DE922544C

DE922544C - Arrangement for generating electrical energy

Info

Publication number: DE922544C
Application number: DES14394D
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl-Ing Neugebauer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1943-10-06
Filing date: 1943-10-06
Publication date: 1955-01-17

Description

Anordnung zur Erzeugung elektrischer Energie Es ist eine Anordnung zur Erzeugung elektrischer Energie mit Hilfeeines von deiner Kraftmaschine, beispielsweise einem Windkraftmotor, angetriebenen Generators vorgeschlagen worden. Hierbei wird die Lemätungsau@nahmne eines Speichers, z. B. eines Warmwasserspeichers, in Abhängigkeit von der Regelgröße, z. B. der Frequenz oder der Drehzahl, geregelt. Dadurch wird eine,elektrüsche Kraftanlage g o eschaffen, die sich genau so verhält wie die üblichen Kraftwerke, bei denen die Regelung der Kraftmittelzufuhr im. Abhängigkeit von der Regelgröße, z. B. der Frequenz, erfolgt. Die Regelung der Leistungsaufnahmne des Speschers wird bei Erzeugung von Wechselstromnenergie in Abhängigkeit von: der Frequenz Moder der übergab;eleistung, bei Erzeugung von Gleichstromenergie in Abhängigkeit von: der Drehzahl des Gleichstromgenerators durrchgeführt. An Stelle der Drehzahl kann hierbei auch die Glenchspannung Verwendung finden, da bei konstanter Erregung die Spannung einer Funktion der Drehzahl ist und letzten Endes bei Erzeugung von die Spannung konstant gehalten. werden soll. Ferner wurden verschiedene Mittel vorgeschlagen, mit denen man die Energieaufnahme des Speichers regeln kann. Beispielsweise kann ein besonderer Generator zur Spellsung des Speichers verwendet werden oder ein Transform:ator, dessen übersetzuggsverhälltmis geändert wird.Arrangement for generating electrical energy It is an arrangement to generate electrical energy with the help of one of your prime movers, for example a wind power engine, driven generator has been proposed. Here is the Lemätungsau @ took a memory, z. B. a hot water tank, depending on the controlled variable, e.g. B. the frequency or the speed, regulated. This will We created an electric power plant that behaves exactly like the usual ones Power plants where the regulation of the fuel supply in. Dependence on the Controlled variable, e.g. B. the frequency takes place. The regulation of the power consumption of the When generating alternating current energy, Speschers is dependent on: the frequency Moderation of the handover, depending on the generation of direct current energy by: the speed of the direct current generator. Instead of the speed The Glench voltage can also be used here, since with constant excitation the voltage is a function of the speed and ultimately when generating the tension kept constant. shall be. Various means have also been suggested: with which you can regulate the energy consumption of the storage tank. For example, can a special generator can be used to spell the memory or a transform: ator, whose translation ratio will be changed.

Gegenstand der Erfindung ist einte besonders einfache und wirtschaftliche Art zur Regelung der Energieausnahme des Speichers. Eine Anordnung zur Erzeugung @elektrischer Energie mixt Hilfe -eines vorn::,einer Kraftmaschine, beispielsweise einem Windkraftmotor, angetriebenen Gleichstromgenerators, bei der die Leistungs:auina.hme eines Speichers in Abhängigkeit von seiner Regelgröße geändert wird, besteht erfindungsgemäß darin, daß der Speicher (Heizwiderstände) von der algabrallschen Summe der Spannung des Gleichstromgenerators und der Spannung einer mit diesem in Reihe geschalteten weiteren Gleichstromsteuermascbnne gespeist wird, deren Erregung in Abhängigkeit von der Regelgröß;e, z. B. der Gleichspannwng des Verbrauchers -oder, bei einer motorgerzneratorischen von: Gleich- in. Drehstrom, von der Frequenz des Drehstromverbrauchernvetzes geregelt wird.The invention relates to a particularly simple and economical one Type for regulating the energy consumption of the storage tank. An arrangement to the Generating @electric energy mixes help -a front ::, a prime mover, for example a wind power engine, driven direct current generator, in which the power: auina.hme of a memory is changed as a function of its controlled variable, exists according to the invention in that the memory (heating resistors) of the algabrall's sum of the voltage of the direct current generator and the voltage of one connected in series with it further DC control unit is fed, their excitation as a function of the rule variable; e, e.g. B. the DC voltage of the consumer -or, at one Motor generator from: direct to three-phase current, from the frequency of the three-phase consumer network is regulated.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Various exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing shown.

