CH297161A - Anordnung zum Ausgleichen der Spannungsschwankungen von Wechselstromnetzen. - Google Patents

Description

  Anordnung zum Ausgleichen der Spannungsschwankungen von Wechselstromnetzen.    Es ist in manchen Fällen erwünscht., dass  Stromverbraucher, die an ein Wechselstrom  netz angeschlossen sind, unabhängig von den       Spannungsschwankungen    des Netzes mit kon  stanter Spannung betrieben werden. Dies  kann z. B. bei Beleuchtungsanlagen, die eine  Fläche mit konstanter Lichtstärke anleuchten  sollen,     gefordert,    werden. Die Erfindung be  zieht sich auf eine Anordnung zum     ALUsglei-          chen    der Spannungsschwankungen von Wech  selstromnetzen mittels einer zwischen das  Netz und den Verbraucher geschalteten Dros  sel, die mit einer     Gleichstrom-Vormagnetisie-          rung    versehen ist.

   Die Erfindung bezweckt,  den Ausgleich der Spannungsschwankungen  des     Weehselstromnetzes    mit. besonders ein  fachen Mitteln zu erzielen. Dies wird dadurch  erreicht, dass die     Gleichstrom-Vormagnetisie-          rung    durch zwei in entgegengesetztem Sinne  wirkende Wicklungen gebildet wird, wobei  Glas Produkt aus Stromstärke und     Windungs-          zahl        (Amperewindungen)

      bei der einen Wick  lung     konstant    bleibt und sich bei der andern  Wicklung     wenigstens    annähernd proportional  mit der Netzspannung     ändert.    Die beiden  Wicklungen können über einen Gleichrichter  an das     echselstromnetz    angeschlossen sein,  und zwar die eine Wicklung in Reihe mit  einem     Eisenwasserstoffwiderstand,    der die  Stromstärke in dieser Wicklung unabhängig  von den Spannungsschwankungen in gewissen  Grenzen konstant hält.

      In der Zeichnung ist die Erfindung bei  spielsweise erläutert, und zwar zeigt       Fig.    1 ein Schaltbild,       Fig.    2 ein     Vektor-Diagramm,          Fig.    3 ein Schaubild und       Fig.    4 ein Schaltbild einer abgewandelten  Anordnung.  



  An das Wechselstromnetz 1     (Fig.    1) ist  ein Stromverbraucher 2, z. B. eine Beleuch  tungsanlage, über die Leitungen 3 angeschlos  sen. Die Leitung 3 teilt sich im Punkt 4 in       zwei    Zweige, die zwei Drosselspulen 5 ent  halten und sich im Punkt 6 wieder vereini  gen. Die beiden parallel zueinander geschalte  ten Drosselspulen 5 sitzen auf voneinander  getrennten Magnetkernen 7 und bilden mit  diesen zusammen die Drossel. Auf den  Magnetkernen 7 sitzen ausserdem je zwei die       Gleichstrom-Vormagnetisierung    bildende Spu  len 8 und 9. Diese werden von einem Gleich  richter 10 gespeist, der an das Wechselstrom  netz 1 angeschlossen ist. Die von dem Pluspol  des Gleichrichters 10 ausgehende Leitung teilt  sich in     zwei    Zweige 11 und 12.

   Die Leitung  11 enthält die beiden in Reihe geschalteten  Spulen 8 sowie einen an sich bekannten       Eisenwasserstoffwiderstand    13, der die     Eigen-          schalt        besitzt,    dass er die Stromstärke in der  Leitung 11 und in den Spulen 8 unabhängig  von der     Gleichrichterspannung    innerhalb ge  wisser Spannungsgrenzen konstant hält. Die  Leitung 12 enthält. die in Reihe geschalteten      Spulen 9. Die Leitungen 11 und 12 vereinigen  sich wieder und sind an den Minuspol des  Gleichrichters 10 angeschlossen.

   Die Anord  nung,     ist    dabei so getroffen, dass einerseits  durch je zwei benachbarte Spulen 8 und 9 der  Gleichstrom in entgegengesetzten Richtungen  fliesst und dass anderseits die beiden Spulen  8 so vom Strom durchflossen werden, dass  die     Wirkungen.    dieser beiden Teildrosseln       entgegengesetzt    gerichtet sind. Die     Windungs-          richtungen    der beiden Spulen 9 sind eben  falls einander entgegengesetzt.  



