DE205894C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 205894 -. KLASSE 21Ä GRUPPE- M 205894 -. CLASS 21Ä GROUP

ALEXANDER HEYLAND in BRÜSSELALEXANDER HEYLAND in BRUSSELS

Verfahren zur Regelung von Wechselstronianlagen.Procedure for the regulation of exchange systems.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Februar 1908 ab.Patented in the German Empire on February 4, 1908.

Das Prinzip des vorliegenden Reguliersystems für Wechselstromanlagen besteht darin, die Erregung und das magnetische Feld einer an die" Anlage angeschlossenen Wechsel-Stromquelle in Abhängigkeit von der Energieabgabe eines an die Anlage angeschlossenen Motors zu regeln. Es ermöglicht hierdurch verschiedene neuartige Schaltungen, welche Gegenstand dieses Patentes sind, sowie eineThe principle of the present regulation system for AC systems exists therein, the excitation and the magnetic field of an alternating current source connected to the "system" depending on the energy output to control a motor connected to the system. It thereby enables various novel circuits which are the subject of this patent, as well as a

ίο Anzahl neuartiger Wirkungen und Resultate, unter anderen z. B. eine neuartige selbsttätige Spannungsregulierung, in Abhängigkeit von der Betriebsweise eines oder mehrerer an die Anlage angeschlossenen Motoren, wie hier zünächst erläutert werden soll.ίο number of novel effects and results, among other z. B. a novel automatic voltage regulation, depending on the mode of operation of one or more motors connected to the system, as shown here first should be explained.

Alle bekannten selbsttätigen Spannungsregulierverfahren für Wechselstromanlagen bestehen darin, die Erregung der Stromerzeuger bzw. deren Erregermaschinen entweder, inAll known automatic voltage regulation methods for alternating current systems consist of energizing the generator or their excitation machines either, in

ao Abhängigkeit vom Spannungsabfall (mit Hilfe sogenannter Spannungsregulatoren) zu regulieren oder in Abhängigkeit von der. Energieabgabe der Stromerzeuger bzw. der Energieaufnahme der Motoren (mit Hilfe sogenannter' Kompoundierungsschaltungen). Die Spannungsregulatoren haben den Nach¹ teil, daß sie erst in Wirkung treten, wenn bereits ein Spannungsabfall eingetreten ist, den Spannungsabfall also nicht vermeiden,ao to regulate depending on the voltage drop (with the help of so-called voltage regulators) or depending on the. Energy output of the power generator or the energy consumption of the engines (with the help of so-called 'compounding circuits). According to ¹ , the voltage regulators only come into effect when a voltage drop has already occurred, i.e. they cannot avoid the voltage drop,

sondern nur nachträglich ausgleichen. Ähnlich liegen die Verhältnisse auch bei den Kompoundierungsverfahren, sowohl bei dem unmittelbaren als auch bei dem mittelbaren, da ja auch hier die Regelung . erst in Wirkung tritt, nachdem die Maschine bereits einen größeren Strom abgegeben hat. Eine andere Schwierigkeit, welche die Kompoundierungsverfahren in Wechselstromanlagen bedingen, ist die, daß gleichzeitig die Phasenverschiebung des Gesamtstromes berücksichtigt werden muß, wodurch alle diese Verfahren ziemlich kompliziert werden.but only compensate afterwards. Similar the proportions also lie in the compounding process, both in the direct as well as indirect, because here too the regulation. only in effect occurs after the machine has already delivered a larger current. One another difficulty involving the compounding process in AC systems condition is that the phase shift of the total current is taken into account at the same time which makes all of these procedures quite complicated.

Das Regelungsverfahren, welches den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, beruht auf einem neuen, Prinzip und besteht darin, die Spannung unmittelbar durch die Arbeitsweise eines an die Anlage angeschlossenen Motors, oder auch mehrerer Motoren, zu regeln, indem die Erregung irgendeiner ^ran die Anlage angeschlossenen Wechselstromquelle, eines Wechselstromerzeugers oder auch eines Wechselstrommotors oder deren Erregermaschine, selbsttätig in Abhängigkeit von der Energieabgabe eines oder mehrerer an die Wechselstromanläge angeschlossenen Motoren geregelt wird. Dieses Verfahren besitzt eine Anzahl neuer Vorteile. Die Regelung tritt zugleich mit der Belastüngsänderung des betreffenden Motors ein, d. h. bevor diese Belastimgsänderung im Netz überhaupt fühlbat wird. Das gleiche ist der Fall, wenn man die Anordnung z. B. auf Überregehmg einstellt; die Spannung der Zentrale steigt dann bei Zunahme der Belastung des Motors an, bevor irgendwelche Rückwirkung auf die Zentrale eingetreten ist.The control method forming the subject of the present invention is based on a new principle and is to regulate the voltage directly through the operation of a connected to the system motor or several motors, by the excitation of any ^r to the system connected alternating current source, an alternating current generator or an alternating current motor or its exciter, is automatically regulated as a function of the energy output of one or more motors connected to the alternating current systems. This method has a number of new advantages. The regulation occurs at the same time as the change in load on the motor in question, ie before this change in load is even felt in the network. The same is the case if you change the arrangement z. B. adjusts to Überregehmg; the voltage of the central unit then rises when the load on the motor increases before any reaction has occurred on the central unit.

(2. Auflage, ausgegeben am 22. Februar igi2.) (2nd edition, issued on February 22nd igi2.)

