DE181781C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 181781 KLASSE 21 d. GRUPPE

mit Energiespeichern.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Mai 1905 ab.

Für Anlagen mit stark schwankendem Kraftbedarf sind Regelungseinrichtungen bekannt, um. die Belastungsschwankungen von ■ der Treibmaschine selbst fern zu halten und auf Energiespeicher irgendwelcher Art, Schwungmassen, Pufferbatterien, Energiespeicherhetze, zu übertragen! Diese Regelungseinrichtungen wirken derart, daß sie die Energieaufnahme der Treibmaschine entsprechend dem mittleren Wert der Belastung einstellen und erhalten, so daß bei Abweichungen der Belastung von diesem Mittelwert die Energiespeicher zumBelastungsausgleich herangezogen werden.

Nun gibt es aber Anlagen, in denen die mittlere Belastung nur innerhalb kurzer Zeit sich gleich bleibt. Der mittlere Belastungswert ändert sich z. B. in Walzwerken, wenn ein anderes Material gewalzt wird, oder in Förderanlagen mit der in der Zeiteinheit geförderten Menge. Würde man in diesen und ähnlichen Fällen die Energieaufnahme der Treibmaschine trotz der Veränderung des Mittelwertes der Belastung unverändert erhalten, so würden die Energiespeicher längere Zeit vorwiegend in nur einem Sinne beansprucht werden. Gelangen sie dabei an die Grenze ihrer Aufnahme- bezw. Abgabefähigkeit, so bleiben die Schwankungen der Belastung über diese Grenze hinaus unausgeglichen.

Um dies zu vermeiden, soll gemäß der Erfindung die Regelungseinrichtung zur Begrenzung der Energieaufnahme der Treibmaschine selbsttätig entsprechend den Änderungen der mittleren Belastung der Anlage verstellt werden. Dieses geschieht zweckmäßig in Abhängigkeit von dem Ladezustande der Energiespeicher, so daß diese auf einem mittleren Ladezustand gehalten ■werden und Schwankungen nach beiden Richtungen hin ausgleichen können.

Es ist bekannt, die selbsttätige Regelung der Belastungsschwankungen in Kraftübertragungsanlagen mit Energiespeicher sowohl in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Schwungmassen des Energiespeichers als auch von dem Ladezustande des Energiespeichers oder den Belastungsschwankungen der Anlage erfolgen zu lassen. Jedoch sind derartige Vorrichtungen bisher nur angewendet worden; um die. Spannung von Zusatzmaschinen zu Schwungmassendynamos so zu verändern, daß die Dynamo zur Wirkung kommt. Die Energieaufnahme der Treibmaschine wird durch diese Vorrichtung nicht beeinflußt. Bei dem vorliegenden Verfahren indessen sollen die bekannten Vorrichtungen auf die Treibmaschine selber wirken, indem sie deren Regelungsmittel so einstellen, daß die Energieaufnahme der Treibmaschine entsprechend der jeweiligen mittleren Belastung der Anlage verändert wird. Hierbei wird gegenüber den bekannten Verfahren zum Ausgleich der Belastungsschwankungen die Zusatzmaschine erspart, außerdem die Treib-

(Si. Auflage, aitsgegeben am 31. Oktober iqoSJ

maschine unter allen Umständen vor gefährlicher Belastung geschützt, indem sie in ihrer Energieaufnahme beschränkt wird.

Es ist zweckmäßig, die Beeinflussung der Regelungsvorrichtung für Begrenzung der Energieaufnahme nicht durch eine starke Veränderung der Einstellung und nicht erst in dem Augenblicke vorzunehmen, in dem die Ladegrenzen der Energiespeicher erreicht

