DE295445C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung für einen aus Kraftmaschine und Dynamo bestehenden Maschinensatz.· Es sind Regulierungen derartiger Maschinensätze bekannt, bei denen ein an Spannung liegendes Relais die Menge oder Zusammensetzung des Betriebsmittels der Kraftmaschine beeinflußt. Bei diesen bekannten Maschinensätzen ist aber die elektrische Maschine eine Nebenschlußmaschine, welche bekanntlich geringe Überlastungsfähigkeit hat. Nimmt bei der Nebenschlußmaschine die Belastung stark zu, so sinkt die Klemmenspannung, die Felderregung fällt ab und die Maschine gibt keine Stromausbeute mehr; sie läuft also leer weiter. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieser Übelstand durch Anwendung einer Regelungsvorrichtung vermieden, mit welcher einerseits für alle Belastungen mit Ausnahme übergroßer die Spannung praktisch konstant gehalten, andererseits ein kurzer Überlastungsstoß von erheblicher Große überwunden wird. Diese Vorrichtung besteht darin, daß die Feldpole der Dynamomaschine außer der Nebenschlußwicklung noch eine an sich bekannte überkompoundierende Hauptstrom wicklung tragen, und daß die Drehzahl der mit beträchtlichen Schwungmassen ausgerüsteten Kraftmaschine durch einen auf konstante Dynamospannung hinarbeitenden Regler beeinflußt wird.

Der Zweck dieser Vorrichtung ist, einerseits bei kurzschlußartiger Belastung die Maschinenspannung nicht erheblich sinken zu lassen, andererseits das Auftreten länger andauernder Spannungserhöhungen, welche etwa angeschlossene Glühlampen u. dgl. gefährden würden, zu verhüten.

Die überkompoundierende Wicklung wirkt dabei in der Weise, daß die Geschwindigkeit bei Leerlauf eine sehr hohe, bei Überbelastungen, die nicht allzu groß sind (etwa bis 25 Prozent Überlast) eine niedrige sein darf, ohne daß die Spannung praktisch ihren konstanten Wert ändert. Denn bei Leerlauf ist die Erregung schwach und es muß die hohe Geschwindigkeit den Spannungswert ergeben, während bei Vollast die Erregung eine starke ist, so daß trotz der verminderten Geschwindigkeit der Spannungswert erreicht wird.

Der von der Dynamospannung abhängige Regler für die Leistung des Benzinmotors ist aber notwendig, weil es sich nie ganz erreichen läßt, daß der Zusammenhang zwischen Drehzahl und Nutzleistung des Benzinmotors genau dem Zusammenhang zwischen Drehzahl und Nutzleistung für konstante Spannung der Dynamo entspricht. Dieser Regler sorgt dafür, daß innerhalb von Belastungsschwanküngen auf der Dynamoseite von Belastung ό bis z. B. 25 Prozent Überlast dem Benzinmotor so viel Leistung zugeführt wird, daß stets die bei einer bestimmten Stromentnahme für die konstante Klemmenspannung notwendige Drehzahl der Benzindynamo vorhanden ist. Es ist also innerhalb der normalen Belastungsverhältnisse von Leerlauf bis etwa 25 Prozent Überbelastung möglich, an den Klemmen der Dynamo angeschlossene Glühlampen vor unzulässigen Belastungsschwankungen zu schützen.

Besondere Bedeutung gewinnt die überkompoundierende Hauptstromwicklung im Zusammenhang mit dem Regler für sehr starke Belastungsstöße, die beispielsweise das Drei- bis Siebenfache der Normallast betragen können.

