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Anordnung zum selbsttätigen Parallelbetrieb elektrischer Maschinen.
Wenn elektrische Maschinen, mögen sie als Generatoren oder als Motoren arbeiten, in Parallelbetrieb arbeiten sollen, so hat die bisherige selbsttätige Regelung mancherlei Mängel. Insbesondere dann, wenn die Belastungs-oder Spannungsänderungen rasch und
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Werden die elektrischen Maschinen ohne jede Hilfsvorrichtung geregelt, so können wegen der immer ungleichen Charakteristiken, ferner infolge Drehzahländerungen der Antriebsmaschinen, ungleicher Verstellung der Regler und auch infolge verschiidener Ubergangs- widerstände bei kleinen Spannungen grosse Belastungsverschiebungen, ja sogar Betriebsumkehr eintreten.
Relais in Verbindung mit von Motoren angetriebenen Reglern geben infolge der empfindlichen Kontakte und schwierigen Einstellung häufig zu Störungen Anlass und haben ausserdem den Nachteile dass die Regelung zu langsam vor sich geht.
Eine zwangläufige Abhängigkeit der Maschinen etwa durch Compoundierung und Gegencompoundierung führt nur ungenügend zum Ziel. Ausserdem begegnet das Umschalten der Wicklungen wegen der hohen Stromstärken Schwierigkeiten.
Es wäre denkbar, den Ausgleichsstrom zwischen den Wendepolwicklungen zweier Maschinen zur Regelung zu verwenden. Dann sind aber hohe Widerstände in der Hauptleitung der elektrischen Maschinen erforderlich, die sehr viel Energie verzehren.
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parallel zu betreiben, bei der jegliche Regelapparate mit Kontakten gänzlich entfallen, wodurch grosse Betriebssicherheit gewährleistet ist, bei der ferner die Zeitkonstante klein ist, so dass also die Regelung rasch vor sich geht und bei der wesentliche Energieverluste in Abzweigwiderständen nicht auftreten.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass in die Erregung der fremderregten elektrischen Maschine eine Erregermaschine eingeschaltet ist, deren Spannung in Abhängigkeit von Aus- gleichsströmen gesteuert wird, die bei Belastungsänderungen zwischen den Maschinen fliessen.
Zu diesem Zweck sind Widerstände in die Leitungen der elektrischen Maschinen geschaltet, die durch Ausgleichsleitungen über die Erregung der Erregermaschinen verbunden sind.
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In Fig. i sind zwei Generatoren g1, g2 angenommen, die selbsttätig parallel arbeiten sollen. Jeder Generator wird von einer besonderen Treibmaschine tl, t2 getrieben und beide arbeiten auf das Netz n. n. Die Feldwicklungen dj, der Maschinen werden aus dem Netz ni fremd erregt. In den Stromkreis des Feldes d2 des einen Generators g2 ist eine Hilfsmaschine A geschaltet, die eine Selbsterregung le besitzt und ausserdem eine Erreger-
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Sammelschiene n angeschlossen sind.
Die Erregefmaschine k wird von einem beliebig rasch laufenden Motor angetrieben.
Sie wird nur in dem geradlinigen Teil ihrer Charakteristik benutzt und hat zweckmässig wenig Remanenz. Sie liegt im Feld d2, solange die Wicklung e stromlos ist. nur als Ohmscher Widerstand. Sobald nur ein kleiner Ausgleichsstrom in ihrer Wicklung e im einen oder anderen Sinne fliesst, wird eine kleine Spannung an den Klemmen der Hiltsmaschine li erzeugt, die jedoch hinreicht, um die Selbsterregung A zum Ansprechen zu bringen, die ihrerseits so lange die Spannung von 7t ändert, bis der Ausgleichsstrom in der Wicklung e verschwindet bzw. sich im entgegengesetzten Sinne ändern will.
Da zur Steuerung der Spannung der Hilfsmaschine h nur ein ganz geringer Teil
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Es wird also in ihnen nur sehr wenig Energie verzehrt.
Die Anordnung wirkt in folgender Weise : Wenn die Spannungen der Generatoren gl und g2, die ganz verschiedene Leistung haben können, gleich sind, sie sich also richtig an der Stromlieferung beteiligen, so fliesst zwischen den Widerständen w1 und : c und damit in der Wicklung e kein Ausgleichsstrom. Sobald aber beispielsweise in g2 die Strombelastung aus irgendeinem Grunde steigt, so wird der Spannungsabfall des Widerstandes 1V2 grösser
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nach it.'Dieser Strom ist direkt proportional den Abweichungen der Ströme beider Generatoren von der richtigen Beteiligung.