Im übrigen kann die Regelung auf irgendwelche Empfindlichkeit sowohl auf Unter- als Überregelung als auch auf Regelung auf gleichbleibende Spannung eingestellt werden. Schließlich bietet das Verfahren noch sehr bemerkenswerte Vorteile, wenn man die Erregung des betreffenden Motors selbst oder einer mit diesem verbundenen Hilfsmaschine zur Spannungsregelung benutzt, da dann alleIn addition, the regulation can be based on any sensitivity to both under- and Over-regulation as well as regulation to a constant voltage can be set. Finally, the procedure offers very notable benefits when considering the arousal of the relevant motor itself or of an auxiliary machine connected to it for voltage regulation, since then all

ίο wattlosen Ströme fast gänzlich vom Netz ferngehalten werden können und außer dem Energiestrom zwischen Motor und Stromerzeuger nur ein schwacher wattloser Nach- oder Vore'ilungsstrom fließt, um durch seirje Rückwirkung auf den Stromerzeuger die Zentralenspannung zu regeln. Hierin liegt ein Unterschied gegenüber Gleichstromanlagen, bei welchen eine Veränderung in der Erregung eines an·.das Netz angeschlossenen Motors nur eine Veränderung der Geschwindigkeit zur Folge haben würde, dahingegen auf die Spannungsregelung keinen Einfluß ausüben würde. Bei dem vorliegenden System kann man ebensowohl eine Maschine in der Zentrale als auch mit besonderem Vorteil eine mit einem Betriebsmotor verbundene Hilfsmaschine oder auch diesen Motor selbst benutzen.ίο wattless currents are almost completely kept away from the grid and apart from the energy flow between the motor and the generator, there is only a weak lagging or leading current without watts flows to the central voltage by seirje reaction on the power generator to regulate. This is a difference compared to DC systems, where a change in the excitation of a motor connected to the mains only one Would result in a change in the speed, whereas it would have no influence on the voltage regulation. at With the present system, you can have a machine in the center as well as with particular advantage an auxiliary machine connected to an operating engine or also use this engine yourself.

Das Verfahren führt zu zwei • Lösungen, einer mechanisch-elektrischen, wobei der Regulator einer Wechselstrommaschine gleichzeitig durch den Regulator eines an die Anlage angeschlossenen Motors oder in sonstiger Weise durch diesen Motor in Tätigkeit gesetzt wird, und einer rein elektrischen, die besonders für Betriebe mit Wechselstromgleichstromumformern oder sonstigen Hilfsmaschinengruppen in Frage kommt, und bei welcher der Erregerstromkreis oder der Sekundärstromkreis einer Wechselstrommaschine an den Sekundärstromkreis der Hilfsmaschinengruppe oder an einen mit Gleichstrom erregten Motor angeschlossen ist bzw. an irgendeine in ähnlicher Weise variierende Stromquelle.The procedure leads to two • solutions, one mechanical-electrical, being the regulator an alternator at the same time through the regulator one to the system connected motor or otherwise activated by this motor and a purely electrical one, which is particularly suitable for companies with AC / DC converters or other auxiliary machine groups comes into question, and in which the excitation circuit or the secondary circuit an AC machine to the secondary circuit of the auxiliary machine group or to one excited with direct current Motor is connected or to some similarly varying power source.

