DE224294C

DE224294C - Buffer arrangement in single or multi-phase AC systems

Info

Publication number: DE224294C
Application number: DE1909224294D
Authority: DE
Inventors: William Rung
Priority date: 1909-04-16
Filing date: 1909-04-16
Publication date: 1910-07-19

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

·- M 224294 KLASSE 21 ^. GRUPPE- M 224294 CLASS 21 ^. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. April 1909 ab.Patented in the German Empire on April 17, 1909.

Gegenstand der Erfindung ist eine Pufferanordnung für ein- oder mehrphasige Wechselstromanlagen, wobei einem auf den Netzstromkreis wirkenden Umformer, dessen Gleichstromseite mit einer Pufferbatterie verbunden ist, eine veränderliche Spannung aufgedrückt wird. Die neue Anordnung ist dadurch eigentümlich, daß in dem Wechselstromkreis ein drehbarer Regelungstransformator 2, 7 derjenigen Art eingeschaltet ist, bei welchem in bekannter Weise die Regelung durch ein dem beweglichen Teil zugefügtes konstantes oder veränderliches Drehmoment derart selbsttätig geschieht, daß die Spannung bei steigender Stromstärke sich vermindert und umgekehrt. Eigentümlich für die neue Anordnung ist ferner, daß der Regelungstransformator nicht in dem Wechselstromkreis,-sondern nur in den Wechselstromzuleitungen des Umformers eingeschaltet zu sein braucht.The invention relates to a buffer arrangement for single or multi-phase AC systems, with a converter acting on the mains circuit, the DC side of which is connected to a buffer battery, a variable tension is imposed. The new arrangement is peculiar because that in the AC circuit a rotatable control transformer 2, 7 of those Kind is switched on, in which in a known manner the regulation by a movable one Constant or variable torque added to part happens automatically in such a way that the voltage decreases with increasing current strength and vice versa. Strange for The new arrangement is also that the regulating transformer is not in the AC circuit, but rather only needs to be switched on in the AC supply lines of the converter.

Bei ein- oder mehrphasigen Wechselstromanlagen, und zwar hauptsächlich bei solchen, in denen die Belastung des Netzes starken Schwankungen unterworfen ist, wird es oft gewünscht, die Belastung der Stromerzeuger konstant zu halten, damit die Antriebsmaschinen wirtschaftlich arbeiten. Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß man die Anlage mit einer Pufferbatterie versieht, deren Pufferwirkung durch Anwendung von Umformern und besonderen Pufferaggregaten auf das Wechselstromnetz übertragen wird.In single or multi-phase AC systems, mainly in those in which the load on the network is subject to strong fluctuations, it is often desired to keep the load on the power generator constant so that the prime movers work economically. This is z. B. thereby achieved that the system is provided with a backup battery, whose buffer effect by using converters and special buffer units on the alternating current network is transmitted.

In Umformeranlagen, bei welchen einige Umformer auf ruhigen, andere dagegen auf unruhigen Betrieb arbeiten, kann das stoßweise Arbeiten einiger Umformer einen schädlichen Einfluß auf die Spannung anderer, gleichmäßig belasteter Umformer ausüben, und zwar besonders dann, wenn sämtliche Umformer auf der Wechselstromseite dem gleichen Sammel-Schienensystem angeschlossen sind. Diesen Übelstand hat man auch durch ähnliche Einrichtungen aufzuheben gesucht, indem man den unruhig arbeitenden Umformern eine Pufferbatterie angeschlossen hat, deren Wirkung dann durch Puffermaschinen, wie solche von Pirani, Highfield und anderen vorgeschlagen sind, erhöht wird.In converter systems, in which some converters on calm, others on restless Operation, the intermittent operation of some converters can be harmful Influence the voltage of other, equally loaded converters, and especially when all converters on the alternating current side have the same busbar system are connected. Attempts have also been made to remedy this deficiency by means of similar institutions has connected a buffer battery to the unsteadily working converters, its effect then increased by buffer machines such as those suggested by Pirani, Highfield, and others.

