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Verfahren zum Anlassen von Wechselstromschwungradpuffern. Es sind
Puffersätze bekannt geworden, bei welchen das Pufferschwungrad mit dem Aktionsteil
einer Wechselstrommaschine gekuppelt wird, während der Reaktionsteil der Puffermaschine
drehbar angeordnet und durch eine Hilfsmaschine gebremst oder getrieben werden kann,
zu dem Zwecke, durch Veränderung der Winkelgeschwindigkeit des Reaktionsteiles,
trotz Änderung der Winkelgeschwindigkeit des Aktionsteiles der Puffermaschine, die
zur Hervorbringung der Schwungradwirkung erforderlich ist, stets diejenigen Relativgeschwindigkeiten
zwischen Aktions- und Reaktionsteil der Puffermaschine zu erzwingen, welche die
Wechselzahl des Netzes und die Bauart und die erforderliche Wirkung der Puffermaschine
bedingen. Hierbei wird also die Geschwindigkeitsregelung durch Teilung der absoluten
Geschwindigkeit der Puffermaschine bei Überführung der dem abgezweigten Geschwindigkeitsteil
entsprechenden Leistung an die mit dem anderen Teil der Geschwindigkeit umlaufende
Welle bewerkstelligt.
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In der Abb. r ist eine solche Anordnung bildlich dargestellt. M ist
die Puffermaschine, hier z. B. ein Wechselstrominduktionsmotor: A ist sein Aktionsteil,
R sein. Reaktionsteil, SR ist das Schwungrad, welches mit dem Aktionsteil der Hilfsmaschine.H
gekuppelt ist. Die Welle kann außerdem mit einer Arbeitsmaschine, z. B. den Walzen
W und W l, gekuppelt sein, um nicht nur die Belastungsstöße des Wechselstromnetzes,
welche die Leistungsverbraucher Ci; C2 und C3 verursachen, zu vergleichmäßigen,
sondern auch noch diejenigen einer größeren Arbeitsmaschine, wie z. B. eines Walzwerkmotors
B, ist die mit dem Reaktionsteil umlaufende Hilfsmaschine mit dem Anker der Hilfsmaschine
H (Leonard-Schaltung) verbunden. Die Maschine B sei dauernd voll erregt. Die Erregung
der Maschine H wird in Abhängigkeit von der Belastung des Wechselstromnetzes unter
Zuhilfenahme des StromtransformatorsST und des Regelmotors RM und des Regelwiderstandes
RW verändert und dadurch in bekannten Weise die Be- oder Entlastung der Puffermaschine
M bewerkstelligt. A W ist der Anlaßwiderstand, welcher zur Ingangsetzung des Reaktionsteiles
der Maschine M dient.
Das Anlassen der Schwungräder wurde bei diesen
Anordnungen entweder in der üblichen Weise durch Anlassen des Aktionsteiles der
Puffermaschine bei festgehaltenem Reaktionsteil derselben oder durch besondere Hilfsmaschinen
bewerkstelligt. Gegenstand der Erfindung ist ein Anlaßverfahren, bei welchem ein
wirtschaftliches Anlassen des Pufferschwungrades unter Benutzung der bereits für
die Pufferzwecke vorhandenen Hilfsmaschinen ermöglicht wird. Der Grundgedanke dieses
Verfahrens besteht darin, durch ein beliebig gering gehaltenes Drehmoment der Puffermaschine,
welches zur Ingangsetzung des Schwungrades kaum genügen würde, den Reaktionsteil
der Puffermaschine mit ihrer Hilfsmaschine anzulassen, bis die volle Geschwindigkeit
durch den Reaktions-und Aktionsteil derselben erreicht ist und hierauf erst die
Puffermaschine in solcher Weise zu belasten (was jetzt ohne Verluste in Anlaßwiderständen
geschehen kann), daß die von der Hilfsmaschine erzeugte Leistung in Verbindung mit
dem auf das Schwungrad unmittelbar wirkenden Aktionsteil der Puffermaschine genügt,
um das Schwungrad zu beschleunigen, wobei natürlich die Geschwindigkeit des Reaktionsteiles
allmählich abnehmen muß.
