DE201070C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft ein System zur Regelung elektrischer Ströme durch Sammelbatterien. Eine Sammelbatterie wird häufig zugleich mit einer anderen elektrischen Quelle dazu benutzt, veränderliche. Strombeträge an ein Verteilungsnetz abzugeben, indem sich die Batterie ladet, wenn weniger als ein bestimmter Strombetrag erforderlich ist, und sich entladet, wenn mehr als dieser gebraucht wird.

ίο In diesem Falle ist es nicht notwendig, daß die Stromquelle den Maximalstrom zu liefern imstande ist, sondern es genügt, wenn sie den mittleren Betrag zu leisten vermag. Ein Übelstand bei der Verwendung einer Sammelbatterie ist es, daß ihre Spannung bei voller Ladung höher ist als wenn sie nahezu entladen ist, und es kann deshalb eine veränderliche Spannung im Stromnetz die Folge sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll nun, um diesen Übelständ zu beseitigen, eine Zusatzstromquelle benutzt werden, und zwar so, daß sie entweder mit der Batterie zusammen oder ihr entgegen wirkt -und dies immer um einen Betrag, der dem Strombetrag und der Spannung der Batterie entspricht.

Dabei wird ein Regelungssystem, welches nicht. Gegenstand der Erfindung ist, benutzt, das wie folgt beschaffen ist. Eine Erregermaschine hat außer der Hauptfeldwicklung" zwei untereinander gleiche, aber in entgegengesetztem Sinne¹ wirkende Zusatzfeldwicklungen, hinter welche Widerstände geschaltet werden. Diese Widerstände können abwechselnd durch eine von der Belastung abhängige Vorrichtung kurzgeschlossen werden, so daß sich die mittlere Spannung der elektrischen Maschine nach der Belastung des Netzes regelt. Dabei wird die die Dauer des Kontaktschlusses an der Regelungsvorrichtung für den Kurzschluß der Widerstände in den Hilfswicklungen der Erregermaschine überwachende Vorrichtung sowohl vom Strom, der von dem Hauptstromerzeuger geliefert wird, als auch von der Spannung der Erregermaschine beeinflußt. .

Auf der Zeichnung ist das System dargestellt. An die Speiseleiter 1 und 2 sind die Verbrauchsstellen 3 mit veränderlichem Stromverbrauch angeschlossen. Die Speisung geschieht durch den Stromerzeuger 4 und die Sammelbatterie 5. Der Anker 6 der Zusatzmaschine ist hinter die Batterie geschaltet und wird durch einen Motor 7 angetrieben, der seinen Strom von den Speiseleitern 1 und 2 erhält. Der Motor 7, der den Anker 6 antreibt, kann auch den Anker 8 einer Erregermaschine antreiben, die den Strom für die Feldwicklung 9 der Zusatzmaschine liefert und in deren Stromkreis ein Widerstand 10 zur Handregelung der Felderregung der Zusatzmaschine eingeschaltet ist. Die Erregermaschine 8 kann natürlich auch auf andere Weise angetrieben werden.

Die Erregermaschine 8 hat eine Hauptmagnetwicklung 11, welche parallel zu dem Anker und in Reihe mit einem Widerstände 12 für Handregelung der Erregung geschaltet ist. Außerdem ist sie mit zwei Hilfsfeldwicklungen 13 und 14 ausgestattet, die einander annähernd gleich sind und einander entgegen arbeiten. Diese Wicklungen 13 und 14 liegen in Reihenschluß mit den Widerständen 15

Und i6 zwischen den Netzleitungen ι und 2. Sie können mittels einer Vorrichtung, \velche aus den Kontaktstücken 17, 18, 19 besteht, kurzgeschlossen werden, indem der das Kontaktstück 19 tragende Kontakthebel, der um 20 drehbar ist, entweder von der Feder 21 nach oben oder von dem Elektromagneten 22 nach unten gezogen wird.

Da die Amperewindungen der Hauptfeldmagnetwicklung 11 nicht ausreichen, das Feld vollständig zu erregen, so wird es erst dann voll erregt, wenn einer der Widerstände 15 und 16 kurzgeschlossen ist. Die Anzahl der Amperewindungen ist so gewählt, daß, wenn einer der Widerstände kurzgeschlossen wird, die entsprechende Hilfsfeld\vicklung die Polarität des Erregerfeldes umkehren kann, d. h. die Hilfsfeldmagnetwicklung muß genügend Amperewindungen besitzen, um den remanenten Magnetismus des Feldes zu überwinden.

