DE191203C

DE191203C -

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Publication number: DE191203C
Application number: DENDAT191203D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Λ!191203-KLASSE 21 c. GRUPPE

JOSEPH LOUIS ROUTIN in LYON.

Es ist bekannt, die Regelung stromerzeugender Gruppen von der elektrischen Belastung aus, d. h. dynamometrisch zu bewirken, indem nämlich dabei auf die Zutrittsöffnung des Kraftfluidums eingewirkt wird. An dieser Regelung kann auch die Spannung und die Geschwindigkeit vermittels irgendwelcher Zwischenglieder mitwirken. Die Mitwirkung der Spannung und der Geschwindigkeit allgemein sowie auch z. B. des Leistungsfaktors bei Wechselströmen, die in die Beschreibung unter Erläuterung geeigneter zur Ausführung nötigen Mittel mit aufgenommen ist, gehören nicht mit zur eigentlichen Erfindung; sondern Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist vielmehr eine unter Einfluß der Leistung des Nutzstromkreises wirkende Regelungsvorrichtung, die in der Weise arbeitet, daß eine nach Art eines Wattmeters gebaute, d)^namometrisch wirkende Verstellvorrichtung, gegebenenfalls unter Vermittlung eines Relais, einen Motor so beeinflußt, daß eine von der Motorwelle aus gespannte, als Gegenkraft für die dynamometrische Verstellkraft dienende Feder so lange in bezug auf ihre Spannung geregelt wird, bis der Gleichgewichtszustand in dem Regelungssystem wieder eingetreten ist, so daß somit jeder Stellung des Motorankers ein bestimmter Wert der Arbeitsleistung entspricht. Diese Regelungsvorrichtung kann dabei z. B. mit dem Geschwindigkeitsregler oder Spannungsregler zusammenarbeiten.

Die neue Anordnung besteht in der Hauptsache aus einem Wattmeter, welches mit Hilfe eines Relais auf einen kleinen Elektromotor wirkt, der seinerseits mittels einer Feder auf das Wattmeter zurückwirkt. Die Anordnung ist derart getroffen, daß der Motor, sobald der Strom zunimmt, sich in dem Sinne bewegt, welcher einer Vermehrung der Gegenkraft des Wattmeters entspricht und umgekehrt. Der Vorgang ist also analog dem eines gewöhnlichen Wattmeters, bei dem dem elektrodynamischen Drehmomente durch Torsion das Gleichgewicht gehalten wird.

Derselbe Motor wirkt mittels eines Zahnrades und Schnecke auf eine Feder ein, die mit dem Geschwindigkeitsregler in Verbindung steht. Die Spannung dieser Feder läßt sich in jedem Augenblicke der Leistung des Stromerzeugers proportional halten. Andererseits setzt jede Verminderung, z. B. des Leistungsfaktors (cos. φ) bei Wechselstrom, welche einen Spannungsabfall zur Folge hat, den Spannungsregler durch Veränderung der Anziehung, welche eine Nebenschlußspule ausübt, in Tätigkeit. Nimmt man aber an, daß eine Verminderung des Leistungsfaktors bei konstanter Belastung eintritt, so tritt der dynamometrische Spannungsregler nicht in Tätigkeit, so daß die Endspannung etwas niedriger wie die Anfangsspannung wird. Es kann deshalb, um auch hier zu exakten Resultaten zu kommen, noch ein Organ hinzutreten, welches bei allen Änderungen des Leistungsfaktors wirkt, ebenso wie der dynamometrische Regler bei allen Änderungen der Belastung wirkt.

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Diese Vorrichtung ähnelt ebenfalls einem

Wattmeter; eine seiner Spulen wi.rd vom Hauptstrome durchflossen, die andere wird

durch einen Strom gespeist, der gegen die Spannung um 90⁰ verschoben ist.

Bei der beschriebenen Ausführung ist die Anwendung solcher Wattmeterregelungseinrichtungen in Verbindung mit einem Geschwindigkeitsregler und in Verbindung mit einem Spannungs- und Leistungsfaktorregler dargestellt.

Um die Wirkung der den Spannungsregler beeinflussenden Wattmetervorrichtung nach Belieben regeln zu können und um somit die Überkompoundierung nach der Belastung einzustellen, ist an den Klemmen des Hauptstromes der Wattmeter für den Spannungsregler und des Wattmeters für den Leistungsfaktorregler ein veränderlicher Widerstand im Nebenschlüsse vorgesehen. Die gleiche Einrichtung kann auch für die Einstellung des dynamometrischen Reglers getroffen sein.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dreiphasen- strom wird durch den Stromerzeuger 1 mit der Feldmagnetwicklung 2 erzeugt. Diese wird durch die Erregermaschine 3 mit dem Feldmagneten 4 gespeist. Ein Stufenwiderstand 5 dient für die Regelung der Erregung der Wechselstrommaschine. In eine der Hauptleitungen ist die Primärwicklung des Transformators 6 eingeschaltet. Er dient dazu, für alle Stromspulen der Regelungseinrichtung gleiche Verhältnisse zu schaffen.

