DE368799C

DE368799C - Anordnung zur Anwendung der Regelvorrichtung fuer Windradantrieb

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Publication number: DE368799C
Application number: DEB98809D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1921-03-17
Filing date: 1921-03-17
Publication date: 1923-02-08

Description

Anordnung zur Anwendung der Regelvorrichtung für Windradantrieb. Bei der Erfindung handelt es sich um; die Regelung von Gleichstromerzeugern, -die- von Windrädern-angetrieben werden und zusammen mit einer Sammlerbatterie eine selbständige Kraftanlage bilden. Hierbei soll nicht nur die Netzspannung selbsttätig gehalten .werden" es muB auch - unabhängig von der jeweils zur Verfügung stehenden Windkraft - jeder S trom= bedarf im Verbrauchsnetz gedeckt werden können. In der Abb. z ist D eine Nebenschluß- oder Verbunddynamo, Z eine mit dieser direkt gekuppelte, vomNetzfremd erregte7,usatzdynamo, die in Reihe geschaltet ist mit der Batterie B. Die Zellenzahl ist im Verhältnis zur Netzspannung so gewählt, daß die Zusatzdynamo bei Ladung sowohl wie bei Entladung als Generator arbeiten muß. F ist der Nebenscblußregler mit Umpoluug für die Zusatzdynamo; man ist also in der Lage, von Ladung auf Entladung oder umgekehrt überzugehen, ohne den Batteriestromkreis unterbrechen zu müssen. Der Nebenschlußregler wird verstellt durch den Motor M, der durch den Umschalter A1 und das Spannungsrelais C in Abhängigkeit von der Netzspannung im Rechts- oder Linksgang gesteuert wird. Als Kraftwelle für den Antrieb des Maschinensatzes DZ dient das nur angedeutete große Windrad R1, das vermittels eine` in der Zeichnung nicht sichtbaren Kegelräderpaares der Welle W1, des Kegelräderpaares K2 und der konischen Riemenscheiben S-l und S2 die Arbeit auf die Maschinen DZ überträgt. G ist ein Differentialgetriebe, dessen unteres Sonnenrad mit der Vertikalwelle W1, dessen oberes Sonnenrad mit der Hohlwelle W2 fest verbunden ist und dessen Planetenräder, in einem Zahnkranz gelagert, mit diesem in der einen oder anderen Drehrichtung umlaufen können. Dieser Zahnkranz treibt das auf einer Schnecke sitzende Zahnrad U an. Diese Schnecke bewegt je nach ihrer Drehrichtung mit Hilfe dir Gewindebuchse T, der Stange 0, des Winkelhebels -H und der Riemengabel N den Riemen auf den konischen Scheiben Sl und S2 hin und her.
Da; kleine Windrad R2, das zum großen Windrad auch zentral angeordnet sein kann, treibt vermittels des Kegelräderpaares K1 die Hohlwelle W2 an, die-um die VertikalwelleW1 angeordnet - mit dieser im entgegengesetzten Drehsinn umläuft.
Der Maschinensatz DZ hat auf der der koni -schenScheibeS2entgegengesetztenSeite eineLosscheibe S4 und eine Festscheibe S3, die von der Antriebsscheibe S5 einer Hilfskraftmaschine angetrieben werden kann. Die konische Riemenscheibe S2 ist auf der Dynamowelle mit Freilauf angeordnet, das heißt, die Dynamo D kann als Motor weiterlaufen, wenn die Scheibe S2 aus Mangel an Antriebskraft stehenbleibt.
Die Regelung vollzieht sich infolgender Weise Es herrsche eine mittlere Windgeschwindigkeit. Das große Windrad Rl drehe sich mit der relativ günstigsten, etwa 1/2 Windgeschwindigkeit und das fast reibungslos laufende kleine Windrad R2 mit der vollen Windgeschwindigkeit. Hierbei laufen die Welle WI und W2 mit gleicher Drehzahl in entgegengesetztem Drebsinn um; der Zahnkranz - des Differentialgetriebes und die Zwischenglieder U, T, 0, H mit der Riemengabel N befinden sich in Ruhe. Die Dynamo D arbeite dabei mit einer mittleren Leistung bei normaler Spannung auf das Netz und die Zusatzdynamo ergänze mit einer geringen Leistung aus der Batterie die noch für das Netz fehlende Energie. Das Spannungsrelais 'C befindet sich in der Ruhelage. Die Apparate A, F und der Motor M ebenfalls. Der Kraftverbrauch im Netz werde nun allmählich größer. Durch die stärkere Belastung der beiden Dynamos sinkt die Spannung; das Relais C wird wirksam und dadurch auch der Nebenschlußregler F - den Erregerstrom der Zusatzdynamo verstärkend -so lange verstellt, bis durch stärkere Belastung der Batterie und Zusatzdynamo die Dynamo D so weit entlastet ist, daß sich die normale Spannung wieder eingestellt hat. Es ist dabei zu beachten, daß die Zusatzdynamo im Höchstfalle nur 1/, der Klemmenspannung der Dynamo erreicht, daß aho jeder Wechsel der Stromstärke von D auf Z oder umgekehrt einer jeweils mindesten2 fünffachen Belastungsänderung der Dynamo entspricht. Sinkt der Kraftverbrauch im Netz, so steigt die Spannung; da. Spannungsrelais C wird wieder wirksam und es spielt sich der Regelungsvorgang im umgekehrten Sinne wie vorher beschrieben ab.
