DE1513321C - Blindleistungsregler mit einem in Gleich richterbruckenschaltung ausgeführten Richtungs relais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Blindleistungsregler, abhängig zu machen. Der Unempfindlichkeitsbereich

bei dem die Blindstromrichtung mittels eines in wird dabei durch einen Drehwiderstand an Ort und

Gleichrichterbrückenschaltung ausgeführten Rieh- Stelle während des Betriebes eingestellt. Die Zeit-

tungsrelais erfaßbar ist-und der die Kompensation verzögerung wird durch ein Verstellwerk erzeugt,

der Blindleistung durch Zu- bzw. Abschalten von 5 dessen Ablauf von der Abweichung der Regelgröße

Kondensatoren über Steuerrelais herbeiführt. vom Sollwert abhängig ist. Die Verstellgeschwindig-

In elektrischen Anlagen mit induktivem Blind- keit ist so gewählt, daß kurzzeitige Blindstromstöße Stromverbrauch ist zur wirtschaftlichen Ausnutzung die Kondensatorschütze nicht betätigen. Bei dieser der Übertragungs- und Verteilungsanlagen, zur bes- Anlage ergibt sich ein relativ großer Aufwand und seren Spannungshaltung und vor allem zum Ab- 10 ein komplizierter mechanischer Aufbau,
schluß eines günstigen iStromliefervertrages die Auf- Es ist weiterhin ein Dreipunktregler für Kondenstellung von Kondensatoren zur Blindstromkompen- satorregelanlagen bekanntgeworden, bei welcher der sation vorteilhaft. Die Kondensatorstufen werden im Blindstrom in eine proportionale Spannung umallgemeinen durch einen Regler zu- oder abgeschal- geformt und diese im Auswertteil des Reglers intetet. Die Größe und Anzahl der Kondensatorstufen ist 15 griert wird. Bei induktivem Blindstromfluß erhält man vom Blindleistungsbedarf der Verbraucher und den an diesem Integrator eine positive, bei kapazitivem Betriebsverhältnissen abhängig. eine negative Spannung. Überschreitet der integrierte

Es ist bekannt, die .Blindstromrichtung mittels Wert eine am Regler einstellbare Grenze, so werden Richtungsrelais in Gleichrichterbrückenschaltung zu über einen aus Simaticbauteilen bestehenden Dreierfassen. Dabei wird einer Gleichrichterbrücke die 20 punktschalter Relais betätigt.

vektorielle Summe aus Strom und Spannung des zu Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei

überwachenden Netzes, einer zweiten Gleichrichter- minimalem Aufwand eine Schaltungsanordnung zu

brücke die vektorielle Differenz dieser Größen zu- schaffen, die die Abhängigkeit der Meßgröße von der

geführt. Die beiden Gleichrichterbrücken sind gleich- Netzspannung kompensiert und damit eine günstigere

stromseitig einander entgegengeschaltet, so daß ein in 25 Wahl des Unempfindlichkeitsbereiches eines Blind-

den Brückendiagonalen angeordnetes Relais von der leistungsregler ermöglicht.

Differenz der gleichstromseitigen Größen beauf- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geschlagt wird. Die Gleichgewichtsbedingung der Brük- löst, daß die Steuerrelais an Steuertransistoren ankenschaltung (Wechsel der Ausschlagsrichtung des geschlossen sind, deren Basis-Elektroden am AusRelais) entspricht der Gleichgewichtsbedingung watt- 30 gang der Gleichrichterbrückenschaltung liegen und metrischer Relais, deren Verwendung als Blind- daß für die Steuertransistoren eine von der Netzleistungsmeßwerk in Blindleistungsreglern seit langem spannung abgeleitete geglättete, jedoch unstabilisierte bekannt ist. Versorgungsgleichspannung vorgesehen ist.

