DE207011C

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Publication number: DE207011C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 207011 KLASSE 21 c. GRUPPE

Zusatz zum Patente 177269 vom 16. Dezember 1905.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. Januar 1908 ab. Längste Dauer: 15.Dezember 1920.

Tn den Patentschriften 177269 und 180430 sind Einrichtungen beschrieben, die mehrere parallel arbeitende Generatoren selbsttätig so regeln, daß entweder die Nutzlast oder die wattlose Belastung auf die einzelnen Generatoren in einem bestimmten Verhältnisse verteilt bleibt. Diese Einrichtungen zum selbsttätigen Regeln der Belastungsverteilung können zweckmäßig gleichzeitig zum selbsttätigen Regeln der Spannung ausgebildet werden, so daß nach Befinden konstante oder mit der Belastung veränderliche Spannung erhalten wird.

Als Mittel zum selbsttätigen, genügend genauen Einhalten einer bestimmten Belastungsverteilung bei beginnenden Abweichungen: wird nach dem Hauptpatente die Differenzwirkung zwischen dem Gesamtstrome und den Einzelströmen der Generatoren benutzt, indem Relais für jeden Generator von einem bestimmten Teile des Gesamtstromes und von dem Einzelstrome des zugehörigen Generators in entgegengesetztem Sinne erregt werden. Bei der für Einphasen- oder Mehrphasenstrom bestimmten Anordnung nach dem Zusatzpatente 180430 kommen die Einzelströme und Gesamtströme hinsichtlich ihrer Phasen (Größe und Richtung des Ausgleichstromes) in einem besonderen Relais miteinander in Beziehung.

Statt die Ströme unmittelbar über die Relais zu führen, benutzt man zweckmäßig proportionale, mit Hilfe von Parallel widerständen oder Transformatoren gewonnene Ströme.

Die in den Patentschriften beschriebenen Einrichtungen erweisen sich in mancher Hinsieht als unbequem im Gebrauche wegen der Schwierigkeit, die Relais für ihre richtige Wirkung zu justieren. Diese Schwierigkeit liegt ersichtlich in der Anwendung von zwei Spulen für den Gesamtstrom und den Einzelstrom auf jedem Relais.

Es zeigt sich nun, daß man den Zweck der in den beiden Patentschriften beschriebenen Einrichtungen auch erreichen kann, wenn man die Differenzwirkung, die den Grundgedanken der Einrichtungen bildet, nicht erzielt durch die gleichzeitige Wirkung der Amperewindungen des Gesamtstromes und der Einzelströme in den zugehörigen Relais selbst, sondern indem man außerhalb der Relais Stromdifferenzen bzw. den Ausgleichströmen proportionale Ströme herstellt und diese in einer einzigen Spule in den Relais magnetisch wirksam macht.

Die Stromdifferenzen, die auf die Relais. wirken sollen, können, wie weiter unten gezeigt wird, in verschiedener Weise hergestellt werden. In allen Fällen müssen aber natürlich die Relais so eingerichtet sein, daß sie nicht nur von der Stärke des Ausgleichstromes, sondern auch bei Gleichstrom von dessen Richtung, bei Wechselstrom von dessen Phase

abhängig sind. Die Relais bedürfen deshalb einer besonderen Einrichtung, da die magnetische Wirkung einer einzigen Spule unabhängig von der Richtung bzw. der Phase des Stromes ist.

