DE214656C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 214656 - ' KLASSE 21 c. GRUPPE

W. A.TH. MÜLLER in FRIEDENAU B.BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. April 1908 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren zur Erzeugung elektrischen Stromes von sehr; veränderlicher Stärke und Spannung mittels Verbrenriungsmotore. Sie eignet sich also in erster Linie für die Stromerzeugungsanlage eines Straßengüterzuges mit elektrischem Antriebe, bei dem die Fahrgeschwindigkeit durch Ändern der Betriebsspannung geregelt wird. Eine solche Anlage wird

ίο zur Verminderung der Leerlaufverluste bei schwacher Belastung aus zwei oder mehreren unabhängigen Maschinensätzen (z. B. »Benzindynamos«, d. h. Benzinmotoren mit unmittelbar gekuppelten Dynamomaschinen) gebildet, von denen stets nur so viele im Betriebe sind, wie es der Leistungsbedarf, der von der Wagenzahl des Zuges und dem Bewegungswiderstande der Straße abhängt, erfordert.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Erleichterung der Bedienung solcher unabhängiger Maschinensätze in einem gemeinsamen Arbeitsstromkreise derart/ daß ein einzelner Mann die Inbetriebsetzung und Regelung aller Maschinen bewirken kann. Auch soll durch die Erfindung eine Vereinfachung der Bedienungsapparate und eine möglichst hohe Betriebssicherheit erzielt werden.
. Das Verfahren, wodurch diese Zwecke in höchst einfacher Weise erreicht werden, besteht darin, daß sowohl der Grad wie auch der Sinn der Mitwirkung jedes Maschinensatzes an der Energielieferung durch Ändern der Erregerstromstärke der Dynamos, deren Anker in Reihe geschaltet sind, geregelt wird.

Eine Voraussetzung für die Anwendung dieses Verfahrens ist, daß die Dynamomaschinen mit sogenannten Wendepolen oder gleichartig wirkenden Kompensationswicklungen versehen sind, damit die Änderung der Magnetfelder ohne Rücksicht auf die Ankerfeider angängig ist. Außerdem kann das Verfahren erst von dem Zeitpunkte an Platz greifen, wo bereits eine elektromotorische Kraft in der Anlage vorhanden ist, d. h. der erste Maschinensatz muß zu Beginn des Betriebes von Hand angedreht oder in sonst einer der bekannten Weisen in Gang gebracht werden. Die erforderliche Anfangs-Ε. M. K. kann aber auch in einer Batterie bestehen.

Die Anker der vorhandenen Maschinensätze können zweckmäßigerweise von vornherein' in Reihe geschaltet sein, wobei ein die Ankerwicklung überbrückender Kurzschließer unnötige Energieverluste und Erwärmung in jedem nicht mitarbeitenden Anker verhindert. Solange der Energiebedarf gering ist, wenn also z. B. der die Maschinenanlage tragende Wagen eines Zuges allein oder nur mit einem Anhängewagen fährt, braucht nur ein Maschinensatz laufen. Ist aber bekannt, daß die Fahrt mit dem kurzen Zuge nicht weit geht, und daß dann mehrere Anhängewagen hinzukommen, oder hat ein Zug von normaler Länge (z. B. sechs Wagen) hügeliges Gelände zu befahren, in dem der Energiebedarf vom geringsten (in Gefällen) bis zum höchsten Werte schwankt, so werden die Kurzschließer entfernt, und es kann dann das erfindungsge-

mäße Verfahren in vollem Umfange zur Anwendung kommen. Sobald der erste Maschinensatz den Energiebedarf nicht mehr deckt, so wird der zweite Satz hinzugenommen. Dessen Mitwirkung an der Energielieferung ist, da er in Gang gesetzt werden muß, für kurze Zeit zunächst negativ, in dem seine Felderregung so gerichtet wird, daß die Dynamo ein Drehmoment zum Andrehen des Benzinmotors erzeugt. Sobald letzterer angesprungen ist, braucht nur die Richtung des Erregerstromes geändert zu werden, um den zweiten Maschinensatz zu positiver Mitarbeit verfügbar zu haben. Bei den etwa vorhandenen weiteren Maschinensätzen vollzieht sich dieser Vorgang in gleicher Weise. Der Erregerstrom für die in Gang zu setzende Maschine kann dabei entweder von dem bereits laufenden Maschinensatze oder von einer Batterie entnommen werden. Die Verteilung der Gesamtleistung der Anlage auf die einzelnen Maschinensätze kann erfindungsgemäß ganz nach Belieben und gegebenenfalls nach der Leistungsfähigkeit der einzelnen Verbrennungsmotoren verteilt werden, indem die Erregerstromstärken der einzelnen Dynamos entsprechend geregelt werden. Dadurch, daß der Nutzstrom in allen Ankern gleich ist, hängt eben die Leistung des einzelnen Maschinensatzes allein von seiner Erregung ab. Letztere bestimmt den Anteil des Maschinensatzes an der Gesamtspannung, die von der Anlage abgegeben wird.

