DE23448C - Neuerungen in der Verteilung, Theilung und Regulirung elektrischer Kraft - Google Patents

Description

PATENTAMT

KAISERLICHES

Die vorliegende Erfindung betrifft Neuerungen in der Vertheilung und Theilung der Elektricität eines Centralpunktes nach einem Vertheilungsnetz. Das hierbei zu lösende Problem besteht in folgendem:

Die verschiedenen Apparate, Motoren, Lichter oder andere Einrichtungen zur Abgabe von Elektricität, welche durch denselben Stromkreis oder durch Abzweigungen desselben Stromkreises gespeist werden, dürfen in keiner Weise durch den Gang oder Stillstand irgend welcher in denselben Stromkreis eingeschalteten Apparate beeinflufst werden.

Diese Bedingung verlangt eine passende Regulirung der den Strom erzeugenden Centralmaschine öder Centralmaschinen. Diese Regulirung wird im Allgemeinen dadurch bewirkt, dafs man auf das magnetische Feld der Maschine mittelst Modifikationen einwirkt, die man dem das magnetische Feld erregenden. Strom ertheilt.

Es ist alsdann nothwendig, dafs dieser Strom wenigstens theilweise von dem Nutz- bezw. Hauptstrom getrennt ist. Zu diesem Zwecke entnimmt man ihn entweder von einer Maschine oder von einer Zweigleitung des Hauptstromes. Um nun den Strom entsprechend den jeweiligen Bedürfnissen zu modificiren, hat man bisher Mefsapparate, als Galvanometer, Elektrometer, benutzt, welche in den Hauptstrom eingeschaltet werden. Bei gewissen Systemen, z. B. dem Edison'schen, regulirt man von Hand, gemäfs den Angaben des Mefsapparates. Bei anderen Systemen, Maxim, Lane-Fox, Brush, wird der Mefsapparat durch einen Elektromagnet ersetzt, der automatisch in den. erregenden Strom Widerstände ein- und ausschaltet.

In den neueren, mehr auf Theorie begründeten und vollkommeneren Systemen der Regulirung wendet man einen Mefsapparat an, der als elektrisches Relais und mit Hülfe e.ines Hülfsmotors functionirt, welcher einen den Widerstand des erregenden Stromes modificirenden Rheostat in Betrieb setzt. Man kann ein gleiches Resultat durch viel einfachere, in fol- · gendem zu beschreibende Hülfsmittel erzielen.

I. Zunächst kann der Mefsapparat vollständig fortgelassen werden. Wie auch immer die Art und Weise der angewendeten Ausnutzung der Elektricität beschaffen sein mag, die zu treibenden Maschinen und Motoren müssen mit einer constanten Geschwindigkeit laufen, selbst wenn die zu leistende Arbeit sich ändert; ist demgemäfs die Geschwindigkeit eines der Motoren constant, so ist es auch diejenige aller übrigen Motoren. Wenn demgemäfs mehrere neben oder hinter einander geschaltete Motoren M¹ eines Stromkreises X, Fig. i, von einer primären Maschine M gespeist werden, so hat man nur am Centralpunkt eine von demselben Strom gespeiste, unter denselben Bedingungen in den Stromkreis eingeschaltete Controlmaschine M^ anzuordnen, welche einen bestimmten Widerstand, z. B. eine Bremse F, zu überwinden hat. Wird nun der Gang eines oder mehrerer Motoren M¹ modificirt, so entsteht sofort bei allen anderen Motoren eine Veränderung der Geschwindigkeit. Diese Veränderungen im Bewegungszustand der Motoren M¹ treten auch bei dem Controlmotor M² auf, und man benutzt diese Tendenzen in der Verände-

rung der Geschwindigkeit des Motors M^, um automatisch die zur Erregung der primären Maschine dienende elektromotorische Kraft zu reguliren.

Zu diesem Zweck ist der Controlmotor M² mit einem Centrifugalregulator k versehen, der auf ein Wendegetriebe / und einen in den secundären, von einer beliebigen Elektricitätsquelle einer Batterie oder einer kleinen Hülfsmaschine η gespeisten Strom χ χ eingeschalteten Rheostat πι wirkt. Dieser secundäre Strom bewirkt die Erregung der Elektromagnete der primären Maschine M. Der Rheostat modificirt somit die Erregung und demgemäfs auch den Arbeitsstrom der Leitung X X.

