DE265189C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. März 1913 ab.

Die Erfindung ist anwendbar bei Gleichstromanlagen, die vornehmlich Beleuchtungszwecken dienen sollen und die im wesentlichen aus einem nur zeitweise im Betrieb befindlichen, mit konstanter oder veränderlicher Umdrehungszahl umlaufenden Generator in Verbindung mit einer Sammlerbatterie bestehen, und bei denen zur Regelung der Netzspannung bzw. Maschinenspannung ein die Erregung des Generators beeinflussender Spannungsregler bekannter Art verwendet wird. Der Betrieb mit einer solchen Anlage ist in der Weise gedacht, daß, wenn der Generator außer Betrieb gesetzt ist, die Batterie die Stromlieferung an das Netz übernimmt. Ist der Generator im Betrieb, so liefert derselbe entweder allein oder mit der Batterie zusammen den von der Verbrauchsstelle geforderten Strom, oder es wird mit dem Generator die Batterie aufgeladen und von demselben bei Bedarf auch gleichzeitig noch Strom an das Netz geliefert. Diese verschiedenen Betriebszustände erschweren in hohem Maße die Anwendung von Spannungsreglern zur Konstanthaltung der Netzspannung bzw. Maschinenspannung, denn, um die Batterie voll aufladen zu können, benötigt man eine etwa im Verhältnis von 2,7 zu 1,8 höhere Maschinenspannung, als die Spannung an der Verbrauchsstelle betragen darf. Die Verwendung von einem selbsttätigen Spannungsregler zur Konstanthaltung der Maschinen- bzw. Netzspannung wird notwendig, wenn die Dynamomaschine z. B. mit stark wechselnder Umdrehungszahl oder Belastung betrieben wird, und die ganze Anlage für längere oder kürzere Zeit ohne Aufsicht im Betrieb sein soll, wie das z. B. bei durch Windmotoren oder von den Achsen von Fahrzeugen angetriebenen Maschinen der Fall ist. Ein bekanntes Mittel, um die Maschinenspannung auf eine höhere Spannung als die Netzspannung mittels des Reglers einzuregeln und damit eine Ladung der Batterie zu ermöglichen, besteht darin, daß die Stromverbraucher der Netzes gemeinsam oder jeder für sich über Vorschaltwiderstände gespeist werden, in welchen die Differenz zwischen Maschinenspannung und der Entladespannung der Batterie, die gleich der Netzspannung sein soll, aufgezehrt wird. Wendet man für alle Stromverbraucher einen gemeinsamen Vorschaltwiderstand an, so ist es notwendig, den Spannungsregler durch den Netzstrom in der Weise zu beeinflussen, daß bei variablem Verbrauchsstrom der Regler entsprechend dem mit der Belastung wechselnden Spannungsverlust im Vorschaltwiderstand auf eine andere Spannung einregelt. Dadurch wird aber offenbar auch die Ladespannung verändert, und zwar, wie leicht einzusehen ist, im allgemeinen verkleinert, und dies gerade in solchen Betriebszuständen, bei denen es zweckmäßig wäre, infolge geringer äußerer Netzbelastung die Maschine mehr mit Ladestrom zu belasten. Es ist ferner die Bedingung zu berücksichtigen, daß die maximale Ladespannung, d. h. also die durch den Spannungsregler konstant gehaltene Maschinenspannung, nur so hoch gewählt wird, daß bei Parallelschaltung der entladenen Batterie mit der Maschine die Ladestromstärke nicht zu groß wird.

Man darf also diese konstante Ladespannung in der Regel bei weitem nicht so hoch wählen, als es für eine richtige Aufladung der Batterie notwendig wäre. Nun könnte ja allerdings mit dem Ladestrom auch wieder der Spannungsregler beeinflußt werden, so daß bei Überschreitung einer zulässigen Ladestromstärke der Regler auf eine kleinere Spannung eingeregelt würde. Dann ist aber das die Regelung einleitende

ίο Organ des Spannungsreglers von zwei voneinander ganz unabhängigen Größen gleichzeitig beeinflußt und dadurch die Netzspannung Schwankungen unterworfen, was, besonders wenn die Anlage zur Beleuchtung dienen soll, unerwünscht ist.

