DE49364C - Verfahren und Einrichtungen zur selbstthätigen Regulirung der Strombewegung in elektrischen Strömvertheilungsanlagen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Stromvertheilungs-Anlagen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine in Fig. ι schematisch und in Fig. 2 ausführlicher, unter Zugrundelegung bestimmter Verhältnisse dargestellte Stromvertheilungs-Anlage, welche in eine Anzahl von Bezirken — von annähernd gleich grofsem Stromconsum — eingetheilt ist, von denen jeder durch ein System von Vertheilleitungen versorgt wird, welche Systeme einzeln hinter einander in das von der Maschinenstation ausgehende und in sich zurückkehrende Hauptkabel eingeschaltet sind und welche in ihren Anschlufspunkten an dasselbe mit Stromregulatoren versehen werden, denen die Besimmung zufällt, den Spann ungsunterschied vom zuführenden und abführenden Hauptkabel aufrecht zu erhalten."

Da der Energieverlust in einer elektrischen Stromleitung nur proportional der Stromstärke ist und bei gleicher übertragener Energie im Quadrat mit derselben abnimmt, so ist durch die Eintheilung einer bestimmten Anzahl von Stromconsumenten in Gruppen und Hintereinanderschaltung dieser Gruppen bekanntlich das Mittel gegeben, mittelst beliebiger Vermehrung derselben die Stromstärke und mit ihr den Leitungsverlust beliebig zu vermindern.

Dabei können trotz Verwendung höher gespannter Ströme Glühlampen gewöhnlicher Spannung und der üblichen Systeme parallel und Bogenlampen parallel oder paarweise hinter einander in die Zweigleitung der Bezirke eingeschaltet werden.

Die im Vorstehenden erwähnten Regulatoren, welche an den . Anschlufspunkten der Hauptkabel an jedem Zweigleitungsnetz angebracht sind, schalten in dieselbe an Stelle von nicht brennenden Lampen entsprechend grofse Widerstände parallel ein. Sie können im übrigen von ganz beliebiger Construction und Zusammenstellung, so z. B. wie die oft verwendeten selbstthätigen Regulatoren für Dynamomaschinen, sein, bei welchen ein Solenoidkern je nach seiner Stellung verschiedene Contacte in einem Bade von Quecksilber oder einer anderen leitenden Flüssigkeit öffnet und schliefst. Der in den Fig. 3 bis 5 dargestellte Regulator kann lediglich als ein Beispiel zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise des Regulirsystems angesehen werden.

Der Regulator besteht aus einem Elektromagneten A, Fig. 3, der auf einen auf einer Blattfeder befestigten und mit einem Arm C verbundenen Anker B einwirkt, wobei der Arm C, beim Anziehen des Ankers B durch den Elektromagneten bei D, gegen eine Platinspitze d^l und beim Abreifsen vom Elektromagneten gegen eine zweite Platinspitze d'² angedrückt wird, um dabei einen beliebig abgezweigten elektrischen Strom in der einen oder anderen Richtung zu schliefsen. Durch diesen Zweigstrom, wird — je nach seiner Richtung — ein Elektromotor A\ Fig. 4, in dem einen oder anderen Richtungssinne gedreht und diese Drehung durch eine Welle B¹ und Zahnrädergetriebe C¹ auf eine, Schraubenspindel D¹ übertragen, welche bei ihrer Drehung eine am Drehen verhinderte Mutter E¹ nach der einen oder anderen Richtung verschiebt. Diese

Mutter E¹ gleitet an Contactstücken eines Rheostaten F entlang und schaltet infolge dessen je nach ihrer Entfernung von der Contactfeder e¹ eine verschiedene Anzahl von Drahtspiralen parallel den Consumapparaten des Bezirkes in die Leitung ein.

Um nun die Wirkung des Elektromagneten A zu der besprochenen Regulirung verwendbar* zu machen, erhält dessen Spule drei verschiedene Wickelungen, weichein Fig.. 5 schematisch dargestellt sind. Die eine dieser Wickelungen α a\ welche am stärksten und der Feder entgegengesetzt auf den Magneten einwirkt, besteht aus feinem Neusilberdraht und schliefst bei f¹ an das positive und bei g an das negative Grenzkabel der Gruppe an, infolge dessen durch ihre Umwindungen f¹ α α¹ g ein Strom fliefst, proportional dem Spannungsunterschied der beiden Kabel oder der Lampen der Gruppe (Voltmeterwickelung). Dieser Nebenschlufsstrom bewirkt eine bestimmte Erregung des Elektromagneten, infolge deren derselbe seinen Anker B fortwährend anzieht und dadurch den den Elektromotor in Thätigkeit setzenden Strom immer in solchem Sinne zu schliefsen sucht, dafs der letztere immerfort mehr Spiralen des Rheostaten in den Strom parallel der betreifenden Gruppe einschalten müfste.

