DE54728C - Schaltung der Krregerspulen von Stromerzeugermaschinen zur Regelung der Gebrauchsspannung in Mehrleitersystemen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

in Mehrleitersystemen.

Die vorliegende Schaltung verfolgt den Zweck, die Klemmenspannung von Dynamomaschinen, welche zum Betrieb eines Mehrleitersystems mit entfernten Verbrauchsstellen dienen, derartig selbstthätig veränderlich zu machen, dafs der Spannungsunterschied an den Klemmen der Lampen oder sonstigen Stromaufnehmer ·— die sogenannte Gebrauchsspannung der Gruppen — dauernd constant gehalten wird, unabhängig von der wechselnden Belastung der Gruppen und von der Richtung des Stromes in den Innenleitern.

Ohne besondere Einrichtungen kann dies deshalb nicht geschehen, weil in den Fernleitungen — sofern der Widerstand derselben irgend erheblich ist — ein Spannungsverlust eintritt, dessen Betrag mit der Stärke der Fernströme schwankt. Die Spannung an den Anfangspunkten der Fernleitungen, d. h. an den Klemmen der Maschinen, mufs demnach von der Spannung an den Endpunkten der Fernleitungen , an welchen die Stromaufnehmer direct oder mit Hülfe von Netzleitungen angeschlossen sind, um eben jenen veränderlichen Betrag verschieden sein, und soll die Gebrauchsspannung constant bleiben, so mufs die Maschinenspannung mit der Belastung — bezw. hinsichtlich der Innenleiter mit dem Unterschied der Belastungen je zweier Nachbargruppen — veränderlich gemacht werden. Bei erheblicherem Fernleitungswiderstand ist also, sofern man nicht besondere Regelungsvorrichtungen anwenden will, die Benutzung von Gleichspannungsmaschinen ausgeschlossen; an die Stelle der constanten Klemmenspannung mufs die constante Fernspannung treten.

Ebenso wie nun die constante Klemmenspannung durch Anwendung einer gemischten Wickelung der Dynamomaschine erzielt wird, läfst sich bekanntlich auch constante Fernspannung auf demselben Wege erhalten, wenn man nur der directen Wickelung einen derartig überwiegenden Einflufs giebt, dafs derselbe zugleich den Spannungsverlust in der Fernleitung ausgleicht. Die Klemmenspannung einer solchen sogenannten Uebercompounddynamo ist mit dem Fernstrom veränderlich, und für das Zweileitersystem ist diese Einrichtung ausreichend, weil hier stets der Fernleitungsstrom derselbe ist, wie der Strom der directen Wickelung bezw. bei sogenannten langem Nebenschlufs gleich dem Unterschied des Stromes der directen und der Nebenschlufswickelung. Bei dem Mehrleitersystem dagegen wird diese Bedingung im allgemeinen nicht erfüllt. In allen denjenigen Fällen aber, in welchen eine Fernleitung zugleich mit zwei Dynamopolen verbunden ist, was bei Innenleitern und auch bei Aufsenleitern vorkommen kann, steht offenbar der Strom in der Fernleitung in gar keiner Beziehung mehr zu dem Strom in der directen Wickelang, da je nach der Belastung der Gruppen beliebige Stromtheile und sogar in beliebiger Richtung durch die eine und durch die andere Maschine fliefsen können. Hier läfst sich also auch unmöglich der Spannungsverlust in der Fernleitung durch Verstärkung der directen Wickelung ausgleichen. Es ist

vielmehr ersichtlich, dafs, wenn überhaupt ein Ausgleich auf dem gekennzeichneten Wege erfolgen soll, einmal wie bisher der durch den inneren Widerstand der Maschine hervorgerufene Spannungsverlust durch eine Wickelung ausgeglichen werden mufs, durch welche der Maschinenstrom fliefst (directe Wickelung), dann aber der durch den Fernleitungswiderstand hervorgerufene Spannungsverlust mit Hülfe einer Wickelung auszugleichen ist, durch welche der Fernstrom bezw. ein bestimmter Theil desselben fliefst und welche deshalb »Fernwickelung« genannt werden möge. Beide Wickelungen, die directe und die Fernwickelung, lassen sich zwar gemeinsam in einen gewissen äufserlichen Gegensatz zu der Nebenschlufswickelung bringen, da beide im Gegensatz zu der letzteren zwischen Maschine und Stromaufnehmern liegen; unter einander sind aber beide Wickelungen völlig verschieden, da sie in verschiedenen Leitungszweigen liegen und von einander unabhängige Ströme führen, und da nicht einmal die Stromrichtung in beiden dauernd die gleiche ist. Auch ergiebt sich leicht, dafs die Nebenschlufswickelung zwar mit Bezug auf die directe Wickelung genau wie bei der gewöhnlichen Zweiwickelungsmaschine eine verschiedene Lage haben kann, wie man solche durch die Bezeichnungen »kurzer« und »langer« Nebenschlufs oder Nebenschlufs »parallel zum Anker« und »parallel zum äufseren Stromkreis« zu unterscheiden pflegt, dafs dagegen die Fernwickelung immer da anschliefsen mufs, wo jene beiden Wickelungen aufhören, weil sie eben unter allen Umständen nur den Fernstrom bezw. einen bestimmten Theil desselben zu führen hat.