Den gleichen Zweck erfüllt für die Spannungsspulen der Spannungsumformer 7. Der Sekundärstrom des Hauptstromtransformators durchfließt die festen Spulen 8, 9, 10, welche in Reihe geschaltet sind. Die beweglichen Spulen 11 und 12 sind ebenfalls hintereinander geschaltet, indem das eine Ende an den neutralen Punkt und das andere an eine der Phasen der Sekundärwicklung des Transformators 7 geschaltet ist. Dieser Stromkreis enthält den Ohmschen Widerstand 13. Eine andere bewegliche Spule 14 befindet sich in Hintereinanderschaltung mit dem Ohmschen Widerstand 15 und ist an die Enden der beiden anderen Phasen angeschlossen. Schließlieh befindet sich noch eine feste Spule 16 in Hintereinanderschaltung mit der beweglichen Spule 17, wobei beide, ebenso wie die Spule 14, zwischen zwei Phasen der Sekundärwicklung des Spannungstransformators eingeschaltet sind.

Die Spule 11 ist an dem Hebel 18 aufgehängt, welcher sich um den Punkt 19 dreht, die Spule 12 dagegen ebenso wie 14 und 17 sind an dem Hebel 20, der sich um den Punkt 21 dreht, aufgehängt. Für jedes der Spulenpaare 8 und 11, 9 und 12, το und 14, 16 und 17 ist die Zugkraft zwischen den beweglichen Teilen wie bei jedem Wattmeter jederzeit dem Produkt der Stärken der in den beiden Spulen kreisenden Ströme gleich, und zwar ist die Zugkraft von oben nach unten gerichtet.

Eine Gegenfeder 22 ist mit einem Ende am Hebel 18, mit dem anderen Ende an einer Trommel befestigt, die ihrerseits mit einem Zahnrade 23 in starrer Verbindung steht. Die Erregerwicklung 25 des Motors 24 liegt im Nebenschlüsse zum Gleichstromnetz und ist beständig erregt, während der Anker dieses Motors sowohl im einen wie im anderen Sinne durch einen Umschalter 26 Strom erhalten kann und . dementsprechend sich dreht. Dieses Umschalten geschieht durch die Magnete 27 und 28, welche durch eine verhältnismäßig niedrige Spannung von etwa 10 Volt durch Abzweigung vom Widerstände 29 gespeist werden. Je nachdem sich der Wagebalken 18 senkt oder hebt, gibt es Kontakt bei 30 oder 31, und infolgedessen wird der Anker 24 in dem einen oder anderen Sinne in Bewegung gesetzt. Theoretisch würde man die Verschiebungen des Hebels 18 unmittelbar zum Verstellen des Umschalters 26 benutzen können, in der Praxis empfiehlt es sich aber, das beschriebene Relais zu verwenden, um die Empfindlichkeit zu erhöhen.

Um eine plötzliche Unterbrechung an den Kontakten 30 und 31 zu gewährleisten und dadurch eine Sicherheit und Genauigkeit in der Wirkungsweise des Relais zu. erzielen, kann man sich des folgenden Hilfsmittels bedienen. Der Federkontakt 32, der bei 33 an dem Hebel 18 befestigt ist und sich abwechselnd auf 30 und 31 legt, trägt einen kleinen Anker in Kugelgestalt 34, der durch die kleinen Elektromagnet^ 35 und 36, die hinter die Relaisspulen 27 und 28 geschaltet sind, angezogen wird.

Das Wattmeter, das durch die Spulen 8 und 11 gebildet wird, bringt ein Drehmoment hervor, welches den Hebel in dem Sinne eines Uhrzeigers zu drehen strebt. Nimmt die Belastung ab, so senkt sich der Hebel auf der linken Seite, so daß über den Kontakt 30 Strom in den Elektromagneten 27 fließt, der den Umschalter 26 umschaltet. Der Motor 24 dreht sich alsdann in dem Sinne, daß sich die Spannung der Feder 22 verringert. Sobald diese Spannung dem Drehmoment, welches das Wattmeter entwickelt, gleich wird, kehrt der Hebel im umgekehrten Sinne zurück. Der Kontakt 30 ist aber zu dieser Zeit durch die Anziehung des Elektromagneten 35 noch geschlossen und wird nicht eher geöffnet, bis der Isolierstift 37, der am Hebel 18 befestigt ist, das Ende der Feder abhebt. In diesem Augen-

