DE224294C - Pufferanordnung bei ein-order mehrphasigen Wechselstromanlagen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

·- M 224294 KLASSE 21 ^. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. April 1909 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Pufferanordnung für ein- oder mehrphasige Wechselstromanlagen, wobei einem auf den Netzstromkreis wirkenden Umformer, dessen Gleichstromseite mit einer Pufferbatterie verbunden ist, eine veränderliche Spannung aufgedrückt wird. Die neue Anordnung ist dadurch eigentümlich, daß in dem Wechselstromkreis ein drehbarer Regelungstransformator 2, 7 derjenigen Art eingeschaltet ist, bei welchem in bekannter Weise die Regelung durch ein dem beweglichen Teil zugefügtes konstantes oder veränderliches Drehmoment derart selbsttätig geschieht, daß die Spannung bei steigender Stromstärke sich vermindert und umgekehrt. Eigentümlich für die neue Anordnung ist ferner, daß der Regelungstransformator nicht in dem Wechselstromkreis,-sondern nur in den Wechselstromzuleitungen des Umformers eingeschaltet zu sein braucht.

Bei ein- oder mehrphasigen Wechselstromanlagen, und zwar hauptsächlich bei solchen, in denen die Belastung des Netzes starken Schwankungen unterworfen ist, wird es oft gewünscht, die Belastung der Stromerzeuger konstant zu halten, damit die Antriebsmaschinen wirtschaftlich arbeiten. Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß man die Anlage mit einer Pufferbatterie versieht, deren Pufferwirkung durch Anwendung von Umformern und besonderen Pufferaggregaten auf das Wechselstromnetz übertragen wird.

In Umformeranlagen, bei welchen einige Umformer auf ruhigen, andere dagegen auf unruhigen Betrieb arbeiten, kann das stoßweise Arbeiten einiger Umformer einen schädlichen Einfluß auf die Spannung anderer, gleichmäßig belasteter Umformer ausüben, und zwar besonders dann, wenn sämtliche Umformer auf der Wechselstromseite dem gleichen Sammel-Schienensystem angeschlossen sind. Diesen Übelstand hat man auch durch ähnliche Einrichtungen aufzuheben gesucht, indem man den unruhig arbeitenden Umformern eine Pufferbatterie angeschlossen hat, deren Wirkung dann durch Puffermaschinen, wie solche von Pirani, Highfield und anderen vorgeschlagen sind, erhöht wird.

Ebenfalls ist eine Puffervorrichtung bei Wechselstromanlagen bekannt, bei welcher die einem Umformer zugeführte Wechselstromspannung selbsttätig reguliert wird. . Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß zur Spannungsregulierung induktive Widerstände verwendet werden, welche durch Hervorrufen von wattlosen Strömen große Spannungsabfälle in den Generatoren und in den Übertragungsleitungen erzeugen. Ferner wird die Pufferwirkung der Akkumulatorenbatterie durch die Drosselspulen selbst begrenzt, indem beim Laden der Batterie die dem Umformer aufgedrückte Wechselstromspannung immer kleiner als die vorhandene Netzspannung zu bleiben gezwungen ist. Eine Entladung der Batterie kann erst dann stattfinden, wenn der von den Drosselspulen erzeugte Spannungsabfall einen großen Wert erreicht hat, und die ganze Übertragung von den Generatoren bis zu den Stromverbrauchern ist somit mit großen Spannungsverlusten verknüpft. Durch Übererregung des Umformers kann allerdings eine etwas günstigere Wirkung erreicht werden, aber dies fordert eine nicht

unwesentlich reichlichere Dimensionierung des Umformers. Außerdem wird bei dieser bekannten Anordnung nicht ganz verhindert, daß die Wechselstromerzeuger gewissen Belastungs-Variationen unterworfen sind, und diese, in Verbindung mit den hervorgerufenen wattlosen Strömen, werden sich an anderen Teilen des Leitungsnetzes fühlbar machen.

Bei Verwendung der neuen Pufferanordnung

ίο fallen dagegen alle diese Nachteile fort. Somit geschieht die Pufferwirkung unter fast gänzlicher Vermeidung von wattlosen Strömen, indem die vom Regelungstransformator herrührende Phasenverschiebung bei der hier in Betracht kommenden Größe der zusätzlichen Spannung praktisch vernachlässigt werden kann Ferner geschieht die Ladung der Pufferbatterie dadurch, daß die dem Umformer zugeführte Spannung mit Hilfe der vom Induktionsregler erzeugten zusätzlichen Spannung erhöht wird, ohne daß es nötig ist, das Magnetfeld des Umformers zu verstärken. Während also die Pufferwirkung bei der erwähnten bekannten . Anordnung durch künstliche Erzeugung eines Spannungsabfalles im Leitungsnetz geschieht, so wird bei der neuen Anordnung die Pufferwirkung durch eine zusätzliche, dem Umformer aufgedrückte Spannung, welche je nach der Belastung positiv oder negativ ist, hervorgebracht, und zwar wird zum Regulieren der Wechselstromspannung ein drehbarer Rege-^: lungstransformator verwendet, dessen dreh-' barer Teil sich in bekannter Weise dadurch selbsttätig bewegt, daß demselben von außen; ein konstantes Drehmoment zugefügt wird;; letzteres wird gewöhnlich durch eine auf die Drehachse aufgesetzte Scheibe mit daran angehängtem Gewicht erzeugt, und soll in der. folgenden Beschreibung von dieser Ausführungsweise ausgegangen werden.

