DE157974C - - Google Patents

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

Für elektrische Kraftanlagen, Welche einer stark schwankenden Energieentnahme ausgesetzt sind,' verwendet man· neuerdings zum Kraftausgleich vielfach· sogenannte Puffers' maschinen oder mit Schwüngrad gekuppelte Motoren. " Insbesondere ist für den elektrischen Betrieb von Fördermaschinen und Walzenstraßen usw.· die Verwendung von Puffermaschinen mehrfach vorgeschlagen .worden. ίο Die Wirkungsweise derartiger Pufferma-¹ schinen beruht auf der Ausnützung der in rotierenden Schwungmassen aufgespeicherten Energie, die bei stark, schwankendem Kraftbedarf Ungefähr in^: gleicher Weise- zur Wirkung kommt, wie dies bei sogenannten Pufferbatterien mit der auf chemischem Wege in. der Batterie aufgespeicherten Energie ebenfalls geschieht. Bei solchen Batterien wird zu Zeiten geringen'Ärbertsverbrauches.'die in der ao Erzeugerstatioii überschüssige elektrische Leistung in die Batterie hineingeladen, um bei steigende? bezw.. die normale Leistungsfähigkeit der Krafterzeügerstatiön übersteigender Beanspruchung aus der. Batterie wieder entnommeri zu werden. Um Püffermaschineii zur Wirkung kommen zu lassen, ist es notwendig, ähnlich wie bei Akkumulatorenbatterien zu· verfahren, also die Schwungmassen zu laden und in einem geeigneten Zeitpunkt wiederum zur Entlädung zu bring«]. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Laden bezw. Entladen von Schwungmassen,- die mit elektrischen Maschinen gekuppelt sind und auf die sich ein ähnlicher Gedankengang, wie er dem Laden von Batterien zugrunde liegt, anwenden läßt, nur mit dem Unterschied, daß man es hier nicht mit einer Umsetzung elektrischer Energie in chemische Energie zü< ton hat, sondern daß hier die elektrische Energie in Form von mechanischem' Arbeitsvermögen in einer Puffermaschine oder einer ähnlichen zweckentsprechenden ■ Maschine bezw. deren Schwungmassen aufgespeichert wird.For electrical power plants, which are exposed to strongly fluctuating energy consumption, recently so-called buffer machines or motors coupled with Schwüngrad are often used to balance out forces. "In particular, · .worden repeatedly proposed for the electrical operation of carriers and rolling mills, etc. The use of buffer machine. Ίο The operation of such Pufferma- ¹ machines based on the utilization of the accumulated in rotating flywheels energy in strong, fluctuating power requirements Approximately in ^{: the} same way - comes into effect, as this also happens with so-called buffer batteries with the energy stored chemically in the battery. In such batteries, at times of low 'energy consumption', the excess electrical power in the ao generator station is charged into the battery In order to be removed from the battery again when the load increases or exceeds the normal performance of the power generation device in egg to be brought to discharge again at a suitable time «]. The present invention relates to a device for loading BEZW. Discharge of centrifugal masses - which are coupled with electrical machines and to which a similar train of thought as it is the basis of the charging of batteries can be applied, only with the difference that one does not deal with a conversion of electrical energy into chemical energy <ton has, but that here the electrical energy in the form of mechanical 'work capacity in a buffer machine or a similar purpose-appropriate machine resp. whose flywheels are stored.