II. Man kann auch diese Regulirung noch dadurch vereinfachen, dafs man den Rheostaten ganz fortläfst; zu diesem Zweck schaltet man in den die Magnete der primären Maschine erregenden Strom oder in einen, vom Hauptstrom abgezweigten, demselben Zweck dienenden Strom eine magnetelektrische Maschine M ein, welche durch den erregenden Strom χ χ getrieben wird. Diese Maschine wird eine elektromotorische Gegenkraft erzeugen, welche proportional ihrer Geschwindigkeit ist und -den erregenden Strom schwächt.

Würde nun dieser Motor ganz frei laufen, so würde eine völlige Aufhebung des erregenden Stromes eintreten; die Maschine M hat aber den-Widerstand einer Bremse E zu überwinden, deren Bremsbacke durch eine Feder R angezogen wird, während der Controlelektromagnet E die Backe abzuziehen bestrebt ist. Dieser Elektromagnet bildet gewissermafsen den Controlapparat; er wird durch den Hauptstrom erregt, in dessen Leitung er in derselben Weise wie die mit derselben zusammenhängenden secundären Motoren eingeschaltet ist, was eine charakteristische Eigenthümlichkeit des vorliegenden Systems ist.

Das Spiel dieses Apparates dürfte leicht verständlich sein. Functionirt 'die Anlage normal, so wird der in den erregenden Strom eingeschaltete Motor M eine gegebene Geschwindigkeit annehmen. Tritt eine Schwächung des Hauptstromes ein, so verringert sich auch die anziehende Kraft des Controlelektromagneten E, die Bremse wird stärker angezogen, die Geschwindigkeit des Motors M nimmt ab und infolge dessen vermindert sich auch die elektromotorische Gegenkraft, welche derselbe erzeugt, derart, dafs eine Verstärkung des die Magnete der primären Maschine erregenden Hülfsstromes eintritt. Wird der Hauptstrom stärker, so entstehen umgekehrte Wirkungen. Die Ortsveränderungen der Bremsbacke sind hierbei äufserst klein, so dafs demgemäfs die letztere immer denselben Abstand vom Elektromagnet E beibehält und die Wirkung des letzteren in der That proportional ist der Intensität des Stromes, welche ihn erregt, was nicht der Fall sein, würde, wenn der Abstand des Ankers vom Magnet sich ändert.

III. Man kann endlich auch die Regulirung ohne irgend welche Anwendung eines mechanischen Organes bewirken.

Gemäfs der für das Vertheilungsnetz adoptirten Anordnung werden die elektrischen Bedingungen bestimmt, denen' Genüge zu leisten ist, wenn die Apparate stets unter denselben Verhältnissen arbeiten sollen.

Sind die Apparate neben einander geschaltet, so mufs die Differenz der Potentiale am Eintritt der Leitung in und am Austritt, derselben aus der primären Maschine constant sein. Sind die Apparate hinter einander geschaltet, so mufs die Intensität des Hauptstromes constant sein. Diese Resultate können durch das einfache Spiel der physikalischen Kräfte der primären Maschine erzielt werden, wenn die letztere in gewisser Weise eingerichtet ist. Es stützt sich das Resultat auf gewisse Eigenthümlichkeiten der Maschine und gewisse daraus zu folgernde Lehrsätze, welche Eigenschaften und Lehrsätze die Erfinder entdeckt, theoretisch nachgewiesen und durch den Versuch bestätigt haben.

Durch diese Untersuchungen ist festgestellt, dafs man bei einer gegebenen Maschine mit Hülfe einer Reihe von Experimenten eine Curve construiren kaün, welcher die Erfinder die Bezeichnung »Charakteristik« beigelegt haben, und die zu erkennen gestattet, wie die elektromotorische Kraft und die Intensität für alle Zustände des Stromkreises und für alle Geschwindigkeit beschaffen sein mufs. Wie auch immer die adoptirte Anordnung beschaffen sein mag, benutzt man stets zur Erregung der primären Maschine einen Strom, der unabhängig ist vom Hauptstrom, nur erfolgt die Erregung nicht allein durch diesen Strom. Die Elektromagnete der primären Maschine besitzen doppelte Windungen, und es erfolgt die Erregung durch die vereinte Wirkung zweier diese Windungen durchlaufenden Ströme.