  In dem     Vektor-Diagramm    nach     Fig.    2 be  deutet     Uj-    die Spannung am Stromverbrau  cher ?, die konstant gehalten werden soll,       U,;    die Netzspannung und     UD    den Spannungs  abfall, der durch den     induktiven    Widerstand  -der Drosselspulen 5 hervorgerufen wird und  gegenüber     Fv    eine Phasenverschiebung von  90  aufweist.

   Die Vektoren der Spannungen  schliessen sich zu einem     reehtwinkligen    Drei  eck     zusammen.    Wenn die Netzspannung um  den Betrag A U schwankt, muss, wie aus  dem Diagramm ersichtlich ist, der Spannungs  abfall an den Drosselspulen sich um den Be  trag d     1'D    ändern, damit.

       Uv    konstant bleibt,  Wenn     Uund        UD    im Verhältnis zu     U\-    gross  sind, wird praktisch<B>A<I>U,</I></B> D gleich d     Uh.   <I>Es</I>  muss     also,    damit die Spannung     Uv    am     Ver-          braueher    immer gleich bleibt, dafür gesorgt  werden, dass selbsttätig A     UD    praktisch gleich       !A        UN    wird.

   Dies wird erfindungsgemäss mit  tels der die     Gleichstrom-Vormagnetisierung     bildenden Spulen 8, 9 erreicht, die bewirken,  dass sich die     Permeabilität        ,u    der Magnetkerne  7 wenigstens annähernd proportional mit der       Netzspaunung        ZTN    ändert. Dies sei an Hand  des Schaubildes von     Fig.    3 erläutert.  



  In diesem Schaubild ist die     Permeabilität          ,cc    eines Magnetkernes 7 über den     Amperewin-          dungen        t1W    aufgetragen, das heisst über dem  Produkt aus Stromstärke und     Windungsza.hl     der zu diesem     Magnetkern    gehörenden Spu  len.

   Hierbei ist berücksichtigt, dass der Wech  selstrom vom Punkt 4 nach dem Punkt 6  praktisch nur durch die linke     Drosselspule    5  fliesst, weil in     diesem    Fall die rechte Spule 5  einen zu hohen induktiven Widerstand bietet,    während er vom Punkt 6 nach dem Punkt. 4  praktisch nur durch die rechte Drosselspule  5 fliesst, weil dann die linke Spule 5 einen zu  hohen Widerstand hat. Der     jeweils    nur durch  eine der beiden Spulen 5 fliessende Strom  hat dabei immer die gleiche Richtung wie der  Gleichstrom, der durch die zu der betreffen  den Spule 5 gehörende Wicklung 8 fliesst;  vgl. die in     Fig.    1 eingezeichneten Pfeile.  



  Die Spule 8 hat unveränderliche Ampere  windungen, die in dem Schaubild von     Fig.    3  als     :lil's    auf der     Abszissenaclise    abgetragen  sind. Daran     anschliessend    sind die Ampere  windungen     111V5    der     Drosselspule    5 abgetra  gen, welche die gleiche Richtung haben wie  die     Amperewindungen        @I1Vs.    Da vorausge  setzt wird, dass der durch den Verbraucher  2 fliessende effektive Strom. konstant ist, sind  auch die     Amperewindungen        @lll'5    konstant.

    Der Endpunkt der auf der     Abszissenachse     abgetragenen Summe     :111%s        +        11V5    ist, mit P  bezeichnet..  



  Die     Amperewindungen        -11l'9    der Spule 9  sind den     Amperewindungen        AWg    und     AlV5          entgegengerichtet,    weil die Spule 9 im     ent-          gegengesetzt.en    Sinne von Strom     dureliflossen     wird wie die Spulen 8 und 5.     Man    erhält  daher die resultierenden     Amperewindungen,     indem man     1W9    von Punkt P aus nach links  abträgt.; vgl. Punkt     R    in     Fig.    3.

   Die zu  diesem Punkt gehörige Ordinate der einge  zeichneten     ,cc-Iiurve    ergibt. .den entsprechen  den Wert der     Permeabilität.     