Irr Fig. i ist mit i schematisch der Windkraftmotor bezeichnet, ;der den Gleichstromgenerator 2 antreibt. 3 und q. sind Verbraucher, die von der Spannung des Gleichstromgenerators 2 gespeist werden und deren Spannung konstant gehalten werden soll. Da nun die Windenergle stark schwankt und sich infolgedessen die Spannung der Verbraucher ändern. würde, ist ein Speilcher vorgesehen, welcher die jeweils überschüssige Leistung aufnimmt. Vom Speicher sind lediglich die beiden Heizwiderstände 5 gezeichnet. In Reihe mit diesen liegt die mä der Nebenschlußmaschime io gekuppelte Glei:chstromsbeuermaschine 6, so da13 die Heizwiderstände 5 von ,der algebraischen Summe der Spannungen des Gleichstromgenerators 2 und der Glelchstromsteuermaschine 6 ,gespeist werden. Die Erregung der GleichstromsteuermaschIne 6 wird nun in Abhängigkeit von der Spannung des Gleichstromgenerators 2 so eingestellt, daß die Gleichspannung konstant bleibt, d. h. also, der Speicher nimmt jeweils so, viel Energie auf, da.ß die überschüssige Energie in ihm verbraucht wird. Die Gleichstromsteuermaschine 6 besitzt zwei Erregerwicklungen 7 und B. Die Erregerwicklung 7 ist beispielswels,e konstant ierregt, während der ErnegerstDom der Erregerwicklung 8 vom Regler 9, der von der Verbraucherspannung abhängig ist, gesteuert wird. Die beiden Erregerwicklungen wirken einander entgegen. Die Grunderregung (Wicklung 7) wird beispielsweise so gewählt, daß, falls sie allein wirkt, die Spannung der Glei,chstromsteuermaschine 6 gleich und entgegengesetzt der Spannung des Gleichstromgenerators 2 ist, so d.aß am Speicher (Heizwiderstände 5) keine Spannung herrscht. Wird nun die Erregerwicklung 8 erregt, so wind die Spannung der Gleichstromsteuermascbine 6 kleiner. Heben, sich die Wirkungen der Erregerwicklungen? rund 8 gegenseitig auf, dann herrscht an den Heizwiderständen 5 die volle Spannung des Gleichstromgenerators 2. Wird die. Erregung !der Wicklung 8 weiter verstärkt, ,so wirkt @die Gleichstnomsteuermaschine 6 gleichsinnig mit dem Gleichstromgenerator 2, Rund die Spannung an :den Heizwiderständen 5 wird höher als die des Generators 2. Man kann also auf diese Weise die Spannung an den Heizwiderständen 5 vom Wert Null bis über die Spannung des Gleichstromgenerators hinaus regeln, und durch die damit @erzielte Änderung der Leistungsaufnahme des Speichers wird die 'Spannung .der Verbraucher konstant gehalten. Die Gleichstromsteuermaschine 6 ist, wie erwähnt, mit der Neb.enschlußma$cbitne io gekuppelt, :die als Motor läuft und ,an die Spannung des Gleichstromgenerators 2 angeschlossen ist.In FIG. I, the wind power motor which drives the direct current generator 2 is denoted schematically by i. 3 and q. are consumers that are fed by the voltage of the direct current generator 2 and whose voltage should be kept constant. Since the wind energy fluctuates strongly and as a result the voltage of the consumers changes. a storage tank is provided, which absorbs the excess power in each case. Only the two heating resistors 5 of the memory are drawn. In series with these is the direct current control machine 6 coupled to the shunt machine, so that the heating resistors 5 are fed by the algebraic sum of the voltages of the direct current generator 2 and the direct current control machine 6. The excitation of the DC control machine 6 is now set as a function of the voltage of the DC generator 2 so that the DC voltage remains constant, that is, the memory takes up so much energy that the excess energy in it is consumed. The direct current control machine 6 has two excitation windings 7 and B. The excitation winding 7 is, for example, constantly energized, while the energizing dome of the excitation winding 8 is controlled by the regulator 9, which is dependent on the consumer voltage. The two excitation windings counteract each other. The basic excitation (winding 7) is chosen, for example, so that, if it acts alone, the voltage of the Glei, chstromsteuermaschine 6 is the same and opposite to the voltage of the direct current generator 2, so that there is no voltage at the memory (heating resistors 5). If the excitation winding 8 is now excited, the voltage of the direct current control machine 6 is lower. Raise the effects of the excitation windings? around 8 on each other, then the full voltage of the direct current generator 2 prevails at the heating resistors 5 . Excitation! Of the winding 8 is further intensified, so the DC voltage control machine 6 acts in the same direction as the DC generator 2, around the voltage: the heating resistors 5 is higher than that of the generator 2. In this way, the voltage at the heating resistors 5 can be measured from Regulate the value zero to above the voltage of the direct current generator, and the resulting change in the power consumption of the storage unit keeps the voltage of the consumer constant. The direct current control machine 6 is, as mentioned, coupled to the secondary circuit: which runs as a motor and is connected to the voltage of the direct current generator 2.