Die Verwendung von in Gleichrichterbrücken- Durch diese erfindungsgemäße Lösung ergibt sich schaltung ausgeführten Richtungsrelais bei Blind- 35 ein doppelter Vorteil. Einerseits erhält man durch die leistungsreglern ist bereits ebenfalls bekannt. Von Ableitung der Vorspannung eine entsprechende dem Blindleistungsregler werden dabei selbsttätig zur Änderung der Ansprechempfindlichkeit des Meß-Kompensation der Blindleistung Kondensatoren zu gliedes und damit die gewünschte Kompensation der bzw. abgeschaltet. Wegen der stufenweisen Verände- Abhängigkeit der Meßgrößen von der Netzspannung, rung der Kompensationsleistung ist für den Regler 40 andererseits wird jedoch außerdem die Spannungsein Unempfindlichkeitsbereich vorgesehen, durch den Versorgung für den Blindleistungsregler einfacher, da Pendelungen beim Regelbetrieb vermieden werden. keine Stabilisierungsmittel benötigt werden. .
Ferner sollen nur kurzzeitig auftretende Blindlast- In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung wird stoße nicht zu unnötigen Zu- und Abschaltungen von zwischen dem Kollektor und der Basis eines Steuer-Kondensatoren führen. Letzteres läßt sich in bekann- 45 transistors ein Gegenkopplungskondensator geschalter Weise durch eine gewisse Zeitverzögerung zwi- tet. Dadurch wird eine Zeitverzögerung zwischen dem sehen dem Auftreten der Blindlaständerung und dem Auftreten einer Blindleistungsänderung und dem Schalten der Kondensatoren weitgehend vermeiden. Schalten von Kondensatoren mit einfachen Mitteln

Nachteilig ist bei dem bekannten Blindleistungs- erreicht. Außerdem ist die Zeitverzögerung in geregier, daß die von der Gleichrichterbrückenschaltung 5° wünschtem Sinne von der jeweiligen Meßgröße aberfaßten Meßgrößen von der Netzspannung abhän- hängig. Bei großen Blindleistungsänderungen wird gig sind, während die Ansprechempfindlichkeit des nämlich ein Steuerbefehl schneller als bei kleinen Meßgliedes konstant -ist- Dies bedeutet, es muß ent- gegeben. Darüber hinaus stellt die · Anordnung des weder ein größerer Unempfindlichkeitsbereich und zeitverzögernd wirkenden Gegenkopplungskondendamit eine schlechtere Kompensation der Blind- 55 sators ein prellfreies Arbeiten der Kontakte der leistung oder .ein. ünöötiges Schalten, der Konden- Steuerrelais sicher.;■ >.. , ..

satoren bei Spannungs^chwankungen· in Kauf ge- Ferner ist es günstig,· bei dem Steuertransistor, der

nommen werden. Beides ist jedoch unerwünscht. die Zuschaltung von Kondensatoren bewirkt, einen

Bekanntgeworden' sind auch Blindleistungsregler, Gegenkopplungskondensator mit großer Kapazität die mit einem Blindstromverbrauchszähler arbeiten. 60 vorzusehen. Dadurch wird das Zuschalten von Kon-

Die Drehgeschwindigkeit-dieses Zählers ist ein Maß densatoreh bei-kurzzeitigen- induktiven Blindlastfür die Blindleistung/Die :Zu-..oder Abschaltung eines _c;. stoßen: vermieden,- die infolge des Einschaltens und

Kondensators geschieht·..dabei.nach einer-der Ge- Anlaufens von großen Motoren entstehen. Anderer-

schwindigkeit umgekej^t 'proportionalen Verzöge- , ,seits.wird aber eine schnelle Abschaltung der Kon-

rungszeit. "" ' "-·' ·-,,-·-- ., ■, ^65 densätören'bei kapaiitiv^n.'Bjindlaststößen nicht

Bei der KonstniktiörrvöriBlindleistungsreglern mit beeinträchtigt. ^v- -·^Λ; · ' -'- < ■~'^:

Hilfe von Blindstromrelais ist es bekannt, die Ver- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin-

, zögerungszeit von der Abweichung der Regelgröße dung sind zu jeder Basis-Emitter-Strecke eines Steuer-

transistors-ein Kondensator und eine Diode parallel Maße wie die strompropörtionale'. Größe: betriebsgeschaltet, wobei die Diode jeweils Entgegengesetzt mäßig ändert, kann im allgemeinen" auf einerentzur Basis-Emitter-Strecke gepolt istiDadurch liegt sprechende 'Auslegung der Sekundärwicklungen: des mit richtiger Polung stets die volle Meßspannung an Wandlers 3 verzichtet werden. : ■-;;.■," .-.■;.■.· :;.:'.■:.,":. dem jeweiligen Eingang der Transistorvorstufe an. 5 - Es sei bereits an dieser Stelle hervorgehoben, daß Außerdem verhindern die Dioden eine Spannungs- die an den Klemmen 33, 34 abgegriffene, dem Blindumkehr an den Kondensatoren. Es können daher strom proportionale Größe durch Spannungsschwan-Elektrolytkondensatoren mit großer Kapazität vor- kungen, die vor allem in industriellen Netzen erhebgesehen werden, so daß die am Ausgang der Gleich- Hch sein können, beeinflußt wird, da sich diese richterbrückenschaltung abfallende Meßgröße wirk- io Schwankungen auch auf den Strom in der Phase S sam geglättet und die durch den Wirkstromänteil der auswirken. Änderungen der Blindleistung brauchen Meßgrößen bedingten Oberwellen eliminiert werden. dabei jedoch nicht aufzutreten. Für eine nach-

