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Einrichtung zum Betriebe von Kraftwerken mit mehreren Einheiten. In
dem Patent 405591 ist bereits vorgeschlagen worden, für das selbsttätige Zu-oder
Abschalten von Betriebseinheiten in einem Kraft- oder Unterwerk die Winkelgeschwindigkeit
einer Welle zu benutzen, die sich proportional der Belastung des Kraft-Werks ändert.
Dort sind Einrichtungen vorgeschlagen, bei denen mit umlaufenden Wellen Zeitrelais
zusammenarbeiten und gewissermaßen zur Messung der Winkelgeschwindigkeit dienen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird
eine wesentlich
vereinfachte Anordnung dadurch erhalten, daß der Unterschied zwischen der Drehzahl
einer Welle, deren Winkelgeschwindigkeit proportional der Belastung des Kraftwerkes
ist, und derjenigen einer andern Welle, die sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit
dreht, dazu benutzt wird, je nachdem es sich um ein- Voreilen oder Nacheilen der
erstgenannten Welle handelt, das Zu- oder Abschalten einer Betriebseinheit zu bewirken.
Die Feststellung des Drehzahlunterschiedes kann z. B. auf einfache W eise dadurch
erfolgen, daß die beiden Wellen Kontakte steuern, welche beim Voreilen der e-stgenannten
Welle einen Steuerstrom im Sinne des Zuschaltens, beim Nacheilen einen solchen im
Sinne des Abschaltens einer Betriebseinheit schließen. Da anderseits der absolute
Betrag der mit gleichbleibender Drehzahl umlaufenden Welle durch einen Vorschaltwiderstand
auf verschiedene Werte eingestellt werden kann, so ergibt sich nicht nur eine einfache
Anordnung, sondern auch eine einfache Bedienung.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Gleichstromumformerwerk
dargestellt.
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1, 2, 3 sind die Betriebseinheiten, -welche über die Schalter 4, 5,
6 an die Sammelschienen 7, 8 angeschlossen werden können. Zur Steuerung der Schalter
dienen die Schaltinotoren 9, to, i i, deren besondere Ausbildung für den vorliegenden
Fall ohne Bedeutung ist. Von den Sammelschienen 7, 8 führen die Speiseleitungen
12, 13 zu Stromverbrauchern.
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Der Schaltmotor 9 für die Betriebseinheit i wird von der Zeitschaltuhr
14 gesteuert mit Hilfe der Leitungen 15, 16, 17 und der Hilf sstromquelle 18. Von
den Steuerleitungen dient 15 zum Ein- und 16 zum Ausschalten und 17 als Rückleitung.
19 und 2o sind zwei Motoren, die ihre Wellen 21,. 22 mit gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit
drehen. Sie sind zweckmäßig als Nebenschlußmotoren gebaut und werden mit möglichst
konstanter Spannung gespeist. Iin vorliegenden Fall sind sie an die Sammelschienen
7 und 8 angeschlossen. Zur Einstellung ihrer Drehzahl sind den Motoren 1g, 2o die
Widerstände 23, 24 vorgeschaltet, die in Kilowatt geeicht sind. Auf den Wellen 21
und 2,2 sitzen die Kontaktringe 25,:26 und 27; 28, von denen die Leitungen
29, 30 und 31, 32 zu den Schaltmotoren to und 1i führen. 33 und 34 sind die
entsprechenden Rückleitungen.
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In der Flucht der Wellen 21, 22 liegen die @@'ellen 35, 36 der Motoren
37, 38. Auf diesen Wellen sitzen die Kontaktarme 39, 40, in deren Bahnen die Kontaktstifte
41, 4.2 und 43, 44 hineinragen. Die Kontaktstifte 41, 42 sind mit den Kontaktringen
25, 26 verbunden und um einen kleinen Winkel gegeneinander --ersetzt, so daß je
nachdem Voreilen oder Nacheilen von 35 gegen 21 der Kontaktarm 39 den Kontaktstift
42 oder 41 berührt. Das ;!)eben Gesagte gilt entsprechend für die Kontakte 43, 44.
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Die Wellen 35, 36 sollen proportional der Kraftwerksleistung, also
proportional der Stromstärke oder zweckmäßiger noch proportional dem Quadrat der
Stromstärke, umlaufen. Die :Motoren 37, 38 sind zu diesem Zweck als Hauptstrommotoren
gebaut und werden (parallel oder hintereinander geschaltet) von den Klemmen eines
Widerstandes 45 von einem proportionalen Teilstrom des Gesamtverbrauchs durchflossen.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Die Betriebseinheit i wird durch die
Schaltuhr 14 morgens zu einer bestimmten .Zeit eingeschaltet durch Schließen des
Steuerstromkreises: Steuerstromquelle 18, Schaltuhr 14, Leitung 15, Schaltmotor
9, Leitung 17 zur Steuerstromquelle 18 zurück. Dieser Stromkreis wird in bekannter
Weise durch den Schaltmotor selbst unterbrochen, nachdem die Einschaltbewegung ausgeführt,
d. h. der Schalter ..1. geschlossen ist. Die Sammelschienen 7 und 8 sind infolgedessen
spannungsführend, und die Motoren 1g und 2o laufen an. Hierbei liegen die Kontaktstifte
41, ,43, die mit den Ausschaltsteuerleitungen 29, 31 für die Schaltmotoren to, i
i in Verbindung stehen, an den Kontaktarmen 39, .4o an und nehmen die Wellen 35,
36 mit. Steuerströme durchfließen die Kontakte jedoch nicht, da sich die Schalter
5, 6 bereits in den Ausschaltstellungen befinden und demgemäß die Schaltmotoren
ihre Ausschaltstromkreise unterbrochen haben. Angenommen sei, daß jede Betriebseinheit
ioo kW leistet, und daß der Regelwiderstand 23 auf ioo kW und der Regelwiderstand
24 auf Zoo kW eingestellt sind.
