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Elektrische Stromerzeugungsanlage mit Leistungsregler.
Es ist bekannt, Stromerzeugungsanlagen mit einem selbsttätigen Regler auszurüsten, welcher auf konstante Leistung der elektrischen Maschine regelt, so dass die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine ausgenutzt wird. Unter Voraussetzung, dass sich die Betriebs-bzw. Netzverhältnisse nicht ändern, schützt so ein Regler auch die elektrische Maschine. Bekannt ist ferner, dass es erforderlich wird, für als abnormal anzusprechende, ausserhalb der normalen Betriebs-bzw. Netzverhältnisse fallende Extremfälle eine zusätzliche Schutzeinrichtung vorzusehen, welehe die selbsttätige Regelung dann wirkungslos macht, wenn trotz gleicher Leistung eine Überlastung eintreten kann, d. h. wenn bei Ver-
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überschritten wird.
Die Erfindung bezieht sieh auf die Ausgestaltung des Leistungsreglers mit einer Zusatzeinrichtung, die den Regler derart beeinflusst, dass er anstatt der abgegebenen Leistung eine die Ausnutzung der Masehinengruppe bedingende Grösse, z. B. die thermische Beanspruchung des Stromerzeugers oder die Beanspruchung (Leistung) des nicht elektrischen Antriebsmotors, möglichst konstant hält. Zur Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen wird vorteilhafterweise die Grösse der Zusatzwirkung einstellbar gemacht.
Im Beispiel Fig. 1 stellt 1 einen nicht elektrischen Antriebsmotor vor, der von einer durch Flieh- kraftregler g beeinflussten Steuerung geregelt wird. Dieser Motor treibt einen Drehstromgenerator 3 an, welcher die erzeugte elektrische Energie in ein Drehstromnetz liefert, dessen Frequenz in gewissen Grenzen schwankt. Um trotz der schwankenden Frequenz die Leistung konstant zu halten, wird ein beispielsweise nach dem Ferrarisprinzip arbeitender elektriseher Leistungsregler 4 verwendet, der durch
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Netz gelieferte Wirkleistung auch bei schwankender Frequenz konstant bleibt. Jener Leistungswert, welchen der Regler konstant hält, kann durch den Vorwiderstand 6 verändert werden.
Bei Sinken der Netzspannung würde aber, da die Erregung fix eingestellt ist, der vom Drehstromgenerator erzeugte Strom trotz gleichbleibender Wirkleistung steigen und für den Generator gefährlich werden können.
Der Regler besitzt daher noch ein zweites, vom Strom beeinflusstes Ferrarissystem 4c, welches ein mit dem Strom stetig wachsendes, dem Drehmoment des Leistungsreglers gleichsinniges Drehmoment erzeugt und somit jenen Leistungswert, auf den das Leistungsrelais anspricht, herabsetzt, so dass die Leistung des Antriebsmotors auf jenen tieferen Wert gesteuert wird, welcher der vom Generator noch ohne Überlastung abgebbaren Scheinlast (Kombination aus Wirk-und Blindlast) entspricht. An Stelle des vom Strom durchflossenen Ferrarissystems kann auch eine auf anderm Prinzip beruhende zu- sätzliche Einrichtung, etwa eine Zusatzfeder, deren Zugkraft von einem Solenoid 4c geändert wird (strichliert gezeichnet), verwendet werden.
Die vom Regler konstant zu haltende Leistung kann mit dem Vorwiderstand 6, die Grösse der zusätzlichen Strombeeinflussung durch den Nebenwiderstand 7 ver- ändert werden.