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Da das anlassen des mit geringen Massen behafteten Reaktionsteiles
B natürlich bedeutend rascher vor sich gehen kann als das Anlassen des Schwungrades
SR, sind die Anlaßverluste durch diese Art des Anlasses des Schwungrades wesentlich
geringer als beim Anlassen desselben bei feststehendem Reaktionsteil. Da zum Anlassen
nur die an sich notwendigen Maschinen benutzt werden, bietet dieses Verfahren auch
Vorteile gegenüber denjenigen Anordnungen, bei welchen besondere Anlaßmaschinen
für das Schwungrad benutzt werden.
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Aus der Abb.2 sind die Ergänzungen der in Abb. i ganz allgemein dargestellten
Pufferungsanordnung zu ersehen, welche beispielsweise zur Durchführung des Erfindungsgedankens
in Verbindung mit einer Wechselstromasynchronpuffermaschine angewendet werden können.
Die Bezeichnungen sind die gleichen wie in Abb. i. M ist eine Wechselstromasynchronmaschine,
deren Läufer Kurzschlußwicklung besitzt. Der Reaktionsteil R wird über Schleifringe
unter Zwischenschaltung eines Regeltransformators RT aus dem Dreiphasennetz N gespeist.
Der Anlaßschalter AS ist so ausgebildet, daß bei einer fortlaufenden Bewegung des
Schalthebels die erforderlichen Veränderungen der Schaltungen an den einzelnen Maschinen
ausgeführt werden. Der Anlaßvorgang und der sich daran anschließende Regelvorgang
des Puffersatzes wird nachfolgend beschrieben Der Hebel des Anlaßschalters AS steht
bei Stillstand des Puffers in der Stellung i, in welcher der Reaktionsteil der Puffermaschine
31 spannungslos ist. Der Hauptstromkreis der Maschinen H und B ist
geöffnet; die Erregung der Maschine B ist ausgeschaltet. Die Erregung der Maschine
H ist durch die Stellung des Schalthebels des Regelwiderstandes RW gegeben. Durch
die Verriegelungsvorrichtung I' wird erzwungen, daß vor der Bewegung des Anlaßschalters
aus der Stellung i erst der Regelwiderstand Rfl' in die gezeichnete Stellung gebracht
werden muß, in welcher das Feld der Maschine H voll erregt ist. Nur in dieser Stellung
wird durch ein Kontaktstück vom Schalthebel dieses Regelwiderstandes der Verriegelungskontakt
VK geschlossen, wodurch der Verriegelungsmagnet Vlll Strom erhält und die Sperrung
des Anlaßschalters AS freigibt. Die Steuerung des Regelwiderstandes ist in dieser
Abbildung etwas ausführlicher dargestellt; sie erfolgt in an sich bekannter Weise
durch den Relaismotor RM bei Über- oder Unterschreitung der zulässigen Belastung
des Netzes N, in dem der Relaismotor durch den Stromtransformator ST in Abhängigkeit
von der Stromstärke des Netzes höhere oder geringere Spannung zugeführt erhält.
Auf die Achse des Relaismotors RiVl kann z. B. ein Hilfsmagnet SM zur Einwirkung
gebracht werden, welcher in solcher Weise auf den Kontaktgeber des Relais einwirkt,
daß der von dem Relaismotor gesteuerte Hilfsmotor HM den Regelwiderstand
RW in die beim Anlassen des Puffers erforderliche Anfangstellung bringt, unabhängig
von der dem Relaismotor zugeführten Spannung. Die Einschaltung des Schaltmagneten
SM erfolgt durch einen Kontakt, welcher mit dem Hebel des Anlaßschalters verstellt
wird und über zwei Schleifringe S1 schleift, die so angeordnet sind, daß der Stromkreis
des Magneten H31 während der Bewegung des Anlaßschalters AS aus der Anfangstellung
i bis kurz vor die Endstellung 3 geschlossen bleibt, während er in der Endstellung
3 unterbrochen wird. Die Kontakte S2 des Anlaßschalters steuern die Anschlüsse des
Reaktionsteiles der Puffermaschine an den Regeltransformator in solcher Weise, daß
bei der Bewegung des Anlaßschalters aus Stellung i in Stellung 2 die Spannung, welche
dem Reaktionsteil der Puffermaschine zugeführt wird, allmählich zunimmt und bei
der Steuerung von Stellung 2 nach Stellung 3 dauernd auf diesen Wert erhalten bleibt.
