-
Anordnung zum Parallelbetrieb eines von einer Wasser- oder Windturbine
angetriebenen Stromerzeugers mit einer Batterie Bei windelektrischen Anlagen war
es bisher üblich, eine Gegenkompounddynamo zu verwenden, die, von der Windturbine
angetrieben, derartig arbeitet, daß die Dynamo dauernd mit voller Spannung an der
Batterie liegt, während zur Speisung des Netzes mit konstanter Spannung ein Zellenschalter
Verwendung findet. Da die Gegenkompounddynamo dauernd voll belastet sein muß, weil
andernfalls die Spannung unzulässig hohe Werte annimmt, andrerseits die Spannung
selbst den Wert der Ladespannung der Batterie aufweisen muß, so kann eine solche
Dynamo niemals zur direkten Netzspeisung, sei es allein oder in Parallelschaltung
mit der Batterie, verwandt werden. Alle Energie des Windes, gleichgültig bei welcher
Betriebslage, wird nur zur Batterieladung benutzt. Es ist ganz offensichtlich, daß
durch die dauernde Ladung der Batterie diese sehr bald der Zerstörung anheimfallen
muß ; das trifft ganz besonders für die Zusatzzellen zu, denn jeder im Netz verbrauchte
und von der Dynamo erzeugte Strom muß diese im aufladenden Sinne passieren.
-
Man kann nun ohne diese Nachteile der Schaltungsweise einer Gegenkompounddynamo
sich den Verhältnissen des Windbetriebes besser anpassen, wenn man gemäß der Erfindung
eine Dynamo verwendet, die bei steigender Drehzahl langsam ansteigende Spannung
mit konstantem Endwert besitzt und die mit einem Hauptkollektor zur direkten Speisung
des Netzes oder zum Parallelbetrieb mit der Batterie und mit einem Zusatzkollektor
für Ladung der Batterie ausgerüstet ist.
-
Es kann und wird im praktischen Betrieb der Fall eintreten, daß, wenn
das Netz belastet ist, kein Wind vorhanden ist, so daß die Batterie allein die Netzbelastung
übernehmen muß, während zu Zeiteis, wo keine Netzbelastung ist, geringere oder mittlere
Winde herrschen, welche es gestatten, die Batterie wieder aufzuladen, aber nicht
gleichzeitig auch das Netz zu speisen. Die vorliegende Erfindung gestattet nun auch
die Ausnützung dieser geringen Winde zu dem vorerwähnten Zweck. Die erforderliche
Umschaltung kann mit Hilfe eines automatischen Umschalters geschehen, der in Abhängigkeit
von dem aus der Batterie zur Speisung des Netzes fließenden Entladestrom arbeitet.
Der Arbeitsvorgang spielt sich wie folgt ab Angenommen, das Netz sei gar nicht belastet.
Bei aufkommendem Winde schaltet ein automatischer Schalter in bekannter Weise die
Dynamo D und Batterie B parallel (vgl. Abb. x). Darin bedeutet D den
Hauptkollektor der Dynamo für direkte Speisung des Netzes, Z den Zusatzkollektor
zur Ladung der Batterie, A den selbsttätigen Einschalter und U den automatischen
Umschalter.
-
Dadurch, daß das Netz nicht belastet ist, wird naturgemäß auch kein
Entladestrom aus der Batterie zum Netz fließen. Durch den erwähnten Umschalter U
wird infolgedessen die
Batterie aus dem Netzstromkreis ausgeschaltet
und in den Zusatzstromkreis der Dynamo eingeschaltet; die Batterie liegt dann an
dem Zusatzkollektor Z und wird nach Maßgabe und Stärke des herrschenden Windes mit
erhöhter Spannung geladen (vgl. Abb. 2).
-
Ist das Netz bei Stillstand der Turbine in irgendeiner Weise belastet,
so wird, wenn der Wind aufkommt und die Dynamo D mit Hilfe des selbsttätigen Schalters
A parallel mit der Batterie geschaltet ist (Abb. z), so lange Entladestrom aus der
Batterie fließen, als der Wind selbst nicht in der Lage ist, allein die Netzbelastung
zu übernehmen. Bei stärker aufkommendem Winde wird nun wiederum der Augenblick eintreten,
wo die Dynamo die Netzbelastung übernimmt, so daß kein E-ntladestrom aus der Batterie
mehr zum Netz fließt. In diesem Augenblick wird der Umschalter U die Batterie vom
Netz trennen und an die durch den Zusatzanker Z erzeugte Zusatzspannung legen (Abb.
2).
-
Der Augenblick, wo kein Strom von der Batterie zum Netz mehr fließt,
wird also bei jeder Betriebslage eintreten, wenn die augenblickliche Netzbelastung
gleich der von der Turbine bzw. von dem angetriebenen Generator gelieferten Leistung
ist, gleichgültig wie das Netz belastet ist, oder in welchem Ladezustand die Batterie
sich befindet, oder welche Drehzahl, oder welche Leistung die Windturbine bei dem
jeweils herrschenden Winde besitzt.
-
Der Parallelbetrieb von Dynamo und Batterie zur Speisung des Netzes
wird also immer selbsttätig ohne Rücksicht auf den Ladezustand der Batterie, oder
der Netzbelastung, oder der Drehzahl der Windturbinen in dem Augenblick aufgehoben,
wo praktisch kein Entladestrom aus der Batterie zum Netz mehr fließt. In diesem
Fall wird dann die Batterie an die erhöhte Zusatzspannung gelegt, zu dem Zweck,
die Windturbine bei jeder Windstärke zur nutzbringenden Arbeit, sei es zur Speisung
des Netzes, oder zur Ladung der Batterie, oder zur Stromabgabe an Netz und Batterie,
heranzuziehen. Flaut der Wind ab, $o wird infolge der sinkenden Spannung der Dynamo
kein Batterieladestrom mehr fließen, sondern ein Rückstrom. In diesem Augenblick
schaltet der automatische Umschalter den Zusatzkollektor Z von der Batterie B ab
und legt diese wieder parallel mit dem Hauptkollektor D der Dynamo zur gemeinsamen
Speisung des Netzes. Bei weiterem Abflauen des Windes schaltet dann wieder der Schalter
A die Dynamo von der Batterie ab.
-
Das gleiche, was für die Windturbine vorstehend gesagt ist, gilt auch
für die Wasserturbine, wenn diese gemeinsam mit einer Batterie zusammenarbeiten
soll. Durch den ansteigenden Charakter der Spannung wird die Turbine immer versuchen,
die Netzbelastung zu übernehmen, d. h. den Stromzufluß aus der Batterie aufzuheben.
In dem Augenblick erfolgt dann automatisch wie bei der Windturbine die Umschaltung
auf Batterieladung mit Hilfe des Zusatzkollektors bzw. die Schaltung im umgekehrten
Sinn, wenn der Netzstrom eine Größe erlangt hat, daß die Drehzahl der Turbine zurückgeht
und damit die Spannung zu sinken anfängt.