Je (nach der Art der Anlage kann: man die Regelurig @cler GleIchstromsteuermaschine 6 auch anders durchführen, beispielsweise nur mit seiner Feldw#icklun g, und dann, nur in dem Bereich von der Spannung Null an den Heizwiderständen bis zur vullen Spannung des Gleichstromgenerators 2 regeln. (oder von der vollen Spannung des Gleichstromgenerators 2 bis zu einem höheren Wert. Besonders, günstige B,emessnmgen der Maschinen 6 und i o erhält man aber immer dann, wenn man in demjengen Bierelch arbeitet, in welchem die Gleichstromsteuermascbine 6 eine Absatzspannung lilefiert, rund wenn man bei Lieferung einer Zusatzspannurng höchstens so weit geht, daß die Leistung .der Gleiehstromsteuermascbine 6 gleich ist der Leistung bei deiner Absatzspannung, die gleich ist der Hälfte der Spannung des Gleichstromgenerators 2.Depending on the type of system, you can use the Regelurig @cler DC control machine 6 can also be carried out differently, for example only with its field development, and then, only in the range from zero voltage on the heating resistors to zero Regulate the voltage of the direct current generator 2. (or from the full voltage of the DC generator 2 up to a higher value. Particularly, favorable dimensions of the machines 6 and But you always get i o when you work in that beer moose, in which one the DC control machine 6 lilefiert a paragraph voltage, around when you at Delivery of an additional voltage goes at most so far that the performance of the trailing current control machine 6 is the same as the power at your heel tension, which is half that DC generator voltage 2.

In Fig. 2 ist reim. anderes Ausführungsbeispitel der Erfirudung dargestellt, das sich von der Anordnung nach Fi;g. i dadurch unterscheidet, daß die mit der Gleichstromsteuermas chine 6 gekuppelte Maschine i o parallel zu den Heinviderständ@en 5 geschaltet ist. Wie leime Rechnung zeugt, kann man hierbei die Maschinen 6 und io noch kleiner bemessen als bei &r Anordnung nach Fig. i, wenn man wieder nur den Bereich von der Spannung Null an den Heizwiderständen 5 biss zu; einer Spannung an den Heizwiderständen oberhalb der Spannung des Gleichstromgenerabars 2 ausnutzt, bei welcher die Leistung der Maschinen 6 und io gleich der Leistung der Maschinen ist, wenn die Absatzspannung 5o % der Spannung des Gleichstromgenerators 2 beträgt. Bei der Anordnung nach Fig.2 ist ges vorteilhaft, auch die Erregung der Maschine i o zu regeln, und zwar im entgegengesetzten Sinn wie die der Gleichstromstewermaschine 6. Es erhält daher im Ausführungsbeispiel auch die Maschine i o zwei Erregerwicklungen 7' und 8', die mit den Erregerwicklungen 7 und 8 der Gleichstromsteuermaschine 6 in Reihe geschaltet sind. Die Stromaufnahme der Erregerwleklungen 8 und 8' wird durch seinen Widerstand 12 geregelt. Die Erregerwicklungen 7 und 8 wirken, einander entgegen, die Erregerwicklungen 7' und 8' dagegen unterstützen sich. Die Änderung des Widerstandes 12 verfolgt in Abhängigkeit von .der Spannung des Gleichstromgenerators 2.In Fig. 2 is rhyme. another implementation example of the invention is shown, which differs from the arrangement according to Fi; g. i differs in that the one with the direct current control mas Chine 6 coupled machine i o is connected in parallel to the Heinviderständ @ en 5. As shown by the simple calculation, machines 6 and io can be made even smaller than with & r arrangement according to Fig. i, if one again only the range of the voltage Zero at the heating resistors 5 bit closed; a voltage on the heating resistors above the voltage of the DC generator 2 exploits at which the power of the Machines 6 and io is equal to the performance of the machines if the heel tension 5o% of the voltage of the DC generator 2 is. With the arrangement according to Fig.2 it is also advantageous to regulate the excitation of the machine i o in the opposite direction Sense like that of the DC power machine 6. It is therefore given in the exemplary embodiment also the machine i o two excitation windings 7 'and 8', the one with the excitation windings 7 and 8 of the DC control machine 6 are connected in series. The power consumption the Erregerwleklungen 8 and 8 'is regulated by its resistor 12. The excitation windings 7 and 8 counteract each other, but the excitation windings 7 'and 8' support them themselves. The change in resistor 12 is tracked as a function of .the voltage of the DC generator 2.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Zum Unterschied von dex Anordnung mach den Fig. i und 2 ist live Gleichstromsteuermaschine 6 unmittelbar mit dem Windkraftmotor i gekuppelt, so daß die Maschine io entbehrt werden kann. Man spart infolgedessen diese Maschine und denen Leerlavfvexluste. Durch den Regler 9 wird wieder die Erregung der Gleichstromstenerm:aschinfe 6 so gengestellt, daß der gewünschte Anteil der Leistung, welcher zur Konstanthaltung der Verbraucherspannung erforderlich ist, von dem Speicher aufgenommen wird.Fig. 3 shows a further embodiment of the invention. The difference From the arrangement of Figs. i and 2, live DC control machine 6 is immediate coupled with the wind power engine i, so that the machine io can be dispensed with. As a result one saves this machine and those Leerlavfvexluste. Through the regulator 9 will again the excitation of the direct current term: aschinfe 6 so adjusted that the desired proportion of the power, which is to keep constant the load voltage is required, is recorded by the memory.