Auf der Zeichnung veranschaulicht:
Fig. ι ein Stromschema einer Drehstromanlage, bei welcher die Pufferwirkung auf das; Drehstromnetz stattfindet und der Regelungs-.

transformator im Wechselstromhauptstrom-; kreis liegt, :

Fig. 2 ein Stromschema einer Dreiphasen-, Umformeranlage, bei welcher die Pufferwirkung auf das Gleichstromnetz stattfindet und' der Regelungstransformator in den Wechselstromzuleitungen des Umformers liegt.

In Fig. ι stellt 1 einen Drehstromgenerator dar, 2 den drehbaren Regelungstransformator, 3 einen Einankerumformer und 4 eine Pufferbatterie. 5 ist die Leitung, die zu der oder den Verbrauchsstellen führt. Der Regelungstransformator ist in gewöhnlicher Weise mit dem Generator so verbunden, daß der Stator in Reihe mit dem Hauptstromkreis liegt, während der Rotor dazu parallel geschaltet ist. Der Einankerumformer ist nach der Figur auf der Wechselstromseite, und zwar auf der Netzseite des Regelungstransformators mit dem Generator und auf der Gleichstromseite mit der Pufferbatterie parallel verbunden. Die Leitung nach den Verbrauchsstellen geht von der Verbindungsleitung zwischen dem Regelungstransformator und dem Umformer aus. Die Pufferwirkung geschieht nun folgendermaßen. Ist die Belastung des Netzes gering,' so geht das Gewicht des Regelungstransformators hinunter, wodurch die dem Umformer aufgedrückte Spannung steigt; der Umformer gibt infolgedessen auf der Gleichstromseite Strom zur Pufferbatterie ab. Ist dagegen die Belastung des Netzes groß, so wird das Gewicht durch das erhöhte Drehmoment des Regelungstransformators gehoben, wodurch die dem Umformer aufgedrückte Wechselspannung sinkt, so daß jetzt die Pufferbatterie den Umformer umgekehrt antreibt und somit die Wechselstrommaschine unterstützt. Die Leistung des Wechselstromgenerators wird also annähernd konstant gehalten. Die Pufferwirkung kann reguliert werden durch Verstellen oder durch Veränderung des am Regelungstransformator angebrachten. Gewichtes oder durch einen Zellenschalter an der Pufferbatterie usw.

Als ein anderes Beispiel soll eine Pufferanordnung bei Umformeranlagen für ein Gleich-Stromverbrauchsnetz genannt werden. Nach Fig. 2 bedeutet 6 ein Drehstromnetz, 7 den Regelungstransformator, 8 einen Einankerumformer, 9 eine Pufferbatterie und 10 das Gleichstromnetz. Der Regelungstransformator ist in bekannter Weise mit dem Umformer verbunden und kann somit zum Regulieren der dem Umformer zugeführten Wechselspannung benutzt werden. Denkt man sich jetzt den Rotor des Regelungstransformators frei beweglieh und den Umformer leer laufend, so wird der Rotor sich von selbst in eine solche Gleichgewichtslage einstellen, bei welcher die Stromstärke im Stator annähernd gleich Null ist; denn jeder Ausgleichstrom zwischen der Drehstromquelle und dem Umformer wird sofort ein Drehmoment erzeugen, welches den Rotor in diese Gleichgewichtslage zurückdreht.

Wird nun der Rotor z. B. durch Anhängen eines Gewichtes an der auf der Rotorwelle befestigten Scheibe aus der Gleichgewichtslage herausgebracht, und zwar z. B. in einer solchen Richtung, daß die dem Umformer zugeführte Spannung steigt, so wird der Umformer gezwungen, die Pufferbatterie zu laden, und der Regulator stellt sich in diejenige neue Gleichgewichtslage ein, bei welcher das vom Gewicht herrührende Drehmoment mit dem vom Statorstrom entwickelten das Gleichgewicht hält. Wird nun im Gleichstromnetz Strom verbraucht, iao so bleibt die vom Umformer abgegebene Stromstärke dieselbe, so daß der Ladestrom der

Pufferbatterie der Belastung entsprechend kleiner wird. Übersteigt der Netzstrom denjenigen Wert, welcher dem am Rotor angehängten Gewicht entspricht, so wird die Pufferbatterie gezwungen, den überschüssigen Strom an das Netz abzugeben, indem jetzt die Gleichstromspannung des Umformers durch den Regelungstransformator unter diejenige der Pufferbatterie herunterreguliert wird.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Pufferanordnung bei ein- oder mehrphasigen Wechselstromanlagen, wobei einem auf den Netzstromkreis wirkenden Umformer, dessen Gleichstromseite mit einer Pufferbatterie verbunden ist, eine veränderliche Spannung aufgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wechselstromkreis ein drehbarer Regelungstransformator (2, 7) derjenigen Art eingeschaltet ist, bei welchem in bekannter Weise die Regelung durch ein dem beweglichen Teil zugefügtes konstantes oder veränderliches Drehmoment derart selbsttätig geschieht, daß die Spannung bei steigender Stromstärke sich vermindert und umgekehrt.
2. 2. Pufferanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelungstransformator nicht im Wechselstromhauptstromkreis, sondern in den Wechselstromzuleitungen des Umformers eingeschaltet ist, zu dem Zweck, daß die Pufferwirkung nicht im Wechselstromkreis, sondern in dem mit dem Umformer verbundenen Gleich-Stromkreis entsteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.