DE243207C

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Elften «Eleventh «

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 243207 — KLASSE 21 d. GRUPPE - M 243207 - CLASS 21 d. GROUP

, in BADEN, Schweiz., in BADEN, Switzerland.

und einer Grundbelastungsdynamo gekuppelt ist.and a base load dynamo is coupled.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. November 1909 ab.Patented in the German Empire on November 9, 1909.

Zum Betriebe elektrisch angetriebener Fördermaschinen hat sich eine. Anordnung bewährt, welche darin besteht, daß eine fremderregte Gleichstromerzeugermaschine, die zur Speisung des Gleichstrom-Fördermotors in Leonardschaltung dient, von einer Dampfturbine angetrieben wird, welche die Belastungsschwankungen der Fördermaschine direkt auf die Kesselanlage überleitet. Als Grundbelastung der TurbineFor the operation of electrically driven hoisting machines, a. Proven arrangement, which consists in that a separately excited DC generator machine that is used to supply of the DC conveyor motor is used in Leonard circuit, driven by a steam turbine which the load fluctuations of the hoisting machine directly on the boiler system transferred. As a base load on the turbine

ίο in den Förderpausen dient ein Dreiphasenwechselstrom-Synchrongenerator, der den allgemeinen Betrieben der Zeche dient, und der es ermöglicht, niedergehende Lasten unter Stromrückgabe an-das Netz anzubremsen. Die Tourenzahl des Turboaggregates muß eine möglichst konstante sein, um Schwankungen in der Periodenzahl des Dreiphasennetzes zu vermeiden, welche Tourenschwankungen der angeschlossenen Motoren zur Folge hätten.ίο a three-phase alternating current synchronous generator is used in the breaks in funding, which serves the general operations of the colliery, and which makes it possible to keep falling loads under Returning power to the grid to brake. The number of revolutions of the turbo unit must be be as constant as possible in order to avoid fluctuations in the number of periods of the three-phase network avoid which tour fluctuations of the connected motors would result.

Die bekannte Anordnung hat jedoch Nachteile, welche in manchen Fällen ihre Anwendung unmöglich machen. Es besteht zunächst die Gefahr, daß das Turboaggregat sich zu sehr beschleunigt, wenn beim Senken von Lasten und Bremsen unter Stromrückgabe die Belastung des Dreiphasengenerators sinkt oder ganz wegbleibt. Ferner wird die Anlage in solchen Fällen sehr teuer und daher wirtschaftlich undurchführbar, in denen der Bedarf an Dreiphasenenergie im Verhältnis zu der maximalen Beschleunigungsleistung der Fördermaschine sehr klein wird, da die Turbine für diese maximale Leistung ausreichend bemessen sein muß, während ihre mittlere Leistung bedeutend kleiner ist. Die Turbine wird in solchen Fällen teuer und schlecht im Dampfverbrauch. Endlich würden auch die Belastungsschwankungen, wenn dieselben eine gewisse Größe überschreiten, eine besonders große und damit teuere Kesselanlage bedingen, die infolge der stark schwankenden Dampfentnahme ungünstig beansprucht wäre. Um eine konstante Dampfentnahme zu erzielen, ist vorgeschlagen worden, an Stelle des Grundbelastungsgenerators ein Schwungrad zu setzen. Diese Anordnung hat zwar den Vorteil einer konstanten Dampfentnahme, ein Senken von Lasten unter Stromrückgabe würde jedoch unmöglich sein, da sich das Turboaggregat zu sehr beschleunigen würde. Zudem beträgt die mittlere Leistung selbst der größten Förderanlagen oder Reversierstraßen im allgemeinen nicht viel über 1000 P.S., wofür sich als günstigste Tourenzahl für die Turbine mindestens 3000 Umdrehungen in der Minute ergeben würden, während für die Gleichstromdynamos und das Schwungrad eine Umdrehungszahl von 1000 Umdrehungen in der Minute meist die obere Grenze bildet. Die Turbine würde also wegen des Ausgleichs der Belastungsspitzen zwar kleiner, da jedoch die Grundbelastung fehlt, wird sie schlecht' im Dampfverbrauch.However, the known arrangement has disadvantages which in some cases make it impossible to use do. There is initially the risk that the turbo unit will accelerate too much, if the load on the three-phase generator drops when lowering loads and braking while returning power, or stays away completely. Furthermore, in such cases the system becomes very expensive and therefore economical impracticable in which the need for three-phase energy in proportion to the maximum Acceleration power of the carrier becomes very small, since the turbine for this maximum output must be sufficiently dimensioned, while its average output is significant is smaller. In such cases, the turbine becomes expensive and has poor steam consumption. The fluctuations in load would also be at last, if they were of a certain magnitude exceed, require a particularly large and therefore expensive boiler system, which as a result of strongly fluctuating steam extraction would be unfavorably stressed. About constant steam extraction To achieve this, it has been proposed to use one instead of the base load generator To put flywheel. Although this arrangement has the advantage of constant steam extraction, however, it would be impossible to lower loads while returning power, since the turbo generator would accelerate too much. In addition, the average output is even of the largest conveyor systems or reversing lines generally not much more than 1000 PS, which is the cheapest number of tours for the turbine would result in at least 3000 revolutions per minute, while for the DC dynamos and the flywheel have a speed of 1000 revolutions usually forms the upper limit per minute. So the turbine would because of the compensation the load peaks are smaller, but since the basic load is missing, it becomes bad ' in steam consumption.

