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Momentanreserveaggregat Die Erfindung betrifft Verbesserungen des
im Patent 1000 919 beschriebenen Momentanreserveaggregates.
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Das Hauptpatent betrifft ein Aggregat, das bei Fehlern in dem die
Belastung speisenden Wechselstromnetz unmittelbar eine Wechselspannung mit konstanter
Frequenz und Höhe an die Belastung liefert. Nach einer Ausführungsform kann. das
Aggregat auch in normalem Betrieb eine Spannung mit konstanter Frequenz und Spannung
unabhängig von Veränderungen der Spannung und der Frequenz des Netzes liefern. Die
Anordnung nach dem Hauptpatent ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß sie
aus einer ständig rotierenden elektrischen Maschine mit gleichstromgewickeltem Anker
und Gleichstromerregung besteht, die mit einem Energieakkumulator verbunden an der
Belastung angeschlossen und gewöhnlich von dem Wechselstromnetz angetrieben ist.
Die Maschine hat weiter einen am Kommutator liegenden Bürstensatz, der durch einen
gesonderten Antrieb relativ zum Kommutator gedreht wird.
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In dem Hauptpatent ist vorgeschlagen worden, als Energieakkumulator
ein mit der Maschine zusammengekuppeltes Schwungrad zu verwenden. Nach der Erfindung
ist die elektrische Maschine statt mit einem Schwungrad mit einer Akkumulatorbatterie
verbunden, die an am Kommutator liegenden, feststehenden Bürsten angeschlossen ist.
In normalem Betrieb wird diese Akkumulatorbatterie von der Maschine geladen, während
sie bei Fehlern in dem Wechselstromnetz unmittelbar die Energielieferung zu der
Maschine und der Belastung übernimmt.
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Die Verwendung einer Batterie für einen Einankerumformer ist an sich
bekannt. Die Batterie dient hierbei bei Netzausfall zur kurzzeitigen Speisung des
Einankerumformers und gegebenenfalls auch zum Anlassen der Reservekraftmaschine.
In Verbindung mit einem Aggregat nach dem Hauptpatent hat die Verwendung einer Batterie
an Stelle eines Schwungrades in der zuvor angegebenen Weise mehrere Vorteile. Die
Schwungmasse der Maschine wird z. B. kleiner, so daß eine schnelle Drehzahlregelung
erreicht werden kann. Weiter kann die Akkumulatorbatterie die erforderliche Energie
während einer längeren Zeit liefern als ein Schwungrad, so daß der Anlauf eines
Reserveaggregats nicht so schnell ausgeführt werden muß. Weiter ist eine Akkumulatorbatterie
gewöhnlich- auch für andere Zwecke erforderlich, z. B. für den Anlauf der Kraftmaschine,
die bei Fehlern in. dem Netz die Energielieferung übernehmen soll.
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In dem Hauptpatent ist weiter vorgeschlagen, daß die Maschine bei
Fehlern in dem Wechselstromnetz an ein von einer Kraftmaschine angetriebenes elektrisches
Reserveaggregat elektrisch angeschlossen wird. Nach der Erfindung wird die Maschine
bei Fehlern im Wechselstromnetz unmittelbar mit einer Kraftmaschine zusammengekuppelt.
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Im Hauptpatent sind zwei verschiedene Schaltungen der Maschine vorgeschlagen.
Nach der einen ist die Maschine sowohl an der- Belastung als auch am Wechselstromnetz
Tiber die rotierenden Bürsten und mit diesen fest verbundene. Schleifringe angeschlossen,
während nach der anderen die Maschine an der Belastung über die rotierenden Bürsten
und am Wechselstromnetz über mit der Ankerwicklung fest verbundene Schleifringe
angeschlossen ist. Nach der Erfindung wird indessen die Maschine an die Belastung
über die mit der Ankerwicklung fest. verbundenen Schleifringe und an das Wechselstromnetz
über die rotierenden Bürsten angeschlossen. Hierdurch wird erreicht, daß die Frequenz
über der Belastung abhängig von der Drehzahl der Maschine wird, die mittels eines
die Erregung der Maschine beeinflussenden Reglers leicht konstant gehalten werden
kann. -Bei dieser Ausführung des Aggregates und bei der Ausführung, bei der die
Maschine an der Belastung Tiber die rotierenden Bürsten und am Wechselstromhetz
über die mit der Ankerwicklung fest verbundenen Schleifringe angeschlossen ist,
kann die Maschine finit zwei separaten Ankerwicklungen versehen werden, von denen
die eine am Kommutator und die andere an den Schleifringen angeschlossen ist. Hierdurch
wird die Belastung von dem -Wechselstromnetz ganz und gar getrennt, so daß die Spannung
über
der Belastung durch Über- oder Untermagnetisierung der Maschine unabhängig von Änderungen
in der Spannung des Netzes konstant gehalten werden kann.