Ähnliche Abschläge sind bereits früher' gemacht worden, so beispielsweise in der deutschenPatentschrift 131945. Das Patent 129553, zu der das Patent 131945 im Zusatzverhältnis steht, bezieht sich auf eine Puffermaschine, deren Anker parallel zum Netz geschaltet und deren Feldwicklung vom Netzstrom erregt wird. Das Puffern dieser Maschine wird unmittelbar durch den bei steigender Belastung anwachsenden .Netzstrom veranlaßt, da dessen Ansteigen eine Feldverstärkung der Puffermaschine zur Folge hat. Da es in vielen Fällen unangenehm ist, den gesamten Netzstrom durch die, Feldwicklung der Puffermaschine schicken zu müssen, so sind in der Patentschrift 131945 verschiedene Mittel angegeben, durch die vermieden wird, daß der Netzstrom unmittelbar das Feld der Puffermaschine beeinflußt und bewirkt wird, daß die für die Stromrückgabe erforderliche. Über-Similar discounts are earlier ' has been made, for example in the German patent specification 131945. The patent 129553, to which the patent 131945 in an additional ratio refers to a buffer machine whose armature is connected in parallel to the network and whose field winding is excited by the mains current. The buffering of this machine becomes immediate caused by the increasing mains current as the load increases, since the Increase results in a field strengthening of the buffer machine. As it is in many In uncomfortable cases, the entire line current through the field winding of the buffer machine to have to send, then various means are specified in the patent specification 131945, by which it is avoided that the mains current directly enters the field of the buffer machine influenced and caused that the required for the power return. Above-

Spannung mittelbar durch das Anwachsen der Belastung hervorgerufen wird. Als erste Methode wird in der Patentschrift 131945 die Erregung, der ^Puffermaschme durch eine besondere Stromquelle genannt (Fig. 1). Auch die zweite Methode betrifft eine Umgehung der unmittelbaren Beeinflussung der Puffermaschine durch den Netzstrom, indem dieser durch eine einer Nebenschlußwicklung entgegenwirkende Hauptstromwickl'ung einer von einem besonderen Motor angetriebenen Zusatzmaschine geschickt wird. Es läßt sich aber leicht nachweisen, daß die Verwendung einer durch einen besonderen Motor angetrieberten Zusatzmaschine im Anfang der Ladung der Puffermaschine eine Verringerung, am Ende der Ladung eine Erhöhung des aus dem Netz entnommenen Energiebetrages zur Folge hat, so daß also das Netz nicht gleichmäßig beiästet wird! Dieser Nachteil läßt sich vermeiden und der Wirkungsgrad, der' Anordnung vergrößern, wenn eine Einrichtung, wie sie die vorliegende Erfindung bietet, getroffen wird. ■Stress is caused indirectly by increasing the load. As the first Method is in the patent 131945 Excitement, the ^ puffer machine through a special one Called the power source (Fig. 1). The second method is also about bypassing the direct influence of the mains current on the buffer machine by this by a main current winding counteracting a shunt winding is sent by a special motor driven auxiliary machine. It can be but easily prove that the use of a powered by a special motor Additional machine in the beginning of the loading of the buffer machine a decrease, at the end of the charge, an increase in the amount of energy taken from the network Has a consequence, so that the network is not evenly knotted! This disadvantage can be avoid and increase the efficiency of the 'arrangement if a device, as offered by the present invention. ■

Die Erfindung beruht ■ darauf, daß Zusatzmaschine und Puffermaschine unmittelbar gekuppelt werden, wia· dies in Fig. 1 und ff. dargestellt ist. Es möge zunächst Fig. 1 betrachtet werden, welche eine von den vielen Ausführungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung zur Darstellung bringt. Es be-. deutet in Fig. 1 M den Arbeitsmotor, welcher seinen Strom von den Leitungen -j- — erhält.The invention is based on the fact that the additional machine and the buffer machine are coupled directly, as shown in FIGS. 1 and ff. Let us first consider FIG. 1, which shows one of the many possible embodiments of the present invention. It loading. In Fig. 1 M indicates the working motor, which receives its current from the lines -j-.

