DE245669C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Λ* 245669 KLASSE 21 ä. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. November 1910 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom 2O. März 1883

14. Dezember 1900 auf Grund des Patents in Österreich vom 19. November 1909 für den Anspruch 1 anerkannt.

die Priorität

Bei Antrieb von Elektromotoren mit veränderlicher Belastung bietet die Ausführung der Generatoren bzw. der Anlaßmaschinen besonders dort große Schwierigkeiten, wo es sich um Kommutatormaschinen handelt, die mit hohen Tourenzahlen, wie z. B. bei Antrieb durch Dampfturbinen, hochtourigen Drehstrommotoren usw., laufen sollen, da die großen und raschen Stromänderungen namentlich bei hohen Tourenzahlen die Kommutierung erschweren.

Andererseits lassen sich viele Antriebsmaschinen, z. B. Dampfturbinen, Drehstrommotoren, Wasserturbinen usw., in der Drehzahl entweder gar nicht oder nur unter großen Verlusten variieren, so daß ein Belastungsausgleich durch gekuppelte Schwungmassen (wie bei Ugneranlagen) schwer oder unwirtschaftlich durchführbar ist und die Belastungsstöße von der

Kesselanlage (Überlastungsventil von Brown, Boveri & Co.) oder der elektrischen Zentrale aufgenommen werden müssen.

Schließlich ist die Anwendung von Ausgleichsschwungmassen oft auch deshalb nicht möglich, weil die Dampfturbine o. dgl. nebst der Anlaßdynamo auch Generatoren für den sonstigen bzw. anderweitigen Strombedarf anzutreiben hat, welche eine für die Ladung und Entladung von Schwungmassen erforderliehe größere Drehzahländerung nicht zulassen. Eine bessere Kommutierung läßt sich nun

in bekannter Weise durch eine Unterteilung der Anlaßmaschine erzielen. Man führt z. B. statt eines einzigen Ilgnerumformers, der für die gesamte Leistung des Fördermotors berechnet ist, zwei kleinere aus; die Motoren dieser beiden Umformer liegen am Primärnetz, während ihre Stromerzeuger hintereinander geschaltet sind. Jede der beiden Dynamos hat daher nur die halbe Spannung zu liefern; die Kommutierung wird günstiger.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ebenfalls eine Einrichtung mit geteilter Anlaßdynamo ; sie besteht jedoch im Gegensatz zu der eben erwähnten Einrichtung aus einem »Antriebsmaschinensatz« und einem »Ausgleichsmaschinensatz« (oder Gruppe). Die eine Steuerdynamomaschine wird von der Antriebsmaschine unmittelbar mechanisch angetrieben, während die zweite Steuerdynamomaschine mit dem Schwungrad gekuppelt ist und von einem Motor angetrieben wird, der durch einen auf der Antriebsmaschinenwelle sitzenden Generator gespeist wird. Die Steuerdynamomaschinen sind ebenfalls hintereinander oder auch parallel geschaltet. Eine derartige Anordnung gestattet, den Antriebsmaschinensatz mit der durch die Antriebsmaschine gegebenen Tourenzahl laufen zu lassen; der Belastungsausgleich wird durch eine Drehzahlveränderung des Ausgleichsmaschinensatzes bewirkt.

Falls zum Antrieb ein Drehstromnetz zur-

Verfügung steht, vermochte man ein Entladen des Schwungrades bisher nur durch Einschaltung von Widerstand in den Rotorstromkreis zu erzielen. Dieses Verfahren bringt natürlich erhebliche Schlupf Verluste mit sich. Die Schlupfverluste kommen beim Gegenstande der Erfindung in Wegfall; ein Laden und Entladen des Schwungrades erfolgt durch Veränderung der Erregung des auf der Ausgleichsmaschinenwelle sitzenden Antriebsmotors. Die Anlage bietet also den genannten Einrichtungen gegenüber den Vorteil größerer Wirtschaftlichkeit.

Läuft ferner ein Teil der Anlaßdynamos mit konstanter Drehzahl, so kann die Antriebsmaschine (ζ. Β. Dampfturbine) auch weitere Generatoren ohne besondere Vorkehrungen antreiben. Ferner hat man bezüglich der Höhe der Tourenzahl des Ausgleichsmaschinensatzes (bzw. der Schwungmassen) freie Wahl und kann beliebig hohe Tourenschwankungen (z. B. 25 bis 30 Prozent) zulassen, wodurch nicht nur das Gewicht der Schwungmassen, sondern auch deren Leerlaufsarbeit bedeutend herabgesetzt wird.