Die Hilfsmaschine h spricht nun an und erregt sich in dem Sinne, dass das Feld d2 des Generators geschwächt wird, und zwar so lange, bis der Spannungsabfall von K'i und W2 gleich bzw. die Anteilnahme der Maschinen an der Belastung richtig ist. Der Ausgleichsstrom wird dabei in e immer kleiner, wird Null und kehrt sich dann um. Dadurch wird der Spannungsanstieg der Hilf5maschine h begrenzt und der Generator g2 beteiligt sich wieder richtig an der Stromlieferung.
Die gleiche Wirkung tritt ein, wenn nicht der Generator g2, sonàern der Generator gl stärker belastet ist. Es fliesst dann ein Ausgleichsstrom durch e im umgekehrten Sinne als vorher. Die Hilfserregermaschine lt spricht an, aber im entgegengesetzten Sinne wie im vorher beschriebenen Fall, bis die Erregung des Feldes g2 so gestärkt ist, dass der Generator g2 die gleiche Belastung wie g, hat.
Wesentlich für ein richtiges Arbeiten der Anordnung ist, dass die Übergangswiderstände zwischen den Widerständen w1, w2 usw. und dem Netz n möglichst klein sind. Bei der Kleinheit der Widerstände W1, W2 selber können durch Änderung der Übergangswiderstände wesentliche Störungen eintreten. Es ist daher wichtig, die Widerstände Wj, W2 möglichst unmittelbar mit den Schienen n fest und sorgfältig zu verbinden. Einen Schalter. zwischen dem Ausgleichswiderstand anzuordnen, ist also unzulässig.
In Fig. i sind nur zwei Maschinen angenommen, die parallel betrieben werden sollen.
Die Anordnung ist aber ohne weiteres für beliebig viele Maschinen verwendbar. Von den oberen Anschlusspunkten des Widerstandes : i der Maschine ohne Hilfsmaschine führen Ausgleichsleitungen nach den entsprechenden Anschlusspunkten der Widerstände aller anderen Maschinen. Die Ausgleichsleitungen sind also in Stern geschaltet. Man kann sie aber auch zu einem Vieleck schalten, derart, dass der Widerstand der einen Maschine mit dem nächsten durch eine Ausgleichsleitung verbunden ist und der Widerstand der letzten Maschine mit dem der ersten. Eine dieser Maschinen (z. B. g1) hat nur eine einfache fremderregte Wicklung dl, alle anderen Maschinen haben in dieser noch eine Hilfserregermaschine.
Genau die gleiche Wirkung tritt ein, wenn es sich nicht um Generatoren, sondern
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jeder Motor entsprechend seiner Grösse belastet ist.
Wenn es sich darum handelt, mehrere parallel arbeitende Generatoren gemeinsam in Leonardschaltung auf mehrere parallel arbeitende Motoren zu betreiben, so könnten alle Generatoren bis auf einen und alle Motoren bis auf einen mit Hilfsmaschinen im Feldstromkreis versehen sein.
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maschinen nötig haben. Das ist dann möglich, wenn jedem Generator ein Motor zugehört, so dass jeder Motor eine besondere Zuleitung zu seinem Generator hat, alle Motoren aber eine gemeinsame Rückleitung haben. Generator g1 arbeitet über Leitung p1 auf den
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Generators enthält die Hilfsmaschine h.
Auch hier tritt in ganz gleicher Weise, wie bei Fig. i beschrieben, eine Regelung der Stromverteilung ein, sobald diese irgendwie gestört wird. Ändert sich die Strombelastung
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ständen W1 und W2 mehr fliessen, d. h. bis die Gruppen sich richtig beteiligen. Die Hilfsmaschine braucht nicht an den Generatoren angeordnet zu sein, sondern sie kann sich auch an den Motoren befinden.
Die Zahl der gemeinsam arbeitenden Maschinenpaare ist natürlich unbegrenzt.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Anordnung zum selbsttätigen Parallelbetrieb elektrischer Maschinen, in deren Stromkreis Widerstände eingeschaltet sind, die durch Ausgleichsleitungen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Ausgleichsleitungen fliessende Strom zur Steuerung der Spannung von selbsterregten Hilfserregermaschinen dient, deren Anker die Erregung der elektrischen Maschinen beeinflusst.