In Fig. ι z. B. seien 1,2,3 die Zuleitungen eines Wechselstromnetzes, α ein an dieses Netz angeschlossener Motor, r sein Anlaßoder Regelungswiderstand, e eine an das Netz angeschlossene Wechselstrommaschine, die von einer Gleichstromquelle -f* — aus erregt sei, und deren Erregung durch den Regelungswiderstand w geregelt werden kann. Nehmen wir an, der Motor 0 sei ein Motor, der mit großer Zugkraft anlaufen muß, so wird sein Stromverbrauch in der Anlaßstellung des Widerstandes r einen Höchstwert besitzen und in der Endstellung abfallen; in gleicher Weise wird der von diesem Motor im Netz hervorgerufene Spannungsabfall beim Anlassen einen Höchstwert besitzen und im normalen Betrieb abfallen. Es ist deshalb offenbar leicht möglich, die beiden Widerstände r und w in solcher Weise voneinander abhängig zu machen, z. B. ihre Einstellung mechanisch miteinander zu verbinden, so daß die Erregung der Maschine e in ungefähr gleicher Größe und im entgegengesetzten Sinne sich ändert wie der von dem Motor a hervorgerufene Spannungsabfall, und auf diese Weise den Spannungsabfall im Netz auszugleichen oder sogar bei zunehmender Belastung des Motors« eine Spannungserhöhung im Netz zu erzeugen. Anstatt die Widerstände mechanisch miteinander zu verbinden, könnte die Regelung der Maschine e natürlich auf irgendeinem anderen Wege, abhängig von der Betriebsweise des Motors a, bewirkt werden, z. B. dadurch, daß die Einstellung des Widerstandes w durch den im Motor α fließenden Strom bewirkt würde, oder durch die Spannung dieses Stromes, durch die Läuferspannung, oder auch durch die Geschwindigkeit des Motors, z. B. mit Hilfe eines Fliehkraftreglers, oder durch seine Beschleunigung u. dgl. m., kurz, durch irgendeine Größe, welche von der Betriebsweise des Motors abhängt. Die Maschine e kann irgendeine an den Wechselstromkreis angeschlossene Maschine sein, z. B., wie hier gezeichnet, ein leerlaufender Synchronmotor. Prinzipiell könnte zu dem gleichen Zweck auch die Maschine in go der Zentrale selbst benutzt werden, indem der den Widerstand w durchfließende Strom zur Zentrale zurückgeführt und zur Regelung der Erregung der Hauptmaschinen oder ihrer Erregermaschinen benutzt würde. Der Regelungsström könnte auch in irgendeiner anderen Weise von der Geschwindigkeit des Motors abhängig gemacht werden, z.· B. dadurch, daß man ihn mit Hilfe einer Maschine erzeugte oder regelte, die mit dem Motor mechanisch verbunden ist, u. dgl. mehr.In Fig. Ι z. B. 1,2,3 be the supply lines of an alternating current network, α a motor connected to this network, r its starting or regulating resistor, e an alternating current machine connected to the network, which is excited by a direct current source -f * - and its excitation by the control resistor w can be controlled. Let us assume that the motor 0 is a motor which has to start with great tractive force, then its current consumption will have a maximum value in the starting position of the resistor r and will decrease in the end position; in the same way, the voltage drop caused by this motor in the network will have a maximum value when starting and will decrease during normal operation. It is therefore obviously easily possible to make the two resistors r and w dependent on one another in such a way, e.g. B. to connect their setting mechanically so that the excitation of the machine e changes in approximately the same size and in the opposite sense as the voltage drop caused by the motor a , and in this way to compensate for the voltage drop in the network or even with increasing load of the Motors «to generate a voltage increase in the network. Instead of mechanically connecting the resistors to one another, the regulation of the machine e could of course be effected in some other way, depending on the mode of operation of the motor a , e.g. B. in that the setting of the resistor w would be effected by the current flowing in the motor α, or by the voltage of this current, by the rotor voltage, or by the speed of the motor, z. B. with the help of a centrifugal governor, or through its acceleration and the like. The machine e can be any machine connected to the AC circuit, e.g. B., as shown here, an idling synchronous motor. In principle, the machine in go of the central unit itself could also be used for the same purpose, in that the current flowing through the resistor w would be returned to the central unit and used to regulate the excitation of the main machines or their excitation machines. The regulating flow could also be made dependent on the speed of the motor in some other way, e.g. by generating or regulating it with the aid of a machine that is mechanically connected to the motor, and the like.

In Fig. 2 ist die Anwendung des oben erläuterten Verfahrens für eine andere Anordnung dargestellt. Es handelt sich hier um einen Betriebsmotor, welcher in bekannter Weise zwecks ökonomischen Anlassens oder ökonomischer Geschwindigkeitsregelung aus einem Wechselstrom'gleichstromumforrner gespeist wird, α ist die synchrone Wechselstrommaschine, b die Gleichstrommaschine der Umformergruppe; c ist der Betriebsmotor, welcher hier ein Gleichstrommotor und an die Gleichstrommaschine der Umformergfuppe angeschlossen ist. w, w, tv, w sind Regelungswiderstände der verschiedenen Maschinen, und es ist hier wieder angenommen, daß die verschiedenen Widerstände in geeigneter Weise so miteinander verbunden· sind, daß die Erregung der Wechselstrommaschine α sich selbsttätig der Betriebsweise der Gruppe und der Belastung so anpaßt, daß sie die Netzspannung in geeigneter Weise regelt.In Fig. 2 the application of the method explained above is shown for a different arrangement. It is a question of an operating motor, which is fed in a known manner for the purpose of economical starting or economic speed control from an alternating current direct current converter, α is the synchronous alternating current machine, b the direct current machine of the converter group; c is the operating motor, which here is a DC motor and is connected to the DC machine of the converter group. w, w, tv, w are control resistors of the various machines, and it is assumed here again that the various resistors are connected to one another in a suitable manner in such a way that the excitation of the alternating current machine α adapts itself automatically to the mode of operation of the group and the load that it regulates the mains voltage in a suitable manner.

Auch hier kann wie bei der ersten Anordnung irgendeine andere Ausführung gewählt werden, welche die Regelung der Wechselstrom-Spannung in Abhängigkeit zur Betriebsweise des Betriebsmotors bringt. Die Anordnung erfüllt hier bereits einen weiteren Zweck von wesentlich praktischer Bedeutung. Derartige Anlaß- und Hilfsumformergruppen werden bekanntlich vielfach in Anlagen benutzt, inHere, too, as with the first arrangement, any other design can be selected, which regulates the AC voltage depending on the operating mode of the operating motor. The order here already fulfills another purpose of essentially practical importance. Such As is well known, starting and auxiliary converter groups are widely used in systems, in

ίο denen die Betriebsmotoren mit 'großer Beschleunigung und großer Anlaufszugkraft anlaufen müssen, wie in Aufzügen, Förderanlagen und ähnlichen Betrieben, oder in denen .während des Betriebes starke Be-ίο which the operating engines with 'great acceleration and large starting tractive effort, as in elevators, conveyor systems and similar businesses, or in who. during operation are subject to