Die Kontakte S, schließen den Hauptstromkreis der Hilfsmaschinen B und
H, sobald der Anlaßschalter AS Stellung 2 erreicht. Sie erhalten den Schluß
aufrecht innerhalb der Bewegungen des Anlaßschalters zwischen Stellung 2 und 3.
Die Kontakte S4 schalten die Erregung der Hilfsmaschine B in solcher Weise, daß
sie innerhalb der Stellung i und 2 des Anlaßschalters spannungslos sind, während
beim. Übergang von der Stellung 2 nach Stellung 3 die Spannung
an
dieser Erregerwicklung allmählich bis zum vollen Wert erhöht wird.
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Der Anlaßvorgang spielt sich bei Verwendung der dargestellten Einrichtungen
folgendermaßen ab Anlaßschalter AS befindet sich in Stellung z, die Puffermaschine
steht still. Durch das Bewegen des Anlaßschalters gegen Stellung 3 wird der Reaktionsteil
der Anlaßmaschine eingeschaltet und die zugeführte Spannung allmählich erhöht. Da
dieser Teil beim Anlassen nur seine eigene und die geringe Schwungmasse der Hilfsmaschine
B zu beschleunigen hat, genügt das bei dieser Art des Anlassens erzeugte Drehmoment
zu verhältnismäßig raschen Beschleunigungen des Reaktionsteiles auf die volle der
Wechselzahl und der Polzahl entsprechende Drehzahl der Maschine M. In der Abb. 3
ist der Verlauf der Drehzahl NR des Reaktionsteiles sowie derjenigen derDrehzahl
des Aktionsteiles NA und daran anschließend die Drehzahländerungen, die bei
der Pufferung auftreten, dargestellt. Die Linien KW zeigen die hierbei von der Maschine
1Y11 aufgenommene oder abgegebene elektrische Leistung.
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In der Stellung a des Anlaßschalters hat der Reaktionsteil und mit
ihm die BremsmaschineB die normale Drehzahl der Maschine M erreicht. Jetzt wird
der Hauptstromkreis der Hilfsmaschinen. H und B geschlossen und gleichzeitig
die Erregung der Bremsmaschine B eingeschaltet. Die Hilfsmaschine B auf der Schwungradwelle
hat bereits durch die Verriegelungsvorrichtung V und die Hilfseinrichtung S1 und
HM
die volle Erregung gesichert bekommen. Die Bremsmaschine B wird somit an
die stillstehende Maschine =H Strom liefern, welche diesen in Verbindung mit ihrer
vollen Erregung in ein starkes Drehmoment umsetzt im Sinne der Beschleunigung des
Schwungrades SR. Die durch die Belastungen der Maschine B entstehende Belastung
des Reaktionsteiles R der Puffermaschine M erzeugt auch ein gleich großes im entgegengesetzten
Sinne wirkendes Reaktionsmoment auf den Aktionsteil A, welcher im Sinne der Beschleunigung
des Schwungrades SR wirkt. Entsprechend der Zunahme der Geschwindigkeit des Schwungrades
vermindert sich die Schlüpfung sowie die Drehzahl des Reaktionsteiles R und damit
die von der Maschine B gelieferte Spannung. Durch allmähliches Verstärken ihrer
Erregung wird jedoch die Stromstärke im Hauptstromkreis der Maschinen
B und H auf den vollen Wert erhalten. Dies ist so lange möglich, bis
beide Maschinen annähernd die gleiche Drehzahl besitzen, die somit für jeden Teil
der halben Normaldrehzahl der Maschine M entspricht. Dies tritt in Abb. 3 im Punkt
3 ein. Von diesem Punkt ab möge in dem dargestellten Beispiel die Pufferungseinrichtung
wirksam. werden, d. h. es wird angenommen, daß das einmal aufgeladene Schwungrad
bis zur halben Drehzahl der Maschine M herab zum Zwecke der Pdfferung verzögert
werden darf. Es kann somit nach dem Erreichen dieser Drehzahl die gesamte Anlage
sich vollkommen selbst überlassen bleiben, da die fürdiePufferung vorgesehenen Regeleinrichtungen
