DE273459C

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Publication number: DE273459C
Application number: DENDAT273459D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei Gleichstrom-Hochspannungsanlagen, die vorzugsweise zur Speisung von Kraftnetzen dienen, und die infolgedessen in ihrer Spannung stark schwanken, besteht die Schwierigkeit, gleichzeitig ein Teilspannungsnetz konstanter Spannung für Lichtbetrieb zu speisen. Der Erfindung gemäß kann nun der Betrieb eines Teilspannungsnetzes konstanter Spannung aus einem Netze veränderlicher Hochspannung dadurch erreicht werden, daß man bei Verwendung von Spannungsteilermaschinen zur Erregung derjenigen Maschine, die die konstante Teilspannung liefern soll, eine Stromquelle konstanter Spannung parallel schaltet.

In Fig. ι ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. M₁ und m% bedeuten die Spannungsteilermaschinen mit den Teilspannungen E₁, E₂, die aus dem Hochspannungsnetze mit der Spannung E betrieben werden. Die beiden Maschinen M₁, m₂ sitzen auf einer gemeinsamen Welle oder sind in anderer Weise mechanisch gekuppelt. Schwankt die Spannung E um den Betrag E', dann bleibt die Spannung des Netzes E₂ unverändert, wenn sich die Drehzahl beider Maschinen mit der Änderung der Spannung E nicht ändert. Die folgenden Ausführungen geben über die Bedingungen Aufschluß, die hierzu erfüllt werden müssen. Sind e_x und <?₂ die Spannungen der Erregerwicklungen der Maschinen m_x, m₂ und η die Drehzahl, so besteht die Beziehung

E = C₁(E — e₂) η + f ₂

n.

Hierin bedeutet C₁ eine Konstante, die den Zusammenhang zwischen Feldstärke der Maschine M₁ und der pro Umdrehung induzierten Spannung bei geradliniger Magnetisierungscharakteristik liefert. f₂ ist die Spannung pro Umdrehung der Maschine m₂ bei Erregung des Feldes von der konstanten Spannung der der Batterie b aus.

Ändert sich nun die Netzspannung um den Betrag E', und ist die entsprechende Drehzahländerung η', so ergibt sich die Beziehung

E + E' = C₁ (E + E' — e₂) (n + W) + f₂(n + W).

Eliminiert man in beiden Gleichungen f₂, so ergibt sich als Bedingung dafür, daß η' Null ist

bzw.

E₁ = e_x und E₂ =

Die Spannung an den Erregerwicklungen muß somit in gleicher Weise unterteilt sein wie die Ankerspannung der Spannungsteilermaschinen.

Wird für die Erregerwicklung ein anderes Spannungsverhältnis gewählt, so kann die richtige Wirkung der Spannungsteilermaschinen dadurch bewirkt werden, daß man die Erregung einer der Maschinen mit einer zusätzlichen Wicklung versieht.

Mit Hilfe des geschilderten Prinzips ist es aber auch möglich, an den Ankerklemmen der Maschine m₂ eine beliebig einstellbare, von den Netzschwankungen unabhängige Spannung zu erzielen, und zwar durch Verwendung der Spannung, die zur Erregerwicklung der

Maschine m₂ parallel geschaltet wird, als Leiterregung, indem man sie der Größe nach ändert. Ersetzt man in den obigen Gleichungen die Größe f₂ durch C₂ . e₂, worin C₂ die gleiche Bedeutung für die Maschine W₂ hat wie die Größe C₁ für die Maschine W₁, dann läßt sich ohne weiteres zeigen, daß bei einstellbarer Spannung der Maschine m₂ die Bedingung

j.

erfüllt sein muß, um auch hier eine konstante Teilspannung bei veränderlicher Hauptspannung zu erzielen. Beide Maschinen müssen also so bemessen werden, daß bei gleicher, der Erregerwicklung zugeführter Spannung die im Anker pro Umdrehung induzierte Spannung für beide Maschinen gleich ist, wobei beide Maschinen eine geradlinige Magnetisierungscharakteristik haben müssen.

Da die Umdrehungszahl der Spannungsteilermaschinen für ein beliebiges Verhältnis der Teilspannung gleichbleibt, kann man als Stromquelle für die Leiterregung der Maschine w₂ eine kleine Erregermaschine verwenden, die auf der Welle der Spannungsteilermaschinen sitzt oder von ihr irgendwie mechanisch angetrieben wird.