Der Arm 20 steht im Normalzustande unter der Einwirkung der Feder 21 in seiner obersten Stellung und bewegt sich in seine untere Stellung durch den Elektromagneten 22, dessen eines Ende an die Leitung 1 und dessen anderes Ende an eine T-förmig gestaltete Vorrichtung 23 angeschlossen ist, welche ein Kontaktstück 24 am freien Ende des Hauptarmes trägt. Der Kreuzarm der T - förmigen Vorrichtung kann eine vertikale Steifung annehmen, in welcher er beim Normalzustande durch die Feder 25 gehalten wird. Die Vorrichtung trägt am oberen Ende eine flache Spule 26, die an den Anker 8 angeschlossen ist. Eine Seite der Spule 26 liegt zwischen den Polen. des permanenten Magneten 27. Wird nun die Spule erregt, so bewegt sie sich entweder nach rechts oder nach links um den durch Anschluß von 22 gekennzeichneten Drehpunkt unter der elektromagnetischen Wirkung von Spule zu Magnet, und zwar je nach der Richtung des Stromes, welcher in 26 fließt. ·

Das Kontaktstück 24 kann dann bei Linksbewegung mit einem anderen Kontaktstück 28 in Berührung kommen, das von dem an die Leitung 2 angeschlossenen Hebel 29 getragen wird. Von der Berührung zwischen 24 und 28 hängt der Stromschluß für den Stromkreis der Spule 22 ab. Auf den Hebel 29 Wirkt einerseits eine Feder 30, andererseits ein Elektromagnet 31, der in Reihenschluß zur Leitung 2 geschaltet ist. Es hängt also die Stellung des Kontaktes 28 von dem die Leitung 2 zwischen dem Stromerzeuger 4 und der Sammelbatterie 5 durchfließenden Strombetrage ab. Wenn die Batterie Strom an den Stromkreis abgibt, um denjenigen, welchen der Stromerzeuger hervorbringt, zu ergänzen, und wenn ihre Spannung gleich der des Stromkreises ist, so ist die Zusatzmaschine weder zur Ergänzung noch zur Verminderung der Batteriespannung erforderlich, mithin muß ihre Spannung gleich Null sein, d. h. mit 65" anderen Worten, die mittlere Felderregung, der Zusatzmaschine und ihres Erregers (8) muß gleich Null sein. Um nun den Mittelwert Null zu erzielen, müssen zwei einander entgegenarbeitende Feldwicklungen des Erregers 8 entweder gleich erregt sein, oder die von den abwechselnd zu schaltenden Hilfserregerwicklungen 13, 14 ausgehende resultierende Mittelerregung muß gleich der Erregung der Hauptspule 11 sein. Letztere Bedingung erfüllt man in vorliegendem Falle dadurch, daß man den Hebel 20 eine solche Bewegung ausführen läßt, daß das Kontaktstück 19 abwechselnd und für gleiche Zeitdauer mit den Kontaktstücken 17 und 18 zur Berührung bringt. Nimmt man für den Augenblick an, daß die beweglichen Kontaktstücke 24 und 28 einander sehr nahe sind, sich aber noch nicht berühren, so ist der Stromkreis für 22 unterbrochen, und das Kontaktstück 19 des Hebels wird sich unter der Wirkung der Feder 21 an das Kontaktstück 18 anlehnen. Infolgedessen ist die Hilfsmagnetwicklung 14 stärker als die Wicklung 13 erregt, da ihr Widerstand 16 kurzgeschlossen ist. Hierdurch aber wird be- go wirkt, daß die Erregermaschine eine Span- ' nung in der Richtung erzeugt, daß die Zusatzmaschinenspannung der der Batterie entgegen arbeitet. Der Strom in der Spule 26 ist dann so gerichtet, daß die Spule durch den psrma,-nenten Magneten nach links der Wirkung der Feder 25 entgegen getrieben wird, wodurch sich das Kontaktstück 24 bis zur Berührung mit dem Kontaktstück 28 senkt. Auch der Strom, den der Hauptstromerzeuger hervorbringt, steigt gleichzeitig etwas an und hzwirkt eine stärkere Erregung der Magnetwicklung 31, wodurch das Kontaktstück 28 gehoben, also die Berührung der Kontaktstücke 24 und 28 erleichtert wird. Nunmehr erhält die Magnetwicklung 22 Strom, das Kontaktstück 19 bewegt sich nach unten, um das Kontaktstück 17 zu erreichen. Hierdurch wird wiederum die Feldmagnetwicklung 13 stärker als 14 erregt, und die Polarität der Er- n₀ reger- und Zusatzmaschinenfelder wird umgekehrt. Die Zusatzmaschine aber wird eine Spannung erzeugen, die die der Batterie erhöht. Auch die Stromrichtung in der Spule 26 kehrt sich um, und die Spule bewegt sich nach rechts gegen den permanenten Magneten, das Kontaktstück 24 aber aufwärts. Da weiter der Strom in den Leitungen 1 und 2 ebenfalls etwas nachgelassen hat, bewegt sich das Kontaktstück 28 unter Wirkung der Feder 30 ab-Avärts, weil die Magnetwicklung 31 in ihrer Wirkung schwächer geworden ist. Auf diese Weise werden 24 und 28 getrennt, und die Vorrichtung arbeitet in der geschilderten

Weise so lange, bis die Spannung der Batterie der des Stromkreises annähernd gleich kommt und der Strom gleichmäßig geworden ist.

