DE914873C

DE914873C - Anordnung zur Spannungssymmetrierung eines mehrphasigen Netzteiles

Info

Publication number: DE914873C
Application number: DEL10322A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Hessenberg
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1951-10-10
Filing date: 1951-10-10
Publication date: 1954-07-12

Description

Anordnung zur Spannungssymmetrierung eines mehrphasigen Netzteiles Wenn man ein Mehrphasennetz unsymmetrisch belastet, so entstehen in den von dem Belastungsstrom durchflossenen Leitern infolge der Netzimpedanzen bezüglich des Sternpunktes unsymmetrische Spannungsfälle, welche das Vektorbild der Mehrphasenspannungen verzerren und sich vor allem auf Netzteile und Verbraucher auswirken, die unmittelbar parallel zu dem unsymmetrischen Verbraucher liegen. Häufig weist nun die unsymmetrische Last bei veränderlicher Leistungsaufnahme einen annähernd konstanten Leistungsfaktor auf, z. B. bei einphasig angeschlossenen elektrischen Öfen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die durch eine solche Belastung verzerrten Phasenspannungen für einen bestimmten Netzteil zu symmetrieren. Dies wird erreicht durch mindestens einen diesem Netzteil vorgeschalteten Zusatztransformator, der gemäß der Erfindung zwei induzierte Wicklungen und eine Erregerwicklung aufweist, wobei in jeden von zwei durch den gleichen Verbraucher belasteten Leitern des Mehrphasennetzes eine induzierte Wicklung geschaltet ist und wobei die Erregerwicklung an einer dem Netz entnommenen Spannung, vorzugsweise an der verketteten Spannung zwischen einem unbelasteten und einem durch den einphasigen Verbraucher unsymmetrisch. belasteten Leiter liegt.
Die Erfindung soll im folgenden an Hand des in den Fig. i und 2 der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die beispielsweise Ausführung bezieht sich auf ein dreiphasiges Netz, welches einphasig durch eine veränderliche Wirklast, z. B. Elektroofen, mit geringer, konstanter induktiver Komponente belastet wird.
In Fig. i bedeutet i die einphasige Last, welche an die verkettete Spannung ST des speisenden Netzes R, S, T gelegt ist.
Zwischen dieser Belastung und dem Speisepunkt liegen die Netzimpedanzen 2. Die unsymmetrischen Spannungen werden vom Netzteil R1, S1, Ti durch Vorschaltung des erfindungsgemäßen Zusatztransformators 3 ferngehalten. Die durch dessen Erregerwicklung 4 induzierten Wicklungen 5 bzw. 6 fügen den unsymmetrisch belasteten Phasen S bzw. T solche Zusatzspannungen Alls bzw. A.CT (Fig.2) hinzu, daß hierdurch die an den vorgeschalteten Netzimpedanzen 2 durch die einphasige Belastung hervorgerufenen unsymmetrischen Spannungsfälle gerade kompensiert werden. Gemäß dem Spannungsdiagramm in Fig. 2 bildet der Spannungsabfall, der durch die einphasige Last in den Netzimpedanzen 2 hervorgerufen wird, mit der entsprechenden Spannung ST einen Winkel von etwa 6o°; denn der Phasenwinkel 99 der einphasigen Last i wird auf io bis 20'°@ geschätzt, der Impedanzwinkel y der vorgeschalteten Netzimpedanz 2 liegt zwischen 70 und 8c°'. Die in den beiden betreffenden Leitern S und T der Zuleitung auftretenden Spannungsabfälle bilden dann mit der Spannung ST den Winkel V-99, der ungefähr-6o° beträgt.
Mit einer solchen Anordnung kann man erreichen, daß für den Netzteil R1, S1, T1 der gesamte, durch die einphasige Last i hervorgerufene Spannungsabfall in den Zuleitungen aufgehoben wird, so daß also in diesem Netzteil diejenigen Spannungen auftreten, die auch bei abgeschalteter unsymmetrischer Last auftreten würden.
Die Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Zusatztransformators ist nicht auf ein Dreiphasennetz beschränkt, vielmehr kann derselbe in einem beliebigen n-phasigen Netz zur Spannungssymmetrierung benutzt werden. Fig.3 zeigt als weiteres Beispiel die Symmetrierung eines einphasig belasteten Sechsphasennetzes. Auch hier ist in jeden der beiden durch den einphasigen Verbraucher belasteten Leiter eine der beiden induzierten Wicklungen des Zusatztransformators geschaltet, während seine Erregerwicklung zwischen einem der unbelasteten und einem der unsymmetrisch belasteten Leiter liegt. Fig. 4. zeigt das zu Fig. 3 gehörende Spannungsdiagramm.
