DE258380C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 258380 KLASSE 21 d. GRUPPE

Einrichtung zur Pufferung von Anlaßmaschinen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. Juli 1910 ab.

Die Pufferung von Stromerzeugern mit schwankender Spannung, d. h. Anlaßmaschinen mit in Leonhardschaltung betriebenen Förder- ■ oder Walzwerksanlagen, wird heute fast aus-. 5 schließlich nach dem Ugnersystem oder mittels Akkumulatorenbatterien nach verschiedenen Schaltsystemen vorgenommen. Bei dem Ugnersystem wird auf der Welle der Anlaßdynamomaschine ein Schwungrad angeordnet,

ίο welches durch Veränderung der Umlaufszahl zur Arbeitsabgabe herangezogen wird, wodurch die schwankende Belastung der Anlaßmaschine von dem dieselbe antreibenden Motor ferngehalten wird.· Die Nachteile dieses Systems sind folgende: Wenn der Antrieb der Anlaßmaschine durch einen Drehstrom-Induktionsmotor erfolgt, ist die Regelung der Umlaufszahl mit Energieverlusten verbunden, welche dem Tourenabfall proportional sind. Andererseits läuft die Anlaßmaschine mit verschiedener Geschwindigkeit und ebenso andere mit der Schwungradwelle gekuppelte Maschinen, z. B. die Erregermaschine des Fördermotors und der Anlaßmaschine. Infolge der schwankenden Geschwindigkeit entstehen Spannungsschwankungen an den Klemmen dieser Stromerzeuger. Außerdem ist es infolge der schwankenden Periodenzahl unmöglich, einen Wechselstromgenerator mit der Umformerwelle, z.B.

zum Betrieb irgendwelcher anderer Kraftanlagen, zu kuppeln. Es ist jedoch häufig erwünscht, mit dem Antriebsmotor der Anlaßmaschine, ζ. B. wenn dieser nicht ein Drehstrommotor, sondern eine Wasser-, Gas- oder Dampfkraftmaschine ist, auch TDrehstrom- oder Wechselstromerzeuger anzutreiben. Selbst im Falle, wo der Antriebsmotor der Anlaßmaschine ein Drehstrommotor ist, besteht häufig das Bedürfnis, mit der Anlaßmaschine Wechselstromgeneratoren zu kuppeln, welche Strom von anderer Periodenzahl erzeugen, als diejenige des den Umformermotor speisenden Netzes ist. Dadurch, daß die Anlaßmaschine sowie andere mit ihr gekuppelte Stromerzeuger an der Schwankung der Umlaufszahl des Schwungrades teilnehmen müssen, ist man gezwungen, diese Schwankungen möglichst zu beschränken, wodurch man aber größere Schwungräder erhält.

Vorliegende Erfindung soll nun die Puffeirung von Anlaßmaschinen unter Vermeidung der oben genannten Nachteile ermöglichen. Zu diesem Zwecke wird die an sich bekannte Parallelpufferung von Stromerzeugern mit konstanter Spannung durch Schwungradpuffer oder Akkumulatorenbatterien gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß die Pufferstromquelle an die Pole der Anlaßmaschine angeschlossen ist.

In Fig. ι ist das System einer solchen Einrichtung schematisch dargestellt unter Benutzung eines Schwungradpuffers, dessen Antriebsmotor ι abwechselnd Strom aufnimmt und das Schwungrad ladet oder als Generator arbeitend Strom liefert und das Schwungrad hierbei entladet. Dieser Motor 1 liegt zur Anlaßmaschine 2 parallel. Wesentlich ist nun, daß die Erregung der Puffermaschine 1 in

(2. Auflage, ausgegeben am ig. Mai 1913.)

solcher Weise geregelt wird, daß ihre Klemmenspannung sich in derselben Weise verändert wie diejenige der zu ihr parallel liegenden Anlaßmaschine 2, was z. B. durch Hintereinanderschaltung ihre Erregerwicklung 4 mit jener der Anlaßmaschine 5 erreicht werden kann (vgl. Fig. 2). Außer dieser Spannungsregelung muß jedoch noch eine weitere Beeinflussung der Erregung der Puffermaschine 1 in Abhängigkeit von der Belastung der Anlaßmaschine 2 vorgenommen werden, und zwar derart, daß die Puffermaschine 1 während der Zeit, in welcher sie das Schwungrad aufzuladen hat, eine um so viel kleinere Spannung wie die Anlaßmaschine 2 besitzt, als erforderlich ist, um den Antriebsmotor 6 der Anlaßmaschine 2 durch deren doppelte Belastung mittels der Puffermaschine 1 und des zu treibenden Motors 3 auf seinen höchsten Wert zu belasten.