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Sobald aus den Speiseleitungen 12 und 13 Strom entnommen wird, muß
dieser vorher den Widerstand 45 durchfließen. Der Spannurgsunterschied an seinen
Klemmen bewirkt, daß die Motoren 37, 38 gespeist werden.
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Solange der Strombedarf iooIAV nicht erreicht, ist die Drehzahl des
Motors 1g größer als die des Motors37. Der Kontalztarnx39 wird also vom Kontaktstift
41 mitgenommen. Steigt aber der Strombedarf über ton kW, so Überwiegt die Drehzahl
des -:Motors 31.
Seine Welle 35 eilt der Welle 21 vor, und der Kontaktaren
39 legt sich nach einiger Zeit gegen den Kontaktstift 42. Hierdurch wird der Stromkreis
gebildet: Steuerstromquelle 18, Schaltuhr 14, Leitungen 46, 47, Kontaktai
1i1
39, Kontaktstift 42, Schleifring 26, Steuerleitung 30, Schaltmotor io, Steuerleitung
33 zur Stromquelle i8 zurück. Der Schaltmotor io schließt infolgedessen den Schalter
5 und unterbricht hierauf selbsttätig den beschriebenen Stromkreis.
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Das Zuschalten der Betriebseinheit 3, wenn der Strombedarf Zoo kW
überschreitet, und (las Wiederausschalten der Betriebseinheiten 3 und 2, wenn der
Strombedarf die Beträge Zoo kW und ioo k\V unterschreitet, ergibt sich auf Grund
der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres. Wenn die Betriebszeit des ganzen Werkes
abgelaufen ist, veranlaßt die Zeitschaltuhr 14 das Ausschalten der Betriebseinheit
i.
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Um die Darstellung möglichst zu vereinfachen, ist beim Ausführungsbeispiel
nur die Steuerung der Schalter .4, 5, 6 beschrieben. Je nach Art der Stromerzeuger,
Umformer, Gleichrichter o. dgl. muß naturgemäß das jeweilige Anlaßverfahren dem
Schließen der Schalter d., 5, 6 vorausgehen. Sinngemäß umgekehrt gilt das auch für
das Abstellen. Zur Einleitung dieser Schaltvorgänge werden aber die angegebenen
Steuerströme ebenfalls benutzt. Anderseits läßt sich <las angegebene Ausführungsbeispiel
ohne weiteres auch auf Kraftwerke und Unterwerke übertragen, die Wechselstrom oder
Drehstrom liefern und deren Hilfsmotoren dann auch mit Wechselstrom arbeiten. Schließlich
kann dadurch, (laß die Steuerleitungen 15, 16, 29, 30 und 31, 32 anstatt
an die Schaltmotoren 9, io, i i, beispielsweise an die Schaltmotoren in #ier Reihenfolge
io, 11, 9 angeschlossen werden, die Stromlieferungen mit der Betriebseinheit 2 beginnen,
so daß diese die Grundbelastung deckt. Die weitere Reihenfolge der zuzuschaltenden
Betriebseinheiten ist willkürlich und hängt lediglich von der Einstellung der Vorschaltwiderstände
23, 24. ab.
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Bekanntlich ist es erwünscht, daß das selbsttätige Zu- oder Abschalten
von Betriebseinheiten auf das unbedingt erforderliche Maß beschränkt wird, um ein
allzu häufiges Arbeiten der Schalter zu vermeiden. Dies wirrt ini vorliegenden Falle
dadurch erzielt, daß z. B. die Welle 35 in bezug auf 21 erst um fast 36o° vorgeeilt
oder zurückgeblieben sein muß, bevor der Kontaktarm 39 den Kontaktstift 42 oder
.a.1 erreicht. Durch geeignete Wahl von Übersetzungen zwischen dem Motor i9 und
Welle 21 bzw. zwischen Motor 37 und Welle 35 kann die Verzögerung vergrößert werden.
Während also die Einrichtung auf kurzzeitige Verbrauchsspitzen nicht anspricht,
tritt sie anderseits um so schneller in Wirksamkeit, je heftiger der Gesamtverbrauch
einem neuen -Mittelwert zustrebt.
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Ein Vorzug der Einrichtung wird auch darin erblickt, daß sie für Werke
mit wechselnder Stromlieferung und Stromaufnahme, bezogen auf die Speiseleitungen,
geeignet ist. Speist das beschriebene Uriformer werk z. B. eine elektrische Bahn
mit Stromrückgewinnung, so setzt die Einrichtung auch weitere Einheiten nach Bedarf
in und außer Betrieb, wenn sie Strom aufnehnien sollen.