Dieser Wirkung von α α¹ steht aber neben der Federkraft der Blattfeder diejenige der zweiten Umwindung b b^l entgegen, welche in umgekehrtem Sinne gewickelt ist und aus nur wenigen Windungen des einen Hauptkabels, welches zur Gruppe oder von derselben geht, und zwar erst nach Weggang oder vor Wiederaufnahme des durch den Rheostaten F übergeleiteten Stromtheiles fwg besteht.

Die Anzahl der Umwindungen von a a¹ und b b¹ wird derart bestimmt, dafs diese allein die regulirende Einstellung der Rheostatmutter verursachen. Dieselbe wird also durch den Elektromagneten A auf die Spannung der Gruppe so eingestellt, dafs bei gröfserem Stromconsum derselben auf etwas mehr, bei kleinerem auf etwas weniger Volt regulirt und derart der Spannungsverlusl in der Zweigleitung noch ausgeglichen wird. Bei geringer räumlicher Ausdehnung der einzelnen Bezirke kann auch b b¹ ganz wegfallen und regulirt dann der Magnet A auf constante Spannung gemäfs a a¹.

Die dritte, zumeist aus feinem Kupferdraht bestehende Wickelung c c¹, . welche ebenfalls α a^l entgegengewunden ist, kommt hierbei nicht in Betracht, weil sie beinahe immer unterbrochen ist und nur für kurze Momente geschlossen wird. Sie bezweckt die Vermeidung einer unnöthigen Stromverzehrang, indem sie bewirkt, dafs mindestens in einem der Bezirke (dem meist belasteten) keine Strom verzehrenden Widerstände eingeschaltet sein können. Die Umwindungszahl von c c^l ist so stark bemessen, dafs in allen Regulatorstellungen, wenn ein Strom durch dasselbe geht, die Wirkung aa¹ genügend abgeschwächt wird, um immer das Zurückgehen des Contactes D infolge der Federwirkung auf d² und somit dasjenige der Mutter E¹ gegen e¹ hin, also das Ausschalten von Widerständen zu bewirken. Die Wickelungen c c^l von allen Elektromagneten A sind in einen und denselben Stromkreis, eingeschlossen, welcher beliebig abgezweigt wird; gewöhnlich geschieht dies vom positiven Endkabel der letzten Gruppe durch alle Regulatorstationen hindurch bis zum negativen Hauptkabel derselben, d. h. zum allgemeinen Rückleitungskabel, um eine geringe Potentialdifferenz und somit nicht allzu feine Wickelung zu erhalten. Dieser Nebenschlufs mit grofsem Widerstand wird von jedem Rheostaten in der einen Grenzlage, wenn nämlich die letzte Rheostatspule ausgeschaltet und derselbe völlig stromlos ist, unterbrochen, indem die Mutter E\ Fig. 4, mit ihrem hervorragenden Theile s gegen die Contactfeder e¹ stöfst und dieselbe vom anliegenden Contactstück abhebt.

In Fig. 6, welche ein Schema des in Rede stehenden Nebenschlufsstromkreises c c¹ darstellt, ist derselbe bei dem Regulator des Bezirks 8 in besagter Weise unterbrochen gezeichnet.

In dem Vertheilungsbezirk, welcher im Augenblick den stärksten Stromconsum hat, ist der Rheostat stromlos, seine Mutter E¹ verhindert dann den Schlufs des erwähnten Stromkreises und die Wickelungen c c¹ haben keinen Einflufs auf die Wirkung der Regulatormagnete. Fängt aber auch in diesem Bezirk der Rheostat an zu functioniren — wenn etwa einige Lampen ausgeschaltet werden, der Widerstand des Bezirks dadurch vergröfsert wird und infolge dessen der Spannungsunlerschied seiner Endkabel zunimmt —, so läfst die Mutter dieses Rheostaten, Widerstände einschaltend, die bezügliche Contactfeder e¹ los und cc¹ wird geschlossen. Sobald dies geschehen, lassen sämmtliche Elektromagnete A, Fig. 3, ihre Anker los und alle Elektromotoren ^I¹ beginnen sich in solcher Richtung zu drehen, dafs die bezüglichen Muttern E¹ sich gegen die Contactfedern e¹ hinbewegen und Widerstände ausschalten, bis eine der Federn von ihrem Contactstück abgehoben und dadurch der Nebenschlufs wieder unterbrochen wird.

