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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Leistung einer elektrischen Anlage.
Bekanntlich vermindert sich der Nutzeffekt von elektrischen Maschinen, Motoren, Transformatoren usw. um so mehr, je mehr die abgegebene Leistung sich von ihrer normalen Leistung, für die sie berechnet sind, entfernt. So arbeitet beispielsweise ein elektrischer Umformer von 100 KW bei 100 KW Belastung mit einem Wirkungsgrad von 97%, bei 60 KW Belastung mit 96%, bei 20 KW Belastung mit 91%, bei 10 KW Belastung mit 83-3% und schliesslich bei 1 KW Belastung nur mit 52%. Eine Anzahl von Umformern von 10,5, 2 und 1 KW, deren grösster Nutzeffekt (bei voller Belastung) ungefähr 90-91% beträgt, erreicht nur einen Nutzeffekt von 55-60% bei wechselnden Belastungen, wie sie in elektrischen Lichtleitungsnetzen durchaus üblich sind.
Man hat deshalb schon vorgeschlagen, an Stelle einer für den Höchstbedarf berechneten Maschine deren mehrere zu verwenden, die so geschaltet werden, dass die Summe der eingeschalteten Maschinen jeweils etwa dem erforderlichen Bedarf entspricht. Es sind auch schon Anordnungen vorgeschlagen worden, die gestatten, automatisch die Zahl der verwendeten Maschinen, z. B. Transformatoren, nach Bedarf zu vermehren, indem man bei steigendem Verbrauch die verschiedenen Transformatoren der Reihe nach einschaltet und in umgekehrter Reihenfolge wieder abtrennt, wenn der Verbrauch nachlässt, d. h. die Gruppierungen finden einfach statt durch Addieren der Elemente, wobei die Zahl der Gruppierungen nicht grösser sein kann als die Zahl der Elemente.
Die Gruppierungen, deren Kräfte nach der natürlichen Zahlenreihe 1-10 wachsen sollen, können hiebei nur verwirklicht werden, indem man n Elemente gleicher
Stärke verwendet. Hiebei würde jede Gruppierung nur den Gesamtwirkungsgrad haben können, den eine voll ausgenützte Einheit aufweist.
Bei der Schaltung von Transformatoren hat man auch schon Anordnungen vorgeschlagen, bei denen einem ein für allemal in der Verbrauchsleitung eingeschaltet bleibenden Transformator ein oder mehrere Hilfstransformatoren zugeschaltet werden können. Andere Anordnungen wieder liessen daneben noch einen beschränkten Ersatz des in der Verbrauchsleitung verbleibenden Transformators durch einen oder mehrere andere Transformatoren zu. Die Zahl der hiebei verwirklichten Kombinationen war jedoch eine so beschränkte, dass bei wechselndem Energiebedarf nur eine unzureichende Anpassung der Transformatorleistungen an den jeweils erforderlichen Bedarf durchzuführen war.
Die vorliegende Erfindung gestattet nun Stromquellen verschiedener Grössen zu gruppieren, nicht nur durch der Reihe nach erfolgende Additionen oder Subtraktionen, sondern auch durch gleichzeitiges Abziehen und Zusetzen, derart, dass die Zahl der Gruppierungen, die mit n Elementen möglich ist, gleich '-, daher immer grösser ist als diejenigen, die mit den bekannten Anordnungen ausgeführt werden können. Bei einer Gruppierung erhält man dabei einen Gesamtwirkungsgrad, der nicht erheblich geringer wie der der voll ausgenützten, in der Gruppierung jeweilig vorhandenen grössten Einheit ist.
Nimmt man beispielsweise an, dass man zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gruppen von Transformatoren einen Abstand von 1 KW haben will und dass man alle Leistungen ausnutzen wolle zwischen 1 und 7 KW, so benötigt man bei den bekannten auf gleichen Einheiten aufgebauten Anordnungen sieben Transformatoren von je 1 KW. Bei jeder Zusammenstellung ist dann der erreichbare Gesamtwirkungsgrad gleich demjenigen eines t-EW-Transformators. Bei dem Gegenstande der vorliegenden Erfindung genügen jedoch drei Transformatoren, die eine Leistung von 1, 2 und 4 KW haben, und die ganze Reihe der sieben gewünschten Stärken kann durch folgende Gruppierungen erreicht werden.
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1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7
<tb> A <SEP> B <SEP> AB <SEP> 0 <SEP> AO <SEP> BC <SEP> ABC
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 1,2 <SEP> 4 <SEP> 1,4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 2, <SEP> 4.
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Hiebei hat nur die Gruppierung 1 den'Wirkungsgrad des Einheitstransformators, die Gruppierung 2 und 3 haben etwa denjenigen des 2-jEW-und die übrigen etwa den des -SW-Transformators. Alle diese Kombinationen können nur erreicht werden infolge der Möglichkeit, die Gruppierung durch Zufügen oder gleichzeitiges Abziehen durchzuführen, denn tatsächlich könnte man bei einem System, bei dem die Gruppierungen in bekannter Weise nur durch Zuzählen stattfänden, nur die folgenden Gruppierungen entsprechend den betreffenden Leistungen von 1, 3, 7 KW erreichen.
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1 <SEP> 3 <SEP> 7
<tb> A <SEP> A, <SEP> B <SEP> A, <SEP> B, <SEP> C
<tb> 1 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 2,4.
