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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

Vr 285454 KLASSE 21 d. GRUPPEVr 285454 CLASS 21 d. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. September 1912 ab.Patented in the German Empire on September 17, 1912.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine elektrische Pufferanlage, bei welcher die Pufferung vorzugsweise den veränderlichen Energiebedarf einzelner Arbeitsmotoren auszugleichen hat. Die Puffereinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Schwungrad und einem Puffermotor für Gleichstrom oder einem Asynchronmotor für Einphasen- oder Mehrphasenstrom. Der induzierte und induzierende TeilThe present invention is an electrical buffer system in which the buffering preferably to compensate for the changing energy requirements of individual work engines Has. The buffer device consists essentially of a flywheel and a Buffer motor for direct current or an asynchronous motor for single-phase or multi-phase current. The induced and inducing part

ίο des Puffermotors ist drehbar angeordnet. Während das Schwungrad mit dem induzierenden oder induzierten Teil des Puffermotors gekuppelt ist, wird der andere Teil mit dem rotierenden System des Arbeitsmotors, dessen veränderlicher Energiebedarf durch die Pufferwirkung des Schwungrades ausgeglichen werden soll, direkt oder durch Übersetzungen gekuppelt. Durch die elektromagnetische Kupplung des Schwungrades mit dem Arbeitsmotor wird dasselbe je nach der Umdrehungszahl des Arbeitsmotors zur mechanischen Arbeitsabgabe oder -aufnahme bzw. der als elektromagnetische Kupplung dienende Puffermotor zur Energieabgabe oder -aufnahme an das Netz gezwungen.ίο the buffer motor is rotatably arranged. While the flywheel is coupled to the inducing or induced part of the buffer motor, the other part is coupled to the rotating system of the work engine, its variable energy requirement due to the buffer effect of the flywheel is to be balanced, coupled directly or through translations. Due to the electromagnetic coupling of the flywheel with the working motor, the same happens depending on the number of revolutions of the work engine for mechanical work transfer or absorption or as electromagnetic Coupling serving buffer motor forced to transfer or absorb energy to the network.

Der Charakter der neuen Pufferanlage läßt sich am einfachsten durch ein Beispiel darstellen. Es soll sich um den Energieausgleich einer Förderanlage handeln, die mit einem Drehstrominduktionsmotor als Förder- bzw. Arbeitsmotor nach folgendem einfachen Diagramm arbeitet.The easiest way to show the character of the new buffer system is by means of an example. It should be about the energy balance of a conveyor system that is connected to a Three-phase induction motor as a conveyor or working motor according to the following simple diagram is working.

Für die gleichförmige Beschleunigung des Förderkorbes werde während I₁ Sekunden die sekundliche Energie von A₁ KW. verbraucht, für die Förderung mit konstanter Geschwindigkeit bei N₁ Umdrehungen während t₂ Sekunden im Mittel die Energie A₂. Der Fördermotor wird darauf während t_s Sekunden abgestellt, nach deren Ablauf die Belastung von neuem beginnt. Das Schwungrad soll dabei während der ersten Periode die Energie A₁ —A₂ durch den Puffermotor an das Netz zurückliefern, wobei seine Umdrehungszahl von N Umdrehungen in der Minute um N₁ Umdrehungen sinkt, und soll während der Abstellperiode wieder auf N Umdrehungen beschleunigt werden. For the uniform acceleration of the conveyor cage, the secondary energy of A will be ₁ KW for I _{1 seconds.} consumed, the energy A ₂ on average for conveying at constant speed at N ₁ revolutions for t ₂ seconds. The conveyor motor is then switched off for t _s seconds, after which the load starts again. The flywheel is supposed to deliver the energy A ₁ - A ₂ back to the network through the buffer motor during the first period, its number of revolutions falling from N revolutions per minute by N ₁ revolutions, and is to be accelerated again to N revolutions during the shutdown period.