1.5 lastungsschwankungen auftreten, wie in Walzwerken u. dgl. In diesen Anlagen haben die Umformergruppen außer der ökonomischen Geschwindigkeitsregelung vor allem den Zweck, die Rückwirkung der auftretenden Belastungsstöße auf den Spannungsabfall der Zentrale und dessen Einwirkung auf die Betriebsweise anderer an das Netz angeschlossener Betriebsmotoren aufzuheben. Hierbei genügt es jedoch bekanntlich nicht, den Betriebsmotoreh nur eine derartige Umformergruppe vorzuschalten, da der primäre Spannungsabfall bei Belastungsstößen hierdurch nicht1.5 load fluctuations occur, as in rolling mills and the like Converter groups besides the economic speed control especially the Purpose, the reaction of the occurring load surges on the voltage drop of the Central and its influence on the operation of other operating motors connected to the network. This is sufficient It is well known, however, that the operating motors are only one such group of converters upstream, since the primary voltage drop in the event of load surges does not occur as a result

' aufgehoben· wird, und das einzige bisher bekannte Mittel, diese Spaniuingsschwankungen praktisch aufzuheben, bestand darin, die Umformergruppe außerdem noch, nach dem Ilgner-System, mit einem größeren Schwungrad zu kuppeln, welches die Belastungsstöße aufnimmt. Es ist bekannt, daß die Benutzung derartiger Schwungradumformer eine Anzahl Nachteile besitzt. Die Primärmaschine der Umformergruppe muß eine Asynchronmaschine sein, deren Geschwindigkeit durch Energievernichtung geändert werden kann, um das Schwungrad zur Wirkung zu bringen. Das Schwungrad andererseits muß, um eine genügende Wirkung auszuüben und um den Wirkungsgrad der Gruppe nicht in zu weiten Grenzen, zu verschlechtern, im allgemeinen von gewaltigen Abmessungen sein, was derartige Anlagen sehr verwickelt macht und u. a. auch den Nachteil mit sich bringt, daß das Anlassen und Abstellen des Schwungradumformers große Schwierigkeiten macht. Bei dem vorliegenden Verfahren kann ein Schwungrad vollständig in, Fortfall kommen, die Belastung der Zentrale braucht nicht gleichbleibend gehalten zu werden. Diemittlere Belastung wird sogar niedriger, da die Energieverluste des Schwungradumformers vermieden werden können, und Spannungsschwankungen lassen sich vollkommen vermeiden, ja sogar überkompensieren, so daß z. B. bei Beilastungszunahme die Spannung steigt. Auch die mittlere Phasenverschiebung des Netzstromes kann durch das vorliegende Verfahren niedrig gehalten werden. Es ist ersichtlich, daß die regelnde Wirkung der an das Netz angeschlossenen Maschine dadurch eintritt, daß sie bei Übererregung wattlose Magnetisierungsströme an das Netz zurückliefert, und man kann die Regelung leicht so wählen, daß die mittlere Phasenverschiebung des Netzstromes klein wird und somit die Belastung der Primäranlage auf ein geringes Maß herabgedrückt wird. Man kann gleichzeitig auch Schwungradwirkungen erzielen, indem man etwas andere, z. B. die weiter , unten erläuterten Schaltungen benutzt, kann dann jedoch mit Schwungrädern bedeutend kleinerer Abmessungen auskommen.'is abolished, and the only means known up to now, these span fluctuations practically to abolish, the Umformergruppe also still, after the Ilgner system, to be coupled with a larger flywheel, which absorbs the load shocks records. It is known that the use of such flywheel converters has a number Has disadvantages. The primary machine of the converter group must be an asynchronous machine the speed of which can be changed by destroying energy, to make the flywheel work. The flywheel, on the other hand, must be able to do a to exert sufficient effect and not to widen the efficiency of the group Limits to deteriorate, generally of enormous dimensions, what such Makes plants very complicated and, among other things. also has the disadvantage that starting and stopping the flywheel converter makes great trouble. In the present method, a Flywheel come fully in, omission, the control center does not need to be loaded to be kept constant. The mean exposure gets even lower since the energy losses of the flywheel converter can be avoided, and voltage fluctuations can be completely avoided, even overcompensated, so that z. B. when the load increases, the tension rises. Also the mean phase shift the mains current can be kept low by the present method. It is it can be seen that the regulating effect of the machine connected to the network thereby it occurs that, in the event of overexcitation, it returns wattless magnetizing currents to the network, and one can easily choose the regulation so that the mean phase shift of the mains current is low and thus the load on the primary system is low Measure is depressed. Flywheel effects can also be achieved at the same time, by adding something else, e.g. B. the circuits explained below can be used then, however, get by with flywheels of significantly smaller dimensions.

Schließlich gestattet das vorliegende Verfahren noch besonders bemerkenswerte praktische Ausführungen bei Betriebsmotoren, die mit Hilfsumformern betrieben werden, indem es sich zeigt, daß bei derartigen Betrieben sich ganz ähnliche Wirkungen durch höchst einfache eigenartige Schaltungen der Umformer erzielen lassen.' Zur Erläuterung dieser Schaltung sei in Fig. 3 und 4 zunächst die Wirkungsweise derartiger Hilfsumformer an Hand einiger Kurven erläutert. Wir nehmen hierbei zunächst an·,' daß die Umformer mit keinen größeren Schwungmassen verbunden seien.Finally, the present method permits particularly remarkable practical ones Versions for service motors that are operated with auxiliary converters by it turns out that in such establishments there are very similar effects allow simple peculiar circuits of the converters to be achieved. ' To explain this Circuit in Fig. 3 and 4, the mode of operation of such auxiliary converters is first of all Hand out some curves. Here we first assume that the converters are with them no larger centrifugal masses are connected.

