromkreis des Steuermagneten 13 liegen. Diese Schaltuhr besorgt zugleich auch das Wiedereinschalten des Steuermagneten 13 zum gewünschten Zeitpunkt.
Statt der Zahnradkupplung io/ig kann auch irgendeine andere Kupplung, z. B. eine elektromagnetische Reibungskupplung, zwischen dem Triebsystem des Blindlastreglers i einerseits und den Steuerorganen für die Phasenschieberkondensatoren 27 andererseits derart eingebaut sein, daß sie beim Ausbleiben der Netzspannung oder zu einem gewünschten Zeitpunkt selbsttätig entkuppelt wird und die Steuerorgane in die Ursprungsstellung selbsttätig zurückkehren läßt, in der sämtliche Phasenschieberkondensatoren 27 abgeschaltet sind. In diesem Falle braucht dann die Welle 8 nicht axial verschiebbar, sondern lediglich drehbar gelagert zu sein. Außerdem ist es auch nicht nötig, die Nockenwelle 2o durch eine Spiralfeder 23 in die gezeichnete Ursprungsstellung zurückzudrehen, sondern diese Rückdrehung kann auch durch eine entsprechende Massenverteilung der Nockenscheiben 22 erreicht werden.
Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß die Feder 18 das Ansprechen des Steuermagneten 13 erleichtert. Diese Feder kann auch fortfallen und die entgegenwirkende Feder 14. entsprechend schwächer gewählt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur elektrischen Blindlastregelung in Wechselstromanlagen mittels Phasenschieberkondensatoren, die durch einen Blindlastregler dem jeweiligen Bedarf entsprechend zu- bzw. abgeschaltet werden, mit einem an der Netzspannung liegenden Relais, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Relais beim Ausbleiben der Netzspannung oder zu einem gewünschten Abschaltzeitpunkt bewirkt, daß die zum stufenweisen Ein- und Ausschaltender Kondensatoren dienenden Steuerorgane des Blindlastreglers selbsttätig in ihre Ursprungslage zurückgeführt werden, so daß bei Wiederkehr der Spannung oder zu einem gewünschten Einsohaltzeitpunkt die abgeschalteten Kondensatoren in der den Belastungsverhältnissen entsprechenden Reihenfolge wieder eingeschaltet werden können.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Triebsystem des nach Art eines Blindverbrauchzählers gebauten Blindlastreglers (i) einerseits und den Steuerorganen (22) für die Phasenschieberkondensatoren (27) andererseits eine oder mehrere Kupplungen (6/7 und 10/1g) eingebaut sind, die beim Ausbleiben der Netzspannung oder zu dem gewünschten Abschaltzeitpunkt selbsttätig entkuppelt werden.
3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuermagnet (13) vorgesehen ist, dessen Anker (ii) in der Arbeitsstellung das Triebsystem des Blindlastreglers (i) mit den Steuerorganen (2o/22) für die Phasenschieberkondensatoren (27) kuppelt und in der Ruhestellung unter dem Einfluß einer Rückzugfeder (14) entkuppelt, so daß die Steuerorgane durch eine Rückstellkraft (23) ebenfalls in ihre Ursprungsstellung zurückkehren können und Phasenschieberkondensatoren abgeschaltet werden. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (i i) des Steuermagneten (13) kraftschlüssig mit einer axial verschiebbaren Triebwelle (8) verbunden ist, die in der einen Stellung (Arbeitsstellung) die Kupplung (6/7 und io/i9) zwischen dem Triebsystem des Blindlastreglers (i) einerseits und der Steuerwelle (2o) für die Steuerscheiben (22) andererseits herstellt, während sie in der anderen Stellung (Ruhestellung) unter dem Einfluß einer Rückstellkraft (14) diese Kupplung wieder löst. 5. Einrichtung nach Anspruch i bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetwicklung des Steuermagneten (13) dauernd am Netz liegt. 6. Einrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Schaltuhr mit Gangreserve vorgesehen ist, deren Nutzstromkontakte (29) iin Stromkreis des Steuermagneten (13) liegen. 7. Einrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückdrehung der Steuerwelle (2o) für die Phasenschieberkondensatoren (27) in die Ursprungsstellung durch eine ungleichmäßige Massenverteilung der Steuerscheiben (22) bewirkt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 725 582, 688 717, 656 979 645 405 6371 i o, 612197, 592 309 588 66g, 531341 457071 442509 301552, 297172294727, 213 731. 185 491, 123 824; schweizerische Patentschrift Nr. 182 450; W. Lehmann, Die Elektrotechnik und die elektrotechnischen Antriebe, 1921, S. 50.