Fig. 2 zeigt als Beispiel die Regelung eines Gleichstromerzeugers. Hier wird die Belastung des Gleichstromgenerators 8 durch Änderung des Erregerstromes mittels des Regulierwiderstandes 9a geregelt, welcher einen elektrischen Fernantrieb ? besitzt. Dieser Fernantrieb wird von einem elektrischen Leistungsregler 10 gesteuert, dessen Stromspule 10a von dem vom Generator erzeugten Strom'durch-
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flossen ist. ln dem Luftspalt des vom Generatorstrom erregten Magnetfeldes ist an einem Dreharm 10c die bewegliche, an der Maschinenspannung liegende Spule lOb angeordnet. Das Drehmoment entspricht dem Produkt von Spannung und Strom, also der abgegebenen Gleichstromleistung. Dieser Regler steuert mit seinem Kontaktapparat 10d den Antrieb 9b des Widerstandes.
Damit aber einerseits im Bereieh grosser Stromstärken, in denen der Wirkungsgrad des Gleichstromgenerators wesentlich kleiner ist als bei kleinen und mittleren Strömen, der Antriebsmotor nicht Überlastet wird, anderseits aber im Bereich der kleinen und mittleren Ströme trotzdem die Leistung des Antriebsmotors voll ausgenutzt
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den verschiedenen Wirkungsgrad berücksichtigende Einwirkung kann etwa erfolgen ;
A) Durch ein zusätzliches, vom Strom gesteuertes System.
1. Durch Erzeugung eines Zusatzdrehmomentes auf das bewegliche System durch ein gesondertes, vom Strom durchflossenes System, etwa in sinngemässer Abänderung der Zusatzeinrichtung von Fig. 1 in Anpassung an Gleichstrom. Es genügt jedoch auch, das bewegliche System ausser mit einer Spannungspule mit einer zusätzlichen Stromspule zu versehen.
2. Es können aber auch durch eine vom Strom durchflossene Magnetspule das bewegliche System samt den Gegenkontakten oder die Gegenkontakt allein derart verschoben werden, dass die Mittellage der beweglichen Spule im Feld derart geändert wird, dass bei grösseren Stromstärken die bewegliehe Spule in einem stärkeren Teil des Feldes schwingt, wodurch der Regler bei grösseren Stromstärken auf entsprechend geringere Leistung regelt. Diese Anordnung ist in Fig. 2 angedeutet, in welcher sowohl der Dreharm 10c samt der das Gegendrehmoment erzeugenden Feder als auch die Gegenkontakt 10d
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spule des Relais und damit zum magnetischen Feld durch die vom Solenoid 10e erzeugte Kraft ver- ändert wird.
B) Ohne Zuhilfenahme eines Zusatzsystems.
1. Durch Ausnutzung der Eisensättigung, z. B. der Sättigung eines als magnetischen Nebenschluss verwendeten Eisenstüekes. In Fig. 3 tritt wieder die am Dreharm 10c befestigte Spannungspule lOb in Wechselwirkung mit dem von der Stromspule 10a erzeugten magnetischen Feld. Von diesem Feld wird jedoch ein Teil durch den magnetischen Nebenschluss 1M abgelenkt, so dass jener Feldteil, mit dem die Spannungsspule in Wechselwirkung tritt, als Streufeld anzusprechen ist.
Bei grossen Strömen wird infolge der steigenden Sättigung im Nebenschluss der perzentuelle Teil des Streufeldes grösser sein als bei kleinen Strömen und wird das Relais entsprechend dem verschiedenen Sättigungszustand im Nebenschluss bei höheren Stromstärken auf einen niedrigeren Leistungswert regeln als bei kleinen Stromstärken.
2. Durch Anbringung eines Eisenstückes oder eines permanenten Magneten am beweglichen System im Bereich des von der fixen Stromspule erzeugten Magnetfeldes. In Fig. 4 tritt wieder die bewegliche Spannungsspule j Ob mit dem von der fixen Stromspule 10a erzeugten Feld in Wechselwirkung, jedoch wirkt auf den Dreharm ausser der Kraft dieser Wechselwirkung auch noch eine Anziehungskraft zwischen dem Streufeld und dem Eisenstück 10e". Da aber das Streufeld desto grösser wird, je grösser das Feld ist, ist diese zusätzliche Kraft nicht konstant, sondern abhängig vom Feld und damit von dem das Feld erzeugenden Strom.
