DE38880C - System der elektrischen Stromvertheilung mittelst Volta-Induktoren - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 16. December 1885 ab.

Nachdem es des Oefteren klar ausgesprochen und vorgeschlagen war, die Fortführung elektrischer Energie zu entfernten Stromconsumtionsstellen ohne kostspielige Zuleitungen dadurch zu ermöglichen, dafs man in der Nähe jener Consumtionsstellen Volta-Inductoren aufstellte,, denen im allgemeinen Wechselströme von hoher Spannung und geringer Stärke zugeführt wurden, um daselbst in Ströme von grofser Stärke und geringer Spannung umgewandelt zu werden, so ist doch erst von Gaulard und Gibbs diese Methode ausgearbeitet worden, und wurden von den Genannten die ersten praktischen und erfolgreichen Anwendungen gemacht.

Während Gaulard und Gibbs sich zunächst bemühten, mit Hülfe solcher Apparate die elektrische Energie auf weite Entfernungen zu übertragen, und infolge dessen dazu geführt wurden, eine gröfsere Anzahl solcher Apparate mittelst Hintereinanderschaltung von einem gemeinschaftlichen Stromkreise aus zu speisen, so haben andererseits Zipernowsky, Deri & B la thy vorgeschlagen, mehrere solcher Inductionsapparate oder, wie sie es nennen, Transformatoren von einem gemeinschaftlichen Stromkreise aus zu speisen, indem sie diese Apparate parallel von verschiedenen Punkten der beiden Stromleitungen des Ha'uptstranges abzweigten. Sie glaubten, dieser Anordnung den Vorzug geben zu müssen, weil auf diese Weise die einzelnen Consumtionsstellen eine gröfsere Unabhängigkeit von einander erhielten, und der Stromzuflufs zu diesen Consumtionsstellen' in automatischer Weise ohne Zuhülfenahme von Zwischenapparaten regulirt werden konnte.

Es liegt auf der Hand, dafs man im allgemeinen mittelst dieser Anordnung zu kostspieligeren Zuleitungen gelangt, als es bei der Gaulard & Gibbs'schen Hintereinanderschaltung der Generatoren der Fall sein würde. Die Stärke der Zuleitung bei der Zipernowsky-Deri'schen Anordnung wird auch wesentlich mit durch den Umstand bedingt, dafs man in den inducirenden Windungen nicht nur eine constante, sondern auch eine bei allen Transformatoren gleiche Spannung aufrecht erhalten mufs, da in den meisten Fällen alle in der Anlage befindlichen Lampen auf die gleiche Spannung eingerichtet sind. Eine gleiche Spannung kann aber nur dann erzielt werden, wenn die Zuführungsleitungen so gewählt sind, dafs zwischen den einzelnen Transformatoren keine nennenswerthe Energie consumirt wird oder, was auf dasselbe herauskommt, kein Spannungsverlust stattfindet.

Dieser Umstand fällt besonders dann ins Gewicht, wenn es sich um eine planmäfsige Beleuchtung eines gröfseren Districts von einer sogen. Centralstation aus handelt.

Für derartige Centralbeleuchtungsstationen mittelst Volta-Inductoren dürfte eine Anordnung zweckmäfsig sein, wie sie in nachfolgendem beschrieben werdensoll, und welche zwei Gesichtspunkten Rechnung trägt. Einmal mufs man sich bemühen, bei einem Minimum von Kupfer einen möglichst geringen Energieverlust in demselben zu. erhalten, so dafs also ein möglichst kleiner Widerstand anzustreben ist.

Zweitens mufs berücksichtigt werden, dafs die Lampen überall stets mit gleicher und constanter Spannung brennen, wie auch die An-

zahl der Lampen in den einzelnen zu je einem Inductionsapparat gehörigen Gruppen variiren mögen.

In Uebereinstimmung hiermit wird nun das Leitungsnetz in folgender Weise angeordnet:

Man theilt den ganzen District in eine Anzahl Unterabtheilungen, deren Gröfse bedingt wird durch die Zahl der Lampen, die von einem Volta - Inductor aus gespeist werden sollen. Sind im Ganzen beispielsweise ioooo 16 kerzige Lampen mit Strom zu versorgen, so müfste man die Inductionsapparate so grofs wählen, dafs jeder gegen 500 bis 1000 Lampen versorgen kann. Es würden also ι ο bis 20 secundäre Generatoren über den District vertheilt werden, und zwar möglichst im Mittelpunkt der 10 bis 20 Unterabtheilungen. Jeder Inductionsapparat erhält nun seine besonderen Hin- und Rückleitungen zum Stromerreger (der Einfachheit wegen wird nur ein Stromerreger angenommen, den man sich durch eine Anzahl parallel geschalteter ersetzt denken mufs).