nunmehr daraufhin arbeiten, da.ß das Schwungrad durch die mit ihm verbundene Maschine
weiter beschleunigt wird, sobald die hierfür benötigte Leistung dem Netz entnommen
werden kann. Natürlich ist es auch möglich, die selbsttätige Regelung derAnlage
so lange von Hand aus in solcher Weise zu beeinflussen, daß zunächst die Beschleunigung
des Schwungrades auf eine beliebige Drehzahl erfolgt, um hierauf erst die gesamte
Pufferungseinrichtung durch die selbsttätigen Regeleinrichtungen zur Wirkung kommen
zu lassen. Wird die Einrichtung nach dem Erreichen der halben Drehzahl der Maschine
M sich selbst überlassen, dann ergibt sich folgende Wirkung der dargestellten Einrichtungen
Im. Punkt 3 der Abb. 3 hat der Anlaßschalter AS die Stellung 3 erreicht, in welcher
der Schaltmagnet SIIl durch die Kontakte S, ausgeschaltet worden ist; dadurch ist
der Relaismotor RM freigegeben und kann jetzt in Abhängigkeit von der Belastung
des Gesamtnetzes N ansprechen und den Hilfsmotor HM
des Regelwiderstandes
entsprechend der erforderlichen Wirkung der Puffereinrichtung steuern. In Abb. 3
ist angenommen, daß zunächst die Belastung des Netzes es nicht erlaubt, für die
weitere Beschleunigung des Schwungrades Leistung aus demselben zu entnehmen. Der
Hilfsmotor.HllY1 wird somit entweder gar nicht oder in solchem Sinne eingeschaltet,
daß er den Regelwiderstand aus der gezeichneten Anfangstellung noch weiter nach
links zu bewegen sucht, wodurch er durch einen Anschlag- oder Endausschalter verhindert
wird. Es ändert sich somit zunächst an den Arbeitsverhältnissen der Puffereinrichtung
nichts. Die Erregung der Maschine B wird nicht mehr verstärkt, und diejenige der
Maschine H wird nicht geschwächt. Somit tritt entsprechend der sich immer mehr verringernden
Schlüpfung des Motors AI eine Entlastung desselben ein, was in Abb. 3 durch Sinken
der Linien KW auf den Leerlaufswert der Maschine M zum Ausdruck kommt. In
Punkt q. der Abb. 3 möge eine Entlastung des Netzes N eintreten. Dadurch wird die
Gegenfeder,F des Relaismotors RM das Gegenmoment des Relaismotors überwinden und
dadurch die Kontakte für den Hilfsmotor HM in solchem Sinne steuern, da.ß
sich der RegelwiderstandRW nach rechts bewegt und somit Widerstände in den Erregerstromkreis
der Maschine H einschaltet. Dadurch wird die gegenelektromotorische Kraft dieser
Maschine vermindert.
Sie erhält von der Maschine B, die jetzt voll
erregt bleibt, Strom zugeführt und beschleunigt das Schwungrad. Gleichzeitig wird
durch die Belastung der Maschine B der Motor 111 belastet, welcher mit seinem
Aktionsteil nunmehr ebenfalls beschleunigend auf das Schwungrad wirkt. Durch allmähliches
Weiterverstellen des Regelwiderstandes in der gleichen Richtung wird die Beschleunigung
des Schwungrades und die Belastung der Maschine AI aufrecht erhalten, bis im'Punkt
5 Abb.3 durch eine plötzlich einsetzende Belastung des Netzes N ein umgekehrtes
Ansprechen des Relaismotors RAI eintritt, wodurch die entsprechende Beeinflussung
des Regelwiderstandes RW eine Wiederverstärkung des Feldes der Maschine H bewerkstelligt,
die sofort zu einer Stromrücklieferung an die Maschine B und Abbremsung des Schwingrades
führt. Durch die Verzögerung der Schwungradwelle und die Beschleunigung des Reaktionsteiles
R der Maschine M durch die Maschine B wird in sehr kurzer Zeit die Schlüpfung der
Maschine M auf einen negativen Wert gebracht und dadurch eine Rücklieferung vom
Strom aus dieser Maschine an das Netz und somit die gewünschte Puffenrng bewerkstelligt.