In allen Fällen wird zur Anpassung an die zu regelnde Maschine vorteilhafterweise die Grösse der Beeinflussung einstellbar gemacht. Bei den Einrichtungen nach A wird etwa der Strom des Zusatzsystems durch einen einstellbaren Nebenschluss 7 in (Fig. 1 und 2) geschwächt. Bei Punkt B 1 wird das den magnetischen Nebenschluss bildende Eisenstüek 10e' (Fig. 3) verschiebbar angeordnet, das gleiche gilt für das in Wechselwirkung mit dem Streufeld tretende Eisenstüek 10e" bei der Einrichtung B 2 (Fig. 4).
Bei geeigneter Ausbildung der Einstellvorrichtung lässt sich nicht nur die Grösse der Beeinflussung für einen Punkt verändern, es ist vielmehr auch möglich, die Grössenverteilung der Beeinflussung über den Bereich der Kurvenform einer gegebenen Maschine anzupassen.
Durch eine weitere zusätzliche Einrichtung, welche ebenfalls die im vorstehenden beschriebenen Mittel benutzt, kann ausser der vorbeschriebenen stetigen Beeinflussung auch noch bei extrem hohen Strömen ein Steuern im Sinne einer Leistungserhöhung überhaupt verhindert werden, ohne hiefür einen besonderen Apparat anzuwenden. Im Beispiel Fig. 1 erhält der Magnetkern des die Zusatzfeder spannenden Solenoids 4c'einen Arm 4d', welcher bei normalen Strömen eine Drehung der Reglerwelle zulässt, jedoch von einer bestimmten extremen Stromstärke an in die Bahn des auf der Welle befestigten, kurbelartigen Anschlages 4e'tritt und damit eine weitere Steuerung im Sinne der Leistungserhöhung überhaupt verhindert.
Im Beispiel Fig. 3 ist ein Anschlag M/' aus magnetischem Material vorgesehen, welcher bei normalen Strömen durch die Feder lOg so hoch gehalten wird, dass er das Spiel der bewegliehen Spannungsspule nicht hindert. Bei Ansteigen des Stromes über einen bestimmten einstellbaren
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Wert ist das Streufeld, in dem sich der Anschlag befindet, so gross, dass die Federkraft überwunden wird und sich der Anschlag so weit senkt, dass er die Aufwärtsbewegung der beweglichen Spannungsspule, welche einer Leistungserhöhung entsprechen würde, überhaupt verhindert.
Die beschriebenen Einrichtungen können für die verschiedensten Zwecke von Vorteil sein, insbesondere für automatische Unterstationen oder kleine Zusatzkraftwerke, die die Leistung der Antriebsmotoren soweit als möglich ausnutzen sollen, ohne jedoch zu einer Überlastung des Antriebsmotors bzw. des Generators bzw. beider Maschinen zu führen. Ferner ist die Einrichtung von Vorteil für alleinarbeitende Stromerzeugungsanlagen, bei denen ebenfalls sowohl die Ausnutzung der Antriebskräfte, als auch der Schutz der Maschinen verlangt ist wie bei den Stromerzeugungsanlagen für Schiffe, Schienenfahrzeuge od. dgl.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Elektrische Stromerzeugungsanlage mit einem auf die Antriebsmaschine oder auf den Stromerzeuger einwirkenden elektrischen Regler, welcher von der abgegebenen elektrischen Leistung des Stromerzeugers gesteuert wird und eine angenähert konstante Leistung einregelt, dadurch gekennzeichnet, dass dieser von der abgegebenen elektrischen Leistung des Stromerzeugers gesteuerte Regler von einer zweiten, den Belastungszustand, insbesondere den Leistungsfaktor oder den Wirkungsgrad des Generators, kennzeichnenden Messgrösse derart beeinflusst ist, dass sich jene elektrische Leistung einstellt, bei welcher keine Überlastung des Generators bzw. des Antriebsmotors oder beider eintritt.