Die Zuführungskabel (um Kabel wird es sich wohl nur allein handeln) enthalten nun jedes einen dünnen isolirten Draht, welcher den Zweck hat, über die an den Lampen vorhandene Spannung fortlaufend Angabe zu machen.

Um die Zuführungsleitung nicht zu dick werden zu lassen, .ist es noth wendig, dafs ein Theil der von dem Stromerreger ausgehenden Energie in dieser Leitung absorbirt wird. Ueber das Wieviel entscheidet jedesmal ein Vergleich zwischen den Kosten des Kupfers und der von den Kabeln absorbirten Energie. Die Folge wird sein, dafs an dem Stromerreger eine andere Spannungsdifferenz vorhanden sein mufs, als an den Klemmen der inducirenden Windungen der Inductionsapparate.

Man wird die Zuleitungen für sämmtliche Inductionsapparate so einrichten, dafs überall der gleiche Spannungsverlust vorhanden ist. Nimmt man nun an, dafs in allen Gruppen die volle Anzahl Lampen brennt, für welche die Inductionsapparate bestimmt sind und für welche die Querschnitte der Zuleitungen berechnet sind, so werden offenbar alle Lampen mit gleicher und mit ihrer normalen Spannung brennen, falls der Stromerzeuger die entsprechende elektromotorische Kraft hat.

Tritt ferner der Fall ein, dafs die Zahl der Lampen in allen Gruppen in gleichem Mafse sich vermindert, so würde die Spannung an allen Lampen steigen, falls man die elektromotorische Kraft des Stromerzeugers unverändert liefse. Es läfst sich aber sehr leicht (sei es automatisch, sei es nicht automatisch) die elektromotorische Kraft entsprechend vermindern, bis die normale Spannung an den Lampen (welche mit Hülfe der von den Lampenleitungen nach den in der Centralstation aufgestellten Spannungszeigern führenden Mefsdrähte controlirt wird) wieder hergestellt ist.

Anders liegen die. Verhältnisse, wenn die Zahl der Lampen sich in den einzelnen Gruppen in ungleichmäfsiger Weise vermindert, so dafs also in einigen Gruppen noch alle Lampen brennen, in anderen Gruppen aber nur wenige, in noch anderen vielleicht gar keine. Aus einer solchen Sachlage würde sich die Nothwendigkeit ergeben, dafs die elektromotorische Kraft des Stromerzeugers für die verschiedenen Gruppen eine verschiedene sein müfste, um an allen die normale Spannungsdifferenz aufrecht erhalten zu können. Da aber für alle Gruppen nur ein gemeinschaftlicher Stromerzeuger vorhanden ist, so ist es geboten, die normale Spannung an allen Lampen durch andere Mittel zu bewirken.

Zu diesem Zwecke werden die Klemmen gleicher Polarität der inducirenden Windungen aller Inductionsapparate durch Ausgleichdrähte verbunden, durch deren richtige Bemessung eine vollkommene Constanz der Spannungsdifferenz an den Klemmen der inducirenden Windungen bewirkt werden kann, wie sehr auch die Lampenzahl in den einzelnen Gruppen variiren möge.

In der beiliegenden Zeichnung bedeuten A₁ und A₂ die beiden Klemmen des Stromerzeugers, B die inducirenden Windungen der Inductionsapparate, deren Klemmen durch die Ausgleichdrähte C mit einander und durch die Leitungen E mit dem Stromerzeuger verbunden sind. Mit b sind die inducirten Windungen, mit d die nach den Lampenleitungen führenden Mefsdrähte, mit L die parallel geschalteten Lampen bezeichnet.

Es mögen nun, um die Vorzüge zu veranschaulichen, die Annahmen gemacht werden, dafs z.B. die Gruppen I, II und IV in normaler Weise beansprucht seien, während in der Gruppe III nur ein geringer Theil der vorhandenen Lampen in Betrieb ist. Wäre nun der Inductionsapparat III nicht durch Ausgleichsdrähte mit den übrigen Inductionsapparaten in der beschriebenen Weise verbunden, so würde zunächst die elektromotorische Kraft des Stromerzeugers nach der Anzahl der in allen Gruppen brennenden Lampen regulirt werden. Das hätte nun für die gering beanspruchte Gruppe III zur Folge, dafs die Spannungsdifferenz sowohl an ihrem Inductionsapparat als auch an den Lampen zu hoch werden würde, und dafs somit ein zu starker Strom durch die Zuführungskabel der Gruppe III fliefsen Würde.

