DE192889C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

. REICH S PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JV! 192889 -KLASSE 21 d. GRUPPE

in FRANKFURT a. M.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. Oktober 1906 ab.

In manchen Fällen, z. B. wenn es sich um das Laden von Akkumulatorenbatterien handelt, muß die Spannung zwischen zwei Punkten eines Stromkreises geändert werden, während eine Änderung der Stromstärke nicht erwünscht ist.

Die Erfindung gibt ein Mittel an die Hand, um Spannungsänderungen innerhalb weiter Grenzen hervorzubringen oder doch zuzulassen,

ίο ohne daß infolge dieser Spannungsänderung die Stromstärke sich wesentlich ändert. Zwischen die zwei Punkte, deren Spannungsdifferenz sich ändern soll, wird in denjenigen Stromkreis, in welchem die Stromstärke unverändert bleiben soll, eine Maschine neuer Art eingeschaltet, welche unter der Wirkung eines Hauptfeldes und eines zweiten gegenwirkenden Feldes steht, dessen Erregerspannung aus einer konstanten E. M. K und der Klemmenspannung der Zusatzmaschine sich zusammensetzt, so daß sie auch bei Änderung der Spannung an ihren Klemmen innerhalb gewisser Grenzen nur Strom konstanter Stärke durchläßt.

Zur Veranschaulichung des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele angegeben:

Fig. ι zeigt eine Batterie e, welche mit Hilfe der Zusatzmaschine \ mit konstantem Strom geladen werden soll. Die Zusatzmaschine \ besitzt ein Nebenschlußfeld fn und ein Hauptstromfeld fi, welche sich zu dem resultierenden Felde zusammensetzen. In das Nebenschlußfeld ist eine E. M. K. (gezeichnet ist eine kleine Hilfsbatterie d) eingeschaltet, die bestrebt ist, ein Feld zu erzeugen, welches dem vom Ladestrome hervorgerufenen Hauptstromfelde fi entgegenwirkt. Das Nebenschlußfeld/« ist derart geschaltet, daß durch dasselbe aiiein in der Zusatzmaschine eine Spannung hervorgerufen wird, die sich zur Zentralen-Spannung addiert. Die Folge davon ist, daß der Ladestrom stets auf gleicher Höhe gehalten wird ■ und dabei durch das Hauptstromfeld das Nebenschlußfeld bis auf die zum Laden der Batterie erforderliche, mit zunehmender Ladung allmählich größer werdende E. M. K aufgehoben wird.

Angenommen, die Batterie besitze in einem bestimmten Moment eine solche Spannung, daß, wenn die von der Zusatzmaschine erzeugte E. M. K. Null ist, der festgesetzte Ladestrom fließt. Das von der kleinen Hilfsbatterie erzeugte Nebenschlußfeld fn ist nun derart eingestellt, daß es in diesem Fälle genau so stark ist wie das vom Hauptstrome erzeugte ihm entgegenwirkende Feld fi. Steigt infolge fortschreitender Ladung die Gegenspannung der Batterie e, so hat dies zur Folge, daß der Hauptstrom und das Hauptstromfeld abnimmt und das jetzt überwiegende Nebenschlußfeld in der Zusatzmaschine eine positive E. M. K. von entsprechender Höhe erzeugt. Diese E. M. K. der Zusatzmaschine addiert sich jedoch im Nebenschlußerregerstromkreis zu der der kleinen

Hilfsbatterie d, wodurch sich eine weitere Verstärkung des Nebenschlußfeldes fn ergibt. Diese weitere Verstärkung des Nebenschlußfeldes muß jedoch wieder ausgeglichen werden durch das Anwachsen des Hauptstromes auf die ursprüngliche S^.ärke! Hieraus ist ersichtlich, daß, wieweit auch die Spannung der Batterie anwachsen möge, der Strom praktisch konstant bleibt.

ίο Aus Fig. 4 ist die Charakteristik der Maschine zu ersehen. Die Abszissen stellen die E. M. K. der Maschine, die Ordinaten Felder . dar. Es bedeutet die Ordinate ο den Nullr wert der Feldstärke der Zusatzmaschine.

Dann gilt die Linie fn für das Nebenschlußfeld, das von der Zusatzmaschine erzeugt würde, wenn das von der Hilfsbatterie gespeiste Nebenschlußfeld allein vorhanden wäre. Man sieht, die Linie verläuft annähernd geradlinig. Das Nebenschlußfeld hat einen bestimmten absoluten Wert bei der Linie a, bei welcher die Zusatzmaschine die Spannung Null erzeugen soll. Es hat den Wert Null, wenn die Zusatzmaschine eine negative Spannung gibt gleich (und entgegengesetzt) der E. M. K. der Hilfsbatterie. Es hat den doppelten Wert, wenn die Zusatzmaschine eine ebenso hohe positive Spannung wie die Hilfsbatterie der der E". M. K. der Hilfsbatterie entsprechenden Richtung erzeugt.

Für die Spannung der Zusatzmaschine ist jedoch nicht dieses Nebenschlußfeld allein maßgebend, sondern das resultierende Feld, das durch die Linie fr dargestellt sein möge, und welches sich zusammensetzt aus dem Nebenschlußfelde fn ■ und dem Hauptstromfelde fi. Man sieht hieraus, daß das resultierende Felder den Wert Null bei der Linie α hat, bei welcher bedingungsgemäß die Spannung der Zusatzmaschine den Wert Null haben soll.

