DE310704C - - Google Patents

Description

Beim Schiffsantrieb mittels Drehstrommotoren, die im Einzelantrieb aus Generatoren gespeist werden, hat man versucht, zur Umsteuerung der Motoren Schalteinrichtungen im Ankerstromkreis zu vermeiden oder zum mindesten diese Schalteinrichtungen im stromlosen Zustand' zu betätigen. Wollte man beispielsweise die Umsteuerung im stromlosen Zustande vornehmen, so müßte man

ίο die Generatoren aberregen und dann die Schalter,. die zum Umsteuern wechselnder Polzahl der Geschwindigkeit und ähnlichem bestimmt waren, steuern, sobald der stromlose Zustand eintrat.

Dieses Schaltverfahren hat zwar den. Vorteil, daß die Schalteinrichtungen klein ausfallen, es hat jedoch den großen Nachteil, daß die Schaltzeit für die Motoren ziemlich beträchtlich ausfällt, weil sie die Zeit um-

20. faßt, die für Aberregen, Schalten und Auferregen erforderlich ist. Hinzu kommt noch, daß das Umerregen der Generatoren, insbesondere bei Maschinen großer Leistung, infolge der großen magnetischen Tätigkeit längere Zeit dauert, die unter Umständen 10 bis 20 Sekunden und darüber beträgt.

Der Erfindung gemäß kann man die Schaltzeit außerordentlich verkürzen, indem man die Umschaltung im Starkstromkreis vornimmt, aber auf das Aberregen der Generatoren verzichtet und zum plötzlichen Steuern der Drehstrommotoren, die im Einzelantrieb von Generatoren gespeist werden, zunächst Generator und Motor kurzschließt und dann zugleich mit der Aufhebung des Kurz-Schlusses die vorbereitete Schaltung für die andere Betriebsweise herstellt.

Durch das Patent 228991 ist zwar ein Verfahren und eine Einrichtung zum Umsteuern von Mehrphasenmotoren bekannt geworden, bei denen Leitungen zwischen Generator und Motor kurzgeschlossen und bei Aufhebung des Kurzschlusses die vorbereitete Schaltung für die andere Betriebsweise hergestellt wird. Der Kurzschluß erfolgt zwar bei erregtem Generatorfelde, aber nicht bei voller Spannung. Gerade zwischen den Leitungen, die kurzgeschlossen werden sollen, besteht nämlich kein Spannungsunterschied, weil ein solcher Augenblick zum Umsteuern gewählt werden soll, in dem die Ströme in den Leitungen, die vertauscht, werden sollen, denselben Wert besitzen. Die Umschaltung erfolgt dort nur dann, wenn das Anzeigeinstrument die Spannung Null anzeigt. Außerdem handelt es sich dort nur um sehr geringe Frequenzen, nämlich die Schlupffrequenz, so daß es ohne weiteres möglich ist, den geeigneten Zeitpunkt auszuwählen.

Bei der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dagegen erfolgt der Kurzschluß in Leitungen, die die volle Primärfrequenz führen, Und zwar zwischen den Leitungen, gleichgültig, welcher Stromzustand herrscht, bei voller Spannung der Leitungen gegeneinander.

Zur Veranschaulichung der Verhältnisse

diene die Zeichnung, g ist der Generator, der im Einzelantrieb beispielsweise einen die Schiffsschraube t antreibenden Mofor m speist. Zur Fahrt in der einen Drehrichtung dienen die Schalter V₁, V₂, V₃, für Fahrt in der anderen Drehrichtung T₁, r₂, r_s. Bei Fahrt in der einen Drehrichtüng seien zunächst die Schalter V₁, V₂, v₃ für die eine Drehrichtung geschlossen. Soll nun der Motor umgesteuert

ίο werden, so stellt man einen Kurzschluß des Generators und auch des Motors her, indem man jetzt die Schalter r_lt V₂, r_z schließt, die zur Vertauschung der Phasenleitung für die Umkehr der Drehrichtung dienen. Öffnet man nunmehr die Schalter V₁₁V₂₁V₃, so läuft der Motor in der anderen Drehrichtung an. Die auftretenden Kurzschlußströme können bei modernen Generatoren und Motoren ohne weiteres vertragen werden, gegebenenfalls kann map sie in mäßigen Grenzen halten, indem man die Maschinen mit großer Streuung ausführt oder Drosselspulen in den Stromkreisen einschaltet.

Neben dem Vorteil der beträchtlichen Verkürzung der Schaltzeit besteht ein weiterer Vorteil darin, daß man jetzt den Motor überhaupt nicht mehr vom Generator abzutrennen braucht und so auf jeden Fall, gleichgültig in welchem Erregungs- und Geschwindigkeitszustand sich die Maschinen befinden, die Gefahr des Auftretens eines Öffnungslichtbogens beträchtlich vermindert wird. Beim Öffnen der. Schalter aus der Kurzschlußstellung kann nämlich ein erheblicher Öffnungslichtbogen.