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Will man gemäss der Erfindung eine elektrische Anlage schaffen, deren Belastung zwischen 1 KW oder 127 KW schwankt, so braucht man sieben getrennte Transformatoren mit den Leistungen 1, 2,4, 8, 16,32 und 64 KW. Wenn man alle diese Transformatoren parallel schaltet, verfügt man über 127 KW, wenn man sie in passender Weise gruppiert, erhält man alle Leistungen zwischen 1 und 127 KW, da die Differenz zwischen jeder Leistung und der Summe der vorhergehenden je 1 KW beträgt. Wenn beispielsweise in einem gegebenen Augenblicke die Einrichtung 74 KW benötigt, so wird es genügen, die Transformatoren von 64,8 und 2 KW zu vereinigen.
Wenn es nötig sein sollte den Abstand der aufeinanderfolgenden Leistungen um Vs KW zu regeln, so würde es genügen, der Anordnung einen einzigen Transformator von 1f2 KW beizufügen. Sollte die Kraft der Anlage verdoppelt werden, so würde es genügen, einen einzigen Transformator von 128 BZW hinzuzufügen. Um also das beabsichtigte Resultat zu erreichen, genügt es, dass die verschiedenen Transformatoren eine Leistung haben, die nach einer geometrischen Progression mit dem Quotienten 2 verläuft, deren erstes Glied dem gewollten Kraftabstand, und deren Glieder in algebraischer Summe der höchsten Kraftleistung der Einrichtung entspricht. Es versteht sich von selbst, dass in besonderen Fällen der Quotient dieser Progression ein anderer als 2 sein kann, und dass er unter Umständen sogar wechselnd sein muss.
Die Zeichnung stellt die Anwendung der Erfindung bei elektrischen Transformatoren dar, bei denen die Betätigung dieser Gruppierungen selbsttätig geschieht. Fig. 1 ist ein Schema der Gesamteinrichtung. Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie A-B von Fig. 1. Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie C*-D der Fig. 1. Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine der Kontaktstangen 10-14 der Fig. 1.
Die fünf Transformatoren 1, 11, 111, IV, V von passenden Leistungen sind sekundär mit dem einen Pol an das Kabel 1 des sekundären Stromkreises angeschlossen. Dieser Stromkreis enthält einen Apparat 2, der die Belastung misst und durch ein Zahnradvorgelege 3 eine Welle 4 antreibt, die mit einem
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mit Bürsten, welche über die Kontaktschienen 9-14 gleiten, die ihrerseits fest mit dem Rahmen 8 aus nichtleitendem Material verbunden sind. Die Bürsten der Arme 6 übertragen den sekundären Strom, diejenigen des Armes 7 den primären Strom. Der zweite Pol des sekundären Stromkreises ist mit der Kontaktschiene 9 verbunden, auf welcher eine Bürste des Armes 6 stets aufliegt.
Die anderen durch Isoliermaterial unterbrochenen Kontaktschienen, auf welchen die entsprechenden Bürsten schleifen, sind durch Drähte 10-14 mit den zweiten Polen der Transformatoren verbunden. Die Längen der Stangenabschnitte a (Fig. 4) und ihre Zwischenräume b hängen von der gewählten Progression der Leistungen ab. Wenn man eine geometrische Progression angenommen hat, deren Quotient 2 ist, und wenn der Apparat 2, der die Belastung anzeigt, mit entsprechenden Übersetzungen ausgerüstet ist, so dass er mit gleichmässiger Übersetzung auf das Vorgelege a und die Welle 4 einwirkt, dann sind die Längen der Stangenabschnitte und diejenigen der Zwischenräume für jede Stange einander gleich.
Diese Längen wachsen von einer Stange zur nebenliegenden nach der gleichen Progression, wie die an diese Stangen angeschlossenen Leistungen, im vorliegenden Falle also im Verhältnis 1 : 2.
Wenn man eine Progression mit dem Quotienten 3 nähme, so würde der Zwischenraum zweimal so lang sein, wie der Stangenabschnitt und die Länge der Abschnitte würde wachsen im Verhältnis 1 : 3 : 9 : 27 usw.
Die Kontaktstellen der in den Rahmen 8 eingelassenen Stangen sind derart angeordnet, dass, wenn
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nach in den Stromkreis eingeführt werden, so wird die Leistung der Gruppierungen nach und nach wechseln, wie die natürliche Reihe der Zahlen, wobei die Einheit der Stärke des Transformators 1 entspricht.
Da alle Bürsten desselben Armes unter sich verbunden sind, so werden entsprechend den Einstellungen des Apparates 2 nach dem Wert der geforderten Leistung im Netz die primären und sekundären Stromkreise eines Transformatorelementes oder einer Verbindung dieser Transformatoren stets geschlossen und folglich die entsprechenden Transformatorelemente in Funktion sein. Wenn die Belastung im Ver-
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brauchsnetz und folglich auch im sekundären Stromkreis gleich Null ist, sind die Arme 6 und 7 am Anfange der Schaltanordnung, und nur der Transformator der geringsten Leistung arbeitet auf den Stromkreis.
Es ist selbstverständlich, dass man die Stangen der verschiedenen Transformatorelemente nicht gradlinig parallel anordnen muss, sondern dass man sie in konzentrischen Bogen oder in irgendwelchen Kurven anordnen kann, wobei dann Sorge getragen werden muss, dass das Organ 5 die entsprechenden Drehbewegungen macht.