Fig. 3 zeigt z. B. den Verlauf der Anlaufskurven eines mit Hilfe eines Umformers angelassenen Betriebsmotors, also z. B. eines Fördermotors. Die Abszisse j bezeichne die Zeit in Sekunden, ν die Geschwindigkeit des Betriebsmötorg, dann bezeichne e₂ die vom Umformer an den Betriebsmotor abgegebene Spannung, I₁ den primären Stromverbrauch, C₁ die primäre Spannung, während k die Normalspannung der Zentrale sein soll. Die eingezeichnete veränderliche Größe χ würde also den primär hervorgerufenen Spannungsabfall bedeuten, und wir sehen, daß derselbe in der gleichen Weise zunimmt wie die vom Umformer erzeugte sekundäre Gleichstromspannung e₂, deren veränderlicher Wert für denselben Zeitpunkt durch y dargestellt ist.Fig. 3 shows e.g. B. the course of the start-up curves of an operating engine started with the help of a converter, so z. B. a conveyor motor. The abscissa j denotes the time in seconds, ν the speed of the operating motor, then e ₂ denotes the voltage supplied by the converter to the operating motor, I ₁ the primary power consumption, C ₁ the primary voltage, while k is the normal voltage of the control center. The plotted variable quantity χ would thus mean the primarily caused voltage drop, and we see that it increases in the same way as the secondary direct current voltage e ₂ generated by the converter, the variable value of which is represented by y for the same point in time.

Fig. 4 zeigt den Verlauf der Belastungskurven eines mit Hilfe eines Umformers angetriebenen Betriebsmotors bei schwankender Belastung, also z. B. eines Walzwerkmotors. Die Abszisse ρ bezeichnet den veränderlichen Kraftverbrauch, i₂ den vom Umformer abgegebenen Strom, dann bezeichnet 4 den primären Stromverbrauch, e_x die primäre.Spannung, während k wieder die Normalspannung der Zentrale sein soll. Wir sehen, daß hier der primär hervorgerufene Spannungsabfall x ungefähr in der gleichen Weise zunimmt wie der vom Umformer abgegebene Gleichstrom i₂, dessen veränderlicher Wert für denselben Zeitpunkt durch -y dargestellt ist.Fig. 4 shows the course of the load curves of an operating motor driven with the help of a converter with fluctuating load, so z. B. a rolling mill motor. The abscissa ρ denotes the variable power consumption, i ₂ denotes the current delivered by the converter, then 4 denotes the primary current consumption, e _x denotes the primary voltage, while k should again be the normal voltage of the control center. We see that here the primarily caused voltage drop x increases approximately in the same way as the direct current i ₂ output by the converter, the variable value of which is represented by -y for the same point in time.

Wir können also für den ersten Fall (Fig.3) den Spannungsabfall regulieren, wenn wir der Primärmaschine z. B.,einen Erregerstrom zuführen, welcher proportional e₂ zunimmt, für den zweiten EaIl (Fig. 4), wenn wir ihr einen Erregerstrom zuführen, welcher proportional J₂ zunimmt. Dieses kann z. B. in der Weise geschehen, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. . '■·.■■ So we can regulate the voltage drop for the first case (Fig. 3) if we give the primary machine z. B. to supply an excitation current which increases proportionally e ₂ , for the second EaIl (Fig. 4), if we supply it with an excitation current which increases proportionally J ₂ . This can e.g. B. done in the manner as shown in Figs . . '■ ·. ■■

Fig. 5 entspricht einer Schaltung nach Fig. 2. Hierbei ist die Erregung der Maschine α in der Weise von der vom Umformer abgegebenen Gleichstromspannung abhängig gemacht, daß die Stromzuführungen des Erregerstromes parallel zu dem Bürstenstromkreis der Gleichstromtnaschinen angeschlossen sind. Außerdem kann hier z. B. ein Widerstand r vorgesehen werden, welcher es gestattet, die Abhängigkeit auf einen gewünsch-Fig. 5 corresponds to a circuit according to Fig. 2. Here, the excitation of the machine α is made dependent on the DC voltage output by the converter, that the power supplies for the excitation current are connected in parallel to the brush circuit of the DC machines. In addition, here z. B. a resistor r can be provided, which allows the dependence on a desired

ao ten Betrag einzustellen.set ao th amount.

Fig. 6 entspricht einer ähnlichen Schaltung, w,obei die Erregung der Maschine α von dem vom Umformer abgegebenen Strom abhängig gemacht ist, in der Weise, daß die Stromzuführungen der Erregerwicklung oder eines Teiles derselben in Serie zu dem Bürstenstromkreis der Gleichstrommaschinen angeschlossen sind. Außerdem kann auch hier ein Widerstand r vorgesehen werden, welcher es gestattet, die Abhängigkeit auf einen gewünschten Betrag einzustellen. Will man beide" Wirkungen gleichzeitig erzielen, so lassen sich dieselben natürlich in ähnlicher Weise vereinigen.Fig. 6 corresponds to a similar circuit, whether the excitation of the machine α is made dependent on the current delivered by the converter, in such a way that the current leads of the excitation winding or a part thereof are connected in series to the brush circuit of the DC machines. In addition, a resistor r can also be provided here, which allows the dependency to be set to a desired amount. If one wants to achieve both effects at the same time, they can of course be combined in a similar way.