Umgekehrt muß während der Zeit, in welcher die vom Motor 3 benötigte Energie mit Rücksicht auf die Belastung des Antriebsmotors 6 der Anlaßmaschine 2 nicht von dieser allein abgegeben werden kann, das Feld der Puffermaschine 1 derart geregelt werden, daß sie parallel zur Anlaßmaschine 2 Strom in den Motor 3 liefert.

Da nun die Spannung der Anlaßmaschine 2 in dem Moment, wo die Fördergeschwindigkeit Null sein soll, nahezu durch Null führen muß, ist es nicht möglich, hier' die Puffermaschine ι entsprechend hoch zu belasten, vielmehr wird ihre Leistung ebenfalls durch Null gehen, wenn die Spannung der Anlaßdynamo gleich Null ist. Um jedoch die Puffermaschine auch während der Arbeitspause wieder aufladen zu können, wird nach Stillsetzung des Fördermotors 3 dessen Ankerzuleitung von der Anlaßmaschine 2 abgetrennt und hierauf deren Spannung bis auf ihren vollen Wert zwecks Aufladung der Schwungmassen gesteigert. Vor Beginn der nächsten Anfahrperiode muß dann die Spannung wieder auf Null herabgemindert werden, worauf das Anlassen des Fördermotors 3 erst beginnen kann.

Wie zu ersehen, muß also bei diesem Puffersystem die Belastung des Antriebsmotors 6 ebenfalls während kurzer Zeit sich dem Wert Null nähern. Um die Belastungsschwankungen des Motors 6 noch mehr auszugleichen, kann gemäß der Erfindung die Einrichtung so getroffen werden, daß während der Anfahr.- und Verzögerungsperioden des Fördermotors dessen Feld geschwächt wird, um eine entsprechend größere Stromstärke zu erzielen. Diese bedingt eine größere Klemmenspannung der Anlaßdynamo, wodurch wiederum die Leistungsaufnahme der Puffermaschine erhöht wird.

Die erforderliche Beeinflussung der Erregung der Puffermaschine kann zum Teil, wie bereits erwähnt, durch gleichzeitige Regelung derselben mit der Erregung der Anlaßmaschine und zum Teil durch eine zweite Erregerwicklung 7 (Fig. 2) vorgenommen werden, die durch irgendwelche bekannte Mittel von der Belastung der Anlaßmaschirie 2 oder des sie treibenden Motors 6 abhängig gemacht wird.

Die zum Aufladen des Schwungrades während der Arbeitspausen erforderliche Umschaltung des Motors 3 und abermalige Erregungsregelung der Maschinen 2 und 1 kann z. B. durch eine Seitwärtsbewegung des Steuerhebels in dessen Nullage erfolgen.

Es sei noch bemerkt, daß es auch bekannt ist, die Puffermaschine mit der Anlaßmaschine und dem , zu treibenden Motor in Reihe zu schalten, wobei ihre Spannung so geregelt wird, daß sie zuerst derjenigen der Anlaßmaschine entgegen- und dann mit ihr gleichgerichtet ist. Die Aufladung der Puffermaschine erfolgt außerdem noch in den Arbeitspausen nach Abschaltung des zu treibenden , Motors. Dieses System bewirkt jedoch keinen so, weitgehenden Ausgleich der Belastung wie das der Erfindung, sondern bedingt eine größere Änderung in der Leistung des Antriebsmotors. Ferner ist seine Handhabung umständlicher und eine selbsttätige Regelung weniger einfach zu erreichen.

Das beschriebene System gestattet natürlich auch, irgendeinen beliebigen Antriebsmotor für die Anlaßmaschine zu verwenden. Außerdem bietet es die Annehmlichkeit, die Anlaßmaschine für konstante Belastung einzurichten und sie nicht für die gesamte Belastung des zu treibenden Motors bemessen zu müssen. Es wird wie bei dem oben erwähnten bekannten System die Anlaßmaschine in zwei Teile geteilt, von denen aber der eine fast gleichmäßig belastet ist und daher gut ausgenutzt wird, während wie dort der zweite maximal nur den Leistungsunterschied zwischen den zu steuernden Motoren und der Anlaßmaschine abzugeben hat. Die Mehrkosten durch die Puffermaschine sind somit durch die Verbilligung der Anlaßmaschine wenigstens teilweise aufgehoben. Weiter ist es möglich, die Anlaßmaschine mit beliebig hoher Umlauf szahl arbeiten zu lassen, sie z. B. durch Turbinen anzutreiben, da infolge der fast konstant bleibenden Leistungsabgabe Kommutierungsschwierigkeiten vermieden werden und eine gleichbleibende Geschwindigkeit des Antriebsmotors erreichbar ist. Daher ist es auch möglich, mit der Anlaßmaschine beliebige Stromerzeuger zu kuppeln, ohne schwankende Spannungen und Periodenzahlen derselben in Kauf nehmen zu müssen.