Im folgenden soll die Erfindung an Hand des in geschaltete Einrichtung mit festem Ansprechwert erder Figur dargestellten schematischen Ausführungs- geben somit Spannungsschwankungen einen spanbeispiels näher erläutert werden, aus dem sich ferner 15 nungsabhängigen Ansprechbereich, der hinsichtlich weitere Einzelheiten und auch Vorteile des erfin- des Unempfindlichkeitsbereiches für die Regelung dungsgemäßen Blindleistungsreglers ergeben. Der sowohl für den induktiven als auch für den kapa-Übersichtlichkeit wegen ist dabei von dem Netz, zitiven Ansprechwert mit zu berücksichtigen ist.
dessen Blindleistung kompensiert werden soll, ledig- Parallel zu den Widerständen 15,16 sind Reihenlich ein Teil dargestellt worden. Aus dem gleichen 20 schaltungen von Kondensatoren 17,18, entgegenGrunde wurde ebenfalls auf die Wiedergabe eines gesetzt gepolten Dioden 19, 20 und Widerständen 21, dem Regler nachgeschalteten Schrittschaltwerkes so- 22 angeordnet. Die Verbindungspunkte der.Kondenwie einer von diesem gesteuerten Kondensatorbatterie satoren 17,18, Dioden 19, 20 und Widerstände 21, verzichtet. 22 sind miteinander sowie mit dem Abgriff eines