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An Hand der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt,
wobei in der Zeichnung für gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern wie in dem Patent
1000 919 verwendet sind. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die Verwendung einer
Akkumulatorbatterie statt eines Schwungrades, wobei die Maschine am Wechselstromnetz
über die rotierenden Bürsten und an der Belastung über mit der Ankerwicklung fest
verbundene Schleifringe angeschlossen ist, und Fig.2 eine Anordnung, bei der die
Maschine bei Fehlern in dem Wechselstromnetz mit einer Kraftmaschine mechanisch
zusammengekuppelt wird.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 eine ständig rotierende elektrische Maschine
mit einem gleichstromgewickelten Anker mit Kommutator 4. 2 bezeichnet die Erregerwicklung
der Maschine, die über festestehende Bürsten 3 und einen Regler 22 am Kommutator
angeschlossen ist. Auf dem Kommutator 4 liegen Bürsten 5, die über eine Welle 6
von einem elektrischen Motor 7 angetrieben werden. Die Bürsten 5 sind mit auf der
Welle 6 angebrachten Schleifringen 8 und diese mit einem Wechselstromnetz 11 über
Schalter 9 und 12 verbunden. Sie können auch über die Schalter 9 und 15 an ein elektrisches
Reserveaggregat angeschlossen werden, das aus einem von einer Kraftmaschine 13 angetriebenen
Generator 14 besteht. Der Motor 7 kann mittels zweier Umschalter 16 und 17 an die
Schleifringe 8 oder an das Wechselstromnetz 11 oder das Reserveaggregat 13, 14 angeschlossen
werden. An die Leitung 10 ist eine Belastung angeschlossen, die über einen Schalter
30 mit den Schleifringen 25 in Verbindung gebracht werden kann. wobei die Schleifringe
an der Welle der Maschine 1 angebracht und mit der Ankerwicklung der Maschine verbunden
sind. 31 bezeichnet eine Akkumulatorbatterie, die an den feststehenden Bürsten 3
angeschlossen ist.
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In normalem Betrieb ist der Schalter 29 geöffnet, und das Netz 11
ist an der Maschine 1 über die Schalter 12 und 9, die Schleifringe 8 und die rotierenden
Bürsten 5 angeschlossen. Der Motor 7 ist über die Umschalter 16 und 17 an den Schleifringen
8 angeschlossen und rotiert somit mit einer von der Frequenz des Netzes 11 bestimmten
Drehzahl. Die Maschine 1 rotiert folglich mit einer Drehzahl, die von ihrer Erregung
bestimmt und mittels des Reglers 22 konstant gehalten wird, so daß die Frequenz
an den Schleifringen 25 und also auch an der Belastung 10 konstant ist. Zu gleicher
Zeit wie das Netz 11 durch die Maschine l Energie an die Belastung 10 liefert, lädt
es auch die Akkumulatorbatterie 31.
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Bei Fehlern im Netz 11, d. h. bei ausbleibendem Strom öffnet der Schalter
12 die Verbindung mit dem Netz 11, die Maschine 1 und Belastung 10 erhalten im ersten
Augenblick die erforderliche Energie von der Batterie 31, und die Maschine 1 fährt
fort, mit einer Drehzahl zu rotieren, die mittels des Reglers 22 konstant gehalten
werden kann. In demselben Moment erhält die Kraftmaschine 13 einen Anlaufpuls, und
wenn der von dieser angetriebene Generator 14 die volle Geschwindigkeit und Spannung
erreicht hat, wird der Umschalter 16 an den Generator 14 geschaltet, wonach die
Schleifringe 8 mit der vom Generator 14 bestimmten synchronen Geschwindigkeit rotieren.
Wenn dabei die Spannung über den Schleifringen 8 mit der Spannung des Generators
14 in Phase kommt, wird der Schalter 15 geschlossen, und die Belastung 10 sowie
die Maschine 1 erhalten danach die erforderliche Energie vom Generator 14. Im gleichen
Moment wird der Umschalter 16 wieder umgeschaltet.
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Wenn das Netz 11 wieder in Funktion tritt, öffnet der Schalter 15,
und das Reserveaggregat 13, 14 wird stillgesetzt, wonach die Akkumulatorbatterie
31 erneut die Stromversorgung der Maschine 1 und der Belastung 10 übernimmt. Gleichzeitig
wird der Umschalter 17 umgeschaltet, so daß der Motor 7 direkt an das Netz 11 angeschlossen
wird. Wenn die Schleifringe 8 wieder synchron mit dem Netz 11 rotieren, wird der
Schalter 12 geschlossen, und das Netz 11 übernimmt die Energieversorgung der Maschine
und der Belastung 10. Im gleichen Moment wird der Umschalter 17 wieder umgeschaltet.
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Bei Fehlern in der Maschine 1 oder in den an dieser angeschlossenen
Geräten öffnen die Schalter 9 und 30 die Verbindung mit dem Netz 11 und der Belastung
10, und der Schalter 29 schließt, so daß die Belastung 10 direkt von dem Netz 11
gespeist wird.