In Fig. ι ist ein Beispiel einer Ausführung der Erfindung dargestellt, t ist die mit annähernd konstanter Tourenzahl umlaufende Antriebsmaschine (Dampfturbine, Drehstrommotor, Wasserturbine o. dgl.), die mit der Teilanlaßmaschine α und dem Hilfsgenerator h den »Antriebsmaschinensatz« bildet. Mit diesem kann auch der Generator g für anderweitigen Strombedarf gekuppelt sein oder in bekannter Weise von ihm angetrieben werden.

Die zweite Teilanlaßdynamo b bildet mit den Ausgleichsschwungmassen s und dem Generatormotor m, der von der gleichfalls wechselweise als Generator und Motor arbeitenden Hilfsmaschine h aus elektrisch angetrieben wird bzw. diese treibt, den »Ausgleichsmaschinensatz«. Sind die Anlaßmaschinen α und b außer Betrieb, steht also der Arbeitsmotor f still, so laufen die Schwungmassen s, da sie von t über h als. Generator und m als Motor angetrieben werden, mit der höchsten Tourenzahl. Werden nun die Maschinen α und b in bekannter Weise durch Einschaltung ihrer Erregung (Leonardsystem) unter Spannung gesetzt, so wird der Motor f in Betrieb kommen. Es gibt dann sowohl der Antriebsmaschinensatz über α als auch der Ausgleichsmaschinensatz über b Energie an den Motor f ab. Nimmt man an, daß α und b bezüglich der Leistung annähernd gleich sind, so wird die jeweilige Gesamtbelastung von f bei normaler Drehzahl ungefähr je zur Hälfte von a und b aufgebracht.

Wäre eine Einrichtung zum Ausgleich der Belastungsschwankungen nicht vorhanden, so hätte die Antriebsmaschine t durch α direkt, durch b über m. und h die ganze Belastungsschwankung aufzunehmen. Um jedoch zu erzielen, daß t jeweilig nur mit der mittleren Belastung, somit sehr wirtschaftlich arbeitet, und die Kesselanlage bzw. elektrische Zentrale mit der Durchschnittsleistung belastet wird, ist der Motor m mit einer der an sich bekannten Einrichtungen versehen, welche bewirken, daß bei Ansteigen der Gesamtbelastung auf einen vorher bestimmten Wert das Feld e des Motors m verstärkt wird. Dadurch wird ein Tourenabfall bewirkt, und die Schwungmassen s werden zum Entladen gebracht, wobei die Entladeenergie teilweise über b, teilweise über m, h und α an den Arbeitsmotor f abgegeben wird. Eine Überlastung von t über den gegebenen Wert tritt also nicht ein. Wird f stillgesetzt oder sinkt seine Belastung, so wird wieder in Abhängigkeit von der Belastung das Feld e des Motors m geschwächt, dieser steigt in der Tourenzahl und ladet die Schwungmassen s wieder auf.

Es muß natürlich dafür Sorge getragen werden, daß bei Veränderung der Drehzahl des Motors m die Gesamtspannung des Fördermotors f konstant gehalten wird; es kann dies, wie in Fig. 3 dargestellt ist, beispielsweise durch Beeinflussung des Nebenschlußreglers si oder Kompoundierung der Maschinen α und b geschehen.

Da ein Schlupfwiderstand wie bei Drehstrommotoren nicht vorhanden ist, weil h und m am besten als Gleichstrom-Nebenschlußmaschinen ausgeführt werden, so können sehr große Drehzahländerungen zugelassen werden und ergeben entsprechend der Differenz der Quadrate der Drehzahlen sehr leichte Schwungmassen und sehr geringe Leerlaufverluste. . Er ist selbstverständlich, daß zwecks Ladens und Entladens der Schwungmassen s anstatt der Feldstärke des Motors m auch das Feld von h bzw. dasjenige von m und h oder eventuell auch ein zwischen beiden Maschinen liegender Widerstand bzw. eine elektromotorische Kraft verändert werden kann.

Der Belastungsausgleich kann auch in Abhängigkeit von dem der Antriebsmaschine t zufließenden Betriebsmittel (Dampf, elektrischer Strom, Wasser usw.) bewirkt werden bzw. es kann auf konstante Betriebsmittelzufuhr reguliert werden.

Bei Dampf- oder Wasserturbinen wird z. B., wie Fig. ι zeigt, eine von der Dampf- oder Wassergeschwindigkeit beeinflußte Klappe k in die Zuleitung eingebaut, durch welche das Feld e mittels eines von dieser Klappe verstellbaren Widerstandes w verändert wird bzw. im allgemeinen bei Laden der Schwungmassen s die Maschine m zum Motor, die Maschine h zum Generator und bei Entladen umgekehrt gemacht wird. Bei Elektromotorantrieb wird

der Widerstand w mittels eines Relais (Leistungsrelais) verstellt.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die Verstellung des Regulierwiderstandes w in Abhängigkeit von der Summe der Leistungen der beiden Maschinen α und h bzw. α und m erfolgt. Hier wird der Summe der Drehmomente zweier Leistungsrelais T₁ und r₂, die, wie aus