Claims

blicke wird der Kontakt bei 30 plötzlich unterbrochen, und der Ausschalter 26 kehrt unter der Einwirkung einer nicht gezeigten Feder in die Anfangslage zurück, in der der Anker 24 in sich kurzgeschlossen ist, was eine plötzliche Bremsung des. Motors zur Folge hat. Ein zweiter Isolierstift 38 ist zum gleichen Zwecke für die andere Drehrichtung am Hebel 18 angebracht. Die Hülse des Schwungkraftreglers 39 steht mit dem Hebel 40 in Verbindung, an welchem die Feder 41 angreift, deren anderes Ende an die Trommel des Zahnrades 23 geschlossen ist. Auf diese Weise wird eine dynamometrische Regelung oder, wenn man will, eine Vorkompensierung des Geschwindigkeitsreglers erreicht. An der anderen Seite des Hebels 40 hängt das Gestänge 42 für den Zulaß des Kraftmittels. Bei dem anderen Wattmeter ist eine Feder 43 am Hebel 20, der sich um 21 dreht, angebracht. Das andere Ende der Feder greift an die Trommel des Stufenwiderstandes 5 an, welche ebenfalls mit einem Zahnrade 44 ausgestattet ist und von einer Schraube ohne Ende durch den Anker 45, zu dem die Erregerwicklung 46 gehört, bewegt wird. Dieser Anker dreht sich je nach Stellung des Umschalters in der einen oder anderen Richtung. In ähnlicher Weise wie vorher geht dies durch Abstellung des Hebels 20 vor sich. Die Spulen 16 und 17 geben zusammen ein Drehmoment, welches proportional der Spannung ist, die Spulen 9 und 12 ein solches, welches der Leistung proportional ist, die Spulen 10 und 14 ein Drehmoment, welches wächst, wenn der Leistungsfaktor abnimmt. Der Widerstand 48 liegt im Nebenschlüsse zu 9 und läßt durch seine Veränderung die Regelung des Drehmomentes von 9 und 12 zu, das gleiche gilt von dem Widerstand 49 für die Spulen 10 und 14. Ebenso kann man zur Spule 8 des Wattmeters für den dynamometrischen Regler einen solchen Widerstand in Nebenschluß legen und kann mittels seiner Veränderung die dynamometrische Regelung einstellen. Jede Vergrößerung der Belastung ruft eine Vergrößerung der Erregung hervor und ebenso eine Verminderung des Leistungsfaktors oder der Spannung oder umgekehrt. Handelt es sich um mehrere Gruppen, die in Parallelschaltung arbeiten sollen, und zwar mit streng sich gleichbleibender Geschwindigkeit, so empfiehlt es sich, einen einzigen Transformator wie 6 anzuordnen, welcher von dem Gesamtstrome durchflossen wird. Von diesem Transformator gehen alsdann so viele sekundäre Ströme wie Gruppen aus, wobei die Stromkreise, welche Gruppen, die außer Dienst gesetzt sind, entsprechen, unterbrochen werden. Wenn der Stromkreis der Feldmagnete eine große Selbstinduktion aufweist, muß man vermeiden, daß eine kleine Spannungsänderung zu schnelle Änderung des Regelwiderstandes zur Folge hat, was Schwingungen im Hauptstromkreise hervorbringen würde. Hierzu würde man zugleich mit der Feder für den Geschwindigkeitsregler eine Luftdämpfung zur Bremsung vorsehen müssen. Pate ν τ-Ansprüche:

1. Einrichtung zur dynamometrischen Regelung stromerzeugender Gruppen mittels eines Gleichstrommotors, dessen Anker sich je nach der Richtung des zugeführten Stromes in dem einen oder anderen Sinne dreht, dadurch gekennzeichnet, daß von einer nach Art eines Wattmeters gebauten Regelungsvorrichtung, gegebenenfalls unter Vermittelung eines Relais, ein Umschalter für den die Spannung einer als Gegenkraft gegen die dynamometrische Verstellkraft dienenden Feder verändernden Motor umgestellt wird, so daß sich für jeden Wert der Arbeitsleistung eine bestimmte Stellung des Motorankers ergibt, welche ihrerseits eine entsprechende Einwirkung auf den zu regelnden Stromerzeuger, z. B. auf dessen Geschwindigkeitsregler, zur Folge hat.

2. Ausführungsform der Regelungseinrichtung nach Anspruch 1, gekenn- zeichnet durch die Anordnung eines Stufenwiderstandes im Nebenschlüsse zur Hauptstromwicklung des Wattmeters, um durch Veränderung desselben jede gewünschte Einstellung der dynamometrischen Regelung zu erzielen.

3. Ausführungsform der Regelungseinrichtung nach Anspruch 1 unter Verwendung eines Relais, welches vom Wattmeter beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe bei Speisung mit verhältnismäßig niedriger Spannung eine Abreißvorrichtung zur plötzlichen Öffnung des Relaisstromkreises besitzt.

4. Ausführungsform der Regelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Wattmeter verstellte Umschalter in seiner Ruhestellung untereinander verbundene Kontaktstücke berührt, wodurch der Anker in sich kurz geschlossen wird und schnell zum Stillstand kommt, zum Zwecke, Schwankungen , welche infolge der Trägheit des Ankers auftreten können, zu vermeiden.

5. Ausführung der Regelungseinrichtung nach Anspruch 1 für den Fall, daß mehrere stromerzeugende Gruppen in

Parallelschaltung vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Transformator vorhanden ist, dessen einzige Primärwicklung von dem Gesamtstrome dei in Betrieb stehenden Stromerzeuger durchflossen wird, während ebenso viele sekundäre Stromkreise des Transformators als parallel geschaltete stromerzeugende Gruppen vorhanden sind, von denen diejenigen, welche den nicht in Betrieb befindlichen Gruppen entsprechen, unterbrochen bleiben.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.