  Der durch die Spule 9 fliessende Gleich  strom ist, wenigstens annähernd proportional  zu der Netzspannung     t%.    Infolgedessen er  gibt sieh für den Verlauf von     AIVa    in Ab  hängigkeit von     1'.,z    in dem Schaubild die Ge  rade     ,AK,    wenn man     U@*    auf einer vom Punkt P  aus nach unten gehenden Ordinate abträgt.

    Schwankt die Netzspannung     UN    um die Werte       d        UN'    und     J    so     ändern    sich die resul  tierenden     Amperewindungen        um        J        All'9'        bzw.          U         < i11'9"    und die     Permeabilität    um     J        Y'    bzw.

         ,J        1,t".    Da. die     tc-Iiui#ve    in dem in Betracht  kommenden Teil fast geradlinig     verläuft.,    er  gibt sich aus dem     Sehaubild    ohne weiteres,  dass das Verhältnis     J        j        t'    zu     ,J        ,u."        praktisch              gleieh    ist dein Verhältnis<I>d</I>     UN'   <I>zu d U ',</I>     dass     sich also die     Permeabilität        y,

      wenigstens an  nähernd proportional mit der Netzspannung       UV    ändert. Dies bedeutet, dass 4     UD    praktisch  gleich     -1    UN ist, so dass die Spannung     Uv    am  Verbraucher selbsttätig unabhängig von den       Sehwanlzungen    der     Netzspannung        praktisch     ,gleich bleibt.  



  Dies wird durch die     Anordnung    gemäss  der Erfindung erreicht, ohne dass kompli  zierte Regelglieder mit beweglichen Teilen be  nötigt werden.  



  Soll bei mehreren Verbrauchern 2, die un  abhängig voneinander an das Netz     a.ngeschlos-          sen    sind, die Spannung konstant gehalten  werden, so können, wie     Fig.    4 zeigt, sämtliche  den einzelnen Verbrauchern zugeordnete       Gleiehstromwieklungen    8 für sich und     sämt-          liehe        Gleiehstromwieklungen    9 für sich in  Reihe geschaltet werden.

   Dabei wird mit allen       Wieklungen    8 nur ein einziger     Eisenwasser-          stoffwidersta.nd    13 in Reihe geschaltet, und  es wird auch nur ein     einziger    Gleichrichter  10 benötigt. Hierdurch wird     aueh    der durch  die     Regelung    bedingte Leistungsverbrauch     ge-          ring        (gehalten.     



  Die Regelung gemäss der Erfindung setzt  voraus, dass die Netzspannung grösser ist als  die     Verbraucherspannung.    Wenn dies nicht  von vornherein der Fall ist., kann ein Trans  formator 14     (Fig.    4) vorgesehen sein, der das  erforderliche Spannungsgefälle zwischen Netz  und Verbraucher erzeugt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Anordnung zum Ausgleichen der Span nungsschwankungen von Wechselstromnetzen mittels einer zwischen das Netz und den Ver braucher geschalteten Drossel, die mit einer Gleichstrom-Vormagnetisierung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstrom- Vormagnetisierumg durch zwei in entgegen gesetztem Sinn wirkende Wicklungen (8, 9) gebildet wird, wobei das Produkt aus Strom stärke und Windungszahl (Amperewindun- gen) bei der einen Wicklung (8) konstant bleibt und sich bei der andern Wicklung (9) wenigstens annähernd proportional mit der Netzspannung (UN) ändert.

   UNTERANSPRÜCIIE 1. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die beiden Wick lungen (8, 9) über einen Gleichrichter (10) an das Netz (1) angeschlossen sind und die eine Wicklung (8) mit einem Eisenwa.sser- stoffwiderstand (13) in Reihe geschaltet ist. 2.

   Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass von den mehreren Verbrauchern (2) zugeordneten Wicklungen (8, 9) diejenigen, bei denen das Produkt aus Stromstärke und Windungszahl (Amperewin- dungen) konstant bleibt, für sich in Reihe ge schaltet sind und diejenigen, bei denen sich dieses Produkt mit der Netzspannung -ändert. für sich in Reihe geschaltet sind. 3.

   Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zwischen das Nett (1) und den Verbraucher (2) ein Transfor. mator (14) eingeschaltet ist, der das zuir. Ausgleichen der Netzspannungsschwankunger benötigte Spannungsgefälle zwischen Net. (1) und Verbraucher (2) verwirklicht.