Entsprechend der Erfindung soll nun in solchen Anlagen, bei denen zwischen dem Generator und dem Netz Widerstände wirksam sind, der Spannungsregler nur dann direkt an die Klemmen der Maschine zu liegen kommen und dabei auf eine Spannung einregeln, die der maximal benötigten Ladespannung entspricht, wenn im Netz kein Strom verbraucht wird. Sind dagegen Stromverbraucher eingeschaltet, so wird entweder von Hand oder selbsttätig der Spannungsregler an die Netzleitung umgeschaltet und gleichzeitig für die dort benötigte Spannung eingestellt. Der Spannungsregler wird dann die Netzspannung auch bei wechselnder Belastung bzw. wechselndem Spannungsverlust im Vorschaltwiderstand, ohne daß derselbe vom Netzstrom beeinflußt wird, konstant halten.

Das Kennzeichen der Erfindung besteht also

35- im wesentlichen darin, daß der Spannungsregler bzw. das die Regelung einleitende Organ desselben je nach Bedarf an die Klemmen der Maschine oder an die Netzspannung zu liegen kommt, und bei dieser Umschaltung der Spannungsregler gleichzeitig derart beeinflußt wird, daß er in beiden Fällen auf verschieden große Spannungen einregelt.

Diese Umschaltung des Spannungsreglers an die Netzspannung bzw. an die Klemmen der Maschine kann selbsttätig, z. B. in Abhängigkeit von dem Netzstrom, geschehen. Es kann dieselbe z. B. auch durch den Netzschalter bewerkstelligt werden, indem derselbe mit einem zweiten Schalter (Umschalter) z. B. gekuppelt oder vereinigt ist.

Um zu verhindern, daß bei einer verhältnismäßig hohen Ladespannung und eventuell entladener Batterie die Ladestromstärke zu hoch ausfällt, kann in bekannter Art der Spannungsregler von dem Ladestrom derart beeinflußt werden, daß derselbe auf eine Spannung einregelt, die nur noch den für die Batterie zulässigen maximalen Ladestrom erzeugt. Mit fortschreitender Ladung nimmt der Batteriestrom und damit dessen Einwirkung auf den Spannungsregler ab, und wenn der Ladestrom Null ist, wird an der Batterie die für die vollständige Aufladung derselben als nötig erachtete Spannung herrschen.

, Dieselbe Vorrichtung, die den Spannungsregler an die eine oder andere Spannung anlegt, kann dann gleichzeitig dazu dienen, die Vorrichtung, mit welcher der Spannungsregler von dem Ladestrom beeinflußt wird, auszuschalten. Selbstverständlich kann man dafür auch einen besonderen Apparat anwenden; wichtig ist nur, daß, wenn der Spannungsregler die Netzspannung regeln soll, der Entladestrom der Batterie denselben nicht beeinflussen kann.

Vorrichtungen, um den Spannungsregler auf verschieden größe Spannungen einstellen zu können, dürfen als bekannt vorausgesetzt werden. Im wesentlichen werden dieselben darin bestehen, daß man die Windungszahl des die Regelung einleitenden Spannungsrelais je nach der gewünschten Spannung verändert oder demselben einen festen oder veränderlichen Widerstand- vorschaltet.

Dieselbe Vorrichtung, die den Spannungsregler bzw. das die Regelung einleitende Organ desselben an die Netz- oder Maschinenspannung umschaltet, kann auch dazu dienen, gleichzeitig * den Spannungsregler auf die eine oder andere Spannung einzustellen; oder es kann hierfür eine besondere oder die die Einwirkung des Batteriestromes ein- und ausschaltende Vorrichtung verwendet werden.

Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke schematisch dargestellt. Es bedeutet in der Figur d die Dynamomaschine mit der Nebenschlußwicklung η s und in Serie zu derselben r einen Regulierwiderstand. Mit b ist die Batterie bezeichnet, mit s der Spannungsregler, der mit einer Spannungswicklung e und einer Stromwicklung i versehen ist und durch periodisches Einschalten und Kurzschließen des Regulierwiderstandes r mittels des Unterbrechungskontaktes u die Erregerstromstärke der Dynamomaschine beeinflußt. Die Netzleitungen sind mit I bezeichnet, der zwischen Maschine und Netz wirksame Widerstand mit I r und der Netzschalter mit a. m bezeichnet ein vom Netzstrom durchflossenes Relais, welches mit Kontakten k_v k₂ und k_z versehen ist. Mit den Kontakten k_x kann die Spannungsspule e des Spannungsreglers an die Netzleitung, mit den Kontakten k₃ dagegen bei gleichzeitiger Vorschaltung des mit w bezeichneten Widerstandes an die Klemmen der Maschine gelegt werden. Die Kontakte k₂ dienen dazu, die Stromspule i des Spannungsreglers ein- oder auszuschalten.

