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Regelung von Starkstromanlagen. Werden mehrere elektrische Energieverbraucher
aus einer gemeinsamen Stromquelle gespeist, so entsteht häufig. die Aufgabe, bei
schwankender Energieaufnahme der einzelnen Verbraucher den Gesamtverbrauch konstant
zu halten oder nach oben oder unten zu begrenzen. Man kann diese Aufgabe dadurch
lösen, daß ein einzelner Verbraucher oder Gruppen von Verbrauchern durch Vermittlung
eines Leistungsmessers in Abhängigkeit von dem Gesamtverbrauch in seiner Energieaufnahme
so geregelt wird, daß diese bei wachsendem Gesamtverbrauch verringert und bei sinkendem
Gesamtverbrauch vergrößert wird, und somit eine ähnliche Ergänzung des nicht geregelten,
Teiles der Verbraucher stattfindet, wie sie durch Energiespeicher erreicht wird.
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Nach der Erfindung werden die Umschalteinrichtungen zum Umschalten
vom Leistungs-. messer des einzelnen Verbrauchers 'auf den für den Gesamtverbrauch
zwangläufig gekuppelt und so eingerichtet, daß die Umschaltung des Verbrauchers
vom eigenen Leistungszeiger auf den der Gesamtleistung und umgekehrt ohne, Unterbrechung
erfolgt; dadurch werden Stromstöße und falsche Schaltungen mit Sicherheit vermieden.
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Als Beispiel der Erfindung sei in folgendem eine Einrichtung beschrieben,
bei der eine Papierfabrik aus einem . Drehstromnetz gespeist
wird.
Es ist die Aufgabe gestellt, daß die dem Netz entnommene Energie innerhalb bestimmter
Stromwerte in zahlreichen Abstufungen fest eingestellt werden kann, wobei dieser
fest einzustellende Stromwert möglichst konstant zu halten ist. In der Papierfabrik
sind eine große Anzahl elektrischer Maschinen und Apparate angeschlossen, die sämtlich
einen stark wechselnden und ganz unregelmäßig schwankenden Stromverbrauch haben.
Unter diesen Verbrauchern sind vier große Kraftschleifersätze, von denen jeder einen
erheblichen Teil des Gesamtverbrauches benötigt. Es ist die weitere Bedingung gestellt,
daß auch die Stromaufnahme Jedes dieser Schleifsätze für sich selbsttätig konstant
zu halten ist, und zwar muß dieser konstant zu haltende Strom ebenfalls in weiten
Grenzen eingestellt werden können.
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Zur Regelung der Stromaufnahme jedes einzelnen Schleifermotors ist
für jeden dieser Motoren die bekannte Schleiferregelung mittels eines als Leistungsmesser
dienenden Motorrelais vorgesehen. Dieses Motorrelais wird von einem im Motorstrom
liegenden Stromtransformator gespeist und hält diesen Strom dadurch konstant, daß
es ein Drosselventil in der Druckwasserleitung des Schleifers mehr oder weniger
öffnet. Durch Auflegen von Gegengewichten, die auf den beweglichen Teil des Motorrelais
einwirken, kann dabei in an sich bekannter Weise der Motorstrom zwischen gewissen
Grenzen beliebig eingestellt werden.
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Die Regelung des dem Netz entnommenen Gesamtstromes der ganzen Anlage
wird dadurch bewirkt, daß das Regelorgan eines beliebigen Schleifers von seinem
eigenen Motortransformator ab und auf einen besonderen vom Gesamtstrom der Papierfabrik
durchflossenen Netztransformator umgeschaltet wird. Dann regelt der betreffende
Schleiferregler den zugehörigen Schleifer nicht mehr auf Konstanz des von seinem
Antriebsmotor aufgenommenen Stromes, sondern auf Konstanz des Netzstromes. Diese
Regelung erfolgt dabei selbsttätig zwischen Leerlauf und Vollbelastung des betreffenden
Schleifmotors. Die Regelgrenze für den Belastungsausgleich ist hierbei durch den
Wert der zulässigen Belastung des betreffenden Schleifrnotors gegeben. Es ist in
jedem Fall zu prüfen, ob dies ausreicht. Andernfalls muß für die obengenannte Gesamtregelung
des Netzes ein größerer etwa vorhandener Schleifmotor ausgewählt werden, der einen
größeren Prozentsatz der Gesamtenergie für sich allein beanspruchte, oder es müssen
statt eines mehrere Schleifermotoren gemeinsam auf den Netztransformator geschaltet
werden.