Es wird z. B. nun zu diesem Zweck nach dem Schaltungsschema Fig. 1 das SchwungradScÄ mit dem Kurzschlußanker r des Puffermotors P gekuppelt. Der ebenfalls drehbare induzierende Teil s dieses Puffermotors ist mit dem Rotor R des Förder-, oder wie er auch benannt wird, des Arbeitsmotors F gekuppelt, und die Wicklung des Teiles s erhält über die Schleifringe b von den Netzleitungen L₁, X₂ und L₃ Strom von der Netzfrequenz. Der Stator 5 des Fördermotors F ist ebenfalls an das Netz angeschlossen; die Rotorwicklung ist über die Schleifringe A auf den Anlasser W-geschaltet, und mittels der Kupplung K ist die Welle ζ der eigentlichen Förderungsmaschinerie mit der Welle χ des Fördermotors gekuppelt. Bei Stillstand des die induzierenden Wicklungen tragenden Teiles s des Puffermotors P wird dessen Rotor bzw. das mit demselben gekuppelte Schwungrad mit angenähertIt is z. B. now for this purpose according to the circuit diagram of FIG. 1, the flywheel ScÄ is coupled to the short-circuit armature r of the buffer motor P. The also rotating inducing part s of this buffer motor is coupled to the rotor R of the conveyor or, as it is also called, the working motor F , and the winding of the part s receives via the slip rings b from the power lines L ₁ , X ₂ and L ₃ Current from the mains frequency. The stator 5 of the conveyor motor F is also connected to the network; the rotor winding is connected to the starter W- via the slip rings A , and the shaft ζ of the actual conveyor machinery is coupled to the shaft χ of the conveyor motor by means of clutch K. When the part s of the buffer motor P carrying the inducing windings comes to a standstill, its rotor or the flywheel coupled to it is also brought closer

der synchronen Geschwindigkeit von 2V Umdrehungen pro Minute umlaufen. Das Schwung- j moment des Schwungrades soll so bestimmt werden, daß seine lebendige Energie zwischen den Umdrehungszahlen N und N — N₁ um einen Betrag abnimmt, der gleich ist der Arbeit von A₁ — A₂ KW. während Jf₁ Sekunden. Wird nun während der Beschleunigungsperiode des Fördermotors der induzierende the synchronous speed of 2V revolutions per minute. The moment of inertia of the flywheel is to be determined in such a way that its living energy decreases between the number of revolutions N and N - N ₁ by an amount which is equal to the work of A ₁ - A ₂ KW. during Jf ₁ seconds. Now becomes the inducing motor during the acceleration period of the conveyor motor

ίο Teil s des Puffermotors, dessen Rotor r anfänglich N Umdrehungen macht, aus der Ruhe bis auf N₁ Umdrehungen gebracht, so wird gleichzeitig infolge der zwischen dem induzierenden und induzierten System des Puffermotors auftretenden Schlüpfung und Zugkraft das Schwungrad annähernd in gleichen Zeiten von N auf N — N₁ Umdrehungen sinken und dabei die oben berechnete Energie durch den als Asynchrongenerator wirkenden Puffermotor in das Netz zurückgetrieben. Wenn dabeiίο Part s of the buffer motor, whose rotor r initially makes N revolutions, is brought from rest to N ₁ revolutions, then at the same time as a result of the slip and pulling force occurring between the inducing and induced system of the buffer motor, the flywheel opens at approximately the same time from N N - N ₁ revolutions decrease and the energy calculated above is driven back into the network by the buffer motor acting as an asynchronous generator. If there

~- klein gewählt wird, so kann bei gleichförmiger Beschleunigung des Fördermotors F eine gleichmäßige Energieabgabe des Püffermotors während der ganzen Anlaufperiode von ^₁ Sekunden erhalten werden. ~ - is selected to be small, with uniform acceleration of the conveyor motor F, a uniform energy output of the buffer motor can be obtained during the entire start-up period of ^ ₁ seconds.

Wenn der Fördermotor seine synchrone Geschwindigkeit N₁ erreicht hat, wird das Schwungrad die Endgeschwindigkeit N — N₁ angenommen haben. In der folgenden Periode von f₂ Sekunden sollen Fördermotor und Schwungrad diese Geschwindigkeiten beibehalten; es findet ein regelmäßiger Energieaufwand des Fördermotors von A₂ KW. statt.When the conveyor motor has reached its synchronous speed N ₁ , the flywheel will have reached the final speed N - N ₁ . In the following period of f ₂ seconds, the conveyor motor and flywheel should maintain these speeds; there is a regular energy consumption of A ₂ KW by the conveyor motor. instead of.

Wird darauf der Fördermotor für t₃ Sekunden abgestellt, so wird ohne Zuhilfenahme weiterer Mittel während der Zeit, in welcher der Fördermotor von N₁ Umdrehungen zum Stillstand kommt, das Schwungrad auf seine frühereIf the conveyor motor is then switched off for t ₃ seconds, the flywheel is set to its previous one without the aid of further means during the time in which the conveyor motor comes to a standstill of N _{1 revolutions}

'40 Umlaufszahl von N Umdrehungen getrieben, und nachdem das Schwungrad seine volle Geschwindigkeit erreicht hat, kann der Prozeß ' des Fördermotors von neuem beginnen.'40 revolutions are driven by N revolutions, and after the flywheel has reached its full speed, the process' of the conveyor motor can start again.