Wie aus der Figur ersichtlich, wird in an sich be- 25 Widerstandes 30 verbunden. Die ebenfalls miteihkannter Weise dem Blindleistungsregler der Strom ander verbundenen Endpunkte dieser Reihenschaleiner Phase 5 über einen Wandler 2 und eine ver- tungen sind an die Klemme 33 bzw. 34 sowie an die kettete Spannung RT eines Netzes 1 zugeführt. Im Basis eines Transistors 23 bzw. 24 angeschlossen. Die blindleistungsfreien Fall steht der der Spannung RT Dioden 19, 20 sind dabei jeweils entgegengesetzt zur entsprechende Zeiger senkrecht auf dem dem Strom 5 30 Basis-Emitter-Strecke des Transistors 23 bzw. 24 geentsprechenden Zeiger. Die Spannung RT wird der polt. Infolge dieser Polung fällt — abhängig von der Primärwicklung eines Wandlers 3 zugeführt. Dieser Polarität der Ausgangsspannung der Gleichrichterbesitzt die Sekundärwicklungen 4, 5, 6. Der vom brücke 13,14 — stets die volle Meßspannung mit Wandler 2 gelieferte Strom beaufschlagt den Wand- richtiger Polarität am Widerstand 21 bzw. 22 an, von ler 7, welcher Sekundärwicklungen 8, 9,10 hat. Die 35 der dann die Transistorvorstufe 23 bzw. 24 anSekundärwicklungen 5, 6, 8, 9,10 sind mit Graetz- gesteuert wird. Außerdem wird durch die Dioden 19, Brücken 13,14 derart zusammengeschaltet, daß eine 20 das Auftreten von Gegenspannungen an den Koii-Graetz-Brücke 14 mit der geometrischen Summe, die densatoren 17,18 vermieden. Für diese können daandere Graetz-Brücke 13 mit der geometrischen her Elektrolytkondensatoren mit großer Kapazität Differenz der von den Phasen RT bzw. 5 abgeleiteten 40 verwendet werden, die eine wirksame Glättung der der Spannung bzw. dem Strom des Netzes 1 propor- Meßspannung — insbesondere auch der durch den tionalen Größen beaufschlagt werden. Je eine gleich- Wirkstromänteil bedingten Oberwellen" -—:' ermögstromseitige Ausgangsklemme 33,34 der Brücken 13, liehen. . : ^ : . ' : )\ 14 sind über Widerstände 15,16 miteinander, wäh- ■ Die Transistoren 23 bzw. 24 stellen Vorstufen für rend die jeweiligen anderen gleichstromseitigen Aus- 45 die Steuerrelais 27 bzw. 28 dar und dienen zu deren gangsklemmen direkt miteinander und mit dem Ver- Betätigung. Die Versorgungsspannung für die Tranbindungspunkt der Widerstände 15,16 verbunden sistoren 23, 24 und Steuerrelais 27,28 wird: von der sind. Zwischen den Klemmen 33, 34 fällt damit eine Spannung RT des Netzes 1 mittels einer gesonderten der Blindstromrichtung proportionale Meßgröße'ab. Wicklung 4 des Wandlers 3 und einer nachgeschal-Diese ist ein Maß für das Vorliegen induktiver oder so teten" Gleichrichterbrücke 11. sowie eines .GlättungSr kapazitiver Blindleistung. : ■ kondensators 12 abgeleitet. Sie fällt an "der' Reihen- ; Um eine gute Symmetrie "und auch Linearität der schaltung der Widerstände 29, 30 ab. Eine Stabilisiean den Widerständen 15,16 abfallenden Ausgangs- rung der Versorgungsspanhung ist .·. nicht vorgröße der Gleichrichterbrückenschaltung 13,14 zu gesehen. — Die Emitter der Transistoren,23,24 sind erhalten, sind zweckmäßigerweise- drei ^; Sekundär- 55 an den Verbindungspunkt v. der_; Widerstände..29,30 wicklungen 8, 9,10 des Wandlers 7 vorgesehen, die angeschlossen. Zwischen diesem Verbindungspunkt derart ausgelegt sind, daß die Summe der Widerstände;.. und dem Abgriff des Widerstandes 30 fällt damit eine der Wicklungen 8,10 etwa gleich dem Widerstand ·■ Vorspannung für die Transistoren 23, 24 ab, die sich der Wicklung 9 ist. Die Wicklungen 8,10 sind — wie ebenfalls mit der Netzspannung ändert und die Tranaus der Figur ersichtlich — in Reihe geschaltet. Auf 60 sistoren 23,24 sperrt. Damit ändert sich der Andiese Weise wird erreicht, daß die inneren Wider- sprechwert der Transistorvorstufen mit der Netzstände für die die Brücke 13 und für die die Brücke spannung und man erhält in gewünschter Weise eine 14 speisenden stromproportionalen Größen praktisch Kompensation der Spannungsabhängigkeit der an gleich sind. Dies ergibt die angestrebte vorteilhafte den Klemmen 33, 34 und damit am Transistor 23 Verbesserung hinsichtlich Linearität und Symmetrie 65 bzw. 24 anliegenden Meßgröße,
für die Ausgangsgröße der Brückenschaltung 13, Zwischen dem Kollektor und der Basis des Tran-14. — Da sich die über den Wandler 3 übertragene, sistors 23 bzw. 24 ist ein Gegenkopplungskonden- , der Spannung proportionale Größe nicht in dem sator 25 bzw. 26 geschaltet, der bei einer Ansteuerung

des Transistors 23;bzw-^;^4reine zeitverzögerte Betätigung :des 'nachgeschalteten ^Steuerrelais 27 _;bzw. 28 bewirkt.'.Bei idemsSteuertränsistor23,/der die. Zuschaltung von Kondensatoren-auslöst,*ist ein Gegen·- kopplungskondensator 25 mit großer,- Kapazität vor- -5 gesehen. Die damit bedingte größere Zeitverzögerung ist bei der Zuschaltung von Kondensatoren wünschenswert, weil kurzzeitige induktive, durch Einschalten von Motoren hervorgerufene Blindlaststöße keine unnötigen Zu- und Abschaltungen von Kondensatoren auslösen sollen. — Wie aus der Figur ersichtlich, ist ein Pol des Kondensators 25 an den Verbindungspunkt eines Spannungsteilers 31,32 angeschlossen, der den Kollektor von 23 mit einem Pol des die Versorgungsspannungsquelle bildenden Gleichrichters 11 verbindet. Durch diesen Spannungsteiler 31, 32 wird sichergestellt, daß auch bei voll aufgesteuertem Transistor 23 am Kondensator 25 stets eine Spannung gegebener Polarität ansteht. Dieser kann daher als Elektrolytkondensator ausgeführt werden.