An die Stelle der Regelung der Erregung der Puffermaschine kann natürlich auch eine solche der Erregung der Anlaßmaschine treten,

. weil es nur darauf ankommt, daß die beiden Spannungen der parallel arbeitenden Maschinen in dem für die Wirkungsweise des Puffers erforderlichen Wechsel verhältnis stehen. Ebenso

.5 kann an die Stelle der Puffermaschine eine Akkumulatorenbatterie unter Zwischenschaltung einer als Regler arbeitenden elektrischen Maschine oder unter Benutzung eines Zellenschalters treten. Ferner ist es möglich, ber

ίο liebige andere Kraftverbraucher, die aus derselben Kraftquelle wie der Antriebsmotor der Anlaßmaschine gespeist werden, mitzupuffem, indem die Belastung der Anlaßmaschine nicht nur auf ein gleichbleibendes Maß geregelt, sondern außerdem noch in Abhängigkeit von der Gesamtbelastung der Kraftquelle gebracht wird, derart, daß sie diese mehr oder weniger belastet, je nachdem es mit Rücksicht auf ihre Belastung durch die übrigen Kraftverbraucher erwünscht erscheint. Es ist somit möglich, die verlustlose Pufferung mittels der Gleichstrompuffermaschine ohne besondere Kosten auch zur Mitpufferung z. B. des gesamten Netzes, aus welchem der Antriebsmotor der Anlaßmaschine gespeist wird, zu benutzen. Das beschriebene System läßt sich naturgemäß auch auf andere Stromarten übertragen.

Um während der Manöver, welche z. B. am Ende der Fahrt mit der Anlaßmaschine zur Stillsetzung der Fördermaschine vorgenommen werden müssen, ein Ansprechen der von der Belastung der Anlaßmaschine abhängigen Regelungsvorrichtung der Pufferstromquelle zu verhüten, kann gemäß der Erfindung die Einrichtung so getroffen werden, daß nach Zurücklegung eines gewissen Steuerhebelweges gegen die Nullage die Regelung der Pufferstromquelle entweder ganz abgeschaltet wird oder nur in Abhängigkeit von der Steuerhebelbewegung und nicht auch gleichzeitig in Abhängigkeit von der Belastung der Anlaßmaschine erfolgt. Diese Einrichtung bezweckt, den Regelungsapparat zu vereinfachen. Denn er müßte gerade während der Zeit des Manövrierens sehr rasch und in wechselnder Richtung ansprechen, ohne daß bedeutende Leistungen von der Puffermaschine aufgenommen werden. Bei Verwendung einer derartig vereinfachten Regelungseinrichtung würde allerdihgs während der Manövrierzeit eine Auf- » ladung der Schwungmassen und somit eine Belastung des Antriebsmotors der Anlaßmaschine nicht stattfinden. Jedoch genügt „es hier.meistens, die maximale Leistungsabgabe dieses Motors zu beschränken, während ein Sinken seiner Leistung zulässig ist, wie es bei allen Puffereinrichtungen eintritt, wenn die Betriebspausen größere sind, als der Einstel- / lung des Regelungsapparates entspricht. ■

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Pufferung von Anlaßmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferstromquelle (Schwungradmaschine, Akkumulatorenbatterie) an die Pole der Anlaßmaschine angeschlossen ist und das Verhältnis der jeweiligen Spannungen beider Stromquellen zueinander unter Berücksichtigung der zu erzielenden Spannungsänderungen der Anlaßmaschine, sowie in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der gesamten Belastung der Anlaßmaschine oder des sie treibenden Motors oder der diesen Motor speisenden Kraftquelle geregelt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromverbraucher , der Anlaßmaschine derart geregelt werden (z. B. durch Feldschwächung), daß bei unveränderter Belastung (z. B. Drehmomentabgabe) der Stromverbraucher eine höhere Spannung der Anlaßmaschine zugelassen werden kann, als sie ohne diese (Feld-) Regelung möglich ist, zu dem Zwecke, die Pufferstromquelle mit nahezu der höchsten zur Verfügung stehenden Leistung aufzuladen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Zeit, innerhalb welcher die Anlaßmaschine nur kleine Spannungen abzugeben hat, das Ar-

■ beiten der Puffereinrichtung ausgeschaltet oder eingeschränkt wird, um komplizierte Vorgänge an der Regelungsvorrichtung der Pufferstromquelle zu vermeiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.