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Die Entwicklung der elektrischen Krafterzeugung und-Verteilung hat dahin geführt, dals an sich getrennte Netze in immer grösserem Massstabe zusammengeschlossen werden, einerseits um die Wirtschaftlichkeit der Energie erzeugung zu verbessern. anderseits um die Bclastungs- stösse. welche in den verschiedenen Teilen der Versorgungsgebiete zu verschiedenen Zeitpunkten auftreten, gegeneinander auszugleichen. Es sind daher in letzter Zeit Vorschläge gemacht worden. um die Regelung und Betriebsführung derartiger Betriebe so zu gestalten.
dass die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und der Ausgleich der Belastungsstösse möglichst nicht durch von Fall zu Fall erforderliche Eingriffe, sondern durch selbsttätige Regelung sichergestellt wird.
Bei Anlagen zur Speisung elektrischer Bahnen hat man sogar besondere Anlagen und besondere Maschinen vorgeschen. welche für die aussergewöhnlichen Bedingungen des Spitzen- betriebes besonders geeignet sind. Während die normalen Maschinen im allgemeinen für eine über grössere Zeiträumekonstante Belastung derart ausgelegt sind.
(lass sie für diese Belastung mit bestem Wirkungsgrad arbeiten, wird bei den Maschinen für Speicherbetrieb auf die besonderen
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dabei so geführt, dass bei niedriger Belastung die Grundlastmaschinen den Leistungsbedarf des Netzes decken, wobei gleichzeitig die überschüssige Energie zur Aufladung des Speichers dient, während die Spitzenmaschinen leer mitlaufen und nur hei Belastungsstössen eingreifen. In den Zeiten des Leerlaufs der Spitzenmaschine wird z. B. bei Dampfkraftwerken ein Teil der von den Kesseln erzeugten Energiemengen den eigentlichen Speichern zugeführt und diese dadurch aufgeladen ; die Frequenzhaltung des Netzes besorgt während dieser Periode die Grundlastmaschine.
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die Frequenz halten.
Da die von Bahnanlagen anfallenden Belastungsstösse sich erfahrungsgemäss auf eine Zeit
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auf Spitzenbetrieb bzw. der Spitzenmaschinen von Spitzenbetrieb auf Leerlauf sehr oft und schr präzise wechseln. Es ist bereits ein Verfahren bekannt. nach welchem die gewünschte Auswahl der Kraftwerke bei dieser Umschaltung durch gestaffelte Zeitrelais bewirkt wird.
Die Staffelzeit dieser Relais bringt es mit sich. dass die Umsehaltung stets mit einer gewissen Verzögerung behaftet ist. welche in dem besonderen Fall der häufig wechselnden. kurzzeitigen Spitzen nu-
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soll gemäss der Erfindung die Einschaltung des Frequenzreglers der nicht vollbelasteten Maschinengruppe durch eine in unmittelbarer Abhängigkeit von der Leistung gesteuerte Umschalteinrichtung erfolgen, indem z. B. die Grundlastmaschine mit einer Einrichtung versehen wird, welche bei einer bestimmten einstellbaren Grenzlast eine Kontaktvorrichtung, z. B. an einem Leistungsrelais od. dgl., betätigt, welche die Umschaltung dieser Maschine von Frequenzregelung auf Leistungregelung einleitet und gleichzeitig die Frequenzhaltung der Spitzenmaschine übergibt.
Die Spitzenmaschine wiederum ist mit einer Vorrichtung, z. B. einem Kontakt am Leistungsrelais des Generators oder am Ventil der Antriebsmaschine, versehen, welche dieser Maschine die Frequenzhaltung nimmt. wenn sie auf Leerlauf ankommt und gleichzeitig die Grundlastmaschine von Leistungs-auf Frequenzbetrieb umschaltet.
Eine auf elektrischem Wege erfolgende Umschaltung zeigt das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel ; für den Fachmann bestehen keine Schwierigkeiten, den Erfindungs. gedanken mit Hilfe einer andern Umschaltung, z. B. einer mechanischen, zu verwirklichen. In der Figur sind 1 und 2 Umschalter. welche zwangsläufig miteinander gekuppelt sind ; ebenso sind die Umschalter 3 und 4 zwangsläufig miteinander verbunden. L bzw. L'stellen zwei Leistungregler dar, F bzw. F zwei Frequenzregler. Bei I sei das Regelorgan der Grundlastmaschine, bei Il das Regelorgan der Spitzenmaschine angeschlossen ; im allgemeinen sind diese Regelorgane die bekannten Drehzahlverstellmotoren der Turbine.
Im gezeichneten Fall wird die Leistung der Maschine I durch den Leistungsregler L konstant gehalten, während die Frequenz des Netzes vermittels der Maschine 11 von dem Frequenzrelais F' überwacht wird.
Kommt die Maschine 11 infolge Rückgang des Belastungsstosses auf Leerlauf, so betätigt sie die Umschalter 3/4 und schaltet dadurch den Leistungsregler L von der Maschine I ab und dafür den Frequenzregler F ein. Ausserdem wird der Frequenzregler F'von der Maschine 11 abgeschaltet und diese nunmehr von dem Leistungsregler L'überwacht, welcher die Maschine auf Leerlauf hält ; es ist aber auch möglich, diesen Regler so einzustellen, dass der Maschine 11 eine kleine Grundlast verbleibt, falls dies aus betriebstechnischen Gründen erwünscht ist. Falls die Maschine II stets auf Leerlauf eingestellt wird. kann der Regler L'auch ganz entfallen.
