DE196889C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 196889 KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. März 1906 ab.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um in Wechselstromkreisen bei veränderlicher Belastung (Fördervorrichtungen, Walzenstraßen u. dgl.) Ausgleich zu schaffen, um Maschinen kleinerer Bemessungen für eine sich annähernd gleichbleibende Belastung zu erhalten. Es wurde bereits vorgeschlagen, zu diesem Zweck eine Ausgleichvorrichtung anzuordnen, welche zwischen der Kraftquelle

ίο und der Verbrauchsstelle mit wechselnder Belastung eingeschaltet wurde. Die Vorrichtung ist also bestimmt, nur die Differenz des Überoder des Unterschusses gegenüber der mittleren Energ'ie aufzunehmen oder abzugeben.

Induktionsmotoren mit einem Schwungrad sind hierzu verwendet worden, indem ein Widerstand, welcher in die Sekundärwicklung des Motors eingeschaltet ist, sich selbsttätig in Übereinstimmung mit der Belastung regelt, um Energie auf- und abzunehmen.

Um nun mit Sicherheit zum Ziel zu gelangen, muß der Bereich, über welchen ein solcher Sekundärwiderstand geändert wird, oft sehr groß ausfallen, damit die erforderliche Änderung in der Geschwindigkeit des Induktionsmotors erzielt werde.

Der vorliegenden Erfindung zufolge ist die Ausgleichvorrichtung so entworfen, daß sie zwei synchrone Geschwindigkeiten besitzt, bei welchen die Sekundärwicklungen kurz ohne äußeren Widerstand geschlossen sind. Der Betrag an erforderlichem äußeren Widerstand, um ein weites Bereich für die Geschwindigkeit zu erzielen, ist somit vermindert. Der Ausgleicher besteht aus zwei Induktionsmotoren, welche sich in Kaskadenschaltung befinden, und er wirkt als Stromerzeuger oder als Motor, je nach der Art der Belastung des Speisestromkreises in folgender Weise:

Es ist bekannt, daß Induktionsmotoren als Stromerzeuger wirken, falls sie über die synchrone Geschwindigkeit angetrieben werden. Die synchrone Geschwindigkeit ist im Falle eines Einphasenmotors mit Kurzschlußanker offenbar von der Polzahl und Frequenz abhängig.

Sind dagegen zwei Motoren in Kaskade geschaltet, so fällt die synchrone Geschwindigkeit geringer aus. Dieser Vorgang wird bei der vorliegenden Erfindung benutzt, bei der der Induktionsmotor, welcher den Ausgleicher bildet, mechanisch mit dem Rotor eines anderen Asynchronmotors gekuppelt ist, welcher im folgenden Erreger genannt werden soll. Dabei ist ein Schwungrad vorgesehen und die Windungen der beiden Motoren stehen in elektrischer Verbindung. Durch die Schleifringe kann die Sekundärwicklung des Ausgleichers über einen Widerstand kurzgeschlossen werden, wobei die Sekundärwicklung (Statorwicklung) des Erregers offen bleibt. Alsdann wirkt der Ausgleicher wie ein Induktionsmotor, nimmt von der Linie Arbeit auf, um den Rotor und das Schwungrad zu beschleu-

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nigen, bis sie nur wenig unter dem Synchronismus laufen. Wenn der Widerstand, der die Sekundärwicklung des Ausgleichers kurzschließt, verringert wird, so nimmt die Geschwindigkeit zu und nähert sich dem Synchronismus. Wenn nun, während der Motor mit dieser Geschwindigkeit läuft, die Sekundärwicklung des Erregers über einen Widerstand kurzgeschlossen und die Schleifringe des Ausgleichers von dem Kurzschlußwiderstand abgeschaltet werden, so wird der vereinigte Rotor offenbar mit einer höheren Geschwindigkeit wie der Synchronismus der in Kaskade geschalteten Alotoren laufen, und es wird folglich der Ausgleicher Energie an das Netz abgeben, welche Energie von der lebendigen Kraft des Schwungrades und des Rotors herrührt. Dabei wird die Geschwindigkeit nachlassen, bis der wirkliche Synchronismus des Maschinensatzes erreicht ist. Die Abgabe der Energie an das Netz hängt von der Größe des Kurzschlußwiderstandes für die Sekundärwicklung des Erregers ab. Einschaltung und Regelung des Widerstandes für die Sekundärwicklung des Ausgleichers und des Erregers geschieht durch einen Regler (z. B. Elüssigkeits\viderstand).

Fig. ι zeigt die Schaltung für ein Dreiphasensystem, und Fig. 2 zeigt den zuletzt erwähnten Regler.