Ferner ist die Anwendung der Erfindung nicht auf einphasig - unsymmetrische Belastungsfälle beschränkt, sondern kann auch bei n-phasiger unsymmetrischer Last erfolgen. In diesem Fall benötigt man für jede unsymmetrisch belastete Phase des Mehrphasennetzes einen eigenen Zusatztransformator. Die richtigen Anschlüsse für die zu den einzelnen Phasen gehörenden Zusatztransformatoren -findet man leicht durch entsprechende zyklische Vertauschung der im Mehrphasensystem aufeinanderfolgenden Leiter.
Die wirksame Windungszahl jeder der beiden induzierten Wicklungen 5 und 6 muß regelbar ausgEbildef -werden, damit die Größe der zur Symmetrierung dienenden Zusatzspannungen du verschiedenen Belastungen i angepaßt werden kann.
Die Betätigung des Regelschaltwerkes für die erwähnten Wicklungen erfolgt in einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung in Abhängigkeit von dem Betrag des Belastungsstromes.
Ein Ausführungsbeispiel für die selbsttätige Betätigung dieses Regelschaltwerkes in Abhängigkeit vom Betrag des Belastungsstromes ist in Fig.5 dargestellt: Ein dem Ofenstrom proportionaler Strom wird gleichgerichtet und über einen einstellbaren Widerstand 7 geleitet. Bei Änderungen der Leitungsimpedanz, etwa durch eine Verstärkung der Zuleitung, muß dieser Widerstand entsprechend geändert werden. Der Gleichspannungsabfall an diesem Widerstand wird mit einer Spannung verglichen, die von einem Spannungsteiler 8 abgegriffen wird, an dessen Endklemmen eine der Netzspannung proportionale Gleichspannung liegt und dessen Abgriff der jeweiligen Stellung des Regelschaltwerkes entspricht. Bei Änderungen des Stromes spricht ein polarisiertes Relais 9 an und bewirkt eine entsprechende Betätigung des Regelschaltwerkes. Dabei kann jede der beiden zu vergleichenden Gleichspannungen an den Widerständen 7 bzw. 8 aus den entsprechenden Netzgrößen in an sich bekannter Weise über Wandler und Graetz-Gleichrichter gewonnen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Spannungssymmetrierung eines mehrphasigen Netzteils, der durch ein insbesondere einphasig, vorzugsweise mit geringer induktiver Komponente belastetes Netz gespeist wird, durch mindestens einen Zusatztransformator, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatztransformator zwei induzierte Wicklungen und eine Erregerwicklung aufweist, daß in jeden von zwei durch den gleichen Verbraucher belasteten Leitern eine induzierte Wicklung geschaltet ist und daß die Erregerwicklung an einer dem Netz entnommenen Spannung, vorzugsweise an der verketteten Spannung zwischen einem unbelasteten und einem der durch den einphasigen Verbraucher unsymmetrisch belasteten Leiter liegt.
2. Anordnung nach- Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Windungszahl jeder der beiden induzierten Wicklungen regelbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der beiden Zusatzspannungen selbsttätig erfolgt.
4. Anordnung nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelgröße der Betrag des unsymmetrischen Belastungsstromes verwendet ist.
5. Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der induzierten Wicklungen (5 und 6) durch einen Spannungsvergleich zweier Gleichspannungen, vorzugsweise mittels eines- mit den beiden gegeneinander geschalteten Spannungen in Reihe liegenden polarisierten Relais, eingeleitet wird, wobei die eine der beiden Gleichspannungen dem unsymmetrischen Belastungsstrom, die andere der zu regelnden Netzspannung proportional ist und wobei jede der beiden Gleichspannungen mittels Wandler, Graetz-Gleichrichter und Belastungswiderstand aus der Ausgangsgröße gewonnen wird.
6. Anordnung nach Anspruch z und/oder einem der folgenden für mehrphasig unsymmetrische Belastung, dadurch gekennzeichnet, daß für jede unsymmetrisch belastete Phase ein besonderer Zusatztransformator verwendet ist.