Um die Relais in diesem Sinne wirksam zu machen, erhalten sie eine derartig starke Grunderregung, daß die. oben erwähnten Differenzströme den Sinn der Gesamterregung nicht

ίο umkehren können. Dann werden ersichtlich die Stellungsänderungen des Relais von der Richtung des Stromes bzw. der Phase des Stromes abhängig sein. Für die Grunderregung wird man vorteilhaft eine Spannungsspule benutzen, die an der Netzspannung liegt, so daß wie im Hauptpatente 177269 auch die Netzspannung konstant gehalten wird. Indem man so mit einer einzigen Stromspule für die Ausgleichströme auskommt und die Differenzwirkungen in festen, wenig empfindlichen Einrichtungen außerhalb der Relais herstellt, erreicht man der Aufgabe gemäß eine wesentliche Vereinfachung in der Einrichtung und Bedienung der Apparate, namentlich auch bei Reglern für Wechselstrom- und Drehstromanlagen, und vermeidet übermäßig viele Drahtwindungen, die sich in ihrer Wirkung gegenseitig größtenteils aufheben.

Die Durchbildung der Regler nach den oben angegebenen Gesichtspunkten kann in sehr verschiedener Weise erfolgen. Nachfolgend sind als Beispiele mehrere Ausführungsformen gegeben.

In einfachster Form läßt sich der Zweck erreichen bei nur zwei Gleichstrommaschinen nach Fig. 1. In dieser Figur bedeuten wieder I und II die Anker von zwei parallel geschalteten Gleichstrommaschinen, die mit selbsttätig wirkenden Reglern a_x und a₂ für die Nebenschlußerregung, wie im Hauptpatente 177269, versehen sind. Die besondere Art der Regler ist im übrigen hier nicht wesentlich. Statt der gezeichneten, durch Hilfsmotoren angetriebenen Stufenschalter könnten beispielsweise auch sogenannte Schnellregler mit periodisch wirkendem Widerstände angewendet werden.

In den Stromkreis jedes Generators ist ein Widerstand eingeschaltet, der in die Stücke V₁, W₁ bzw. V₂, W₂ unterteilt ist. An den Teilpunkten X₁ und X₂ sind die Stromspulen Z₁ und Z₂ angelegt, die auf die Anker der Relais V₁ und r₂ in einander entgegengesetztem Sinne wirken, was in der Figur dadurch angedeutet ist, daß die Spule Z₂ von unten nach oben durchflossen wird, wenn Z₁ von oben nach unten durchflossen wird. Die oben erwähnte, genügend starke Grunderregung der Relais wird durch die Spannungsspulen S₁ und S₂ bewirkt.

Die Widerstände D₁, W₁ und V₂, W₂ können nun immer so gewählt werden, daß die Teilpunkte X₁ und X₂ bei der normalen Belastungsverteilung gleiches Potential haben. Solange diese Bedingung im Betriebe zutrifft, · fließt durch die Stromspulen Z₁ und Z₂ kein Strom. Würde aber beispielsweise der Generator I einen größeren als den vorgeschriebenen Teil der Belastung erhalten, so würde ein Strom von X₁ nach X₂ gehen und bei richtiger Schaltung das Relais Y₁ im Sinne zu hoher Spannung, das Relais r₂ im Sinne zu niedriger Spannung beeinflußt, womit die selbsttätigen Spannungsregler der beiden Generatoren so in Tätigkeit treten, daß die vorgeschriebene Belastungsverteilung wieder hergestellt wird. Wenn Generator II zu starke Belastung erhält, fließt der Ausgleichstrom von X₂ nach X₁ durch Z₂ und Z₁ im entgegengesetzten Sinne wie vorher. Die Differenzwirkung der Ausgleich-, ströme bei der beschriebenen Schaltung gegenüber der des Hauptpatentes 177269 ist ersichtlich erzielt durch den einander entgegengesetzten Erregersinn der beiden Stromspulen Z₁ und Z₂.

In allgemeinerer Form, nämlich für beliebig viele Generatoren, wird dieselbe Wirkung erzielt bei der Schaltung nach Fig. 2, in der die nicht mehr erforderlichen Einzelheiten go weggelassen sind. In der Figur bedeuten I, II, III die Anker von drei Generatoren, deren Anzahl übrigens beliebig vermehrt gedacht werden kann, r_1: r₂. ^rs die Relais mit den Spannungsspuleri S₁, S₂, S₃ und den Stromspulen

Z₃. Sämtliche Spulen sind in

demselben Wicklungssinne geschaltet.

