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Einrichtung zum selbsttätigen Regeln parallel geschalteter Generatoren auf proportionale
Belastungs-Verteilung.
In der österreichischen Patentschrift Nr. 29959 sind Einrichtungen beschrieben, die mehrere parallel arbeitende Generatoren selbsttätig so regeln, dass entweder die Nutzlast oder die wattlose Belastung auf die einzelnen Generatoren in einem bestimmten Verhältnisse verteilt bleibt. Diese Einrichtungen zum selbsttätigen Regeln der Belastungs-Verteilung können zweckmässig
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konstante oder mit der Belastung veränderliche Spannung erhalten wird.
Als Mittel zum selbsttätigen, genügend genauen Einhalt an einer bestimmten BelastungsVerteilung bei beginnenden Abweichungen wird nach dem angeführten Patente die Differenz- wirkung zwischen dem Gesamtstrome und den Einzelströme der Generatoren benutzt, indem Relais für jeden Generator von einem bestimmten Teile des Gesamtstromes und von dem Einzelstrome des zugehörigen Generators in entgegengesetztem Sinne erregt werden. Bei der für Einphasen-oder Mehrphasenstrom bestimmten Anordnung kommen die Einzelströme und Gesamtströme hinsichtlich ihrer Phasen (Grösse und Richtung des Al1sgleichstromes) in einem besonderen Relais mit einander in Beziehung. Statt die Ströme unmittelbar über die Relais zu führen, benutzt
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gewonnene Ströme.
Die in der Patentschrift beschriebenen Einrichtungen erweisen sich in mancher Hinsicht als unbequem im Gebrauche wegen der Schwierigkeit, die Relais für ihre richtige Wirkung zu justieren. Diese Schwierigkeit liegt ersichtlich in der Anwendung von zwei Spulen für den (rye- samtstrom und den Einzelstrom auf jedem Relais.
Es zeigt sich nun. dass man den Zweck der in der Patentschrift beschriebenen Einrichtung auch erreichen kann, wenn man die Difierenzwirkung, die den Grundgedanken der Einrichtungen bildet, nicht erzielt durch die gleichzeitige Wirkung der Ampere-Windungen des Gesamtstromes und der Einzelströme in den zugehörigen Relais selbst, sondern indem man ausserhalb der Relais Stromdiferenzen bezw. den Ausgleichströmen proportionale Ströme herstellt und diese in einer einzigen Spule in den Relais magnetisch wirksam macht.
Die StromdiNerenzen, die auf die Relais wirken sollen, können, wie weiter unten gezeigt wird, in verschiedener Weise hergestellt werden. In allen Fällen müssen aber natürlich die Relais so eingerichtet sein. dass sie nicht nur von der Stärke des Ausgleichsstromes, sondern auch bei 'Gleichstrom von dessen Richtung, bei Wechselstrom von dessen Phase abhängig sind. Die Relais bedürfen deshalb einer besonderen Einrichtung, da die magnetische Wirkung einer einzigen
Spule unabhängig von der Richtung bezw. der Phase des Stromes ist.
Um die Relais in diesem Sinne wirksam zu machen, erhalten sie eine derartig starke Grund- erregung, dass die oben erwähnten Differenzströme den Sinn der Gesamterregung nicht umkehren @ können. Dann werden ersichtlich die Stellungsänderungen des Relais von der Richtung des Stromes, bezw. der Phase des Stromes abhängig sein. Für die Grunderregung wird man vorteilhaft eine
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Einrichtungen ausserhalb der Relais herstellt, erreicht man der Aufgabe gemäss eine wesentliche Vereinfachung in der Einrichtung und Bedienung der Apparate, namentlich auch bei Reglern für Wechselstrom-und Drehstromanlagen, und vermeidet übermässig viele Drahtwindungen, die sich in ihrer Wirkung gegenseitig grösstenteils aufheben.
Die Durchbildung der Regler nach den oben angegebenen Gesichtspunkten kann in sehr verschiedener Weise erfolgen. Nachfolgend sind als Beispiele mehrere Ausführungsformen gegeben.
In einfachster Form lässt sich der Zweck erreichen bei nur zwei Gleichstrommaachinen nach Fig. 1. In dieser Figur bedeuten wieder I und II die Anker von zwei parallel geschalteten Gleichstrommaschinen, die mit selbsttätig wirkenden Reglern a,. und a2 für die Nebenschlusserregung, wie im österr. Patente 29959 versehen sind. Die besondere Art der Regler ist im übrigen hier nicht wesentlich. Statt der gezeichneten, durch Hilfsmotoren angetriebenen Stufenschalter könnten beispw. auch sogenannte Schnellregler mit periodisch wirkendem Widerstande angewendet werden.
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und x2 bei der normalen Belastungsverteilung gleiches Potential haben. Solange diese Bedingung im Betriebe zutrifft, fliesst durch die Stromspulen z1 und z2 kein Strom.
Würde aber beispw. der Generator I einen grösseren als den vorgeschriebenen Teil der Belastung erhalten, so würde ein Strom von x1 nach Z2 gehen und, bei richtiger Schaltung, das Relais Tl im Sinne zu hoher Spannung. das Relais ra im Sinne zu niedriger Spannung beeinflusst, womit die selbsttätigen Spannungsregler der beiden Generatoren so in Tätigkeit treten, dass die vorgeschriebene Belastungsverteilung wieder hergestellt wird. Wenn Generator II zu starke Belastung erhält, fliesst der Ausgleichsstrom
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der Ausgleichströme bei der beschriebenen Schaltung gegenüber der des österr. Patentes 29959 ist ersichtlich erzielt durch den einander entgegengesetzten Erregersinn der beiden Strom- spulen z1 und Z2.