Es steht auch nichts im Wege, an Stelle von zwei Teilspannungsnetzen die Hauptspannung in eine beliebige Zahl von Teilspannungen zu unterteilen. Man kann dann auch die Einrichtung treffen, um aus einem solchen Netze veränderlicher Gleichstrom - Hochspannung sowohl ein Netz konstanter Teilspannungen als auch gleichzeitig ein Netz einstellbarer Gleichstromspannung zu erzielen, wobei nur eine dritte Maschineneinheit erforderlich ist, die die Spannungsschwankungen des veränderlichen Gleichstrom - Hochspannungsnetzes wie auch die Spannungsänderungen des Netzes einstellbarer Teilspannung aufzunehmen hat.
In Fig. 2 ist beispielsweise ein solches Netz aus vier Spannungsteilermaschinen dargestellt. Zur Erregerwicklung der Maschinen W₁ und W₄ sind konstante Spannungen parallel geschaltet, zur Erregerwicklung der Maschine w₂ eine einstellbare Leiterregung. Die Maschine W₃ nimmt die Spannungsschwankungen auf, die von den Schwankungen des Hochspannungsnetzes herrühren, wie auch die Spannungsänderungen der Maschine W₂.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausbildung des Erfindungsgedankens. Vom Hochspannungsnetz aus werden beispielsweise drei Spannungsteilermaschinen W₁, m₂, m₃ betrieben. Den Erregungen der Maschinen W₁ und m₂ ist eine konstante Spannung parallel geschaltet. Verbindet man den Verbindungspunkt α der Erregerwicklungen f_x und f₂ mit verschiedenen Anzapfpunkten der Leiterregerspannung, so ändern sich, wenn man von den mittleren Anzapfpunkten ausgeht, die Spannungen der beiden Teilermaschinen W₁ und m₂ im umgekehrten Sinne. Eine solche Anordnung ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn es sich darum handelt, ein von zwei Propellern angetriebenes Fahrzeug durch Änderung der Propellergeschwindigkeit in verschiedenem Maße zu steuern.

In diesem Falle hat die Maschine W₃ die vom Hauptnetze herrührenden Spannungsschwankungen aufzunehmen. Die Spannungsänderungen der Maschinen W₁ und m₂ gleichen sich gegenseitig aus.

Die geschilderten Verhältnisse treffen auch zu, wenn die Maschinen W₁ und W₂, die in der Zeichnung nur als einfache Maschinen dargestellt sind, durch Doppelmaschinen oder sonstige Maschineneinheiten ersetzt werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. , Einrichtung zur Spannungsteilung eines Gleichstrom - Hochspannungsnetzes , mittels in Reihe geschalteter Spannungsteilermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer von den Netzschwankungen unabhängigen konstanten Teilspannung zu der Erregung der Maschineneinheit, die die konstante Spannung liefert, eine konstante Spannung parallel geschaltet wird, wobei das Spannungsverhältnis der hintereinander geschalteten und am Hochspannungsnetz liegenden Erregerwicklungen gleich ist dem Spannungsverhältnis der hintereinander geschalteten Ankerwicklungen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungleichem Spannungsverhältnis der Erreger- und Ankerwicklungen auf der Maschine, die die konstante Spannung liefert, eine besondere Zusatzerregerwicklung angeordnet ist.

3. Einrichtung zur Erzielung einer beliebig einstellbaren, von den Netzschwankungen unabhängigen Teilspannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung als Leiterregung dient, die der Erregerwicklung der Teilspannungsmaschine parallel geschaltet ist.

4. Spannungsteilermaschinen nach Anspruch ι und 3, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Maschineneinheiten das Verhältnis der Erregerspannung zur Ankerspannung pro Umdrehung nahezu gleich ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch eine auf der Welle der Spannungsteilermaschinen sitzende Erregermaschine, die die Leiterregung liefert. ■;

6. Einrichtung zur Erzielung einer konstanten Teilspannung und einer Teilspannung beliebig einstellbarer Größe aus einem Netze veränderlicher Gleichstrom - Hochspannung nach Anspruch ι und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer konstanten Teilspannung eine konstante Spannung zur Erregung einer Maschineneinheit parallel geschaltet wird und zur Erzielung der beliebig einstellbaren, von den Netzschwankungen unabhängigen Teilspannung eine einstellbare Leiterregerspannung zur Erregerwicklung einer anderen Maschineneinheit parallel geschaltet wird, während eine dritte Maschineneinheit die Spannungsschwankungen des veränderlichen Gleichstrom - Hochspannungsnetzes und die Spannungsänderungen des Netzes einstellbarer Teilspannung aufnimmt.

7. Einrichtung zur Erzielung beliebig einstellbarer, von den Netzschwankungen unabhängiger Teilspannungen aus einem Netze veränderlicher Gleichstrom-Hochspannung, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt der Erregerwicklungen zweier Maschineneinheiten an verschiedene Anzapfpunkte der den Erregerwicklungen beider Maschineneinheiten parallel geschalteten Leiterregerspannung gelegt wird, zu dem Zwecke, zwei Teilspannungsnetze in einander entgegengesetztem Sinne zu regeln.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.