Die im folgenden näher beschriebene Erfindung ermöglicht, die Vorteile der beiden Ausführungsformen zu vereinigen. Der Kernpunkt der Erfindung ist der folgende:
Mit einer Dampfturbine wird in bekannter Weise eine Gleichstrommaschine in Leonardscher Schaltung oder eine äquivalente Anordnung gekuppelt, die den Zweck hat, einer Maschine mit stark schwankendem KraftbetriebThe invention described in more detail below makes it possible to combine the advantages of the two embodiments. The gist of the invention is the following:
With a steam turbine, a DC machine in a Leonardian circuit or an equivalent arrangement is coupled in a known manner, which has the purpose of a machine with strongly fluctuating power operation

ίο als Anlaßmaschine zu dienen. Gleichzeitig mit diesen beiden Maschinen wird ebenfalls in bekannter Weise ein Schwungrad gekuppelt und außerdem ein Generator, der auf ein Netz mit dauerndem Verbrauch arbeitet, zum Zwecke, der Dampfturbine eine dauernde Grundbelastung zu geben. Die Neuheit besteht darin, die in vorteilhafter Weise anzuwendende Kombination von Turbine, Schwungrad und Grundbelastungsdynamo dadurch zu ermöglichen, daß die Grundbelastungsdynamo durch geeignete Schaltung oder durch geeignete Erregung befähigt wird, an ein Netz von konstanter Spannung und Periodenzahl dauernd Energie abzugeben.ίο to serve as a starting machine. At the same time with A flywheel is also coupled to these two machines in a known manner In addition, a generator that works on a network with constant consumption, for the purpose of to give the steam turbine a permanent base load. The novelty is the combination of turbine, flywheel and base load dynamo to be used in an advantageous manner thereby to enable the base load dynamo by suitable switching or by suitable excitation is enabled to continuously deliver energy to a network of constant voltage and number of periods.

Für Gleichstromnetze ist eine ähnliche Anordnung bereits bekannt und verhältnismäßig einfach, da es sich nur um Konstanthaltung der Spannung des angeschlossenen Netzes handelt. Bei Ein- oder MehrphasennetzenA similar arrangement is already known and proportionate for direct current networks simple, since it is only a matter of keeping the voltage of the connected network constant acts. With single or multi-phase networks

kommt die Schwierigkeit hinzu, außer der Spannung auch die Frequenz konstant zu halten, obwohl die Tourenzahl der Grundbelastungsdynamo variiert. Man muß also als Grundbelastungsdynamo einen Induktionsgenerator oder eine ihr gleichwertige Maschine verwenden. There is also the difficulty, in addition to the voltage, the frequency is also constant hold, although the number of revolutions of the base load dynamo varies. So you have to be Base load dynamo use an induction generator or an equivalent machine.