Die Wirkungsweise des Blindleistungsreglers bei Auftreten induktiver Blindlast ist folgende:

Liegt eine induktive Blindlast vor, so fällt an den Widerständen 15,16 eine derart gepolte Meßspannung ab, daß diese — infolge der Polung der Gleich" richter 19, 20 — auch am Widerstand 21 praktisch in vollem Umfang abfällt. Die Meßspannung am Widerstand 21 wirkt der vom Widerstand 30 abgegriffenen, die Transistoren 23,24 sperrende Vorspannung entgegen. Sobald die Meßspannung an 21 größer als die Vorspannung ist, wird der Transistor 23 aufgesteuert, wobei jedoch infolge der Gegenkopplung über den Kondensator 25 das Leitendwerden des Transistors 23 erst mit vorgegebener, von der Meßgröße abhängiger Zeitverzögerung erfolgt. Nach Ablauf der Zeitverzögerung zieht das Relais 27 an und bewirkt die Ansteuerung eines nachgeschalteten, in der Figur nicht angegebenen Schrittschaltwerkes, von dem dann eine Kondensatorgruppe zugeschaltet wird. Mit dieser Zuschaltung ändert sich die an den Widerständen 15,16 und am Widerstand 21 abfallende Meßspannung. Sofern durch die zugeschaltete Kondensatorgruppe die Blindleistung bereits ausreichend kompensiert ist, ist nach der Zuschaltung die am Widerstand 21 gegebenenfalls noch abfallende Meßsparinung kleiner als die vom Widerstand 30 abgegriffene Vorspannung. Der Transistor 23 wird dann zugesteuert und das Relais 27 fällt ab. Bei noch nicht ausreichender Kompensation bleibt jedoch die Meßspannung am Widerstand 21 größer als die Vorspannung und damit der Transistor 23 angesteuert sowie das Relais 27 angezogen. Dann wer-r den also weitere Kondensätorgruppen zugeschaltet, ; bis bei einer bestimmten Gruppe die Kompensation erreicht ist, .;der;.Transistor.:23_;zugesteuert _iWird und :damt.das-Relds.27j.abfä^t:££^^^^
isDurch die; Erfindung .,wurde, -T^ wie sich. aus den vorstehenden^Ausführungen· ergibt ■.—' ein einfacherj kompakt -, gebauter .sowie, lageunabhängiger_; Blindleistungsregler geschaffen, dessen Meßvorrichtung mit statischen Bauelementen ausgeführt ist. Die durch die erfindungsgemäße Auslegung des Reglers erzielten Vorteile bestehen dabei insbesondere darin, daß mit einfacher Spannungsversorgung sogar eine Kompensation der Abhängigkeit der Meßgröße für die Blindstromrichtung von der Netzspannung durch eine entsprechende Abhängigkeit der Ansprechempfindlichkeit des Steuerteiles des Reglers erreicht wurde.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Blindleistungsregler, bei dem die Blindstromrichtung mittels eines in Gleichrichterbrückenschaltung ausgeführten Richtungsrelais erfaßbar ist und der die Kompensation der Blindleistung durch Zu- bzw. Abschalten von Kondensatoren über Steuerrelais herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerrelais (27,28) an Steuertransistoren (23, 24) angeschlossen sind, deren Basis-Elektroden am Ausgang der Gleichrichterbrückenschaltung (13,14) liegen, und daß für die Steuertransistoren (23, 24) eine von der Netzspannung abgeleitete geglättete, jedoch unstabilisierte Versorgungsgleichspannung vorgesehen ist.

2. Blindleistungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kollektor und Basis der Steuertransistoren (23,24) je ein Gegenkopplungskondensator (25, 26) geschaltet ist.

3. Blindleistungsregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Steuertransistor (23), der die Zuschaltung von Kondensatoren bewirkt, ein Gegenkopplungskondensator (25) mit großer Kapazität vorgesehen ist :

:;.; 4. Blindleistungsregler nach Anspruch 3, da- ;_: durch gekennzeichnet,-daß ein Pol des Kondensators (25) an den .Verbindungspunkt eines Span-■v, nungsteilers (31,32) angeschlossen ist, der, den Kollektor ί des zugehörigen Steuertransistors (23) .·:■■ mit einem Pol der Versorgungsspannungsquelle verbindet. ■ ,;-.-.;. .-v-;-^: .-■■::;^[\;',yu;.~iyh;^f-\'' -.■·;■

5. Blindleistungsregler nach Anspruch ί oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Basis-Emitter-Strecken der Steuertransistoren (23,24) ,Kondensatoren (17,18) und entgegengesetzt gepolte Dioden (19,20) parallel \ geschaltet sind.· _:i ■>■.;. -.τ·:,·.· ;*,«.■ ; ; ν - ■. _; /·,■·

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