Fig. 7. zeigt eine andere Anordnung, bei welcher die Primärmaschine α eine Asynchronmaschine ist, so daß man,-wenn man wünscht, gleichzeitig auch Schwungradwirkungen erzielenkanni. Hier ist zur Regelung eine unabhängige synch.rone Wechselstrommaschine e angenommen, welche an die Stromzuführungen angeschlossen ist, während ihr Erregersttomkreis mit dem Gleichstromsekundärstiomkreis in Verbindung steht. Eine derartige Maschine könnte z. B. auch gleichzeitig mit einer Erregermaschine f gekuppelt sein, welche den normalen Erregerstrofn des Getriebes erzeugt. Eine derartige Erregermaschine könnte natürlich auch in den anderen Schaltungen vorgesehen sein und z. B. mit dem Umformer gekuppelt sein, oder mit dem Betriebsmotor, und in diesem Falle die eingangs erläuterte regelnde Wirkung auch unmittelbar hervorrufen. In vielen Fällen führt man derartige Schwungradumformer mitGteichstrommaschinen nach der Ward-Leonard-Schaltung aus und kann dann bei entsprechender Schaltung den Erreger- und Regelungsstrom den Gleichstrommaschinen auch unmittelbar entnehmen. FIG. 7 shows another arrangement in which the primary machine α is an asynchronous machine, so that, if one so wishes, flywheel effects can also be achieved at the same time. Here an independent synchronous alternating current machine e is assumed for regulation, which is connected to the power supply lines, while its excitation current circuit is connected to the direct current secondary circuit. Such a machine could e.g. B. can also be coupled at the same time with an exciter f , which generates the normal Erregerstrofn of the transmission. Such an exciter could of course also be provided in the other circuits and z. B. be coupled with the converter, or with the operating motor, and in this case also directly cause the regulating effect explained above. In many cases, such flywheel converters are implemented with DC machines according to the Ward-Leonard circuit and, with the appropriate circuit, the excitation and control current can also be taken directly from the DC machines.

Fig. 8 zeigt eine Schaltung, bei welcher der Regelungsstrom dem Betriebsmotor entnommen wird, indem man den Betriebsmotor mit Schleifringen versieht und diese mit den Schleifringen der Primärmaschine α verbindet. Erregt man hierbei den Betriebsmotof c stärker oder schwächer, so gibt derselbe stärkere oder schwächere wattlöse Magnetisierungssitröme an die Primärmaschine α und damit an das Netz- ab, welche mit zunehmender Geschwindigkeit zunehmen, und den Spannungsabfall 'regeln. Erregt man .die Gleichstrommaschine b stärker, · so gibt die Schaltung in gleicher Weise wattlose Magnetisierungsströme an das Netz ab, welche mit zunehmender Belastung zunehmen und den Spannungsabfall regeln: Auch in dieser Schaltung läuft die Primärmaschine ο asynchron, da mit zunehmender Geschwindigkeit des Betriebsmotors die Periodenzahl an seinen Schleifringen zunimmt, und kann deshalb gleichzeitig Schwungradwirkungen ausüben. Auch hier könnte anstatt der Maschine α eine andere Maschine zur Spannungsregelung benutzt werden, deren Läuferwicklung an drei Schleifringe angeschlossen wäre,, indem man diese mit drei Schleifringen des Sekundärkreises, z. B. der Maschine c, verbindet.8 shows a circuit in which the control current is taken from the operating motor by providing the operating motor with slip rings and connecting them to the slip rings of the primary machine α. If one excites the operating motof c stronger or weaker, it gives stronger or weaker wattless magnetization currents to the primary machine α and thus to the network, which increase with increasing speed and regulate the voltage drop. If the DC machine b is excited more strongly, the circuit delivers wattless magnetizing currents to the network in the same way, which increase with increasing load and regulate the voltage drop: In this circuit, too, the primary machine runs ο asynchronously, since the operating motor increases the speed Number of periods on its slip rings increases, and can therefore exert flywheel effects at the same time. Here, too, instead of the machine α, another machine could be used for voltage regulation, the rotor winding of which would be connected to three slip rings, by connecting these with three slip rings of the secondary circuit, e.g. B. the machine c connects.

Fig. 9 zeigt eine Schaltung, bei welcher die Maschine c mit einer Maschine d gekuppelt ist, die primär an die Schleifringe der Maschine α und mit ihrer Läuferwicklung an den Stromkreis der Gleichstarommaschinen angeschlossen ist, so daß ihre. Erregung und hiermit auch die Erregung der Maschine α sich abhängig vom Sekundärstromkreis ändert. Auch in dieser Schaltung wie in der folgenden lauf en die Maschinen α und b sowie c und d asynchron.Fig. 9 shows a circuit in which the machine c is coupled to a machine d, which is primarily connected to the slip rings of the machine α and with its rotor winding to the circuit of the DC machines, so that their. The excitation and thus also the excitation of the machine α changes depending on the secondary circuit. In this circuit as well as in the following, the machines α and b as well as c and d run asynchronously.