Es ist einzusehen, daß statt den induziercnden Teil des Puffennotors direkt mit dem - Rotor des Fördermotors zu verbinden, erst ein passender Übersetzungsmechanismus zwischengeschaltet werden kann. Beim momentanen Stillsetzen des Fördermotors kann der Puffermotor durch Anordnung einer geeigneten Abkupplungsvorrichtung abgekuppelt werden, um eine plötzliche Beschleunigung des Schwungrades zu vermeiden; letzteres ist dann mittels bekannter Anlaßvorrichtung allmählich in zweckmäßigem Tempo auf volle Geschwindigkeit anzulassen und aufzuladen. Hierzu würde sich besonders die Anordnung des Puffermotors als Schleifringmaschine empfehlen, d^eren Schleifringe während des übrigen Teiles der Arbeitsperiode auch kurzgeschlossen werden können. Durch zweckentsprechendes Einschalten und Kurzschließen von Schlupfwiderständen im Rotorstromkreis des Puffermotors kann übrigens der Regulierungsbereich noch erweitert werden. Auch die Verwendung eines polumschaltbaren Puffermotors kann unter Umständen Vorteile ergeben.It can be seen that instead of the inducing part of the Puffennotors directly with the - To connect the rotor of the conveyor motor, only a suitable transmission mechanism is interposed can be. When the conveyor motor is momentarily stopped, the buffer motor can be activated by arranging a suitable Decoupling device to be uncoupled to a sudden acceleration of the flywheel to avoid; the latter is then gradually in by means of a known starting device start up and charge up to full speed at an appropriate pace. To do this would The arrangement of the buffer motor as a slip ring machine is particularly recommended, the slip rings can also be short-circuited during the rest of the working period. By appropriately switching on and short-circuiting slip resistors in the Incidentally, the rotor circuit of the buffer motor can expand the regulation range will. The use of a pole-changing buffer motor may also be possible under certain circumstances Result in advantages.

Die Vorteile der beschriebenen Anlage liegen offenbar in der freien Wahl der Geschwindigkeiten des Schwungrades und in der Anpassungsfähigkeit .für alle bekannten Stromsysteme. Für die Funktion der Anlage ist es gleichgültig, ob das Schwungrad mit dem induzierenden oder induzierten System des Puffermotors vereinigt wird, und ob dasselbe gekuppelt oder als Bestandteil des betreffenden Puffermotorteiles angeordnet ist. Für eine automatische Steuerung können die bekannten Regelungsverfahren verwendet werden, bei denen z. B. ein Relais in Abhängigkeit von einem konstant zu haltenden oder nicht zu überschreitenden Grenzwert des Energie- oder Stromkonsums der Arbeitsmotoren oder eines Verteilungsnetzes gesetzt wird, das nun direkt oder mittels elektromagnetischer Apparate diejenigen Schalter, Regulierwiderstäride, Bremsen usw. betätigt, welche den Puffermotor regeln.The advantages of the system described are apparently the free choice of speeds of the flywheel and in the adaptability. for all known power systems. For the function of the system, it does not matter whether the flywheel is connected to the inducing or induced system of the buffer motor is combined, and whether the same is coupled or arranged as part of the relevant buffer motor part. For one The known control methods can be used at automatic control which z. B. a relay depending on a to be held constant or not to exceeding limit value of the energy or electricity consumption of the work engines or one Distribution network is set, which now directly or by means of electromagnetic apparatuses Switches, regulating resistors, brakes etc. actuated, which regulate the buffer motor.

Mit Fig. 2 ist schematisch eine derartige Pufferanlage mit automatischer Regelung dargestellt. Der Puffermotor P ist mit einem Phasenanker mit Schleifringen α ausgerüstet, die über Regulierwiderstände w geschlossen sind. Mit t ist ein Stromtransformator, mit I, f, ν ein in Abhängigkeit von der Strombelastung im Netz die Schlüpfung des Puffermotors regulierendes Relais bezeichnet. In einfacheren Fällen kann die Betätigung der Schalter, Regulierwiderstände, Bremsen usw. automatisch oder von Hand in Zusammenhang gebracht werden mit den sich periodisch wiederholenden Vorgängen und Schaltungen der Arbeitsmotoren, indem z. B. gleichzeitig mit dem Anlassen des Arbeitsmotors Schlupfwiderstände in den Rotorstromkreis des Puffermotors eingeschaltet werden oder der Puffermotor auf eine andere Polzahl umgeschaltet und gleichzeitig mit dem Abschalten des Arbeitsmotors wieder zurückgeschaltet wird usw.With Fig. 2, such a buffer system with automatic control is shown schematically. The buffer motor P is equipped with a phase armature with slip rings α , which are closed via regulating resistors w. With t is a current transformer, with I, f, ν a relay that regulates the slip of the buffer motor depending on the current load in the network. In simpler cases, the actuation of the switches, regulating resistors, brakes, etc. can be brought into connection automatically or by hand with the periodically repeating processes and switching of the work motors, by z. B. at the same time as starting the working motor, slip resistances are switched on in the rotor circuit of the buffer motor or the buffer motor is switched to a different number of poles and switched back again at the same time as the working motor is switched off, etc.