Angenommen, der Netzschalter α wäre ausgeschaltet, dann fließt über die Relaisspule m kein Strom, und die Feder f öffnet die Kontakte bei k_x und k_z. Gleichzeitig werden die Kontakte k_z geschlossen, wodurch die Spannungsspule des Spannungsreglers s an die Klem-

men der Maschine zu liegen kommt, und da gleichzeitig dieser Spannungsspule ein Widerstand vorgeschaltet wurde, so wird der Regler auf eine höhere Spannung einregeln, als wenn dieser Widerstand w kurzgeschlossen wäre. Je nach dem Ladezustand der Batterie wird ein größerer oder kleinerer Strom über die Stromspule i des Spannungsreglers s nach der Batterie fließen und dieser Strom den Spannungsregler

ίο derart beeinflussen, daß die Stromstärke, die nach der Batterie fließt, nicht größer als die maximal zulässige Ladestromstärke sein kann. Mit fortschreitender Ladung sinkt die Stromstärke in der Spule i immer mehr, und wenn dieselbe Null ist, wird die an der Batterie herrschende Spannung gleich der maximal zulässigen Ladespannung sein.

Schaltet man nun den Netzschalter α ein, bzw. wird im Netz Z Strom entnommen, so wird der Anker der Relaisspule m angezogen und dabei die Kontakte A₁ und k_z geschlossen, k₃ dagegen geöffnet. Der Spannungsregler regelt jetzt, da der Vorschaltwiderstand w abgeschaltet ist, auf eine niedere Spannung. Ebenso wird der Spannungsregler nun vom Batteriestrom nicht mehr beeinflußt. Ohne den Regler durch den Netzstrom zu beeinflussen, wird derselbe nun unabhängig von der Belastung des Netzes bzw. dem Spannungsverlust im Widerstand I r auf konstante Spannung am Netz einregeln.

Es ist natürlich ohne weiteres gegeben, daß das Relais m auch so eingestellt werden kann, daß die Umschaltung des Spannungsreglers an die Klemmen der Maschine oder an die Netzspannung nicht nur dann, wenn kein Netzstrom fließt, sondern bei irgendeinem Netzstrom von beliebiger Größe geschehen kann. Statt die Umschaltung von dem Netzstrom abhängig zu machen, könnte die. Vorrichtung auch so getroffen werden, daß dieselbe von dem Ladezustand der Batterie abhängig gemacht würde. Unter Umständen kann es auch von Vorteil sein, nicht alle Stromverbraucher an das Netz anzuschließen, sondern einen Teil derselben,

z. B. solche, die auf Spannungsschwankungen weniger empfindlich, oder solche, bei welchen Schwankungen, die von Spannungsvariationen herrühren, weniger empfunden werden, direkt an die Klemmen der Maschine anzuschließen.

Dadurch können die in dem Widerstand I r entstehenden Verluste für diese Stromverbraucher umgangen werden.

Auch die Verwendung von Einzelwiderständen für alle oder einzelne Stromverbraucher neben dem Gesamtwiderstand I r kann Vorteile bieten.

Die Abstufung des Ausgleichwiderstandes / r durch besondere, von dem Netzstrom auszulösende Kontaktvorrichtungen kann in bekannter Weise auch bei diesen Anordnungen eingeführt werden.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Schaltanordnung für Gleichstromanlagen, die aus einem nur zeitweise im Betrieb befindlichen Generator in Verbindung mit einer Sammlerbatterie bestehen, und bei denen zwischen Maschine und Netz Ausgleichwiderstände wirksam sind, und zur Regelung der Netz- bzw. Maschinenspannung ein die Erregung des Generators beeinflussender Spannungsregler bekannter Art verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das die Regelung einleitende Organ dieses Spannungsreglers je nach Bedarf direkt an die Klemmen der Maschine oder aber an das Netz schaltbar ist, und bei dieser Umschaltung der Spannungsregler gleichzeitig in bekannter Weise derart beeinflußt wird, daß derselbe bei Anschluß an die Klemmen der Maschine auf eine andere (im allgemeinen höhere) Spannung einregelt, als bei Anschluß an das Netz.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des die Regelung einleitenden Organs des Spannungsreglers an die Klemmen der Maschine oder an das Netz selbsttätig (z. B. in Abhängigkeit von der Netzbelastung) erfolgt. ·

3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe Apparat, der die Umschaltung des die Regelung einleitenden Organs des Spannungsreglers an die Klemmen der Maschine oder an die Netzspannung besorgt, auch die Einstellung dieses Organs auf eine andere Spannung und das Ein- und Ausschalten der Einwirkung des Ladestromes der Batterie auf dieses Organ übernimmt. . too

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.