Falls dieser mit dem genügend starken Netz parallel arbeitet, so kann seine Energieabgabe dadurch bei verschiedenen Periodenzahlen erfolgen, daß man durch eine geeignete Reguliervorrichtung mehr oder weniger Widerstand in den Rotorstromkreis dieser Maschine einschalten kann. Fehlt ein starkes Netz, so kann man dieses unter Umständen durch einen kleinen Synchrongenerator ersetzen, der für die Anlage den Tritt angibt, zu diesem Zweck aber auf irgendeine Art bei konstanter Tourenzahl erhalten werden muß. Den Widerstand, der an die Schleifringe des Induktionsgenerators angeschlossen ist, kann man noch durch geeignete Maschinen ersetzen, die dann gleichzeitig auch den Magnetisierungsstrom für den Induktionsgenerator liefern können und so unter Umständen das Parallelarbeiten mit einem starken Netz oder einer besonderen trittangebenden Synchronmaschine unnötig machen. Zu einer solchen an sich bekannten Kaskadenschaltung können normale Synchronmaschinen verwendet werden, die man dann zum Zwecke der Ermöglichung der Tourenregulierung an der Hauptmaschine mit variabler Geschwindigkeit laufen lassen kann. In Fig. 1 ist eine solche Anordnung dargestellt. Darin bedeutet A die Antriebsmaschine, z. B. eine Dampfturbine, H das Schwungrad, B die Leonarddynamo und C den Motor für schweren Betrieb. Die Synchronmaschine E ist an die Schleifringe S des Grundbelastungsgenerators D angeschlossen. Die Tourenzahl dieser Maschine E wird z. B. durch eine Dreiphasenkollektormaschine F derart reguliert, daß ihre Periodenzahl dem Schlupfe zwischen Netzperioden und dem der jeweiligen Tourenzahl des Aggregates A, H, B entsprechenden Perioden gleich ist. Die Regulierung des Kollektormotors F geschieht z. B. durch ein Zentrifugalpendel dadurch, daß die Klemmenspannung dieser Maschine durch einen Transformator T reguliert wird; oder es lassen sich Kollektormaschinen verwenden, die durch geeignete Regulierung erreichen, daß die Synchronmaschine bei variabler Tourenzahl noch immer konstante Periodenzahl und Spannung abgibt. Fig. 2 stellt eine solche Anordnung dar. Die Bezeichnungen sind mit der der Fig. 1 korrespondierend. E stellt die Kollektormaschine dar, die an die Schleifringe S des Grundbelastungsgenerators D angeschlossen ist. Ändert sich die Tourenzahl des Aggregates, so kann durch Einstellung der Erregung der Kollektormaschine E mittels Widerstandes F trotzdem die Spannung und die Periodenzahl an den Klemmen K in Übereinstimmung mit der des Netzes gebracht werden. Den Zweck der Konstanthaltung der Spannung und Periodenzahl könnte man bei einem Synchrongenerator auch dadurch erreichen, daß man je nach der variablen Tourenzahl der Turbine den Stator derselben in der einen oder andern Drehrichtung rotieren läßt. .If this works in parallel with the sufficiently strong network, its energy output can take place at different numbers of periods by using a suitable regulating device to switch more or less resistance into the rotor circuit of this machine. If a strong network is missing, this can be replaced by a small synchronous generator, which indicates the step for the system, but for this purpose must be maintained in some way with a constant number of tours. The resistor that is connected to the slip rings of the induction generator can still be replaced by suitable machines, which can then also supply the magnetizing current for the induction generator at the same time and thus possibly make parallel work with a strong network or a special synchronous machine that provides treading unnecessary. For such a known cascade connection, normal synchronous machines can be used, which can then be run at variable speeds for the purpose of enabling route regulation on the main machine. Such an arrangement is shown in FIG. Here, A denotes the prime mover, e.g. B. a steam turbine, H the flywheel, B the Leonard dynamo and C the engine for heavy duty. The synchronous machine E is connected to the slip rings S of the base load generator D. The number of revolutions of this machine E is z. B. regulated by a three-phase collector machine F in such a way that its number of periods is equal to the slip between network periods and the periods corresponding to the respective number of revolutions of the unit A, H, B. The regulation of the collector motor F is done, for. B. by a centrifugal pendulum in that the terminal voltage of this machine is regulated by a transformer T; or collector machines can be used which, through suitable regulation, ensure that the synchronous machine still outputs a constant number of periods and voltage with a variable number of revolutions. FIG. 2 shows such an arrangement. The designations correspond to those of FIG. E represents the collector machine that is connected to the slip rings S of the base load generator D. If the number of revolutions of the unit changes, the voltage and the number of periods at the terminals K can still be brought into agreement with that of the network by setting the excitation of the collector machine E by means of resistor F. The purpose of keeping the voltage and number of periods constant could also be achieved in a synchronous generator by allowing the stator to rotate in one or the other direction of rotation, depending on the variable number of revolutions of the turbine. .

