DE137558C

DE137558C -

Info

Publication number: DE137558C
Application number: DENDAT137558D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Vertheilung von Gleichstrom, der durch Umformung aus Wechselstrom erzeugt wird. Dabei wird zwischen den umlaufenden Stromumwandler und die Stromerzeugermaschine ein ruhender Stromumwandler eingeschaltet, welcher durch Anordnung von Stufen eine Aenderung der elektromotorischen Kraft ermöglicht, die dem sich umdrehenden Stromumwandler zugeführt wird, wobei zu gleicher Zeit die Felderregung in entsprechender Weise beeinflufst wird.

Das beiliegende Schaltungsschema in Fig. 1 und eine Abänderung desselben in Fig. 2 machen das System leicht verständlich.

In Fig. ι ist der Stromerzeuger mit 1 bezeichnet, während 2 und 2^a, sowie 3 und 3^ Wicklungen der ruhenden Stromumwandler bedeuten. Von den Secundärwicklungen führen in Stufen, um die elektromotorische Kraft zu verändern, Leitungen 5, 6, 7, 8 und 5^a, 6^a, 7^a, 8^a zu dem Schalter 13 und 13". 9 bedeutet den umlaufenden Gleichstrom-Wechselstromumwandler mit der Nebenschlufswicklung 10, in welche der Widerstand 11 eingeschaltet ist, der durch bekannte Vorrichtungen eine stufenweise Einschaltung zuläfst. 12 und 12^a sind Drosselspulen, die in den Secundärstromkreis des ruhenden Stromumwandlers eingeschaltet sind. 13 und 14 endlich sind in die Gleichstromleitung eingeschaltete Motoren. Diese Motoren werden, falls sie für Strafsenbahnbetrieb bestimmt sind, ganz oder theilweise hinter einander oder parallel geschaltet.

Fig. 2. zeigt die .Schaltweise für einphasigen Wechselstrom, obwohl die Erfindung für beliebige Phasenströme verwendbar ist. Es unterscheidet sich die Anordnung nach Fig. 2 ferner dadurch von der nach Fig. 1, dafs in jede einzelne Ableitung 5, 6, 7, 8 eine Drosselspule 12, I2^a, 12*, i2^c eingeschaltet ist. Beide Anordnungen sind zweckmäfsig, je nach den Betriebsbedingungen.

Wenn geringe Drehgeschwindigkeit der Motoren 13 und 14 erhalten werden soll, so stehen die Hebel der Schalter 11 und 13 in der gezeichneten Stellung. Die elektromotorische Kraft der Stromumwandler ist ersichtlicherweise ein Minimum und wird in erheblichem Mafse durch die Drosselspulen geschwächt, so dafs auch die elektromotorische Kraft der Gleichstromseite entsprechend tief, ausfällt.

Um die elektromotorische Kraft der Gleichstromseite und mit ihr die Geschwindigkeit der Elektromotoren zu steigern, werden die Feldmagnete der Gleichstrom-Wechselstromumwandler durch Ausschalten von Widerstand stufenweise verstärkt, bis das Feld kräftig genug ist, um in den Wechselstromkreisen einen Wechselstrom zu erzeugen, welcher der elektromotorischen Kraft in der Phase voreilt, in welchem Falle die Componente der elektromotorischen Kraft, welche von der Drosselspule herrührt, hinzuzufügen ist zu der durch die benutzte Windungszahl des ruhenden Umformers bedingten elektromotorischen Kraft. Soll die Geschwindigkeit der Motoren noch

Claims

gesteigert werden, so wird eine weitere Stufe des Stromumwandlers in den Stromkreis eingeschlossen und der Widerstand 11 wieder eingeschaltet, worauf der vorige Vorgang des Ausschaltens von Widerstand wiederholt werden kann. Das Gleiche gilt von den weiteren Stufen η und 8, so dafs der Stellung von 13 auf 8 bei ausgeschaltetem Widerstand 11 die Maximalgeschwindigkeit der angeschlossenen Elektromotoren entspricht.

Auf diese Weise ist eine Regelung der elektromotorischen Kraft sowohl in weitesten als auch in engsten Grenzen, also eine vollkommene Regelung möglich.