Durch die Ausgleichskabel wird nun dem Ueberflufs des Stromes ein Abflufs zu den übrigen Inductionsapparaten gestattet, wodurch die Spannung an den Klemmen des Inductionsapparates III und an den zugehörigen Lampen

Claims (1)

1. wieder auf die im übrigen Netz vorhandene Spannung zurückgeführt wird.. Liegen die einzelnen Gruppen weit aus einander und kommen in denselben sehr beträchtliche Variationen des Lichtconsums vor, so wird es offenbar häufig der Fall sein können, dafs die Ausgleichsdrä'hte einen beträchtlichen Querschnitt haben müssen, um ihrer Bestimmung vollkommen zu genügen. Am kostspieligsten werden diese Drähte werden müssen, falls für alle nur denkbaren Fälle ein vollkommener Spannungsausgleich durch dieselben bewirkt werden soll, wenn z. B. in einigen Gruppen zeitweise gar keine Lampen brennen würden, in einigen dagegen die Maximalzahl der installirten Lampen. Um nun möglichst am Querschnitt zu sparen, wird man die Ausgleichsdrähte nur so stark wählen, wie es für die wirklich vorhandenen und gewöhnlich eintretenden Verhältnisse erforderlich ist. Für ungewöhnliche Verschiedenheiten in der Beanspruchung der einzelnen Gruppen wird man zur Vermeidung zu starker Ausgleichsdrä'hte noch andere Hülfsmittel anwenden. Man wird einmal, wenn z.B. in einer Gruppe einmal ungewöhnlich wenig oder gar keine Lampen brennen, entweder beide Zuführungskabel dieser Gruppe unterbrechen oder nur die Herleitung oder nur die Rückleitung. Im letzteren Falle wird der Widerstand der Zuführungsleitung zur Gruppe vermehrt, wodurch ebenfalls die Spannung regulirt werden kann. Im ersteren Falle wird der Inductionsapparat seinen Strom allein durch die Ausgleichsdrähte erhalten.

   Ferner wird es auch nützlich sein, in die Zuführungskabel Widerstände einschalten zu können, wodurch die Regulirungsfähigkeit der verschiedenen Gruppen noch vielseitiger wird, und was auch in einer anderen Hinsicht von Wichtigkeit ist.

   Durch die Ausgleichsdrähte und durch Ein- und Ausschaltung von Zuführungskabeln kann nämlich nur die Spannungsdifferenz an den Klemmen der inducirenden Windungen der Inductionsapparate constant gehalten werden. Da nun das Verhältnifs zwischen der von den Lampen consumirten Energie zu der Energie, welche im Inductionsapparate selbst consumirt wird, sich etwas ändert, je nachdem der Inductionsapparat viel oder wenig Lampen zu speisen hat, so wird bei constanter Spannungsdifferenz an den Klemmen des Inductionsapparates die Spannung an den Lampen etwas variiren. Um daher die Spannung an den Lampen constant zu halten, wird die Spannung an den Klemmen des Inductionsapparates etwas veränderlich sein müssen. Diese nothwendigen Ungleichheiten in richtiger Weise herbeizuführen, ist die Aufgabe der in die Zuführungsleitungen eingeschalteten Widerstände. Diese Widerstände haben also die-Aufgabe, gewissermafsen die feinere Einstellung der Spannungsdifferenzen zu besorgen, während die gröbere Arbeit durch die Ausgleichsdrähte und in besonderen Fällen durch Aus- und Einschaltung von Zuführungsleitungen geschieht.

   Pateντ-Anspruch:

   Bei einem in einzelne Districte, von denen jeder mit einer besonderen Hin- und Rückleitung von dem Stromerzeuger versehen ist, getheilten Beleuchtungscomplex die Anwendung von Ausgleichdrähten, welche die gleichnamigen Pole der primären Spulen der Inductoren unter einander verbinden, zusammen mit Regulirungswiderständen in den primären Leitungszweigen und den nach den Lampenleitungen rührenden Mefsdrähten zur Regulirung und Controlirung der Spannung an den Lampenleitungen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.