Das Schwungrad SR wird hierbei durch die Maschine H und die jetzt bremsende Wirkung
des Aktionsteiles A der Maschine JI verzögert. Im. Punkt 6 Abb.3 möge wieder eine
Entlastung des Netzes und somit eine umgekehrte Wirkung der Puffereinrichtung einsetzen.
Das Spiel wiederholt sich in bekannter `'eise mit längeren oder kürzeren Zwischenräumen,
innerhalb welcher die Puffereinrichtung weder Leistung entnimmt noch liefert. Im
Punkt 7 möge eine länger andauernde hohe Entlastung des NetzesN eintreten, in welcher
die Erregnug der Maschine H vollständig ausgeschaltet ist, bevor noch eine so große
Wiederbelastung des Netzes eintritt, die den Relaismotor RM im umgekehrten Sinne
zum Ansprechen bringt. Bei dieser Stellung des Regelwiderstandes entspricht die
Drehzahl des Schwungrades der vollen Drehzahl der Maschine 3I, während die Maschine
B und der Reaktionsteil R der Maschine 11I nunmehr stillstehen. Durch den Hilfsmotor
H112 wird der Regelwiderstand RW noch mehr nach rechts verstellt, dadurch die Erregung
der Maschine H im umgekehrten Sinne mit einem geringen Wert eingeschaltet und allmählich
verstärkt. Die mit hoher Drehzahl laufende Maschine H liefert somit an die stillstehende
Maschine B Strom (während sie früher von derselben Strom empfangen hat), und zwar
in solchem Sinne, daß die Maschine B den Reaktionsteil R der Maschine 11T im Sinne
der Drehrichtung ihres Aktionsteiles antreibt. Das Drehfeld im Reaktionsteil R wird
dadurch räumlich gleichsinnig mit seiner eigenen Drehrichtung verdreht und wirkt
auf den Aktionsteil beschleunigend unter gleichzeitiger Belastung der Maschine i'17.
Diese Beschleunigung des Schwungrades kann bis zu einer beliebigen Drehzahl durchgeführt
werden, da die Maschine H bei allen Drehzahlen des Schwungrades, die über der Synchrondrehzahl
der Maschine 11 liegen, mit einer um die Drehfelddrehzahl höheren Drehzahl als die
der Maschine B umläuft und infolgedessen eine so große Leistung an die Maschine
B abzugeben vermag als zur Überwindung der bremsenden Einwirkung des Reaktionsteiles
R auf diese Maschine B erforderlich ist. Der Regelbereich des Puffers kann somit
durch diese Anordnung beliebig erweitert werden, während an sich bekannte Einrichtungen
vorgesehen werden können, um eine unzulässige Drehzahlsteigerung des Schwungrades
zu verhindern.
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An Stelle der in den Abb. z und 2 dargestellten Geschwindigkeitsteilung
der Puffermaschine durch drehbare Anordnung derselben kann diese Geschwindigkeitsteilung
auch durch mechanische Drehzahlzerlegung mittels Umlaufgetriebe einer Puffermaschine
mit feststehendem Stator erfolgen. Hierbei wird das Pufferschwungrad SR und die
Hilfsmaschine H mit dem Aktionsteil des Umlaufgetriebes gekuppelt, während die Bremsmaschine
B mit dem Reaktionsteil des Umlaufgetriebes gekuppelt ist. Der dritte Teil des Umlaufgetriebes,
welcher mit annähernd gleichbleibender Geschwindigkeit läuft, ist reit der Puffermaschine
M zu kuppeln. Die Wirkungsweise einer solchen Anordnung ist vollkommen gleich der
vorbeschriebenen.