Der Vorteil der Erfindung gegenüber bekannten Einrichtungen besteht demnach darin, daß sowohl das Intriebsetzen der Maschinensätze wie auch die Belastungsregelung ausschließlich durch die Nebenschlußregeier der Dynamomaschinen erfolgt, die leicht und gefahrlos zu handhaben sind. Hauptstromwiderstände, wie sie sonst zum Anlassen gebraucht werden, fallen fort. Zur Regelung des Nutzstromes von Null bis zum höchsten Werte und umgekehrt sind nur Schaltungen in den schwachen Nebenschlußstromkreisen der Dynamos erforderlich, wodurch ein hoher Grad von Betriebssicherheit erreicht wird.

Zur Änderung der Erregerstromstärke der einzelnen Maschinensätze ist es schließlich nach deren Inbetriebsetzung nicht mehr erforderlich, daß dazu Widerstände verwendet werden, sondern sie kann nach Anschluß der Erregerwicklung an die Ankerpole der eigenen Dynamo auch durch Ändern der Umdrehungszahl des Verbrennungsmotors und damit veränderter Selbstspannung geregelt werden. Für die Praxis wird es zweckmäßig sein, Einrichtungen zu treffen, daß beide Regelungsverfahren angewandt werden können.

Das beschriebene Verfahren genügt allen Anforderungen, die an Stromerzeugungsanlagen der in Rede stehenden Art gestellt werden können, solange der Wert der verlangten Höchststromstärke noch in gewissen, von den Abmessungen der Stromabnehmerbürsten der Dynamos abhängigen Grenzen bleibt. Wird diese Grenze in den Anforderungen überschritten, so soll als weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung folgendes Verfahren angewandt werden: Die laufenden Maschinen werden durch Feldstärkenänderung so geregelt, daß ihre Stromstärke Null wird, danach werden ihre Anker parallel geschaltet, und dann wieder auf Spannung gebracht.

Bei dieser Erweiterung des Betriebsverfahrens ist nun während der Dauer der Parallelschaltung eine willkürliche Regelung der Einzelbelastungen in dem Maße wie bei der Reihenschaltung der Anker nicht mehr möglich. Statt dessen soll während der Parallelschaltung eine selbsttätige Regelung auf annähernd gleiche Leistungsverteilung unter den mitarbeitenden Maschinensätzen Platz greifen. Diese selbsttätige Regelung gründet sich auf die Erscheinung, daß schnellaufende Verbrennungsmotoren (Automobilmotoren) bei dauernd geöffneter Drosselklappe (also ohne drosselnden Drehzahlregler) jede von außen eingeleitete Drehmomentsänderung mit einer Drehzahländerung beantworten derart, daß jedem Drehmomentswerte eine bestimmte Drehzahl entspricht, und zwar entsteht bei Abnahme des Drehmomentes eine Erhöhung und bei Zunahme des Drehmomentes eine Verminderung der Drehzahl. Die Folge dieser Erscheinung ist, daß bei Parallelschaltung der Dynamos jede etwaige Mehrbelastung des einen Maschinensatzes gegenüber den anderen eine Drehzahlverminderung und damit ein Fallen Ihrer E. M. K. bewirken würde, und umgekehrt würde bei Entlastung ein Steigen der E. M. K. eintreten. Die E. M. K.-Änderungen wirken aber auf die Stromlieferung der einzelnen Maschinen gerade in dem Sinne, daß sie einen Ausgleich der Belastungsunterschiede herbeiführen.

Hierbei ist es nicht notwendig, daß die Erregung aller Maschinen genau gleich ist. Bei schwächerer Erregung einer Maschine tritt die Spannungsgleichheit ' durch selbsttätige Annahme einer entsprechend höheren Drehzahl ein.

Schäden, die daraus entstehen könnten, daß gelegentlich bei einem der Verbrennungsmotoren die Gaszufuhr o. dgl. unterbrochen wird, sind nicht zu befürchten, da bei derartigen Störungen eine Umkehrung des Stromes im Anker der betreffenden Maschine stattfindet. Sie läuft dann so lange, bis dies bemerkt wird, vom Strom angetrieben mit und kann entweder abgeschaltet werden, oder der Fehler wird beseitigt.

Die beschriebene selbsttätige Regelung kann aber erst dann ohne jene störende Nebener-

scheinung, die unter der Bezeichnung »Pendeln« bekannt ist, eintreten, wenn in dem mechanischen Aufbau der Maschinensätze dafür gesorgt wird, daß das Trägheitsmoment der umlaufenden Massen so gering wie möglich gemacht wird. Deshalb sind die Maschinensätze aus schnellaufenden Verbrennungsmotoren ohne Schwungräder mit unmittelbar gekuppelten Dynamomaschinen zu bilden.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zur Regelung der Energiezufuhr für ungleichmäßig belastete Elektromotoren, die von mehreren, je mit einem Verbrennungsmotor unmittelbar gekuppelten Dynamomaschinen gespeist werden, deren Anker in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß nach Inbetriebsetzung des ersten aus Dynamomaschine und Verbrennungsmotor bestehenden Maschinensatzes jeder weitere der Zunahme der Motorenbelastung entsprechend zunächst durch Erregung seiner Dynamomaschine in einem Sinne angelassen und dann nach Umkehrung der Erregung nach Maßgabe seiner Anteilnahme an der Energielieferung für die Motoren geregelt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Zeiten ungewöhnliehen Stromverbrauches die Anker der stromliefernden Dynamomaschinen parallel geschaltet werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dynamomaschinen, um das Pendeln zu verhindern, unmittelbar und ohne Schwungrad mit dem Verbrennungsmotor gekuppelt sind.