Tritt ein solcher Belastungsstoß auf, welcher von dem Maschinensatz nicht überwunden werden kann, so schaltet man den Verbraueher aus, so daß der Maschinensatz mit Leerlaufgeschwindigkeit umläuft. Dies ist ohne Überschreitung der zulässigen Spannung möglich, da die überkompoundierende Wicklung bei dieser hohen Tourenzahl entsprechend schwache Erregung bewirkt. Die Schwung-ίο massen des Maschinensatzes nehmen nun eine solche Energie auf, daß sie nach erfolgter Wiedereinschaltung der kurzschlußartigen Überbelastung den Belastungsstoß überwinden. Es sinkt nämlich jetzt die Tourenzahl, und die hierbei von den Schwungmassen abgegebene Energie erzeugt Spannung und Stromstärke an der Dynamomaschine. Diese Wirkung wird unterstutzt durch die überkompoundierende Hauptstromwicklung, welche bei der kurzschlußartigen Belastung für eine starke Erregung sorgt. Überdauert der Belastungsstoß eine gewisse kurze Zeit, so fällt mit weiterem Sinken der Tourenzahl die Spannung unter den Normalwert ab. Aber auch bei niedrigerer Spannung wird immer noch das Feld durch die Hauptstromwicklung aufrechterhalten und daher die Energielieferung fortgesetzt. Hierin liegt der Unterschied gegenüber einer Nebenschlußmaschine, welche bei kurzschlußartiger Belastung und· Sinken der Spannung die Erregung verliert und die Leistung einstellt. Während des ersten Augenblickes der kurzschlußartigen Belastung tritt die günstige Wirkung des Reglers noch nicht in Erscheinung, denn wenn der Ohmsche Spannungsverlust im Anker der Dynamomaschine nicht übermäßig groß ist, so steigt bei Eintritt der kurzschlußartigen Belastung die Klemmenspannung, weshalb der Regler kurze Zeit die Leistung des Benzinmotors ein wenig abdrosselt. Das Drehmoment des Benzinmotors wird also gerade bei Überwindung des Belastungsstoßes etwas verkleinert. Dies ist aber ohne praktische Bedeutung, denn der geringe Verlust an Drehmoment des Benzinmotors verschwindet gegenüber der durch die Schwüngmassen gelieferten Energie in der Periode, in welcher die Tourenzahl von Leerlauf auf die Mindestumlaufzahl abfällt. Durch das Abfallen der Tourenzahl läßt aber die Spannung schnell nach, so daß der Regler nach sehr kurzer Zeit wieder höchste Leistung des Benzinmotors einstellt, so daß nunmehr höchstes Drehmoment des Benzinmotors und Schwungradener-

gie zusammen an der Überwindung des Belastungsstoßes arbeiten.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß auch schon Maschinensätze bekannt sind, bei denen ein Verbrennungsmotor mit einer Kompounddynamo gekuppelt ist und ein von der Stromstärke abhängiger Regler die Leistung des Benzinmotors verändert. Diese Anordnung unterscheidet sich aber von der vorliegenden wesentlich dadurch, daß dort die Spannung bei den verschiedenen Belastungsstufen vom Regler verändert wird. Bei Leerlauf läuft jene Gruppe langsam, die Spannung ist also niedrig, bei zunehmender Belastung gibt der Regler erhöhte Umlauf zahl und erhöhte Spannung. Im Gegensatz dazu stellt bei der vorliegenden Anordnung die Regelvorrichtung die Leistung des Benzinmotors so ein, daß die Spannung innerhalb weiter Grenzen konstant ist, und daß die Umlaufzahl bei Leerlauf eine sehr hohe, bei Überbelastung eine niedrige ist.

Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 und 2 beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung. Die Kurbelwelle α der Verbrennungskraftmaschine b ist mit dem Anker c der überkompoundierten Dynamomaschine gekuppelt. Die Feldpole der Dynamomaschine sind mit der Nebenschlußwicklung d und der vom Nutzstrom durchflossenen Stromspule β bewickelt. Die beiden Wicklungen d und β sind so gegeneinander abgeglichen, daß die Spannung der Maschine bei konstanter Tourenzahl und zunehmender Belastung nicht nur nicht abnimmt, sondern in einem gewissen Grade zunimmt. An die Netzspannung ist die Wicklung f eines Relais angelegt. Der Eisenkern g desselben ist bei der Fig. 1 gelenkig mit dem Hebel h verbunden, welcher die Drosselplatte i und dadurch die Zufuhr des Gasgemisches zur Explosionskraftmaschine verstellt. Die Einrichtung wirkt folgendermaßen:

Wenn das Netz der Dynamomaschine schwach belastet ist, so ist die Erregung eine schwache und der Regler hält die Drosselklappe i so weit geöffnet, daß die Verbrennungskraftmaschine mit hoher Geschwindigkeit läuft, um die geforderte konstante Spannung von beispielsweise 120 Volt trotz der schwachen Erregung abzugeben. Tritt eine Erhöhung der Belastung des Netzes ein, etwa auf normale Vollast oder noch bis zu 25 Prozent über die normale Vollast, so wird das Feld der Dynamo durch die überkompoundierende Hauptstromwicklung β stärker erregt, und die Spannung würde steigen, wenn nicht der Regler eine der Spannungszunahme entsprechende Tourenverminderung durch Drosselung des Treibmittels bis zu dem Grade bewirkte, welcher dem konstanten Spannungswert entspricht. Tritt plötzlich ein überhoher Belastungsstoß ein, welcher das Drei- bis Siebenfache der Normallast betragen kann, so fällt die Tourenzahl. Die Energie der Schwungmassen sorgt dafür, daß die Maschine trotz ständig fallender Tourenzahl noch weiterläuft und Stromstärke erzeugt, welche infolge der überkompoundierenden Wicklung eine ganz erhebliche Größe hat. Sollte hierbei der BelastungsstoB nicht über-