Jedem Generator sind nun zwei parallele Widerstände vorgeschaltet, und jeder dieser parallelen Widerstände ist in zwei Teile t₁ und U₁ bzw. V₁ und W₁ usw. zerlegt. Die Teilpunkte y_lt y₂. y₃ sind untereinander verbunden, so daß in den Teilen W₁, w₂, W₃ der Gesamtstrom sich immer in einem bestimmten Verhältnisse verteilt, das der , normalen Belastungsverteilung der Generatoren entsprechen möge. Dann ist die Verbindungsleitung der Punkte y_1: y_%, y₃ ohne Wirkung. Die Teilpunkte der Widerstände sind auch so gewählt, daß bei der normalen Belastungsverteilung durch die Stromspulen Z₁, Z₂ und Z₃ kein Strom fließt. Wenn aber beispielsweise der Generator I einen zu großen Teil der Belastung erhält, so wird der Spannnngsabfall in dem Teil U₁ der Widerstände größer als in den parallel geschalteten Teilen W₁, W₂, w_%. In- · folgedessen wird jetzt ein Strom von X₁ nach J₁ fließen und bei richtiger Schaltung das Relais im Sinne zu hoher Spannung des Generators I beeinflussen. Ähnliches gilt für jeden Generator.

Bei der beschriebenen Schaltung wirken die

Stromspulen Z₁, Z₂, z_s in demselben Sinne in ihren Relais; die erforderliche Differenzwirkung wird ersichtlich herbeigeführt durch die in den parallelen Widerständen jedes Generators eintretenden Unterschiede im Spannungsabfalle. In Fig. 3 ist endlich eine Schaltung zum selbsttätigen Regeln der wattlosen Belastung für zwei parallel arbeitende Drehstromgeneratoren dargestellt, entsprechend der Schaltung

ίο nach D. R. P. 180430, aber ebenfalls, wie bei den vorhergehenden Beispielen, mit nur je einer Stromspule auf den Relais.

Die beiden Generatoren I und II sind wieder mit den Relais V₁ und r₂ ausgerüstet, die auf ihre Erregerstromstärke einwirken. Statt der früheren Stufenschalter für die Erregerwicklung sind hier sogenannte Schnellregler angedeutet, durch die Widerstände q₁ und q₂ in dem Erregerstromkreis periodisch vermittels der Kontakte C₁ und C₂ kurz geschlossen werden. Die Einzelheiten dieser Schnellregler sind hier ohne Bedeutung, wesentlich ist nur, daß die Dauer des Kurzschließens der Widerstände q-i und q₂ durch die Stellungsänderungen der Relais Y₁ und r₂ beeinflußt wird. Die Relais haben wieder die Spannungsspulen S₁ und S₂,- die an eine geeignete Phase des Netzes gelegt sind. (Den Spannungsspulen sind verhältnismäßig große Ohmsche Widerstände P₁ und p₂ vorgeschaltet, um die Selbstinduktion im Verhältnisse zum Gesamtwiderstande herabzusetzen. Ohne Ohmsche Widerstände würde die Netzspannung in den Relais allein die Felder bestimmen, was der. hier gestellten Aufgabe der Relais widersprechen würde.)

Außerdem sind die Stromspulen Z₁ und Z₂ angeordnet, die in umgekehrtem Sinne an die Verbindungspunkte der sekundären Wicklungen der Serientransformatoren J₁ und f₂ gelegt sind. Diese selbst sind hintereinander geschaltet, in ihrem Kreise zirkuliert also dauernd Strom. Sind die beiden Transformatoren richtig aufeinander abgestimmt, so bleiben bei jeder in ihren Verbindungsleitungen fließenden Stromstärke die Verbindungspunkte äquipotential, vorausgesetzt, daß die Ströme gleiche Phase haben. In diesem Falle sind also die an die Verbindungspunkte gelegten Spulen Z₁ und Z₂ stromlos. Ausgleichströme, die von phasengleichen Generatorströmen herrühren, haben keinen Einfluß auf sie. Dies ändert sich aber sofort, sobald Phasenverschiebungen infolge wattloser Ausgleichströme auftreten, wobei die Spulen Z₁ und Z₂ Ströme solcher Richtung erhalten, daß die Relais auf gleichmäßige Verteilung der wattlosen Belastung wirken.