Fig. iö zeigt eine Anordnung, bei welcher die Maschine b gleichzeitig Schleifringe trägt, die mit den Schleifringen der Maschine d verbunden sind, so daß sie bei zunehmender Geschwindigkeit wattlose Mägnetisierungsströme erzeugt, welche über die Maschine d und α an das Netz zürückgeliefert werden und den Spannungsabfall regeln. Erregt man hierbei die Maschine, b stärker, so nehmen diese Magnetisierungsströme bei Geschwindigkeitszunahme der Maschine b zu, erregt no man die Maschine c stärker, so nehmen sie bei Geschwindigkeitszunahme der Maschine c zu,Fig. 10 shows an arrangement in which the machine b carries slip rings at the same time, which are connected to the slip rings of the machine d , so that it generates wattless magnetization currents at increasing speed, which are returned to the network via the machine d and α and the Regulate voltage drop. If one excites the machine, b more strongly, then these magnetizing currents increase with the increase in the speed of the machine b , if one excites the machine c more strongly, they increase with the increase in the speed of the machine c ,

Fig. 11 zeigt eine Schaltung, bei welcher die Maschine·?? Schleifringe trägt, die mit einer Maschine e verbunden sind, deren Schleifringe an die Schleifringe der Maschine α angeschlossen sind. Der Vorgang ist hier ein ähnlicher. Eine derartige Maschine e könnte man gleichzeitig zu anderen Zwecken benutzen. Wählt man z.B. für die Maschine« und b Maschinen gleicher Polzahl und schaltet die Maschine e so, daß ihr Läufer- und Stan-Fig. 11 shows a circuit in which the machine · ?? Carries slip rings that are connected to a machine e , the slip rings of which are connected to the slip rings of the machine α . The process is similar here. Such a machine e could be used for other purposes at the same time. If, for example, one selects machines with the same number of poles for the machine «and b, and switches the machine e so that its rotor and position

derfeld in entgegengesetzter. Richtung umlaufen, so läuft diese Maschine mit gleichbleibender Geschwindigkeit und könnte z. B. mit einer'Erregermaschine f gekuppelt sein, die zur Erzeugung des Erregerstromes dienen könnte.derfeld in opposite. Rotate direction, this machine runs at a constant speed and could z. B. be coupled with an'Erregermaschine f , which could be used to generate the excitation current.

Fig. 12 zeigt eine ähnliche Schaltung der Hauptmaschinen, wobei eine Hilfsmaschine e in ähnlicher Weise, wie früher in Fig. 7 angegeben war, an das Netz angeschlossen ist und eine ähnliche Wirkung erzielt.Fig. 12 shows a similar circuit of the main machines, an auxiliary machine e being connected to the network in a manner similar to that indicated earlier in Fig. 7 and producing a similar effect.

Es ist noch zu erwähnen,'daß in verschiedenen Schaltungen, z. B.' Fig. 9 bis 12, entweder die Maschinen α und b als Betriebsmotorenund die Maschinen c und d als Hilfsmaschinen benutzt werden können, oder aber umgekehrt die Maschinen α und b als Hilfsmaschinen und die Maschinen c und d als Betriebsmotoren. It should also be mentioned that in various circuits, e.g. B. ' 9 to 12, either machines α and b can be used as operating motors and machines c and d can be used as auxiliary machines, or conversely, machines α and b can be used as auxiliary machines and machines c and d as operating motors.

Benutzt man die Maschinen α und b als Betriebsmotoren, so hat dieses den Vorteil, daß ein Teil, nämlich die der Maschine α zuge-. führte Energie, unmittelbar in mechanische Energie umgesetzt w ird und der Nutzeffekt ein größerer wird, außerdem die Hilfsmaschinen eine relativ kleinere Energie umzusetzen haben und bei gleicher Höchstgeschwindigkeit kleiner werden, als wenn die Maschinen σ-If the machines α and b are used as operating motors, this has the advantage that a part, namely that of the machine α, is added. led energy, is converted directly into mechanical energy and the efficiency is greater, and the auxiliary machines have to convert a relatively smaller amount of energy and are smaller at the same maximum speed than if the machines σ-

, und b als Hilfsmaschinen benutzt werden, Sehr wertvolle neue praktische Ergebnisse erzielen die Schaltungen, in welchen die Wechselstrommaschine des Hilfsmaschinensatzes nicht eine Maschine mit Gleiehstromerregung ist, sondern eine Maschine mit mehrphasig gewickelter Sekundärwicklung, wobei diese Sekundärwicklung an eine Maschine mit Gleiehstromerregung oder einein ähnlicher Weise veränderliche Stromquelle artgeschlossen ist. In Fig. 8 z. B. ist der Sekündäranker der Hilfsmaschine α an drei Schleifringe des Hauptmotors c angeschlossen, der von einer Gleichstromquelle -fr — mit Gleichstrom erregt ist und infolgedessen an den drei Schleifringen eine in Abhängigkeit von der Betriebsweise veränderliche Wechselstromspannung erzeugt. In Fig. 10 ist (lie Sekundärwicklungder Maschine α an die Maschine d und die Sekundärwicklung der Maschine d. an drei Schleifringe der Maschine b angeschlossen, oder an irgendeine andere mit Gleichstrom erregte .Wechselstrommaschine, die infolgedessen eine von der Betriebsweise dieses Motors abhängige veränderliche Wechselstromquelle erzeugt. Die Hilfsmaschinen arbeiten hier gleichzeitig als Periodenumformer mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis. Ein derartiger Periodenumformer, der.aus einer Schleifringmaschine besteht, die mit ihrer Ständerwicklung an einen, mit ihrer Läufer-Wicklung an einen anderen Wechselstromkreis angeschlossen ist, ist ein sehr einfaches und zweckmäßiges Mittel zur ökonomischen Geschwindigkeitsregelung der Betriebsmotoren und, je nachdem man die Getriebe untersynchron oder übersynchron arbeiten läßt, zur Erzielung von Belastungsausgleichen ü, dgl. Andererseits aber hat ein derartiger Periodenumformer im,allgemeinen den Nachteil, daß er eine große Phasenverschiebung erzeugt und infolge der mit der Belastung stark sich ändernden Feldstreuung ungünstig arbeitet," nicht sehr stark belastet werden kann und praktisch wenig brauchbar ist., and b are used as auxiliary machines, very valuable new practical results are achieved by the circuits in which the alternating current machine of the auxiliary machine set is not a machine with DC excitation, but a machine with polyphase wound secondary winding, this secondary winding being connected to a machine with DC excitation or a similar way variable power source is type-closed. In Fig. 8, for. B. the secondary armature of the auxiliary machine α is connected to three slip rings of the main motor c , which is excited by a direct current source -fr - with direct current and consequently generates an alternating current voltage on the three slip rings depending on the operating mode. In Fig. 10 (the secondary winding of the machine α is connected to the machine d and the secondary winding of the machine d. Is connected to three slip rings of the machine b , or to any other alternating current machine excited with direct current, which is consequently a variable alternating current source dependent on the mode of operation of this motor The auxiliary machines work here at the same time as period converters with a variable transmission ratio. Such a period converter, consisting of a slip ring machine, which is connected to one alternating current circuit with its stator winding and another with its rotor winding, is a very simple and practical means for the economic speed control of the operating motors and, depending on whether the gearbox is allowed to work under-synchronously or over-synchronously, to achieve load balancing u, the like. On the other hand, however, such a period converter generally has the disadvantage that it has a large phase displacement and because of the field spread, which changes strongly with the load, works unfavorably, "cannot be loaded very heavily and is of little practical use.