Mit Fig. 3 ist, schematisch eine Pufferanlage ■ gemäß vorliegender Erfindung für Gleichstrom dargestellt. Es bedeutet in dieser Figur F den Arbeitsmotor mit dem Anker A, Kollektor C und dem Magneten M, ferner W den Anlasser und R den Nebenschlußregulierwiderstand. Über die Kupplung K ist die Welle ζ der eigentlichen Fördermaschinerie mit der Welle χ des Arbeits- oder Fördermotors gekuppelt. Mit P ist der Puffermotor bezeichnet, mit α dessen Anker, c dessen Kollektor, mit m das zur Maschine P gehörende und mit dem Anker der Arbeitsmaschine gekuppelte Magnetfeld, b stellen die Schleifringe, über dieWith Fig. 3, a buffer system ■ according to the present invention for direct current is shown schematically. In this figure, F denotes the working motor with armature A, collector C and magnet M, furthermore W denotes the starter and R denotes the shunt regulating resistor. The shaft ζ of the actual conveyor machinery is coupled to the shaft χ of the work or conveyor motor via the coupling K. With P the buffer motor is designated, with α its armature, c its collector, with m the magnetic field belonging to the machine P and coupled to the armature of the working machine, b represent the slip rings over which

der Magnetwicldung der Erregerstrom zugeführt wird, w den Anlaßwiderstand, r den Nebenschlußregulierwiderstand, Sch das Schwungrad dar, und endlich sind mit L₁ und L₂ die Netzleitungen bezeichnet.the magnetic winding is supplied with the excitation current, w the starting resistor, r the shunt regulating resistor, Sch the flywheel, and finally L ₁ and L ₂ denote the power lines.

Die Arbeitsweise dieser Gleichstrompufferanlage ist dieselbe wie die der vorbeschriebenen Drehstromanlage. Die Regulierung des Schwungrades kann hier allerdings auch durchThe mode of operation of this DC buffer system is the same as that described above Three-phase system. The regulation of the flywheel can also be done here

ίο Veränderung der die Geschwindigkeit bestimmenden Feldstärke und elektromotorischen Kraft mittels Regulierwiderstände im Erregerstromkreis erfolgen, welche zusätzliche Regulierung hauptsächlich bei automatisch ge-ίο Change in the speed determining factors Field strength and electromotive force by means of regulating resistors in the excitation circuit take place, which additional regulation mainly in the case of automatically

,15 steuerten Anlagen wesentliche Vorteile ergeben kann., 15 controlled systems can result in significant advantages.

Claims

Patent Claims:

i. Electrical buffer system in which the buffering is preferably the variable one Has to balance the energy requirements of individual work motors, consisting of a flywheel and one as a buffer motor Acting electrical machine for direct current or single or multi-phase current, its inducing and induced part is rotatably arranged, characterized in that the flywheel with the inducing or induced part of the buffer motor, the other part of this motor on the other hand with the rotating part of the working motor, its variable energy demand should be compensated by the buffer effect of the flywheel, directly or at least temporarily through translations is coupled.

2. Electrical buffer system according to claim i, characterized in that the Buffer motor is a step motor.

3. Electrical buffer system according to claim ι or 2, characterized in that that when the working engine is suddenly switched off, the buffer engine is disengaged from the working engine, and for charging of the flywheel, the buffer motor is equipped with suitable starting devices is.

4. Electrical buffer system according to claim ι to 3, characterized in that that to control the acceleration and deceleration of the. Flywheel a relay which is influenced by the energy or current strength to be kept within prescribed limits by the buffering, and that regulates the slip of the buffer motor.

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5. Electrical buffer system according to claim ι to 4, characterized in that that the slip of the buffer motor simultaneously in connection with the control the working motors are controlled manually or automatically.

For this purpose ι sheet of drawings.