Genauer übersieht man diese Verhältnisse an dem Diagramme Fig. 4. Darin bedeuten B₁, e₂, "e_z die Phasenspannungen, s die Amperewindungszahl der zwischen die Phasen e₁ und e₃ geschalteten Spulen S₁ und S₂ der Fig. 3, deren induktiver Widerstand dabei vernachlässigt ist, ij und ijj die der Phase e₂ entsprechenden Generatorströme. Auch bei induktionsfreier Netzbelastung fallen I₁ und i_n, wenn Ausgleichströme auftreten, mit der Spannung e₂ nicht zusammen. Dann wird etwa I₁ voreilen und i_n nacheilen, ihre vektorielle Differenz ζ wird in den Relais wirksam, ζ bildet unmittelbar ein Maß für die Phasenverschiebung zwischen I₁ und i_n.

Wenn die Generatorströme phasengleich sind, so wirken die Ausgleichströme nicht auf die Relais, wenn der Voraussetzung nach die Vektoren der Strom- und Spannungswicklungen bei richtiger Verteilung der wattlosen Ströme senkrecht zueinander stehen. Sind die Generatorströme nicht nur phasenungleich, sondern auch ungleich groß, so würde nach Fig. 5 der Ausgleichstrom ζ nicht senkrecht zu der Spannung e₂ stehen. Zerlegt man nun ζ in die wagerechte und senkrechte Komponente h bzw. v, und setzt man nach Fig. 6 ζ mit s zusammen, so zeigt sich der relativ geringe Einfluß von h. '

Die beschriebene Einrichtung kann nach Analogie des' D. R. P. 180430 und der Einrichtungen nach den Fig. 1 und 2 auch leicht go für mehr als zwei Generatoren ausgestaltet werden, wenn man nicht die Generatorströme unmittelbar zur Differenzwirkung bringt, sondern die einzelnen Generatorströme zu dem Gesamtstrome in Beziehung setzt.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zum selbsttätigen Regeln mehrerer parallel geschalteter Generatoren auf proportionale Belastungsverteilung nach

D. R. P. 177269, gekennzeichnet durch Relais für jeden Generator mit einer Hauptwicklung zur Grunderregung xmd einer Zusatzwicklung, deren Strom von der außerhalb der Relais in besonderen Einrichtungen zustande kommenden Differenzwirkung der Ströme abhängt, wobei die Zusatzwicklung je nach dem Abweichen der Belastung der zugehörigen Maschine von dem 'Mittelwerte die Hauptwicklung unterstützt oder schwächt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Benutzung einer Spannungswicklung zur Grunderregung der Relais.

3. Einrichtung für Gleichstromgeneratoren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Widerstände in den Hauptstromkreisen der Generatoren und derartig an diesen Widerständen gewählte Anschlußpunkte für die die Differenzwirkung in den Relais vermittelnden Wicklungen, daß bei unrichtiger

Belastungsverteilung die in diesen Wicklungen entstehenden Ströme Stellungsänderungen der Relais im Sinne richtiger Belastungsverteilung veranlassen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 für Wechselstromgeneratoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen von gleichen Phasen der Generatoren gespeister Stromtransformatoren in Reihe in einen Stromkreis geschaltet sind, an den die Zusatzwicklungen so angeschlossen sind, daß sie die Relais auf gleichmäßige Verteilung der wattlosen Belastungskomponente beeinflussen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.