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In Abb. l ist ein grundsätzliches Schaltbild der Anlage angegeben.
Dabei ist der Einfachheit halber statt der drei Leitungen des Drehstromnetzes nur
eine gezeichnet. 1 ist die von außen kommende Leitung des Drehstromnetzes, die in
eine Transformatorstation 2 führt. Hier ist ein Stromtransformator 3 angeordnet,
hinter dem eine Teilung des Stromes stattfindet. Die eine Leitung 4 führt in die
Schleiferei 5, während die andere Leitung 6 zu dem allgemeinen Verteilungssystem
der Papierfabrik führt. Diese Leitung 6 ist die Leitung stark schwankenden Stromes.
Die Leitung 4 dagegen ist die Leitung, welche den Ausgleich des stark schwankenden
Stromes bewirkt. Sie ist in der Schleiferei an die gemeinsamen Sammelschienen 7
für die vier Schleifmotoren 8, 9, 1o, 11 angeschlossen. Jeder Schleifermotor hat
seinen Motortransformator 12, 13, 14, 15 und sein Motorrelais 16, 17, 18, 19 für
die Schleiferregelung sowie eine Umschaltvorrichtung 2o, 21, 22, 23. Letztere werden
zweckmäßig sämtlich zu einem einzigen Umschaltapparat vereinigt. Dieser Umschaltapparat
schließt die zum Betrieb nicht erforderlichen Stromwandler kurz (was jedoch nicht
gezeichnet ist) und verhindert, wie weiter unten angeführt ist, falsche Schaltungen,
beispielsweise das gleichzeitige Umschalten von zwei Schleifern auf den Netzstromwandler
3. Die sämtlichen Umschaltvorrichtungen sind über die Hilfssammelschienen 24, die
Leitung 25, den Spannungsregler 26 und die Verbindungsleitung 27 mit der Sekundärwicklung
28 des Stromtransformators 3 in der Transformatorstation 2 verbunden. Der Regeltransformator
26 wird lediglich aus Zweckmäßigkeitsgründen eingefügt, um an Leitungen zwischen
der Transformatorstation 2 und der Schleiferei zu sparen, wenn die Entfernung erheblich
ist. Der Spannungsteiler 26 ist mit einer Reihe von Anzapfungen versehen, auf welche
durch den Umschalter 29 die Leitung 25 beliebig eingestellt werden kann. Ist der
Spannungsteiler wegen geringer Entfernung zwischen Transformatorstation und Schleiferei
nicht erforderlich, so können die zahlreichen Anzapfungen des Umschalters 29 unmittelbar
an die Sekundärwicklung 28 des Netzstromtransformators angeschlossen werden.
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Die Schaltung der zu einem einzigen Apparat vereinigten Umschaltevorrichtungen
2o bis 23 ist in Abb. 2 dargestellt, und zwar wieder nur für eine Phase der vier
Schleifer. Alle drei Phasen sind unter sich genau gleich geschaltet. 116 bis 11g
sind je eine Phase des Motorrelais, 112 bis 115 eine Phase der Sekundärwicklung
des entsprechenden Motortransformators. -.128 ist die entsprechende Phase der Sekundärwicklungen
des Stromwandlers 3. Der- Einfachheit halber ist auf den Spannungsteiler in diesem
Schaltbild keine Rücksicht mehr genommen. 34 und 35 sind zwei Umschalter mit je
vier Stellungen. Die Schalter 34, 35 und 36 bis 39 sowie der Umschalter 40 sind
ebenfalls dreiphasig zu denken. Sie sind in der Schaltwalze
vereinigt,
und zwar liegen die Schalter 34, 35 und die Schalter 36 bis 39 auf der Hauptwalze
und der Schalter 40 mit den Stellungen toi für Netztransformator 128 und 2o2 für
die Maschinentransformatoren 112 bis 115 auf einer Nebenwalze. Die beiden Walzen
sind miteinander so verriegelt, daß die Nebenwalze jederzeit nach Belieben in die
Stellung toi (Netztransformator) oder 2o2 (Maschinentransformator) geschaltet werden
kann. Die Hauptwalze dagegen kann nur gedreht werden, wenn die Nebenwalze in derStellung2o2
(Maschinentransformator) steht; in der Stellung toi des Umschalters 40 ist sie gesperrt:
In dem Schaltbild Abb. 2 ist angenommen, daß der Schleifer g, der Reihenfolge nach
der zweite, vom Netztransformator beeinflußt wird, also die gesamten Leistungsschwankungen
ausgleicht, während die Schleifer 8, io und ii von den zugehörigen Maschinentransformatoren
112, 1i4, 115 geregelt werden. Die Schalter 36, 38 und 3g sind dementsprechend geschlossen,
der Schalter 37 dagegen geöffnet, und die Umschalter 34 und 35 liegen in den Stellungen
22o und 222, die zum Schleifer g führen. Die Nebenwalze mit dem Schalter 40 liegt
in der Stellung toi, auf Netztransformator geschaltet.