Der Belastungsausgleicher 3 hat eine Primärwicklung 7, die durch den Ausschalter 6 an die Phasenleitungen angeschlossen ist, und zwar an einem Punkt zwischen dem Stromerzeuger 1 und der Verbrauchsstelle 2 (beide • nicht gezeichnet). Die Sekundärwicklung 8 des Ausgleichers ist an Schleifringe 11 angeschlossen, er selbst aber mit einem Schwungrad ausgestattet und mit dem Rotor des Induktionsmotors 4 (vorzugsweise nach dem Zweipolsystem), welcher als asynchroner Erreger wirkt, gekuppelt. Die Primärwicklung 9 des Motors 4 ist an die Sekundärwicklung 8 des Ausgleichers angeschlossen, die Sekundärwicklung 10 des Erregers 4 dagegen an den Widerstandsregler 14. Dieser Widerstandsregler 14 ist weiter mit den Schleifringen 11 des Ausgleichers 3 verbunden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht der Regler aus zwei Teilen, nämlich den isolierten Gefäßen 12 und 13, welche mit Wasser o. dgl. gefüllt sind, und die mit den Leitungen 16 und 17 in Verbindung stehen. Zwei Satz 18 und 19 von Flügeln sind auf der Achse 20 befestigt, und zwar so, daß durch Drehung der Achse in einer Richtung der eine Satz in die Flüssigkeit taucht und Kurzschluß erzeugt, während der andere Satz sich außerhalb der Flüssigkeit befindet. In der Zwischenstellung tauchen die Enden beider Flügelsätze in die Flüssigkeit ein, so daß der Stromschluß stets vor Unterbrechung stattfindet, was die Funkenbildung vermindert. Die Drehung des Widerstandes geschieht durch die Regelmotoren 15, die die Form von Induktionsmotoren 21, 22 annehmen können. Die Primärwicklung von 21 ist an die Sekundärwicklung eines Reihentransformators 23 geschaltet, dagegen der Motor 22 an die Sekundärwicklung des Transformators 24 angeschlossen. Es wirkt somit der eine Motor wie ein Ampere-, der andere wie ein Voltmesser, welche an einem geeigneten Punkt der Linie eingeschaltet sind.

Die Primärverbindungen für die Regelmotoren 21,2.2. sind so hergestellt, daß in den Sekundärwindungen der Motoren entgegengesetzte Drehmomente entstehen, so daß bei einem bestimmten Strom und einer bestimmten Spannung des Netzes Gleichgewicht herrscht, folglich der Widerstand 14 nicht bewegt wird.. Die Bewegung tritt vielmehr erst ein, wenn die Wirkung eines Motors die des anderen überwiegt. Der Stromregelmotor 21 hat das Bestreben, die entsprechenden Flügel in die Behälter 12 eintauchen zu lassen, während der Spannungsregelmotor 22 den anderen, Flügelsatz in die Behälter 13 eintauchen lassen will. Stromzuwachs im Hauptstromkreis ruft deshalb Widerstandsverringerung für den Widerstand, der die Wicklung 10 des Erregers schließt, hervor, während Spannungszuwachs oder Stromabnahme im Hauptkreis den Widerstand, durch den die Schleifringe geschlossen werden, vermindert. Abnahme aber des Wider-Standes bei den Ringen 11 läßt den Ausgleicher 3 als Motor arbeiten und Energie dem Netze entnehmen; Abnahme des Widerstandes, welche an die Wicklung 10 des Ausgleichers geschlossen ist, läßt dagegen den Ausgleicher als Stromerzeuger arbeiten und gibt Energie an das Netz ab. Im ersten Falle nimmt die Geschwindigkeit des Schwungrades zu, im zweiten ab.

Die Regelmotoren 21,22 regeln auf diese Weise die Wirkungsweise des Ausgleichers auf einen gewissen vorher bestimmten Betrag der scheinbaren Energieentnahme aus dem Stromerzeuger. Sollte die Regelung auf effektive Energie erwünscht sein, so ist es nur notwendig, ein Wattmesserdrehmoment auf die Achse des Widerstandes wirken zu lassen, was sich dadurch erreichen läßt, daß die Spulen wie bei einem Wattmesser angeordnet werden. Statt der Motoren 2,1,2.2. können auch andere entsprechend wirkende Vorrichtungen, z. B. Ferraris-Scheiben, oder auch für einen Motor eine regelbare Feder oder ein Gewicht benutzt werden.

Will man die mittlere Energieausgabe ver-

O

ringern, so kann man die Drehmomente der Regelmotoren entsprechend vergrößern oder verringern.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Ladung und Entladung von mit asynchronen Maschinen gekuppelten Schwungmassen, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer zweiten Asynchronmaschine mechanisch gekuppelte Schwungradmaschine zum Laden der Schwungmassen allein und zum Entladen in Kaskadenschaltung mit der zweiten Maschine benutzt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.