ίο der Zeichnung zu ersehen ist, der Summe der Leistungen der beiden Maschinen α und m proportional ist, durch ein konstantes Gegengewicht q das Gleichgewicht gehalten. Erfolgt z. B. eine Verringerung der Förderleistung, so hat dies zunächst eine Verkleinerung der Summe der Leistungen der beiden Maschinen α und m zur Folge, das Gegengewicht q überwiegt dann das Drehmoment der beiden Relais V₁ und r₂ und schaltet Widerstand in den Erregerkreis des Motors m ein, dessen Geschwindigkeit hierdurch erhöht wird. Es erfolgt also ein Aufladen des Schwungrades s. Die Leistung der Antriebsmaschine t wird hierdurch wieder auf den konstanten Wert gebracht. Überwiegt das Drehmoment von r_x und T₂ das Drehmoment von q, so erfolgt eine Verstellung des Widerstandes w in umgekehrter Richtung, bis wieder Gleichgewicht eingetreten ist. Es wird also hier die Summe der Leistungen der beiden Maschinen α und m, folglich auch die Gesamtleistung der Antriebsmaschine t konstant gehalten.

Die Verstellung des Widerstandes w kann auch in Abhängigkeit von der Gesamtleistung des Fördermotors f erfolgen; man würde dies durch zwei Relais erreichen, die man an die Maschinen α und b anschließt, oder durch ein Relais, das von der Leistung der Maschine f abhängig wäre.

Sowohl α als auch b können aus mehreren Teilen bestehen und an besondere Antriebsoder Ausgleichsmaschinensätze angeschlossen werden. Desgleichen können die Maschinen a, b usw. und ebenso deren Erregerwicklungen hintereinander oder parallel geschaltet werden. Die Erregung kann der Maschine h oder besonderen, eventuell auch mit einem der Maschinensätze gekuppelten Erregermaschinen entnommen werden.

Bezüglich der Leistung sind die Maschinen a, b usw. zusammen nur so groß wie sonst eine einzige Anlaßmaschine; desgleichen sind m und h je ungefähr gleich der Hälfte der erforderlichen Gesamtleistung des Arbeitsmotors f bemessen.

Bei stillstehenden Schwungmassen s kann der Arbeitsmotor f mit verringerter Geschwindigkeit bzw. Belastung auch vom Antriebsmaschinensatz allein betrieben werden; desgleichen kann bei Versagen [des Antriebsmaschinensatzes eine begonnene Fahrt, unter Abfall der Schwungmassen s, durch den Ausgleichsmaschinensatz allein vollendet werden.

Statt der Schwungmassen s kann zum Belastungsausgleich, unter Beibehaltung der sonstigen angeführten Vorteile, eine zu h und m parallel liegende oder mit h und m hintereinander geschaltete Akkumulatorenbatterie (Fig. 2) Verwendung finden; in diesem Falle kann auch der Ausgleichsmaschinensatz mit annähernd .konstanter Tourenzahl laufen, und das Laden und Entladen der Batterie kann durch eines der bekannten Mittel, z. B. Schaltung von Pirani, in Abhängigkeit von der Belastung bewirkt werden.

Eine derartige Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. Hierbei ist zu bemerken, daß das Laden der Batterie c nur von der Maschine h aus, das Entladen jedoch einerseits über die Maschinen m und b, andererseits über die Maschinen h und α erfolgt. Auch hier läuft die Antriebsmaschine t mit annähernd konstanter Belastung, und es kann bei Reihenschaltung der Batterie c mit h und m die Maschine m zugleich als Piranimaschine Verwendung finden. Ihre Beeinflussung kann, wie im ersten Falle (Fig. 1 mit Schwungrad), auch von dem zugeführten Betriebsmittel bewirkt werden und das Laden und Entladen der Akkumulatorenbatterie c durch Spannungsänderung des Generatormotors m des Ausgleichsmaschinensatzes erfolgen.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zum Antrieb von Elektromotoren mit veränderlicher Belastung durch unterteilte Anlaßmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (a) der Steuerdynamomaschinen (a, b) von der Antriebsmaschine (t) mechanisch und ein Teil (b) zur Ermöglichung des Belastungsausgleiches von der Antriebsmaschinenwelle aus elektrisch (über h, m) angetrieben wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belastungsausgleich, der in an sich bekannter Weise durch Schwungmassen oder Pufferbatterie erfolgt, in Abhängigkeit von der Summe der Einzelleistungen entweder der beiden Teile (a, b) der Steuerdynamomaschinen oder des mechanisch angetriebenen Teiles (a) und des elektrischen Antriebes (h oder m) des anderen Teiles (b) der Steuerdynamomaschinen geregelt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.