Bei den Anordnungen nach Fig. 4 wird Drehstrom für den in Fig.4 nicht dargestellten Verbraucher erzeugt. Hierzu ist ein Drehstromgenerator i i vorgesehen, der mit den Maschinen 6 und io gekuppelt ist, deren Schaltung im übrigen die gleiche ist wie bei der Anordnung nach Fig. i. Die Spannung des Drehstromgenerators wird durch :einen Regler 13 konstant gehalten. Die Erregung der Gleichstromstewermaschine 6 kann, wie dargestellt, in Abhängigkeit von der Spannung des Gleichstromgenerators 2 oder auch in Abhängigkeit von der Frequenz des Drehstromgenerators i i erfolgen. Die Schaltung der Maschinen 6 und io könnte auch so vorgenommen "verden, wie in Fig. 2 dargestellt.In the arrangements according to FIG. 4, three-phase current is not used for the one shown in FIG shown consumer generated. A three-phase generator i i is provided for this purpose, which is coupled to the machines 6 and io, the circuit of which is otherwise the same is as in the arrangement according to FIG. The voltage of the alternator becomes by: a controller 13 kept constant. The excitation of the DC star machine 6 can, as shown, depending on the voltage of the direct current generator 2 or as a function of the frequency of the three-phase generator i i. The switching of the machines 6 and io could also be carried out as in FIG Fig. 2 shown.

Besonders zweckmäßig ist es, um mit einem guten Wirkungsgrad für den Wirndkraftmotior i zu arbeiten, dem Gleichstromgenerator 2 außer einer Nebensehlußwick .lung noch eine zusätzliche, vom Generatorstrom erregte Erregerwicklung zu geben, welche der Nebenschlußwidklung entgegenwirkt. Dadurch gelingt @es bei entsprechender Bemessung, mit einem günstigen Wirkungsgrad bei den verschiedenen Windgeschwindigkeiten zu, arbeiten, weil dann die von dem Gleichstromgenerator 2 abgegebene Leistung in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit -ungefähr mit der drinen Potenz ansteigt.It is particularly useful in order to have a good efficiency for the Wirndkraftmotior i to work, the direct current generator 2 except for a Nebensehlußwick .lung to give an additional excitation winding excited by the generator current, which counteracts the shunt resistance. This enables @es to succeed with the appropriate Dimensioning, with a favorable degree of efficiency at the different wind speeds to work, because then the power output by the direct current generator 2 in Dependence on the wind speed - increases approximately with the power of it.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for generating electrical energy with Help. One driven by a prime mover, for example a wind power motor DC generator, in which the power consumption of the storage unit: in dependence is changed by a controlled variable, characterized in that. the memory (heating resistors 5) from the algebraic sum of the voltage of the direct current generator (2) and the Voltage of a DC power machine (6) connected in series with this is whose excitation depending on the controlled variable, z. B. the DC voltage of the consumer (3, 4) or, in the case of a motor-generator conversion of DC in three-phase current, regulated by the frequency of the three-phase consumers; network (Fig. 4) will.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the G1eIchstromsteuermasc @ ii e (6) is coupled with a shunt machine (io), which is constant from the to holding DC voltage is excited.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that Let the DC control machine (6) be coupled with a DC machine (io) which is parallel to the memory (heating resistors 5) (Fig. 2).

4. Arrangement according to Claim 3, characterized in that "" the excitation of the Glevchstromstewermaschin; e (6) and the DC machine coupled to it (io) followed in opposite directions.

5. Arrangement according to claim i, characterized in that the direct current control machine (6) is coupled to the wind power motor (i) (Fig. 3).

6. Arrangement according to claim i, characterized in that the DC control machine (6) with a DC machine (io) and a three-phase generator (i i) is coupled, which three-phase energy supplies for the consumer (Fig. 4).