ίο werden. Zwar würde hierdurch eine zu hohe Aufladung oder Entladung der Energiespeicher vermieden werden, aber es könnte der Fall eintreten, daß dabei die plötzliche Änderung der Energieaufnahme der Treibmaschine größer als die Änderung der mittleren Belastung ist. Diese übermäßig geänderte· Energieaufnahme \vürde dann durch die Regelvorrichtung konstant erhalten werden, und infolgedessen sehr bald die entgegengesetzte Ladegrenze erreicht werden. In diesem Augenblicke könnte von neuem eine zu starke entgegengesetzte Änderung der Energieaufnahme der Treibmaschine notwendig werden, und dabei leicht eine fortwährende Änderung der immer nur kurze Zeit konstant bleibenden Energieaufnahme der Treibmäschine erfolgen. Es würde also bei dieser Regelungsweise ein fortwährendes Überregulieren stattfinden. Um dies zu vermeiden, soll die Regelungsvorrichtung nicht erst in dem Augenblicke der Erreichung der Ladegrenze der Energiespeicher beeinflußt werden, sondern schon bei Annäherung an die Ladegrenze. Auch soll die Regelungsvorrichtung nicht mit einem Male bedeutend verstellt werden, sondern allmählich oder stufenweise, so daß die Energieaufnahme nur allmählich um so mehr sich ändert, je mehr der Energiespeicher einer Ladegrenze sich nähert. Dadurch wird erreicht, daß die Unterschiede zwischen dem tatsächlichen Mittelwert der Belastung der Anlage und der von der Regelungsvorrichtung an der Treibmaschine eingestellten Energieaufnahme so gering wie möglich werden.

Die Beeinflussung der Regelungsvorrichtung darf nur dann erfolgen, wenn der Zustand der Energiespeicher den Ladegrenzen sich nähert, nicht aber, wenn er infolge der veränderten Energieaufnahme wieder seinem Mittelwert zustrebt. Denn anderenfalls würde bei dem Ausgleich der regelmäßigen Belastungsschwankung während des nächsten Arbeitsvorganges die Verstellung der Energieaufnahme wieder rückgängig gemacht wer- den und eine fortwährende Schwankung der Energieaufnahme eintreten, die gerade vermieden werden soll.

Das angegebene Verfahren läßt sich in verschiedener Weise ausführen, je nach der Art der Regelungseinrichtung zur Begrenzung der Energieaufnahme der Treibmaschine. Beispielsweise besteht bei Elektromotoren, die mit Schwungmassen gekuppelt sind, eine bekannte Einrichtung zur Begrenzung der Energieaufnahme in der Einschaltung von Widerständen in den Erregerstromkreis von Gleichstrommotoren oder den Rotorstromkreis von Drehstrommotoren. Diese Widerstände werden, wenn die Geschwindigkeit der Schwungmassen abnimmt, bei Nebenschlußmotoren allmählich aus dem Erregerkreise ausgeschaltet, dagegen bei Drehstrommotoren in den Rotorkreis eingeschaltet. Es werden also durch einen Fliehkraftregler bei jeder Umdrehungszahl bestimmte Widerstände eingestellt, wodurch bei Übereinstimmung der mittleren Leistung des Motors mit der mittleren Belastung seine Energieaufnahme tatsächlich auf diesem Mittelwert gehalten wird. Ändert sich aber der mittlere Wert der Belastung, müßte also der Motor dementsprechend größere oder geringere Stromstärke aufnehmen als die, für welche die Regelungsvorrichtung eingestellt ist, so würde bei Einschaltung derselben Folge von Widerständen der gewünschte Ausgleich der Belastungsschwankungen zwischen dem Motor und dem Energiespeicher nicht mehr erreicht. Ist beispielsweise der Mittelwert der Belastung auf das Doppelte gestiegen, so müßte auch die Stromaufnahme des Motors verdoppelt, und bei einer bestimmten Umdrehungszahl dementsprechend, z. B. bei Drehstrommotoren, nur der halbe Widerstand eingeschaltet werden. Gemäß der Erfindung werden' nun bei ein und derselben Geschwindigkeit der Schwungmassen je nach der durchschnittlichen Belastung der Anlage verschiedene Widerstände selbsttätig geschaltet, und zwar derart, daß z. B. bei Drehstrommotoren, die im nachfolgenden nur berücksichtigt werden sollen, die Widerstandsgrößen annähernd umgekehrt proportional der jeweilig nötigen Stromaufnahme des Motors sind. Diese Einstellung verschieb dener Widerstände bei der gleichen Geschwindigkeit wird von dem Ladezustande des Energiespeichers abhängig gemacht, bei Verwendung von Schwungmassen als Energiespeicher von deren Geschwindigkeit.