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Soll jetzt die Netzregelung vom Schleifer 8 aus erfolgen, so ist der
Schleifer g auf seinen eigenen Motortransformator 113 umzuschalten, der Schleiffer
8 dagegen auf den Netztransformator i28. Um diese Schaltung zu bewirken wird zunächst
die Nebenwalze 40 in die Stellung 2o2 (Maschinentransformator) umgelegt: Dadurch
wird die Verbindung 203 mit der geerdeten Leitung 204 hergestellt und der
Netztransformator 128 kurzgeschlossen. Gleichzeitig tritt der Maschinentransformator
113 über die Leitung 22o, Schalter 34, Leitung 203,
204 und das Motorrelais
117 in Tätigkeit. Es werden in dieser Stellung also die Schleiferregeler 116, 118
und iig über die zugehörigen Schalter 36, 38 und 39, der Schleiferregler
117
dagegen, da Schalter 37 noch geöffnet ist, über den Umschalter 34 beeinflußt.
Wird jetzt die Hauptwalze mit dem Schalter 34 und 35 von Stellung 22o und 222 auf
2io und 212 umgestellt, so wird bei dieser Umstellung auch der Schalter 37 zunächst
geschlossen und darauf die Verbindung 210, 203 hergestellt und der Schalter
36 geöffnet. Die Schleifer g, io, ii werden jetzt von den zugehörigen Maschinentransformatoren
113, 114, 115 geregelt, während der Schleifer 8 über die Umschalter 34 und 35 ebenfalls
noch von seinem Maschinentransformator iiz gespeist wird. Um den Schleifer 8 auf
den Netztransformator umzuschalten, wird zuletzt die Nebenwalze 40 wieder in die
Stellung gor gebracht. Hierdurch wird der Maschinentransformator 112 über die Leitung
2io, 2o3, toi, 212 kurzgeschlossen, so daß nur der N°tztrarsformator 128 über die
Leitungen 2o3; toi, 212, 204 den Schleiferregler 116 beeinflußt.
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' Hiermit ist die Umschaltung vollendet. Sie kann in ähnlicher Weise
für jeden anderen Schleifer wiederholt werden.
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Stromstöße treten bei diesen Umschaltungen nicht auf. Es nimmt vielmehr
nach dem Umi schalten der Strom des neu auf den Netztransformator geschalteten Schleifers
den Wert an, welcher der neuen Einstellung entspricht, und zwar mit einer Geschwindigkeit,
welche der mechanischen Regelgeschwindigkeit des Drosselventils entspricht.
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Die Ausführung der Umschaltwalze, Schalter und sonstigen Hilfseinrichtungen
kann unter Wahrung der im vorangehenden dargestellten . Grundsätze in beliebiger,
an sich bekannter Weise, sehr mannigfaltig ausgebildet werden. Wichtig ist stets,
daß bei der Umschaltung des Verbrauchers vom eigenen Leistungszeiger auf den der
Gesamtleistung und umgekehrt keine Unterbrechung der Regelung stattfindet, was,
wie in dem beschriebenen Beispiel durch die Schaltung oder in sonst bekannter Weise
auf andere Art, z. B. durch die mechanische Abhängigkeit der einzelnen Umschaltekontakte
voneinander erreicht werden kann.
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Sind große und- kleine Verbraucher oder Gruppen von Verbrauchern vorhanden,
die zum Ausgleich der Belastung herangezogen werden können, so empfiehlt es sich,
diese den zeitweilig auftretenden Schwankungen entsprechend auszuwählen. Sind die
Schwankungen klein, so kann auch der zum Ausgleich herangezogene Verbraucher klein
sein und umgekehrt. Stets muß aber, um einen vollständigen Ausgleich erzielen zu
können, die Schwankung geringer sein als die höchste Leistung des zur Regelung benutzten
Verbrauchers oder der Verbrauchergruppe.