Die hier beschriebenen Schaltungen vermeiden hingegen diese Nachteile dadurch, daß der Periodenumformer sekundär an eine mit Gleichstrom erregte Wechselstromquelle angeschlossen ist, welche die Erregung seines Sekundärstromkreises und sein Feld selbsttätig in Abhängigkeit von der von ihm übertragenen Energie regelt. Das System hat deshalb hier den Vorteil, die praktische Verwendung derartiger Periodenumformer zu ermöglichen. Ferner haben die Schaltungen den Vorteil,, daß sie eine sehr einfache Umsteuerung der Betriebsmotoren gestatten, 'wenn diese in abwechselnd verschiedener Fahrrichtung anlaufen sollen, auch in den Schaltungen, wo einzelne der Maschinen Synchronmaschinen sind. Da die Erregung der verschiedenen Maschinen sich selbst regelt und veränderlich ist, so kann man in diesen Schaltungen auch die Synchronmaschinen, ähnlich wie eine Asynchronmaschine, mit verhältnismäßig schwächerem Felde ausführen und ähnlich wie bei einer gewohnlichen Asynchronmaschine die Zuleitungen umschalten, ohne einen schädlichen Stromstoß hervorzurufen oder ein Außertrittfällen befürchten zu müssen.The circuits described here, however, avoid these disadvantages in that the period converter is connected secondarily to an alternating current source excited with direct current is what the excitation of its secondary circuit and its field automatically depending on the transferred from it Energy regulates. The system therefore has the advantage here is that such period converters can be used in practice. The circuits also have the advantage that they enable the operating motors to be reversed very easily allow 'if these start up in alternating directions should, also in the circuits where some of the machines are synchronous machines. Since the excitation of the various machines regulates itself and is changeable, so can one in these circuits also the synchronous machines, similar to an asynchronous machine, with a relatively weaker field and similar to an ordinary field Asynchronous machines switch the supply lines without causing a harmful current surge or stepping outside to fear.

Das Verfahren gestattet außer den angegebenen Aüsführungsformen noch eine ganze Anzahl anderer Ausführungen und natürlich gleichfalls die gleichzeitige Benutzung verschiedener Ausführungen. Bei allen wird die Spannung , der Wechselstromanlage in unmittelbarer Abhängigkeit von der Energieabgabe eines oder mehrerer an die Anlage angeschlossenen Betriebsmotoren geregelt.In addition to the specified embodiments, the method also permits a whole Number of other versions and of course also the simultaneous use of different versions. With all of them Voltage of the alternating current system in direct dependence on the energy output of one or more to the system connected operating motors regulated.

Claims

Patent claims:

i. Method for regulating alternating current systems, characterized in that that the excitation of any alternating current source connected to the system, an alternator or an alternating current motor or their exciter is connected to another power source, which is automatically dependent is regulated by the energy output of one or more motors connected to the AC system, for purposes caused by encumbrance or

Velocity fluctuations caused field fluctuations of the alternating current machines to regulate automatically.

2, embodiment of the method according to claim!,. Characterized in that that the excitation of a straw machine by the regulator of one to the The motor connected to the system, through its speed, through the currents generated in its secondary armature another auxiliary machine coupled to it, or by another correspondingly the energy output of the motor changing effective variable is regulated.

3. A circuit according to claim 1 for. Gearboxes with auxiliary machine groups and speed numbers that can be regulated by direct current machine, ⁰ characterized in that the excitation circuit or the secondary circuit of an alternating current machine is connected to the secondary circuit of an auxiliary machine group connected to the system or to one of the auxiliary machines fed from or with the Gearbox is mechanically connected to a motor excited by direct current or to any other similarly variable power source.

For this purpose 2 sheets of drawings.