Es bedeutet P eine mit Schwungmasse verse'fiene Maschine, die .mit einer Zusatzmaschine, Z unmittelbar gekuppelt ist. Während die Erregung · der Puffermaschine durch die zum Netz parallel geschaltete Wicklung ¹JV unmittelbar erfolgen kann, wird die Erregerwicklung η der Zusatzmaschine unter Zwischenschaltung einer selbsttätig oder'von Hand zu bedienenden Regulierungsvorrichtung R •vom Netz aus, gegebenenfalls auch von einer besonderen Stromquelle aus mit Strom versorgt. Die Zusatzspannung kann entweder, wie dies bei der in Fig. 1 angedeuteten Schaltung der Fall wäre, von einem positiven Maximum durch Null nach einem negativen Maximum geführt werden, oder es kann auch die Einrichtung "der Zusatzspannung unveränderlich sein und nur die Größe der letzteren geregelt werden. Die Puffermaschihe P zusammen mit der Zusatzmaschine Z wird parallel zum Netz gelegt,· und es ist einleuchtend, daß die Kraftaufnahme bezw. Abgabe der j Puffermaschine, von dem Betrag und der Rich- j tung der in der Zusatzmaschine Z herrschen- j den Spannung abhängig ist. Während eine j zu der Linienspannung hinzugefügte Zusatz- j P means a machine with a flywheel, which is directly coupled to an additional machine, Z. While the excitation of the buffer machine can take place directly ^{through the winding 1} JV connected in parallel to the mains, the excitation winding η of the additional machine is switched on from the mains with the interposition of an automatic or manually operated regulating device R , if necessary also from a special power source Powered. The additional voltage can either, as would be the case with the circuit indicated in FIG. 1, be guided from a positive maximum through zero to a negative maximum, or the device "of the additional voltage" can be invariable and only the size of the latter can be regulated The buffer machine P together with the additional machine Z is placed parallel to the network, and it is evident that the force absorption and output of the buffer machine depends on the amount and direction of the force in the additional machine Z. While an additional j added to the line tension

60.-spannung die Geschwindigkeit der Puffer- J maschine erhöhen und daher deren Schwung- | masse laden wird, wird eine in Richtung der elektromotorischen Gegenkraft der Puffer-, maschine von der Zusatzmaschine Z erzeugte Spannung eine Entladung- der Schwungmasse veranlassen. Durch Reglung der Erregung der Zusatzmaschine mittels des Widerstandes R, entweder von Hand oder selbsttätig — etwa in Abhängigkeit von dem vom Motor M aufgenommenen Strom — ist eine beliebige Inanspruclmahrrie der Puffermaschine zu erreichen und es kann bei zweckmäßiger Bemessung und Anordnung der einzelnen Teile ein vollkommener Kraftausgleich erzielt werden. 60.-tension increase the speed of the buffer machine and therefore its swing | mass is charged, a voltage generated by the additional machine Z in the direction of the counter-electromotive force of the buffer machine will cause a discharge of the flywheel. By regulating the excitation of the additional machine by means of the resistor R, either manually or automatically - for example depending on the current drawn by the motor M - the buffer machine can be subjected to any desired demands and, with appropriate dimensioning and arrangement of the individual parts, a complete force balance can be achieved be achieved.