deshalb nicht auftreten, weil alle Stromkreise immer noch über den im Stromkreise verbleibenden Schalter geschlossen sind. Insbesondere ist dies beim' Umsteuern der Fall, weil hierbei der Motor im allgemeinen noch in der ursprünglichen Richtung läuft, allenfalls bis zum Stillstand abgebremst worden ist. In diesem Zustand wirkt er aber auf den Generator, der nunmehr in entgegengesetzter Reihenfolge der Phasen auf ihn geschaltet ist, wie ein Kurzschluß, da er noch keine Gegen-E. M. K. entwickeln kann. Dies ist auch dann der Fall, wenn Rotorwiderstand zur Erhöhung des Motordrehmomentes eingeschaltet ist; der beim plötzlichen Wiederauftreten der Spannung nach Öffnen des Kurzschlusses sich einstellende Sättigungsstoß im Motor wirkt selbst dann kurzschlußartig ■auf den Generator zurück. Auf jeden Fall hat der zu öffnende Schalter den Gesamtkurzschlußstrom nicht abzuschalten, sondern der Kurzschlußstrom wird auf den Motor verschoben, der unter der Wirkung dieses Stromes sehr kräftig anzieht.

Wenn bei der Anordnung nach Fig. 1 die

.60 Schalter V₁, V₂, v_a und r_v r₂, r₃ geschlossen sind, so ist ohne weiteres zu ersehen, da nur zwei Phasenanschlüsse vertauscht werden, daß eine Phase von dem Kurzschluß unbeeinflußt bleibt. Es entsteht somit in den Stromkreisen des Motors und Generators nur ein einphasiger Kurzschluß, der unter Umständen zu Überspannungen Anlaß geben

' kann oder zu sonstigen Störungen, indem nämlich' der Motor noch einphasig gespeist wird und noch weiter laufen kann. Man ordnet daher zweckmäßig einen weiteren Schalter s an, mit dem während des Kurzschlusses die unvertauscht bleibende Phase an eine der beiden anderen Phasen angeschlossen

' wird. Die Schalter V₂ und r₂, die zu dieser Phase gehören, können naturgemäß auch weggelassen werden und die aus Fig. 2 ersichtliche vereinfachte Schaltanordnung getroffen werden. Man wird die Schalter V₁, v₂, V₃ bzw. V₁, r₂, r_s naturgemäß gemeinsam betätigen, sei es von Hand, sei es durch Schützensteuerung, man kann aber auch sämtliche Schalter zu einem einzigen Schalter vereinigen, wie dies in Fig. 3 schematisch veranschaulicht ist. Dieser Schalter wird nach Art der bekannten dreipoligen Umschalter ausgeführt, bei denen die Kontakte und die Lage

j der Schaltmesser so angeordnet sind, daß sie ohne Stromunterbrechung von der einen Stellung in die andere gebracht werden können. Die eine Endstellung entspricht dann der Betätigung der Schalter ν der Anordnung nach Fig. 2. In der Mittelstellung wird der Gene-

rator bzw. der Motor kurzgeschlossen (Schließen

j der Schalter v, s, r). Die zweite Endstellung schließlich entspricht der Schaltung gemäß ■Fig. 2, in der lediglich die Schalter r geschlossen und die Schalter ν, s geöffnet sind.

Mit Hilfe des neuen Verfahrens ist es somit möglich, Drehstrommotoren mit großer Geschwindigkeit umzusteuern. Naturgemäß werden die Schalter bei diesem Grobschaltungsverfahren stark in Anspruch genommen, die beanspruchten Teile können jedoch leicht auswechselbar gestaltet werden. Will man jedoch zur Schonung der Schalter das geschilderte Verfahren nicht dauernd anwenden, so kann man in solchen Fällen lediglich, in denen es auf große Manövriergeschwindigkeit ankommt,. das Verfahren benutzen, dagegen in den anderen Fällen unter normalen Verhältnissen, bei denen es auf schnelle Steuerung nicht ankommt, zur Schonung der Schalter vor Betätigung der Schaltanordnung zum Umschalten der Maschine zunächst den Generator aberregen.

Das Verfahren ist nicht nur zum Umsteuern verwendbar, sondern auch zu beliebig anderen

j Schaltungen im Arbeitsstromkreis, z. B. für

■j Polumschaltung, Kaskadenschaltung, Frequenzumschaltung oder Umschaltung auf andere Stromquellen usw. ■ ' -

Claims (4)

1. . Patent-Ansprüche:

   ι. Verfahren zum schnellen Steuern von Drehstrommotoren, die im Einzelantrieb von Generatoren gespeist werden, wobei die Leitungen zwischen Generatoren und Motoren bei erregtem Generatorfeld kurzgeschlossen werden und zugleich mit der Aufhebung des Kurzschlusses die vorbereitete Schaltung für die andere Betriebsweise hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschließung bei für volle Spannung erregtem Generator bewirkt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Schaltern für Vertauschung der Phasenleitungen ein weiterer Schalter verbunden ist, der die unvertauscht bleibende Phase an eine der beiden anderen anschließt.
3. 3. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schalter nach Art der »Umschalter ohne Stromunterbrechung« zur Vertauschung der Phasen und zur Herstellung des Kurzschlusses.
4. 4. Verfahren zum schnellen Steuern von Drehstrommotoren, die im Einzelantrieb von Generatoren gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß für schnelles Manövfieren nach Anspruch 1 grobgeschaltet, für normale Betriebsweise langsam, z. B. durch allmähliche Änderung der Generatorerregung oder Vorschaltung mehrerer Widerstandsstufen in die Starkstromleitungen, geschaltet wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.