Ebenfalls ist eine Puffervorrichtung bei Wechselstromanlagen bekannt, bei welcher die einem Umformer zugeführte Wechselstromspannung selbsttätig reguliert wird. . Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß zur Spannungsregulierung induktive Widerstände verwendet werden, welche durch Hervorrufen von wattlosen Strömen große Spannungsabfälle in den Generatoren und in den Übertragungsleitungen erzeugen. Ferner wird die Pufferwirkung der Akkumulatorenbatterie durch die Drosselspulen selbst begrenzt, indem beim Laden der Batterie die dem Umformer aufgedrückte Wechselstromspannung immer kleiner als die vorhandene Netzspannung zu bleiben gezwungen ist. Eine Entladung der Batterie kann erst dann stattfinden, wenn der von den Drosselspulen erzeugte Spannungsabfall einen großen Wert erreicht hat, und die ganze Übertragung von den Generatoren bis zu den Stromverbrauchern ist somit mit großen Spannungsverlusten verknüpft. Durch Übererregung des Umformers kann allerdings eine etwas günstigere Wirkung erreicht werden, aber dies fordert eine nichtA buffer device in AC systems is also known, in which the one AC voltage supplied to the converter is regulated automatically. . This arrangement but has the disadvantage that inductive resistors are used to regulate the voltage are, which by producing wattless currents large voltage drops in the Generators and generate in the transmission lines. Furthermore, the buffer effect of the Accumulator battery limited by the inductors themselves by charging the battery the alternating current voltage impressed on the converter is always smaller than the existing one Mains voltage is forced to remain. The battery can only be discharged when the voltage drop generated by the reactors becomes large and all the transmission from the generators to the electricity consumers is thus associated with large voltage losses. However, overexcitation of the converter can have a somewhat more favorable effect can be achieved, but this does not require one

unwesentlich reichlichere Dimensionierung des Umformers. Außerdem wird bei dieser bekannten Anordnung nicht ganz verhindert, daß die Wechselstromerzeuger gewissen Belastungs-Variationen unterworfen sind, und diese, in Verbindung mit den hervorgerufenen wattlosen Strömen, werden sich an anderen Teilen des Leitungsnetzes fühlbar machen.insignificantly more extensive dimensioning of the converter. In addition, this is known Arrangement does not entirely prevent the alternator from certain load variations are subject, and these, in connection with the evoked currents without watts, will be attached to other parts make tangible of the pipeline network.

Bei Verwendung der neuen PufferanordnungWhen using the new buffer arrangement

ίο fallen dagegen alle diese Nachteile fort. Somit geschieht die Pufferwirkung unter fast gänzlicher Vermeidung von wattlosen Strömen, indem die vom Regelungstransformator herrührende Phasenverschiebung bei der hier in Betracht kommenden Größe der zusätzlichen Spannung praktisch vernachlässigt werden kann Ferner geschieht die Ladung der Pufferbatterie dadurch, daß die dem Umformer zugeführte Spannung mit Hilfe der vom Induktionsregler erzeugten zusätzlichen Spannung erhöht wird, ohne daß es nötig ist, das Magnetfeld des Umformers zu verstärken. Während also die Pufferwirkung bei der erwähnten bekannten . Anordnung durch künstliche Erzeugung eines Spannungsabfalles im Leitungsnetz geschieht, so wird bei der neuen Anordnung die Pufferwirkung durch eine zusätzliche, dem Umformer aufgedrückte Spannung, welche je nach der Belastung positiv oder negativ ist, hervorgebracht, und zwar wird zum Regulieren der Wechselstromspannung ein drehbarer Rege-^: lungstransformator verwendet, dessen dreh-' barer Teil sich in bekannter Weise dadurch selbsttätig bewegt, daß demselben von außen; ein konstantes Drehmoment zugefügt wird;; letzteres wird gewöhnlich durch eine auf die Drehachse aufgesetzte Scheibe mit daran angehängtem Gewicht erzeugt, und soll in der. folgenden Beschreibung von dieser Ausführungsweise ausgegangen werden.On the other hand, all these disadvantages do not apply. Thus, the buffer effect occurs with almost complete avoidance of wattless currents, in that the phase shift resulting from the control transformer can be practically neglected in the size of the additional voltage in question here Induction regulator generated additional voltage is increased without it being necessary to strengthen the magnetic field of the converter. So while the buffer effect in the mentioned known. If the arrangement occurs through the artificial generation of a voltage drop in the line network, in the new arrangement the buffer effect is brought about by an additional voltage that is applied to the converter, which is positive or negative depending on the load. ^: lung transformer used, the rotatable 'rotatable part moves automatically in a known manner that the same from the outside; a constant torque is added ;; the latter is usually generated by a disk placed on the axis of rotation with a weight attached to it, and should be in the. The following description is based on this embodiment.