Rechnerisch läfst sich nachweisen, dafs genau unter denselben Bedingungen, unter welchen der Ausgleich in der gewöhnlichen Gleichspannungsmaschine bezw. in der Uebercompounddynamo erfolgt, nämlich dann, wenn die Magnetisirungscurve der Maschine innerhalb der benöthigten Strecke geradlinig verläuft, auch die Fernwickelungen das Constanthalten der Fernspannung ermöglichen, und zwar auch bei den Innenleitern unabhängig von der Richtung des Fernstromes.

Damit nun der Strom je einer Fernleitung gleichzeitig auf die beiden Maschinen einwirken kann, an deren Pole diese Leitung anschliefst, müssen auch beide Maschinen durch den Fernleitungsstrom erregt werden, was entweder so geschehen kann, dafs die Leitung nach einander um die Schenkel beider Maschinen geht oder so, dafs sie sich in Zweige spaltet, deren jeder zu einer der beiden Maschinen führt, die sich dann aber wieder vereinigen müssen, weil nur so das Verhältnifs der Stromstärken beider Zweige constant erhalten werden kann, mit anderen Worten, die Fernwickelungen der beiden verbundenen Maschinen können entweder hinter einander oder parallel geschaltet werden. Im ersteren Falle kreist natürlich um beide Maschinen der volle Fernstrom, im letzteren Falle kann man durch bezügliche Abmessungen der Widerstände der Zweige den Fernstrom beliebig auf die beiden Maschinen vertheilen.

Die Zeichnung stellt zur beispielsweisen Erläuterung der Ausführung von Fernwickelungen die Maschinenanlage eines Fünfleitersystems schematisch dar. Zwischen den Aufsenleitungen I und V arbeitet die Haupt - Dynamomaschine ι, während die Zwischendynamos 2 bis 4 die Spannung der Innenleitungen II bis IV bestimmen. Die Nebenschlufswickelungen, welche überall parallel zum Anker gedacht sind , werden durch N, die directen Wickelungen durch D bezeichnet, während die Fernwickelungen, deren jede Maschine im allgemeinen zwei, nämlich je eine für die beiden anschliefsenden Leitungen, erhalten mufs, durch F und f unterschieden werden. Nach obigen Ausführungen können die Fernwickelungen an den nicht mit anderen Maschinen verbundenen Dynamopolen mit der directen Wickelung vereinigt werden, was durch die Doppelbezeichnungen D¹/¹ und D⁴/* angedeutet ist. Die Maschinen 2 und 3 sind unter einander mit hinter einander geschalteten, die Maschinen 1 und 2, sowie 3 und 4 mit parallel geschalteten Fernwickelungen verbunden dargestellt; die Schienen L und / sollen lediglich irgend welche Verbindungen geringen Widerstandes zwischen den betreffenden Maschinen andeuten. Aus der Skizze ist zugleich ersichtlich, dafs die mit Fernwickelungen versehenen Dynamomaschinen unter einander stets an zwei Punkten verbunden werden müssen; die Maschinen 1 und 4 haben demnach je drei Polklemmen, weil sie nur je eine selbstständige Fernwickelung besitzen, die Maschinen 2 und 3 dagegen vier Polklemmen, weil sie mit je zwei Fernwickelungen versehen sind.

Ueberall sind natürlich die Fernwickelungen so anzuwenden, dafs sie bei der für die betreffende Maschine normalen Stromrichtung in demselben Sinne erregend wirken wie die directe Wickelung. Unter dieser Voraussetzung ist, wie leicht ersichtlich, die Wirkung der Fernwickelungen bei entsprechenden Abmessungen eine solche, dafs die Klemmenspannungen der mit gleichnamigen Polen verbundenen Dynamomaschinen — in der Zeichnung der Maschinen ι und 2 -— durch die betreffenden Fernwickelungen stets um den gleichen Betrag erhöht bezw. erniedrigt werden, während bei Dynamomaschinen, welche mit ungleichnamigen Polen verbunden sind, die betreffenden Fernwickelungen die Spannung der einen Maschine

um ebenso viel erhöhen, als sie die der andern erniedrigen.

Die ,Nebenschlufswickelungen werden offenbar durch die vorliegende Neuerung nicht mitbetroffen; sie sind genau so weit hier nöthig wie bei Zweiwickelungsmaschinen und so weit hier entbehrlich, wie sie etwa dort durch andere Hülfsmitttel ersetzt werden können.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zum Constanthalten der Gebrauchsspannung bei elektrischen Mehrleitersystemen mit entfernten Verwendungsstellen, darin bestehend, dafs die zum Betrieb oder zur Regelung dieser Mehrleitersysteme dienenden Dynamomaschinen aufser mit einer directen bezw. einer directen und einer Nebenschlufswickelung noch mit einer oder zwei Schenkelbewickelungen — nämlich mit je einer an jeder Verbindungsstelle zweier oder mehrerer Maschinen — versehen werden (Fernwickelungen), welche _s je nachdem benachbarte Wickelungen zweier Maschinen hinter einander oder parallel geschaltet werden, den Strom der anschliefsenden Fernleitung oder einen bestimmten Theil desselben führen und je nach der Stärke und Richtung des dieselben durchfliefsenden Stromes oder Stromtheiles bei wechselnder Belastung der einzelnen Gruppen die Klemmenspannung der Maschinen nach Mafsgabe des jeweilig eintretenden Spannungsverlustes und der constant zu erhaltender^ Gebrauchsspannung verändern.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.