Ein analoges Verfahren ist in einem Patent des Herrn Brush angegeben, das jedoch allein dazu dient, Stromschwächungen zu vermeiden.

Die Erfinder benutzen dasselbe Hülfsmittel zu einem vollständig verschiedenen Zweck und unter ganz anderen Bedingungen, wie dies aus folgendem zu ersehen ist.

Erfolgt die Vertheilung der Elektrizität unter Anwendung neben einander geschalteter Apparate, so war die Bedingung zu erfüllen, dafs die Differenz der Potentiale am Eintritt des Stromes in und am Austritt aus der Maschine constant bleiben mufs; zu diesem Zweck wird ein System der Windungen der Elektromagnete der primären Maschine von einem constanten Strom durchlaufen, . der von einer äufseren Maschine

geliefert werden kann, während das andere System der Windungen von einem Strom gespeist wird, der vom Hauptstrom abgeleitet ist.

In gleicher Weise wurde nachgewiesen, dafs bei dieser Combination für eine gewisse bestimmte - Geschwindigkeit der Maschine der äufsere Strom constant ist. Die äufseren Ströme, welche das eine System der Windungen des Elektromagneten der primären Maschine durchlaufen, können, wie bereits erwähnt, von speciellen Maschinen geliefert werden, sie können aber auch in gleicher Weise von dem Hauptstrom abgeleitet werden.

Als Beispiel für die unter III. angegebene Regulirungsmethode mag folgendes angeführt werden:

Vorausgesetzt, man habe es mit einer dynamoelektrischen Maschine zu thun, deren Inductoren dem beschriebenen Verfahren gemäfs mit zwei neben einander liegenden Drähten umwunden sind. Durch die eine Leitung fliefst ein. von einer besonderen Maschine gelieferter constanter Strom, der natürlich in der Hauptmaschine ein magnetisches Feld erzeugt. Diese Maschinen mögen mit einer Umdrehungszahl von iooo pro Minute beispielsweise getrieben werden. Die constante, durch diese Induction bedingte Potentialdifferenz vor Eintritt und Austritt des Stromes mag 50 Volts betragen, wenn der äufsere Strom offen ist. Giebt man nun dieser Maschine eine äufsere Leitung, in welcher die zweite Inductionsleitung mit enthalten ist, so wird die Potentialdifferenz dieselbe bleiben, wie grofs auch der Widerstand dieses äufseren Stromes sein mag, wenn die Geschwindigkeit von 1000 Touren passend gewählt ist. Auf diese Weise erzielt man eine Vertheilung bei Nebeneinanderschaltung der zu treibenden Elektromotoren etc.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Die Regulirung der von einem und demselben Verteilungsnetz gespeisten Apparate mittelst eines Controlapparates, der unter denselben Bedingungen wie die Motoren eingeschaltet ist und z. B. durch einen kleinen Controlmotor, der in der Nähe der primären Maschine aufgestellt ist, und mittelst eines Centrifugalregulators und , eines Rheostaten den Strom beeinflufst, welcher die Erregung der primären Maschine.bewirkt.

2. 'Die Regulirung der in ein Netz eingeschalteten Apparate mittelst einer kleinen magnetelektrischen Maschine, welche in die Leitung des die primäre Maschine erregenden Stromes eingeschaltet und durch diese in Betrieb gesetzt ist, welcher Motor auf eine Bremse wirkt, welche durch einen vom Hauptstrom erregten Controlmagnet regulirt wird, derartig, dafs die genannte magnetelektrische Maschine durch die Veränderungen ihrer elektromotorischen Gegenkraft auf den die Elektromagnete der primären Maschine erregenden Strom einwirkt.

3. Die Anordnung von zwei neben einander liegenden Leitungen auf dem Inductor dynamoelektrischer Maschinen, welche Leitungen von getrennten, besonderen Strömen durchflossen werden, von denen der eine constant, der andere variabel ist, und von denen der constante Strom durch eine Batterie oder eine kleine elektrische Maschine geliefert wird, während der variable Strom von der äufseren Stromleitung selbst abhängig ist.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.