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Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei welcher die Maschine an der Belastung
10 über die rotierenden Bürsten 5, die Schleifringe 8 und den Schalter 9 angeschlossen
ist. Die Maschine 1 ist weiter am Wechselstromnetz 11 über einen Umschalter 22,
Reaktanzspulen 24 und an der Welle 27 der Maschine 1 angebrachte Schleifringe 25
angeschlossen. 26 bezeichnet eine Nullpunktdrossel. Die Welle 27 der Maschine 1
ist mit einem Schwungrad 19 gekuppelt. 13 bezeichnet eine Kraftmaschine, z. B. einen
Dieselmotor, die mittels einer Kupplung 28 mit der Maschine 1 zusammengekuppelt
werden kann. Der Antriebsmotor 7 für die Bürsten 5 kann durch einen Umschalter 17
entweder an die Schleifringe 8 oder an das Netz 11 angeschlossen werden.
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In normalem Betrieb ist der Schalter 29 geöffnet, und das Netz 11
ist an der Maschine über den Umschalter 23, die Reaktanzspule 24 und die Schleifringe
2'5 angeschlossen. Die Maschine 1 speist die Belastung 10 über die rotierenden Bürsten
5, die Schleifringe 8 und den Schalter 9. Die Synchronmaschine 7 ist an den Schleifringen
8 über den Umschalter 17 angeschlossen. Wenn die Maschine 7 durch geeignete Anordnungen,
z. B. Resonanzkreise, mit einer Drehzahl angetrieben wird, die einer gewissen konstanten
Frequenz entspricht, werden die Bürsten 5 mit konstanter Drehzahl rotieren und dabei
konstante Frequenz für die Belastung 10 liefern, unabhängig von der Drehzahl der
Maschine 1, die von der Frequenz des Netzes bestimmt wird. Der Regler 22 ist so
angeordnet, daß die Maschine 1 über- oder untermagnetisiert wird in Abhängigkeit
von den Spannungsänderungen im Netz 11. Hierbei entsteht ein Spannungsabfall über
den Reaktanzspulen 24, so daß die Spannung über den Bürsten 5 und damit auch über
der Belastung 10 konstant wird. Die Reaktanzspulen 24 können durch einen Transformator
mit großer Reaktanz ersetzt werden.
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Bei Fehlern im Netz 11, d. h. bei ausbleibendem Strom öffnet der Schalter
23 die Verbindung mit dem Netz, und die Belastung 10 erhält danach im ersten Augenblick
die erforderliche Energie von der Maschine 1, die von dem Schwungrad 19 angetrieben
wird. Trotzdem die Drehzahl der Maschine 1 abnimmt, erhält doch die Belastung 10
Strom von einer konstanten Spannung und Frequenz, da die Bürsten 5 von dem Motor
7 mit konstanter Drehzahl angetrieben werden. Die Spannung über der Belastung
10 wird
durch den Spannungsregler 22 aufrechterhalten. In
dem Moment, wo der Umschalter 23 die Verbindung mit dem Netz 11 öffnet, schaltet
er die Nullpunktdrosseln 26 ein, wodurch ein Nullpunkt erhalten wird, auch wenn
das Netz ausgeschaltet wird. In demselben Moment erhält die Kraftmaschine 13 einen
Anlaufimpuls, und wenn sie angefahren ist, wird sie durch die Kupplung 28 mit der
Maschine 1 zusammengekuppelt, worauf die Kraftmaschine 13 die Kraftversorgung der
Maschine 1 und der Belastung 10 übernimmt. Die Spannung über der Belastung 10 wird
immer noch von dem Regler 22 geregelt, und die Frequenz wird von dem Motor 7 bestimmt.
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Wenn das Netz 11 wieder in Funktion tritt, wird der Umschalter 17
umgeschaltet, so daß der Motor 7 an das Netz 11 angeschlossen wird, und wenn die
Bürsten 5 synchron mit dem Netz 11 rotieren, wird der Schalter 29 geschlossen und
die Kraftmaschine 13 stillgesetzt und durch die Kupplung 28 von der Maschine 1 abgekuppelt.
Die Maschine 1 wird dann von dem Netz 11 über die rotierenden Bürsten 5, die Schleifringe
8 und die Schalter 9 und 29 angetrieben. Die Drehzahl der Maschine 1 wird dabei
von dem Regler 22 so geregelt, daß die Frequenz über den Schleifringen 25 synchron
mit der Frequenz des Netzes 11 wird, worauf der Umschalter 23 die Nullpunktdrosseln
26 ausschaltet und die Reaktanzspulen 24 an das Netz 11 anschließt. Im gleichen.
Moment wird der Schalter 29 geöffnet, worauf die Maschine 1, wenn der Umschalter
17 umgeschaltet ist, wieder normal arbeiten wird.