Geschieht dies bei demselben Regulator, der eben erst zu wirken begonnen hatte, was zumeist der Fall sein wird, oder im allgemeinen bei einem Regulator, dessen Bezirk nicht eben den gröfsten Stromconsum aufweist, so wiederholt sich das gleiche Spiel, und dieses Rück-

wärtsfahren aller Muttern und Ausschalten von Widerständen dauert so lange, bis der Regulator der meistbelasteten Gruppe die Leitung c c¹ unterbricht, worauf alle Regulatoren sich wieder auf die durch α α¹ und b b¹ ihrer Gruppe geforderte Spannung einstellen.

Daraus geht hervor, dafs im Falle einer zu- . fälligen Gleichheit des Consums in allen Bezirken oder Gruppen, gleichviel wie grofs derselbe an und für sich sein mag, alle Rheostaten stromlos sind und c c¹ unterbrochen ist. Dies ist demnach auch der Fall, wenn in keinem Bezirk Lampen brennen. Ebenso ist klar, dafs die Leitung c c¹ das gleichzeitige Einschalten von Widerständen seitens aller Regulatoren verhindert, dafs immer der Regulator des meist consumirenden Bezirks alle Widerstände ausgeschaltet haben mufs und dafs somit niemals unnöthiger Weise stromconsumirende Widerstände eingeschaltet sein können.

Sowohl zur gröfseren Sicherung des Betriebes (für den Fall der Reparaturbedürftigkeit eines Regulators), als auch zur besseren Regulirung der Spannung an verschiedenen Orten in einer Gruppe selbst, kann jede der letzteren mit mehreren Regulatoren versehen und können eventuell auch mehrere Neb eiischlufsleitungen cc¹ angeordnet werden.

Für die Erhaltung der richtigen Spannung zwischen den beiden Grenzkabeln, welche den Strom zur ersten und von der letzten Gruppe leiten (Steigerung mit der Stromstärke entsprechend dem Spannungsverlust aller Leitungen), wird in der Centralstation gesorgt durch irgend einen selbsttätigen Regulator oder auch von Hand durch den Maschinenwärter.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüch:

   Bei einem Verfahren zur Regulirung der Spannung an den Consumstellen einer elektrischen Stromvertheilungsanlage, welche gekennzeichnet ist durch:

   a) die Eintheilung des ganzen Stromvertheilungsnetzes in eine Anzahl von Bezirken von annähernd gleichem mittleren Consum, welche in eine gemeinsame, von einer oder mehreren Centralstationen aus mit Strom versorgte Hauptleitung derart eingeschlossen sind, dafs der erzeugte Strom alle Bezirke auf einander folgend passirt, und

   b) die Anordnung eines oder mehrerer regulirender Apparate in jedem Bezirk, welche in jedem Moment selbsttätig in die Vertheilleitung desselben Widerstände parallel schalten, die zusammen mit den in Betrieb befindlichen Consumapparaten des Bezirks einen Widerstand darstellen, der ebenso grofs ist als derjenige, welchen der in diesem Moment am meisten consumirende Bezirk an und für sich der Strombewegung entgegensetzt,

   die Anwendung der besonderen Nebenschlufsleitung cc¹, Fig. 5 und 6, welche, an irgend zwei Stellen der Stromleitung abgezweigt, durch alle die in b) erwähnten Regulirapparate hindurchgehend, von jedem derselben in der einen Grenzlage der Rheostatencontactvorrichtung unterbrochen wird und in den Apparaten derart auf die Regulirung einwirkende Spulen umwindet, dafs bei ihrem Schlufs jeder der Apparate von den parallel geschalteten Widerständen ausschaltet, zu dem Zweck, das gleichzeitige Einschalten von Widerständen seitens aller Regulatoren zu verhüten.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.