Fig. 2 zeigt an Stelle der Batterie, welche geladen werden soll, eine Arbeitsmaschine b, die mit Schwungmasse c gekuppelt ist. Hier liegen bekanntlich" die Verhältnisse, ähnlich, da die Stromaufnahme dieses Aggregates möglichst unabhängig von der jeweiligen Tourenzahl sein soll, damit eben die Schwungmassen geladen werden, wenn der Kraft-

■>o bedarf der' Arbeitsmaschine geringer ist und entladen werden, wenn der Kraftbedarf der Arbeitsmaschine höher ist als der mittleren Belastung entspricht.

Da in diesem Falle die mit dem Aggregat gekuppelte Zusatzmaschine nicht mehr mit konstanter Geschwindigkeit läuft, sondern mit variabler, so ändert sich die Charakteristik fi, wie Fig. 5 zeigt. Es wird bei einer 15 Prozent niedrigeren Tourenzahl der Strom 15 Prozent höher sein, bei 15 Prozent höherer Tourenzahl 15 Prozent niedriger. Dem Hauptstrom entsprechend ändert sich' auch das Hauptfeld.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Hilfsbatterie im Nebenschlußkreise der Züsatzmaschine ersetzt ist durch eine Abzweigung von einem Widerstand r, welcher an dem Netze liegt.

. Fig. 6 zeigt eine weitere Anwendung des Erfindungsgedankens. Hierbei soll die einem asynchronen Motor m bei Verringerung der Drehzahl entnommene Energie der Achse des Motors über einen Umformer η wieder zugeführt werden. Verwendet man dazu eine als Motor wirkende, nach dem Erfindungsgedanken geschaltete Maschine % auf der Achse des Asynchronmotors m, so kann sich die der Zentrale entnommene Arbeit nicht ändern. Die dem Motor m entnommene Energie wird mit Hilfe eines aus einem asynchronen Hilfsmotor h und einer konstant erregten. Gleichstromdynamo i bestehenden Umformers in Gleichstrom' umgeformt. Da der Umfdrmersich mit veränderlicher Umdrehungszahl entsprechend dem Schlupf dreht, so ist die erzeugte Gleichstrom-E. M. K. proportional der Umdrehungszahl. Trotz dieser veränderlichen Umdrehungszahl ist jedoch, wie aus den ersten Darlegungen hervorgeht, der von der Zusatzmaschine ^ aufgenommene Strom konstant, was zur Folge hat, daß das Drehmoment der Dynamomaschine i, welche ja konstant fremderregt ist, und somit auch das Drehmoment des Hilfsmotors h konstant ist, also auch der Rotorstrom des Asynchron-■motors m, da ja das Drehmoment bekanntlich dem Rotorstrom bei konstantem Feld proportional ist. Somit ist auch der aus der Zentrale entnommene Statorstrom des Motors m konstant. Die Leistung der Zusatzmaschine \ ist ttötzdem. veränderlich, da sie nicht nur von der Stromstärke, welche konstant ist, sondern auch von der Spannung abhängt, welche sich ändern muß. Diese Spannung ist bei Synchronismus etwa gleich Null, wählend sie beim höchsten vorkommenden Schlupf ihren Höchstwert annimmt.

Der Motor m kann bei dieser Anordnung mit Vorteil zum Antrieb· von Arbeitsmaschinen gebraucht werden, die einen stark veränderliehen Kraftbedarf haben und welche gegebenenfalls mit Schwungmassen oder sonstigen Energiespeichern gekuppelt sind.

Wie man sieht, ist das Anwendungsgebiet obiger Erfindung sehr ausgedehnt. Erwähnt sei noch, daß durch die Veränderung des Verhältnisses von Haupt- und Nebenschlußfeld die-Stärke des Hauptstromes auf jede gewünschte Höhe eingestellt werden kann. Diese Veränderung kann vorgenommen werden am- Hauptfeld durch Nebenschlußwiderstände, am Nebenschlußfeld ζ. B. durch Ver-

änderung der Windungszahl, Einschalten von Widerständen.

Claims (1)

1. Patent-An Sprüche:

   S i. Gleichstrommaschine für praktisch

   konstanten Strom bei in weiten Grenzen veränderlicher Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine unter der Wirkung eines Hauptstromfeldes und eines

   ic zweiten gegenwirkenden Feldes steht,, dessen Erregerspannung aus einer konstanten E. M. K. und der Klemmenspannung der Maschine sich zusammensetzt.
   2. Schaltung zur Erzielung konstanter Stromabgabe und -aufnahme zwischen einer konstanten Spannung und einer in weiten Grenzen veränderlichen Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maschine nach Anspruch 1 als Zusatzdynamomaschine in den Hauptstromkreis eingeschaltet ist.

   3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante elektromotorische Kraft einem Nebenschlüsse zu der konstanten Spannung entnommen wird.

   4. Schaltung zur Regelung von Asynchronmotoren auf konstante Stromaufnahme unter Umformung der Schlupfungsströme in Gleichstrom, gekennzeichnet durch einen den Gleichstrom aufnehmenden Motor nach Anspruch 1 auf der Welle des Asynchronmotors.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.