wunden werden, so wird die Belastung abgeschaltet und die Maschine wieder auf Leerlaufgeschwindigkeit gebracht. Dann wird die Überbelastung von neuem eingeschaltet, und es kann nun die ganze Schwungradenergie zwischen, Leerlauf und niedrigster Tourenzahl der Maschine infolge der starken Erregerwirkung der überkompoundierenden Wicklung zur Überwindung des Belastungsstoßes ausgenutzt werden. Dieses Spiel läßt sich mehrfach wiederholen, falls die Dauer und Größe des Belastungsstoßes dies notwendig machen sollte. Natürlich fällt bei derartigen starken Belastungsstößen die Spannung bald unter den Normalwert herab. Dies führt zum Erlöschen direkt angeschlossener Lampen, ^ hat aber für die Überwindung des Überlastungsstoßes keinen Nachteil.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem an Stelle der Füllungsreglung eine einfache Aussetzerreglung durch Kurzschließung der Zündung getreten ist.

Parallel zu dem durch die Primärwicklung p und den Unterbrecher u des Zündapparates gebildeten Primärstromkreis ist der Kurzschlußkontakt m,n geschaltet. Der in der Sekundärspule s erzeugte Zündstrom wird in bekannter Weise durch den Verteiler υ den einzelnen Kerzen der Verbrennungskraftmaschine zugeführt. Die Spannungsspule f und die Feder t, welche den Kurzschlußkontakt m, η zu öffnen strebt, sind so gegeneinander abgeglichen, daß der Kurzschlußkontakt m, η bei dem konstant zu haltenden Wert der Spannung von beispielsweise 120 Volt nach einer gewissen Anzahl von Zündungen im Explosionsmotor einmal geschlossen werden muß, um durch Aussetzung der Zündung einer Überschreitung der Spannung vorzubeugen. Trachtet also infolge einer Belastungsänderung die Spannung zu steigen, so vermehrt der Regler die Zündungsaussetzer. Will die Spannung sinken, so vermindert er durch längeres Offenhalten des Kurzschlußkontaktes m, η die Aussetzerzahl, bis beim neuen Belastungszustand die Spannung wieder auf ihren Konstanzwert hinaufgegangen ist. ·

Die vorliegende Erfindung wird auch mit Vorteil bei anderen Wärmekraftmaschinen angewandt, sofern dieselben, wie die Explosionsmotoren, eine sehr starke Überlastung nicht zulassen. Dies gilt z. B. von Dampfmaschinen, die sehr klein bemessen sind und normalerweise mit sehr großer Füllung arbeiten. Insbesondere hat das Regulierverfahren in Fällen Bedeutung, in denen die Dynamomaschine einen Elektromotor treibt, der stark wechselnder Belastung ausgesetzt ist und außerdem ein Lampennetz speist. Beispielsweise für Erdbohrmotoren treten die gedachten Belastungs-Schwankungen ein. Wenn der Erdbohrer aus weichem Boden plötzlich auf eine harte Steinkruste o. dgl. stößt, so kann die Belastung auf das Drei- bis Siebenfache der Normallast steigen. Der Erdbohrmotor läuft nunmehr so langsam, daß die gegenelektromotorische Kraft seines Ankers nahezu verschwindet und nur noch der Ohmsche Widerstand der Ankerwicklung im Stromkreis liegt. Dies bedeutet eine kurzschlußartige Belastung der Dynamomaschine. Eine Nebenschlußmaschine' würde dann versagen, während durch das den Erfindungsgegenstand bildende Regelverfahren der Betrieb aufrechterhalten werden kann.

Claims (3)

Patent-An Sprüche:

1. Regelvorrichtung für einen aus Kraftmaschine und Dynamo bestehenden Maschinensatz, dadurch gekennzeichnet, daß die Dynamomaschine außer der Nebenschlußwicklung eine an sich bekannte überkompoundierende Hauptstromwicklung besitzt, und daß die Drehzahl der mit erheblichen Schwungmassen ausgerüsteten Kraftmaschine durch einen auf konstante Dynamospannung hinarbeitenden Regler beeinflußt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an Spannung liegendes Relais, welches ein die Leistung der Kraftmaschine veränderndes Organ, ζ, B. die Gemischdrossel, verstellt.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 für elektrisch gezündete Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais mittels eines Kontaktes durch Abschaltung oder Kurzschließung des Zündstromes Zündungsaussetzer in der Verbrennungskraftmaschine veranlaßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.