Der Kraftverbrauch im Netz habe sich so weit verringert, daß der Batteriekreis stromlos geworden ist und die Dynamo allein Strom an das Netz abgibt. Der Nebenschlußregler F steht etwa auf Mittelstellung. Tritt nun eine weitere Energieabnahme im Netz ein, so steigt wiederum die Spannung; der Nebenschlußregler F bewegt sich weiter, polt die Zusatzdynamo um und verstärkt den Erregerstrom so lange, bil- die nun auf Ladung arbeitende Zusatzdynamo durch stärkere Belastung der Dynamo die Netzspannung wieder normal eingestellt hat.
Der Wind flaue nun allmählich bis zur Windstille ab, sofort tritt ein verhältnismäßig starker Abfall der Umdrehungszahl des Maschinematzes und der Netz"pannung ein mit dem Erfolg, daß die Batterie noch mehr belastet und die Dynamo entlastet wird, bis sich immer wieder die Netzspännung normal eingestellt hat. Es wird nun ein Augenblick kommen, in welchem die Dynamo leer, also nur mit Spannung läuft, weil der Wind -gerade nur für den Antrieb der Zusatzmaschine ausreicht, die unter jedem Belastungszustand im Netz und bei jeder Windstärke die Spannung immer wieder normal einregelt. Wird der Wind noch schwächer; Eo muß notgedrungen die Umdrehungszahl des Ma-chinen_atzes abfallen. Die Folge davon ist, daß die Dynamo vom Netz Strom aufnimmt und als Motor arbeitet, mit dem Windrad gemeinsam also die Zusatzdynamo antreibt. Tritt Windstille ein, so bleibt das ganze Getriebe einschließlich der konischen' Dynamoscheibe S2 stehen, während nun die Dynamo, als Motor weiterlaufend, den Antrieb der Zusatzdynamo @o lange allein übernimmt,. bis derWindkraftantrieb wieder inWirksamkeit tritt. Hält die Windstille zu lange an und tritt dadurch eine vorzeitige Entladung. der Batterie ein, so wird die Hilfsmaschine in Betrieb gesetzt und der Maschinensatz von dieser angetrieben, wobei die' Einregelung der Belastungsverteilung auf beide Dynamos sich selbsttätig in der gleichen Weise vollzieht wie beim Windradantrieb.
Die Bewegung der Riemengabel N durch das Differentialgetriebe kann auch durch einen von der Welle des Maschinensatzes angetriebenen mechanischen Regler - beispielsweise einen Fliehkraftregler - geschehen, .der die Umdrehungszahl des Maschinensatzes gleich oder nahezu gleich hält. Allerdings geht dadurch der Vorteil der zwangläufigen Einstellung der jeweils günstigstenSchaufelgeschwindigkeitverloren ; di3 Einrichtung eignet sich dann aber auch ohne weiteres für den Antrieb von der Achse eines Fahrzeuges aus. _ In Abb. 2 ist L eine Wagenachse mit den daraufsitzenden Antriebsscheiben S5 und S6. S3 undS4 sind die durch Kreuzung eines der beiden Riemen im entgegengesetzten Drehsinn umlaufenden angetriebenen Scheiben. Diese Scheiben sind - mit Freilaufnaben versehen - so auf die Welle W aufgesetzt, daß diese bei jeder Fahrtrichtungsänderung immer nur in ein und demselben Drehsinn umläuft. S1 ist die den Maschinensatz antreibende konische Riemenscheibe und 52 ist die ebenfalls mit Freilauf ausgestattete konische Dynamoscheib3. R ist der auf der Dynamoachse sitzende Fliehkraftregler und N die von diesem bewegte Riemengabel.
Die bei jeder Fahrtrichtung immer nur, wie vorerwähnt, in ein und derselben Drehrichtung mit veränderlicher Geschwindigkeit umlaufende Welle W überträgt die von der Wagenachse aufgenommene Arbeit auf den. Maschinensatz WZ. Der Fliehkraftregler hält durch Verschieben der Riemengabel bzw: des Riemens die Umdrehungs= zahl des Maschinensatzes nahezu gleich. Bei Stillstand der Riemenscheibe Sl läuft der Maschinensatz wie nach Abb. i als Motorgenerator und im übrigen mit derselben elektrischen Regelung weiter:

Claims

PATENT-AN5PRÜCHE: i. Schaltung zum Betriebe von Stromerzeugern, die durch Windräder öder andere unregelmäßige Kraftquellen angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptdynamo und eine mit einer Sammlerbatterie in Reihe geschaltete, sowohl bei Ladung. als auch bei Entladung als Stromerzeuger arbeitende Zusatzdynamo gemeinsam vom Windrad angetrieben wird, wobei zweckmäßig die Haupt- und Zusatzdynamo in an sich bekannter Weise direkt gekuppelt sind.
2. Schaltung zur selbsttätigen Regelung der Haupt- und Zusatzdynamo' mit Sammlerbatterie nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß7die die Zusatzdynamo vorzugsweise durch Beeinflussung der Erregung selbsttätig steuernde Regelvorrichtung in Abhängigkeit von der Netzspannung derart wirkt, daß bei wechselnder Antriebskraft und bei wechselndem Kraftbedarf im Netz durch entsprechende Verstärkung oder Verringerung der Lade- bzw. Entladestromstärke die Netzspannung gleich gehalten wird, wobei die Summe der beiden Dynamobelastungen sich der jeweilig zur Verfügung stehenden Antriebskraft selbsttätig anpaßt und gegebenenfalls die Dynamo als Motor allein oder gemeinsam mit der Kraftmaschine die Zusatzdynamo antreibt.
3. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch ge-, kennzeichnet, daß eine mit Freilauf versehene Riemenscheibe für den Dynamoantrieb angewendet wird, die bei Stillstand der Riemenscheibe es der Dynamo ermöglicht, als Motor weiterzülaüf en.
4. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Verbundwicklung versehene Hauptdynamo verwendet wird, deren Hauptstromwicklung so bemessen ist, daß bei Betrieb als Stromerzeuger sowohl wie bei Betrieb als Motor bei jeder Belastung die Umdrehungszahl des Maschinensatzes unverändert bleibt.
5. Anordnung -zur Ausübung des V erfahrens nach Anspruch i und ' 2, dadurch gekennzeichnet,- daß ein vom Maschinensatz angetriebener Geschwindigkeitsregler (Abb. 2) durch Verschieben des Riemens auf den beiden konischen Riemenscheiben die Geschwindigkeit des Maschinensatzes gleich oder nahezu gleich hält.
6. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Ansprach i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei von einer Fahrzeuglaufachse.durch geraden oder geschränkten Riemen zueinander in entgegengesetztem Drehsinn angetriebene Riemenscheiben mit FTeilaufnaben derartig auf die gemeinsame Welle aufgesetzt sind, daß diese bei wechselnder Fahrtrichtung immer nur in einer Drehrichtung läuft.