Der besondere Vortheil des Systems ist die Fähigkeit, sich dem verschiedensten Strombedarf anzupassen, z. B. in dem Fall, dafs der Gleichstrom an elektrische Bahnen vertheilt wird. Was zunächst den Stromerzeuger betrifft, so soll dieser mit annähernd gleicher Geschwindigkeit laufen und annähernd dieselbe Spannung erzeugen. Nun soll aber die Aenderung der elektromotorischen Kraft dadurch erzielt werden, dafs einzelne Stufen des Transformators eingeschaltet werden. Um nämlich die Spannung des Gleichstromnetzes zu regeln, genügt es nicht, das Magnetfeld 10 des Gleichstrom-Wechselstromerzeugers 9 mittels des Widerstandes 11 zu regeln. Da nämlich die Motoren synchron laufen, und da die Anzahl der Wicklungen der Wechselstrom- und Gleichstromseite gegeben ist, so hat eine Veränderung des Feldes nicht eine Veränderung des Uebersetzungsverhältnisses zur Folge, sondern nur eine vermehrte gegenelektromotorische Kraft. Es ist bekannt, dafs bei bestimmter Erregung des umlaufenden Stromumwandlers Phasenverschiebungen auftreten, welche den durch die Selbstinduction erzeugten entgegengesetzt sind, gerade wie wenn Condensatoren in die Leitung eingeschaltet wären. Um diesen Wirkungen das Gleichgewicht zu halten, sind die Drosselspulen angebracht worden, so dafs bei geeigneter Wahl die Voreilung und Nacheilung der Phasen sich das Gleichgewicht halten und der Verschiebungswinkel gleich null wird. Dadurch aber, dafs die Stufen des Transformators nach einander eingeschaltet werden, würden abermals die Inductionsverhältnisse verändert werden, und es kann nunmehr diesen veränderten Verhältnissen wieder durch den Regler 11 Rechnung getragen werden, ohne dafs auf den Motor eine erhebliche Einwirkung zu befürchten ist. Es ergiebt sich gleichzeitig der Vortheil, dafs die Regelung der Unterstation nicht mehr, wie es bei früheren Systemen der Fall war, zugleich eine Regelung der Hauptstation bedingt, sondern es genügt für die Hauptstation die Regelung mittels einer gut laufenden Dampfmaschine; mit anderen Worten, die Regelung erfolgt im Wesentlichen so, dafs auf der Station cohstante Geschwindigkeit und. constante Spannung gehalten wird, und zwar mittels der üblichen Mittel, ohne dafs jedesmal auf die durch veränderte Belastung u. s. w. hervorgerufene Phasenverschiebung Rücksicht zu nehmen ist.

Es sei darauf hingewiesen, dafs die Stufenregelung bei Transformatoren durch des Erfinders früheres Patent 110697 bekannt geworden ist, und dafs die Anwendung der Drosselspule im Patente 105460 desselben Erfinders beschrieben ist. Auch ist durch eine Abhandlung von Steinmetz (E. T. Z. 1898, S. 155) die Wirkungsweise der Drosselspule und ihr Einflufs auf die Felderregung aus einander gesetzt. Indessen giebt die Vereinigung dieser beiden Einrichtungen zugleich mit der Regelung der Feldstärke des umlaufenden Stromumwandlers einen besonderen Vortheil, nämlich den, dafs die Regelung sowohl möglichst allmählich und nicht sprungweise als auch in weitesten Grenzen ausführbar, also eine vollkommene wird, während gleichzeitig der etwaige schädliche Einflufs der Drosselspulen gering ausfällt, weil diese, als nur für die Regelung in engen Grenzen bestimmt, klein zu wählen sind.

Pat ε nt-Anspruch :

Ein System zur Vertheilung elektrischer Energie, bei welchem die Regelung innerhalb enger Grenzen (bis zu 20 pCt.) durch Aenderung der Feldstärke des Wechselstrom-Gleichstromumwandlers erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dafs die Aenderung innerhalb weiter Grenzen dadurch bewirkt wird, dafs die bei Benutzung eines Stufenschalters am stehenden Umwandler verringerte Selbstinduction durch Einschaltung einer Drosselspule wieder hergestellt wird, um die Phasenvoreilung, welche durch die Gleichstromwechselstromumformer bedingt wird, auszugleichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.