Eine einfache Einrichtung für diesen Zweck ist in der Zeichnung dargestellt. Der von der Welle, der Schwungmassendynamo g angetriebene Fliehkraftregler α wirkt mittels eines auf b gelagerten zweiarmigen Hebels c und einer Stange d auf eine Schaltvorrichtung I von Widerständen derart, daß er bei zunehmender Geschwindigkeit Widerstand aus dem Rotorkreis des Drehstrommotors m ausschaltet und bei abnehmender Geschwindigkeit einschaltet. Die Größe seines Einflusses auf die Widerstände kann durch Veränderung der Länge des Hebels c verstellt werden, mit dem

seine Bewegung auf die Schaltvorrichtung der Widerstände übertragen wird. Zu dem Zweck ist der Angriffspunkt der Verbindungsstange d an dem Hebel c verschiebbar und kann in Abhängigkeit von dem Ladezustande des Energiespeichers ί oder von den Veränderungen der Belastung der Anlage durch ein • beliebiges Mittel verstellt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform verschiebt

ίο sich der Angriffspunkt der Verbindungsstange ei nach rechts, wenn bei Erreichung der oberen Geschwindigkeitsgrenze der Schwungmassen ^ der Mittelwert der Belastung sinkt. Hierbei muß Widerstand eingeschaltet werden. Im umgekehrten Falle verschiebt sich der Angriffspunkt der Stange d nach links.

Die Verschiebung der Stange d kann in beliebiger Weise erfolgen. Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung wird sie dadurch. bewirkt, daß bei Erreichung eines der Hubenden des Fliehkraftreglers die eintriebigen Sperrzähne / oder k ein Sperrad h im einen oder anderen Sinne drehen. Dadurch wird auch das Zahnrad i gedreht und verschiebt die Stange e, so daß, da diese die Stange d umfaßt, der Angriffspunkt der letzteren im Schlitz des Hebels c verlegt wird. Wenn in bekannter Weise die Stromaufnahme der Motoren durch ein in ihren Stromkreis geschaltetes Relais konstant gehalten wird, so muß dieses gemäß der Erfindung bei Veränderung der mittleren Belastung der Anlage selbsttätig derart beeinflußt werden, daß es eine höhere Energieaufnahme des Motors zuläßt, sobald die Schwungmassen ihre untere Geschwindigkeitsgrenze erreicht haben und umgekehrt. Da derartige Relais in Verbindung mit allen Arten von Energiespeichern, sowohl mit Schwungmassen wie mit Pufferbatterien und besonderen Energiespeichernetzen arbeiten können, so kann die Verstellung des Relais abhängig gemacht werden von der Geschwindigkeit der Schwungmassen wie von den Ladegrenzen der Batterie bezw.

von der Spannung oder Periodenzahl des Speichernetzes. Die Einwirkung der Geschwindigkeit der Schwungmassen auf das Relais kann durch beliebige bekannte Mittel erreicht werden, beispielsweise indem bei Überschreitung der zulässigen Geschwindigkeitsgrenze das Relais durch einen Fliehkraftregler so lange auf eine andere Stromaufnahme des Motors verstellt wird, als die Schwungmassen einer Ladegrenze zustreben; auch kann die Verstellung des Relais durch den Schalthebel selbst erfolgen, der die Widerstände schaltet. Bei Pufferbatterien kann in sinngemäß gleicher Weise die Verstellung des Relais von der Spannung oder auch von dem Ladestrom bezw. Entladestrom abhängig gemacht werden. Die Verstellung nicht nur von der Batteriespannung, sondern auch von dem Batteriestrom abhängig zu machen, kann von Vorteil sein, um die Lebensdauer der Batterie nicht durch zu große Stromstärke zu gefährden. Weil diese aber erst bei längerer Dauer schädlich ist, empfiehlt es sich, die Einwirkung zu großer Stromstärken auf die Einstellung des Relais unter Zwischenschaltung einer Dämpfung erfolgen zu lassen.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Regelung der Belastungsschwankungen in Kraftübertragungsanlagen mit Energiespeichern, in denen große Änderungen des mittleren Belastungswertes vorkommen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelungsvorrichtung, die in bekannter Weise die Energieaufnahme der Treibmaschine auf den Mittelwert der Belastung beschränkt, bei Vergrößerung oder Verkleinerung dieses Mittelwertes auf eine entsprechend vergrößerte oder verkleinerte Energieaufnahme selbsttätig in Abhängigkeit von dem Ladezustande des Energiespeichers so eingestellt wird, daß ein mittlerer Ladezustand erhalten bleibt. .

2. Ausführungsform des Verfahrens" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung auf eine andere Energieaufnahme der Treibmaschine in mehreren Stufen erfolgt.

3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung auf eine andere Energieaufnahme nur erfolgt, wenn die Ladung des Energiespeichers, vom Mittelwerte sich entfernend, einer Ladegrenze zustrebt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.