Er ist lediglich der Vollständigkeit halber zur Darstellung gebracht. Ebenso kann der Frequenzregler F'entfallen, wenn die von beiden Maschinen zu haltende Frequenz konstant ist. In diesem Falle würde der Frequenzregter F noch durch die in der Figur punktierte Verbindung mit dem Umschalter 4 verbunden sein.
Sobald ein neuer Belastungsstoss kommt und die Grundlastmaschhu'I die eingestellte Grenzlast erreicht, betätigt sie die Umschalter 1/2 und stellt dadurch den eingangs geschilderten Schaltzustand der Leistungs-und Frequenzregler wieder her, so dass der obere Teil der Belastungsspitze von der Maschine 11 gedeckt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Herabsetzung der Frequenzschwankungen bei Belastungsstössen, insbe- sondere für Bahnanlagen mit zwei einerseits zur Grundlast-, anderseits zur Spitzendeckung dienen- den Gruppen von Generatoren mit wahlweise in beiden Betriebsarten arbeitenden Regelorganen, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelorgane der verschiedenen Maschinengruppen (Grundlast- und Spitzenmasohinen) zwangsläufig und gleichzeitig von Frequenzregelung auf Leistungsregelung bzw. umgekehrt umschaltbar sind.
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The development of electrical power generation and distribution has led to separate networks being merged on an ever larger scale, on the one hand to improve the efficiency of energy generation. on the other hand, about the blasts. which occur in the different parts of the supply areas at different times to compensate for each other. Therefore, proposals have recently been made. to shape the regulation and management of such establishments.
that the improvement of the economic efficiency and the compensation of the load surges is ensured, if possible, not by interventions required on a case-by-case basis, but by automatic regulation.
In the case of systems for supplying electrical railways, special systems and special machines have even been proposed. which are particularly suitable for the extraordinary conditions of top-class operations. While normal machines are generally designed for a load that is constant over long periods of time.
(Let them work with the best possible efficiency for this load, the machines for storage operation will be special
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It is managed in such a way that the base-load machines cover the power requirements of the network when the load is low, while the excess energy is used to charge the storage system, while the top machines run idle and only intervene during load surges. In the times of idling the top machine z. B. in steam power plants, a part of the amount of energy generated by the boilers fed to the actual storage and this is charged; The base load machine is responsible for maintaining the frequency of the network during this period.
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hold the frequency.
Since experience has shown that the load surges incurred by railway systems are limited to one time
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on peak operation or the peak machines from peak operation to idle very often and very precisely. A method is already known. according to which the desired selection of the power plants is effected by staggered time relays during this switchover.
The staggering time of these relays brings it with it. that the changeover is always subject to a certain delay. which in the special case of the frequently changing. short-term peaks only
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according to the invention, the switching on of the frequency controller of the machine group that is not fully loaded is to take place by a switching device controlled in direct dependence on the power, by z. B. the base load machine is provided with a device which at a certain adjustable limit load a contact device, z. B. on a power relay. The like. Actuated, which initiates the switching of this machine from frequency control to power control and at the same time transfers the frequency maintenance of the top machine.
The lace machine in turn is equipped with a device, e.g. B. a contact on the power relay of the generator or on the valve of the prime mover, which this machine takes the frequency maintenance. when it comes to idle and at the same time the base load machine switches from power to frequency operation.
An electrical switchover is shown in the embodiment shown in the drawing; for the skilled person there are no difficulties, the invention. thought with the help of another switch, e.g. B. a mechanical one to realize. In the figure, 1 and 2 are changeover switches. which are inevitably coupled to one another; the changeover switches 3 and 4 are also inevitably connected to one another. L and L represent two power regulators, F and F two frequency regulators. With I the control element of the base load machine is connected, with II the control element of the top machine; In general, these control organs are the known variable speed motors of the turbine.
In the case shown, the power of the machine I is kept constant by the power regulator L, while the frequency of the network is monitored by the frequency relay F 'by means of the machine 11.
If the machine 11 comes to idle as a result of the drop in the load surge, it actuates the changeover switch 3/4 and thereby switches the power regulator L off from the machine I and instead switches the frequency regulator F on. In addition, the frequency regulator F 'is switched off by the machine 11 and this is now monitored by the power regulator L', which keeps the machine idling; however, it is also possible to set this controller so that the machine 11 has a small base load, if this is desired for operational reasons. If the machine II is always set to idle. the regulator L can also be omitted entirely.
It is only shown for the sake of completeness. The frequency regulator F 'can also be omitted if the frequency to be maintained by both machines is constant. In this case, the frequency exciter F would still be connected to the switch 4 by the connection dotted in the figure.
As soon as a new load surge arrives and the base load machine reaches the set limit load, it actuates the changeover switch 1/2 and thereby restores the switching state of the power and frequency regulators described above, so that the upper part of the load peak is covered by the machine 11 .
PATENT CLAIMS:
1. Device for reducing the frequency fluctuations in the event of load surges, in particular for railway systems with two groups of generators serving on the one hand for base load and on the other hand for peak coverage, with control organs optionally working in both operating modes, characterized in that the control organs of the various machine groups (base load - and peak machines) are inevitably and simultaneously switchable from frequency control to power control and vice versa.