Auf der Zeichnung veranschaulicht:
Fig. ι ein Stromschema einer Drehstromanlage, bei welcher die Pufferwirkung auf das; Drehstromnetz stattfindet und der Regelungs-.Illustrated on the drawing:
Fig. Ι a current diagram of a three-phase system, in which the buffer effect on the; Three-phase network takes place and the control.

transformator im Wechselstromhauptstrom-; kreis liegt, :transformer in alternating current main current; circle is:

Fig. 2 ein Stromschema einer Dreiphasen-, Umformeranlage, bei welcher die Pufferwirkung auf das Gleichstromnetz stattfindet und' der Regelungstransformator in den Wechselstromzuleitungen des Umformers liegt.Fig. 2 takes place, a current diagram of a three-phase, transformer system, in which the buffering effect on the DC power and 'the control transformer in the AC supply lines of the converter is located.

In Fig. ι stellt 1 einen Drehstromgenerator dar, 2 den drehbaren Regelungstransformator, 3 einen Einankerumformer und 4 eine Pufferbatterie. 5 ist die Leitung, die zu der oder den Verbrauchsstellen führt. Der Regelungstransformator ist in gewöhnlicher Weise mit dem Generator so verbunden, daß der Stator in Reihe mit dem Hauptstromkreis liegt, während der Rotor dazu parallel geschaltet ist. Der Einankerumformer ist nach der Figur auf der Wechselstromseite, und zwar auf der Netzseite des Regelungstransformators mit dem Generator und auf der Gleichstromseite mit der Pufferbatterie parallel verbunden. Die Leitung nach den Verbrauchsstellen geht von der Verbindungsleitung zwischen dem Regelungstransformator und dem Umformer aus. Die Pufferwirkung geschieht nun folgendermaßen. Ist die Belastung des Netzes gering,' so geht das Gewicht des Regelungstransformators hinunter, wodurch die dem Umformer aufgedrückte Spannung steigt; der Umformer gibt infolgedessen auf der Gleichstromseite Strom zur Pufferbatterie ab. Ist dagegen die Belastung des Netzes groß, so wird das Gewicht durch das erhöhte Drehmoment des Regelungstransformators gehoben, wodurch die dem Umformer aufgedrückte Wechselspannung sinkt, so daß jetzt die Pufferbatterie den Umformer umgekehrt antreibt und somit die Wechselstrommaschine unterstützt. Die Leistung des Wechselstromgenerators wird also annähernd konstant gehalten. Die Pufferwirkung kann reguliert werden durch Verstellen oder durch Veränderung des am Regelungstransformator angebrachten. Gewichtes oder durch einen Zellenschalter an der Pufferbatterie usw.In Fig. Ι 1 represents a three-phase generator , 2 the rotary control transformer, 3 a single armature converter and 4 a backup battery. 5 is the line that leads to the consumption point or points. The regulating transformer is in the usual way with the Generator connected so that the stator is in series with the main circuit while the rotor is connected in parallel to this. The single-armature converter is on according to the figure the AC side, namely on the network side of the control transformer with the Generator and connected in parallel to the buffer battery on the DC side. The administration after the consumption points goes from the connection line between the control transformer and the converter. The buffer effect now happens as follows. If the load on the network is low, this is possible Weight of the regulating transformer down, thereby reducing the voltage imposed on the converter increases; As a result, the converter supplies power to the backup battery on the direct current side away. If, on the other hand, the load on the network is high, the weight is increased by the increased torque of the control transformer raised, whereby the alternating voltage impressed on the converter drops, so that now the backup battery drives the converter in reverse and thus drives the alternator supports. The output of the alternator is kept almost constant. The buffer effect can be regulated by adjusting or changing the one attached to the control transformer. Weight or by a cell switch on the backup battery, etc.