Statt der Verwendung von gewöhnlichen Induktionsmaschinen als Generator kann man auch daran denken, Kollektormaschinen mit direktem Anschluß an das Verbrauchsnetz zu verwenden, deren Periodenzahl und Spannung sich durch geeignete Erregung für verschiedene Tourenzahlen denen des Netzes anpassen. Fig. 3 stellt eine solche Anordnung dar. D ist der Grundbelastungsgenerator, dessen Erregung £ z. B. durch einen Periodenumformer F nach Spannung und Periodenzahl in geeigneter Weise reguliert wird.Instead of using ordinary induction machines as a generator, one can also think of using collector machines with a direct connection to the consumption network, the number of periods and voltage of which are adapted to those of the network by suitable excitation for different numbers of revolutions. Fig. 3 shows such an arrangement. D is the base load generator, the excitation £ z. B. is regulated in a suitable manner by a period converter F according to voltage and number of periods.

Der Frequenzumformer F dient dazu, dem Feld des Kollektorgenerators D Erregerströme derjenigen Frequenz zuzuführen, die zur Erzielung einer konstanten Netzfrequenz im Netz N erforderlich sind, und wird selbst etwa durch den Zentrifugalregler der Dynamogruppe beeinflußt. Dadurch wird erreicht, daß die Kollektormaschine D trotz variabler Tourenzahl konstante Frequenz abgibt.The frequency converter F is used to supply the field of the collector generator D with excitation currents of the frequency required to achieve a constant network frequency in the network N , and is itself influenced by the centrifugal regulator of the dynamo group. This ensures that the collector machine D emits a constant frequency despite the variable number of revolutions.

Falls als Grundbelastungsgenerator eineIf a

Wechselstrommaschine zur Verwendung kommt, so kann man dieselbe sowohl unter- als iibersynchron laufen lassen und hat mit dieser Freiheit noch die Wahl der Tourenzahl des Aggregates in der Hand.AC machine is used, it can be both under- and over-synchronous run and with this freedom still has the choice of the number of revolutions of the unit in the hand.

Die vorstehenden Anordnungen lassen sich sowohl für Drehstrom als für Einphasenstrom verwenden.The above arrangements can be used for three-phase current as well as for single-phase current use.

Claims

Patent Claims:

i. Procedure for operating electrical single or multi-phase alternating current systems with periodically strongly fluctuating power requirements (e.g. conveyor or rolling mill systems) by means of a steam or gas turbine with a starting generator with a flywheel and a base load dynamo (or more) are coupled, characterized in that the base load dynamo is an induction generator whose inducing part (mostly the rotor) is dependent conveyed by the number of revolutions of the unit energy, which is regulated in such a way that the generator is known per se In spite of the variable number of tours in the single or multi-phase electricity network is able to deliver with constant voltage and frequency.

2. Device according to claim 1, characterized in that the regulation of the induction generator takes place by means of resistors in the rotor circuit.

3. Device according to claim 1, characterized in that the regulation of the induction generator takes place in a manner known per se by means of machines which supply currents of variable frequency to its rotor.

4. Device according to claim 1, characterized in that the induction generator is a collector machine, which by suitable excitation a constant voltage and frequency is able to deliver.

5. Device according to claim 1, characterized in that the base load dynamo is a synchronous generator equivalent to the induction generator, the stator of which has a variable number of revolutions against the Rotation of the rotor can be rotated.

1 sheet of drawings.