' Bei der praktischen Arbeitsweise wird sich ergeben, daß das Kontaktstück 19 mehr oder weniger schnell zwischen 17 und 18 schwingt, und daß sich die Kontaktstücke 24 und 28 in entsprechender Weise nähern und entfernen. Die Schwankungen des Stromes im Leiter 2 unter Spannung des Erregers werden gewöhnlich in sehr engen Grenzen auftreten, und die Schwankungen in der Spannung des Zusatzerzeugers werden sich unter den geschilderten Verhältnissen kaum bemerkbar machen, da die Spannung nur indirekt durch das Arbeiten der Zusatzvorrichtung beeinflußt wird.

Wenn der Strom, den die Verbrauchsstellen 3 erfordern, zunimmt, hebt sich · das Kontaktstück 28 infolge der gesteigerten Erregung der Wicklung 31, so daß die Berührung des Kontaktstückes 24 mit ihm eher eintreten wird und die Berührungszeiten entsprechend langer als zuvor ausfallen. Die Berührungszeiten des beweglichen Kontaktstückes 19 mit dem beweglichen Kontaktstück 17 werden alsdann langer dauern als die Zeiten, während welcher 19 das Kontaktstück 18 berührt, so daß die mittlere Erregung der Hilfsmagnetwicklung 13 größer "als diejenige der Wicklung 14 ist, und die Magnetisierung der FeId-. magnetwicklung 9 der Zusatzmaschine hat solche Stärke und Polarität, daß sie den nötigen Stromüberschuß liefert und die Spannung des Stromkreises im wesentlichen konstant bleibt.

Wenn die Belastung des Netzes abnimmt, senkt sich das Kontaktstück 28, da die Erregung der Magnetwicklung 31 fällt, und der Kontakt mit dem Stück 24 tritt später ein, während die Dauer der Berührungszeit entsprechend kürzer. wird. Alsdann, wird die Spannung an der Zusatzmaschine so weit abnehmen, daß die Spannung zwischen den Leitern ι und 2 im wesentlichen sich gleich bleibt. Ist die Spannung der Batterie größer als die des Netzes, so hat die Batterie das Bestreben, infolge ihrer höheren Spannung mehr als den richtigen Strombetrag abzugeben, und der Strombetrag, welchen der Stromerzeuger liefert, wird entsprechend verringert. Folglich senkt sich das Kontaktstück 28, und die Zeitdauer für die Kontakte zwischen 18 und 19 ist länger als für die Kontakte 19 und 17, weil die Entfernung, über die sich das Kontaktstück 24 mittels der Spule 26 bewegen muß, um mit 28 Kontakt zu machen, vergrößert ist. Die mittlere Erregung der Zusatzmaschine wird deshalb solche Stärke und Polarität besitzen, daß die Zusatzspännung der der Batterie um einen Betrag entgegenwirkt, welcher annähernd der Differenz zwischen der Spannung des Netzes und der Batterie gleich ist.

Ist die Batteriespannung kleiner als die des Netzes, so wird das Kontaktstück 28 ein wenig gehoben, weil für den Stromerzeuger die Tendenz, mehr als seinen Anteil Strom an den Stromkreis abzugeben, auftritt. Da alsdann das Kontaktstück 24 sich über eine entsprechend kürzere Entfernung zu bewegen hat, um mit 28 Kontakt zu machen, so bleibt Kontakt 19 mit 17 für eine längere Zeitdauer als mit 18 in Berührung, folglich ist die mittlere Erregung der Zusatzmaschine bzw. ihrer Feldwicklung 9 so stark und so gerichtet, daß die Zusatzmaschine eine Spannung erzeugt, · welche der Differenz zwischen Netz und Batteriespannung gleich ist.

Ist der Strombetrag, welchen die Verbrauchsstellen 3 erfordern, gleich oder geringer als der, den der Stromerzeuger 4 liefern kann, so ladet sich die Batterie von den Leitern 1 und 2 aus in einem Verhältnis, welches von dem Strombetrag, den der Stromerzeuger 4 liefert, abhängt: Das Kontaktstück 28 senkt . sich alsdann, da die Stromstärke im Leiter 2 nachläßt, und das Kontaktstück 24 muß sich infolgedessen über eine größere Entfernung, um zur Berührung zu gelangen, bewegen, so daß das Kontaktstück 19 mit dem Kontaktstück 18 für längere Zeit in Berührung als mit dem Kontaktstück 17 bleibt. Die Zusatzmaschine arbeitet alsdann der Batterie entgegen und unterstützt die Ladung.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Regelungseinrichtung für elektrische Stromkreise mit Sammlerbatterie und Zusatzmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Netz und Batterie geschaltete Zusatzmaschine von einer mit einer Haupt- und zwei Hilfswicklungen versehenen Erregermaschine erregt wird, deren Hilfswicklungen durch in Abhängigkeit von der Netzbelastung erfolgendes zeitweises Kurzschließen von in Reihe mit ihnen liegenden Widerständen abwechselnd verschieden stark erregt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die zeitweise Kurzschließung der Widerstände bewirkender Schalter unter der Wirkung einer Feder und andererseits eines Elektromagneten steht, dessen Erregerspulen-Stromschluß durch einen z\veiten von dem Netzstrom und der Spannung der Zusatzerregermaschine beeinflußten Schalter be-'herrscht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.