Als ein anderes Beispiel soll eine Pufferanordnung bei Umformeranlagen für ein Gleich-Stromverbrauchsnetz genannt werden. Nach Fig. 2 bedeutet 6 ein Drehstromnetz, 7 den Regelungstransformator, 8 einen Einankerumformer, 9 eine Pufferbatterie und 10 das Gleichstromnetz. Der Regelungstransformator ist in bekannter Weise mit dem Umformer verbunden und kann somit zum Regulieren der dem Umformer zugeführten Wechselspannung benutzt werden. Denkt man sich jetzt den Rotor des Regelungstransformators frei beweglieh und den Umformer leer laufend, so wird der Rotor sich von selbst in eine solche Gleichgewichtslage einstellen, bei welcher die Stromstärke im Stator annähernd gleich Null ist; denn jeder Ausgleichstrom zwischen der Drehstromquelle und dem Umformer wird sofort ein Drehmoment erzeugen, welches den Rotor in diese Gleichgewichtslage zurückdreht.Another example is a buffer arrangement in converter systems for a direct current consumption network to be named. According to Fig. 2, 6 means a three-phase network, 7 the control transformer, 8 a single armature converter, 9 a backup battery and 10 the direct current network. The control transformer is connected to the converter in a known manner and can therefore be used to regulate the AC voltage supplied to the converter can be used. If you think of it now The rotor of the control transformer is free to move and the converter is idling the rotor adjust itself to such a position of equilibrium at which the current strength is approximately zero in the stator; because every equalizing current between the three-phase source and the converter will immediately generate a torque which turns the rotor back into this equilibrium position.

Wird nun der Rotor z. B. durch Anhängen eines Gewichtes an der auf der Rotorwelle befestigten Scheibe aus der Gleichgewichtslage herausgebracht, und zwar z. B. in einer solchen Richtung, daß die dem Umformer zugeführte Spannung steigt, so wird der Umformer gezwungen, die Pufferbatterie zu laden, und der Regulator stellt sich in diejenige neue Gleichgewichtslage ein, bei welcher das vom Gewicht herrührende Drehmoment mit dem vom Statorstrom entwickelten das Gleichgewicht hält. Wird nun im Gleichstromnetz Strom verbraucht, iao so bleibt die vom Umformer abgegebene Stromstärke dieselbe, so daß der Ladestrom derIf now the rotor z. B. by attaching a weight to the attached to the rotor shaft Disc brought out of equilibrium, namely z. B. in such a Direction that the voltage supplied to the converter increases, the converter is forced to to charge the backup battery, and the regulator is in the new equilibrium position at which the torque from the weight is in balance with that developed by the stator current. If electricity is now consumed in the direct current network, the current level output by the converter remains same, so that the charging current of the

Pufferbatterie der Belastung entsprechend kleiner wird. Übersteigt der Netzstrom denjenigen Wert, welcher dem am Rotor angehängten Gewicht entspricht, so wird die Pufferbatterie gezwungen, den überschüssigen Strom an das Netz abzugeben, indem jetzt die Gleichstromspannung des Umformers durch den Regelungstransformator unter diejenige der Pufferbatterie herunterreguliert wird.Buffer battery becomes smaller according to the load. If the mains current exceeds that The backup battery becomes the value that corresponds to the weight attached to the rotor forced to deliver the excess electricity to the grid by now the direct current voltage of the converter through the control transformer below that of the backup battery is regulated down.

Claims

Patent Claims:

i. Buffer arrangement in single or multi-phase AC systems, with one The converter acting on the mains circuit, the DC side of which is connected to a buffer battery, is a variable Voltage is applied, characterized in that a rotatable control transformer in the AC circuit (2, 7) of the type is switched on, in which the control in a known manner by a constant or variable torque added to the moving part happens automatically in such a way that the voltage decreases with increasing current strength and vice versa.

2. Buffer arrangement according to claim 1, characterized in that the control transformer not switched on in the AC main circuit, but in the AC supply lines of the converter is, for the purpose that the buffer effect is not in the AC circuit, but in the DC circuit connected to the converter is created.

1 sheet of drawings.