Dabei besitzt die Anordnung den Vorteil, daß eine allzu große Stromaufnahme oder -abgabe der Puffermaschine verhindert wird, indem innerhalb der 'in Frage kommenden Grenzen die .Stromaufnahme und -abgabe durch entsprechende Wahl der .Zusatzspannung von Z beliebig geregelt werden'kann. An Stelle einer selbsttätigen Schaltung des Reglers R kann, natürlich auch die Erregung der Zusatzmaschine von , dem äußeren Stromkreis durch geeignete Kompoundierung in "Abhängigkeit gebracht werden. · ■ ,
¹ Die Arbeitsweise dieser Einrichtung ist aus. Fig. 2 ersichtlich. In dieser Figur bedeutet t die Dauer der Ladeperiode der Pufferma- ■ schine, e die konstante Netzspannung. Die Spannung der Puffermaschine wird dann etwa, den Verlauf abc nehmen, d. h. am Anfang der Ladeperiode ist ihre Spannung geringer, am Ende höher als die. Netzspannung. Die Ordinaten' zwischen der Linie ~d-f und der Linie a-c bilden, wie ersichtlich, die an der Zusatzmaschine herrschende Spannung. Es folgt daraus, daß bis zu dem. Punkte b durch die Zusatzmaschine Netzspannung vernichtet ioo werden muß, während nach dem Punkt b von der Zusatzmaschine Spannung geliefert wird. Wird daher die Zusatzmaschine durch einen besonderen Motor angetrieben, so wird der durch das' Dreieck adb dargestellte Ehergiebetrag durch die als Motor laufende Zusatzmaschine und ihrer als Dynamo wirkenden Antriebsmaschine an das Netz zurückgegeben, während hinter dem Punkte b die Zusatzmaschine als Dynamo, ihre Antriebsmaschine als Motor läuft und daher aus dem Netz der. Energiebetrag b c f entnommen wird. Es folgt daraus, daß eine besonders angetriebene Zusatzmaschine im Anfang der Ladung eine Verringerung, am Ende eine Erhöhung des Energieverbrauches zur Folge hat, daß daher das Netz nicht mit konstanter Leistung belastet ist. Wird dagegen die Zusatzmaschine nach vorliegender Erfindung mit der PuffeFmaschme unmittelbar gekuppelt,'so wird die in der Zusatzmaschine, umgesetzte Energie unmittelbar wieder auf die Welle derThe arrangement has the advantage that an excessively large current consumption or output of the buffer machine is prevented by the fact that the current consumption and output can be regulated as desired within the limits in question by appropriate selection of the additional voltage of Z. Instead of an automatic switching of the controller R , the excitation of the additional machine can of course also be made dependent on the external circuit by suitable compounding. · ■,
¹ The functioning of this facility is off. Fig. 2 can be seen. In this figure, t means the duration of the charging period of the buffer machine, ■ e the constant mains voltage. The voltage of the buffer machine will then take about the course abc , ie at the beginning of the charging period its voltage is lower, at the end higher than the. Mains voltage. As can be seen, the ordinates' between the line ~ df and the line ac form the voltage prevailing on the additional machine. It follows that up to that. Point b must be destroyed by the auxiliary machine mains voltage, while voltage is supplied by the auxiliary machine after point b. If, therefore, the additional machine is driven by a special motor, the allowance amount represented by the triangle adb is returned to the network by the additional machine running as a motor and its drive machine acting as a dynamo, while behind point b the additional machine is a dynamo and its drive machine is Motor is running and therefore out of the network. Energy amount bcf is taken. It follows from this that a specially driven auxiliary machine results in a reduction in the start of the charge and an increase in the energy consumption at the end, so that the network is therefore not loaded with constant power. If, on the other hand, the additional machine according to the present invention is directly coupled to the puffing machine, then the energy converted in the additional machine is immediately transferred back to the shaft of the

Puffermaschine übertragen, so daß also die Energieaufnahme aus .dem Netz vollständig konstant bleibt.Buffer machine transferred, so that the energy consumption from .dem network completely remains constant.