In allgemeiner Form, nämlich für beliebig vieleGenerat. oren, wirddieselbeWirkung erzielt bei der Schaltung nach Figur 2, in der die nicht mehr erforderlichen Einzelheiten weggelassen sind. In der Figur bedeuten I. H. III die Anker von drei Generatoren, deren Anzahl übrigens beliebig vermehrt
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von x1 nach y1 fliessen und, bei richtiger Schaltung, das Relais im Sinne zu hoher Spannung des Generators I beeinflussen. Ähnliches gilt für jeden Generator.
Bei der beschriebenen Schaltung wirken die Stromspulen z, , z in demselben Sinne in ihren Relais, die erforderliche Differenzwirkung wird ersichtlich herbeigeführt durch die in den parallelen Widerständen jedes Generators eintretenden Unterschiede im Spannungsabfalle.
In Fig. 3 ist endlich eine Schaltung zum selbsttätigen Regeln der wattlosen Belastung für zwei parallel arbeitende Drehstromgeneratoren dargestellt, entsprechend der Schaltung nach ö. P. 29959, aber ebenfalls, wie bei den vorhergehenden Beispielen, mit nur je einer Stromspule auf den Relais.
Die beiden Generatoren I und II sind wieder mit dem Relais fi und r2 ausgerüstet, die auf ihre ErregeratromBtärke einwirken. Statt der früheren Stufenschalter für die Erregerwicklung sind hier sogenannte Schnellregler angedeutet, durch die Widerstände ql und q2 in den Erregerstromkreis periodisch vermittels der Kontakte o1 und 02 kurz geschlossen werden.
Der Mechanismus des Reglers macht fortgesetzt Schwingungen unterwirkung desMagneten bl,
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Durch die Relais und'2 wird die Dauer des Kontaktschlusses beeinflusst@ Der Baldanzier- Mechanismus wurde gewählt, um jede Rückwirkung der Magnete bl, bezw. b2 auf das schwingende System zu vermeiden, indem die mittleren Drehmomente von d3, bezw. d3' und d4, bezw. d4' sich aufheben. Die Einzelheiten dieser Schnellregler sind hier ohne Bedeutung, wesentlich ist nur, dass die Dauer des Kurzschliessens der Widerstände ql und qw2 durch die Stellungsänderungen der Relais Tl und r2 beeinflusst wird. Die Relais haben wieder die Spannungsspulen 81 und 8 die an eine geeignete Phase des Netzes gelegt sind.
Den Spannungsspulen sind verhältnismässig grosse Ohmsche Widerstände p1 und Pa vorgeschaltet, um die Selbstinduktion im Verhältnis zum Ge samtwiderstande herabzusetzen. Ohne Ohmsche Widerstände würde die Netzspannung in den
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nur proportional der Spannung sein, aber durch die Stromwindungen z13, z2 nicht beeinflusst werden.
Ausserdem sind die Stromspulen und Z2 angeordnet, die in umgekehrtem Sinne an die Verbindungs- punkte der sekundären Wicklungen der Serientransformatoren f1 und f2 gelegt sind. Diese selbst sind hintereinander geschaltet ; in ihrem Kreise zirkuliert also dauernd Strom. Sind die beiden Transformatoren richtig auf einander abgestimmt, so bleiben bei jeder in ihren Verbindungsleitungen fliessenden Stromstärke die Verbindungspunkte äquipotential, vorausgesetzt, dass die Ströme gleiche Phase haben. In diesem Falle sind also die an die Verbindungspunkte gelegten Spulen z, und Z2 stromlos. Ausgleichsströme, die von phasengleichen Generatorströmen herrühren, haben keinen Einfluss auf sie.
Dies ändert sich aber sofort, sobald Phasenverschiebungen infolg@ wattloser Ausgleichsströme auftreten, wobei Spulen z1 und Z2 Ströme solcher Richtung erhalten, dass die Relais auf gleichmässige Verteilung der wattlosen Belastung wirken.
Genauer übersieht man diese Verhältnisse an dem Diagramme (Fig. 4). Darin bedeuten e1, e2, e3 die Phasenspannungen, s die Amperewindungszahl der zwischen die Phasen Cl und f3
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Relais wirksam und bildet unmittelbar ein Mass für die Phasenverschiebung zwischen il und ill.
Wenn die Generatorströme phasengleich sind, so wirken die Ausgleichsströme nicht auf die Relais, wenn, wie weiter vorausgesetzt werden soll, die Vektoren der Strom-und Spannungswicklungen bei richtiger Verteilung der wattlosen Ströme senkrecht zu einander stehen. Sind die Generatorströme nicht nur phasenungleich, sondern auch ungleich gross. so würde nach Fig. 5 der Ausgleichsstrom z nicht senkrecht zu der Spannung e2 stehen. Zerlegt man nun z in die wagerechte und senkrechte Komponente h. bezw. r. und setzt man nach Fig. 6 s mit z zusammen, so zeigt sich der relativ geringe Einfluss von h.
Die beschriebene Einrichtung kann nach Analogie des österr. Patentes Nr. 29959 und der Einrichtungen nach den Figuren 1 und 2 auch leicht für mehr als zwei Generatoren ausgestaltet werden. wenn man nicht die Generatorströme unmittelbar zur Difiercnzwirkung bringt, sondern die einzelnen Generatorströme zu dem Gesamtstrome in Beziehung setzt.
PATENT-ANSPRÜCHE:
1. Einrichtung zum selbsttätigen Regeln mehrerer parallel geschalteter Generatoren auf proportionale Belastungsverteilung nach dem österr. Patente Nr. 29959, gekennzeichnet durch
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unterstützt oder schwächt.