Bekanntlich verwendet man zum Anlassen von Elektromotoren häufig sogenannte Anlaßt, maschinen, um die bei Benutzung von Anlaßwiderständen während der Anlaufperiode entstehenden Energieverluste zu vermeiden. Es wird dann durch die Anlaßmaschine beim Anfahren Gegenspannung erzeugt und durch allmähliche Verminderung derselben die dem anzulassenden Motor- z'ugeführte Spannung allmählich bis auf die Höhe der Linienspannuhg gebracht. Die Anlaßmaschine kann unter Benutzung der vorliegenden Erfindung ebenfalls gebraucht werden.. Auf derartige Schaltungen bezieht sich die Fig. 3. Die Anlaßmaschine kann unmittelbar mit der Puffermascliine gekuppelt sein, während im übrigen die Anordnung und die Wirkungsweise der Zusatzmaschme selbst die gleiche ist, wie dies obfen aii Hand der Fig. 1 auseinandergesetzt ist. In Fig. 3 sind Zusatzmaschme Z und Puffermäschine P hintereinander ge-. 25 schaltet und an das Netz gelegt, während die Anlaßmaschine Λ in! die Zuleitung zu dem Arbeitsmotor geschaltet ist.It is known that so-called starting machines are often used for starting electric motors in order to avoid the energy losses occurring during the starting period when starting resistors are used. The starting machine then generates a counter-voltage when starting up, and by gradually reducing it, the voltage applied to the motor to be started is gradually brought to the level of the line voltage. The starting machine can also be used using the present invention. FIG. 3 relates to such circuits. The starting machine can be coupled directly to the buffer machine, while the rest of the arrangement and operation of the additional machine itself is the same as this obfen aii hand of Fig. 1 is disassembled. In Fig. 3 additional machine Z and buffer machine P are one behind the other. 25 switches and is connected to the mains while the starting machine Λ in! the supply line to the working motor is switched.

Die Erfindung ist auch in. solchen Fällen an-' wendbar, in denen die in den Schwungmassen aufgespeicherte Energie bei der Kraftabgabe dem Arbeitsmotor ■ nicht in Fonn von elekirischer Energie zugeführt wird. ·. Beispiels-Weise läßt sich die Erfindung auch mit Vorteil dann anwenden, wenn der Arbeitsmotor unmittelbar mit einer Schwungmasse versehen ist. Solche Fälle liegen beispielsweise bei dem elektrischen Antrieb von Triowalzwerken vor. Hier wird der. Arbeitsmotor zweckmäßig mit einer Schwungmasse gekuppelt, und es kann durch Benutzung der vorliegenden Erfindung die Stromaufnahme und das In wirkungtreten der Schwungmassen beliebig geregelt werden. An Stelle der unmittelbaren Kupplung der Zusatz- und. der ,Puffermaschine kann naturgemäß auch deren Verbindung durch Riemen oder eine beliebige andere mechanische Kupplung treten.The invention is also applicable in such cases. reversible, in which the energy stored in the centrifugal masses during the power output the work engine ■ not in the form of electrical Energy is supplied. ·. For example the invention can also be used to advantage when the work engine is directly is provided with a flywheel. Such cases exist, for example, with the electric drive of trio rolling mills. Here is the. Working motor is suitably coupled to a flywheel, and it can by using the present invention the current consumption and the in effect the centrifugal masses can be regulated as required. Instead of the direct coupling of the Additional and. Of course, the buffer machine can also be connected by belts or any other mechanical clutch.

Claims (1)

Patent-Anspruch:Patent claim: Einrichtung zur Ladung und Entladung von Puffermaschinen, unter Verwendung von Zusatzmaschinen zur Spannungsreglung, deren Anker mit dem Anker der Puffermaschinen in Reihe liegt, und deren Feldstärke je nach dem Zustande des Verteilungsnetzes geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Puffer- und Zusatzmaschine mechanisch gekuppelt sind, zum Zwecke, die in der Zusatzmaschine umgesetzte Energie unmittelbar wieder auf die Welle der Puffermaschine zu übertragen.Device for loading and unloading buffer machines, using of additional machines for voltage regulation, whose armature is in series with the armature of the buffer machines, and whose Field strength depending on the condition of the distribution network is regulated, characterized in that the buffer and additional machine are mechanically coupled to Purposes implemented in the additional machine Immediately transfer energy back to the shaft of the buffer machine. Hierzu 1 BLitt Zeichnungen.For this 1 BLitt drawings. Berlin, gedruckt in der Reichsdruckerei.Berlin, printed in the Reichsdruckerei.