DE656275C - Elektrischer Schiffsschraubenantrieb mit doppelt gespeisten Asynchronschraubenmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schiffsschraubenantrieb mit doppelt gespeisten, synchronlaufenden Asynchronschraubenmotoren, deren Läufer- und Ständerwicklungen getrennt von je einer oder mehreren Synchrongeneratoreinheiten der Hauptkraftanlage gespeist werden.

Für elektrische Schraubenantriebe ist es vielfach erwünscht, daß die Schraubenmotoren

ίο nicht nur synchron, sondern auch stets in bestimmter Stellung zueinander laufen, damit die von den Schrauben ausgehenden Schwingungen einen Kleinstwert erreichen. Synchronmotoren können zwar während des Laufes in jeder gewünschten Relativstellung zusammengeschaltet werden, jedoch besteht der Nachteil der Verwendung dieser Motoren bei höherer Drehzahl, die mittels Getriebe auf die Schraubendrehzahl heruntergesetzt wird,

ao darin, daß Synchronmotoren schwerer und teurer werden als Asynchronmotoren, besonders dann, wenn aus Sicherheitsgründen ständig ein verhältnismäßig großes Kippmoment aufrechtzuerhalten ist.

Es sind nun elektrische Schiffsschraubenantriebe mit doppelt gespeisten, synchronlaufenden Asynchronschraubenmotoren bekannt, deren Läufer- und Ständerwicklungen getrennt von je einer oder mehreren Synchrongeneratoreinheiten der Hauptkraftanlage gespeist werden. Das Anlassen dieser Asynchronmotoren ist dadurch möglich, daß man die Schraubenmotoren gleichzeitig mit den Generatoren anlaufen läßt. Diese Maßnahme kann jedoch Schwierigkeiten bereiten, wenn als Antrieb für die Generatoren Dieselmotoren verwendet werden, die verhältnismäßig stoßweise anfahren. Noch ungünstiger werden die Verhältnisse, wenn die Schraubenmotoren einen wesentlichen Teil ihres Nenndrehmomentes als Anfahrmoment aufzubringen haben und außerdem große Massen zu beschleunigen sind.

Ferner ist es bekannt, doppelt gespeiste Asynchronmotoren mittels eines zusätzlichen, allmählich abgebremsten Hilfsasynchronmotors anzulassen, mit dem auch durch Verdrehen des Ankers die Phasenlage verändert werden kann.

Erfindungsgemäß wird nun ein Hilfsasynchronmotor vorgesehen, welcher nur für die zum Anfahren erforderliche Teilleistung ausgelegt ist und welcher außer dem Anlassen der Asynchronmotoren das Synchronisieren der Synchrongeneratoren und eine zusätzliche Verstellung der relativen Winkellage der synchronlaufenden Motor- und Generatorwellen ermöglicht. Eine derartige Anordnung ermöglicht es, daß für mehrere Betriebsmaßnahmen nur eine einzige Einrichtung benötigt

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Erich Nagel in Berlin-Frohnau.

wird und dadurch eine Verringerung der Anschaffungskosten, des Gewichts und des erforderlichen Raumes für die Kraftanlage erzielt werden kann.

Die Erfindung ist in der Zeichnung. ;in, einem Ausführungsbeispiel veranschaulichte ;>*,^:' Die Schiffszentrale ist in an sich bekanntet·¹ Weise in zwei beispielsweise aus je einem Generator bestehende Einheiten ι und 2 aufgeteilt, von denen die eine die parallel geschalteten Ständerwicklungen und die andere die parallel geschalteten Läuferwicklungen der beiden Asynchronschraubenmotcren 3 und 4 speist. Hierbei ist es nicht erforderlich, daß die Generatoren im Verhältnis 1:1 aufgeteilt werden, da das Wicklungsverhältnis zwischen Ständer und Läufer in den .Motoren in weiten Grenzen beliebig gewählt werden kann.

Der lEilfsasynchronniotor 5, der nur für die kurzzeitige Anfahrleistung der Schraubenmotoren bemessen sein muß, liegt in Reihe mit den Schraubenmotoren 3 und 4, sein drehbarer Teil kann durch den Umschalter 7 mit der Ständerwicklung des Generators 2 oder des Generators 1 verbunden werden. In der Mittelstellung des Schalters 7 ist der Hilfsasynchronmotor 5 sekundär von beiden Generatoren getrennt.

Die Welle des Hilfsasynchronmotors trägt eine elektromagnetische Kupplung 12, die den Motor S bei Erregung durch Einlegen des Schalters auf die ruhenden Wellen eines Schneckenrades 13 festbremst. Mit Hilfe der Kurbel 14 kann indessen von Hand aus der Steuerungswinkel des Läufers des Motors 5 geändert werden.

Bei Inbetriebnahme bleiben der Hauptschalter 6 und der Schalter 10 zunächst geöffnet. Der Umschalter 7 wird in die durch Pfeile bezeichnete Linlcsstellung gedreht und die Antriebsmaschine des Generators 1 auf die volle Drehzahl gebracht. Durch Verstellung des Steuerreglers 9 wird der Generator 1 langsam erregt. Hierbei stellen sich die Motoren 3 und 4 auf Phasengleichheit, ohne jedoch anzulaufen. Ist die Phasenstellung der Schrauben unrichtig, so wird der Steuerregler 9 auf die Nullstellung zurückgeführt, der zwischen den Motoren ' angeordnete Widerstandsregler 8 um eine Stufe verstellt und der Generator 1 erneut erregt. Diese Maßnahme wiederholt sich, bis die gewünschte Gleichheit vorhanden ist.

Wird der Generator 1 erregt, so läuft der Hilfsasynchronmotor 5 unter Berücksichtigung seiner Polzahl auf die gleiche Nenndrehzahl hoch. Unter voller Erregung wird jetzt der Generator 2 angelassen und hochgefahren. Der Hilfsasynchronmotor wird dann seine Drehzahl verdoppeln. Die beiden doppelt gespeisten Motoren 3 und 4 wirken in diesem Fall als Transformatoren. Nunmehr erfolgt die Festbremsung des Motors 5 durch Einschalten der Kupplung 12 durch den Schal-.,ter 10. Wird der Motor 5 abgebremst, so ,'-'taufen die Schraubenmotoren 3 und 4 proportional mit der Drehzahlveränderung des Motors 5 hoch und erreichen ihre Nenndrehzahl bei Stillstand des Motors 5, wenn also der letztere als Transformator wirkt. Die Anordnung kann somit als eine Art Differentialgetriebe angesehen werden.

Damit die gesamte Leistung des Generators 2 während des Betriebes nicht ständig über den stillstehenden Motor 5 geht, wird derselbe zweckmäßig durch einen Schalter überbrückt. Zu diesem Zweck muß jedoch zuerst die Phasengleichheit hergestellt werden. Der Schalter 15 wird daher in der Pfeilrichtung nach links gelegt und die Hand-Kurbel 14 so weit verstellt, bis der Zeiger des Spannungsmessers 16 den Wert Null anzeigt. Nunmehr kann der Hauptschalter 6 eingelegt "und der Schalter 7 geöffnet werden.

Zweckmäßig wird vorher der Schalter 15 für den Spannungsmesser gegen die Pfeilrichtung zurückgelegt und die Drehzahl einer der Kraftmaschinen, beispielsweise Dieselmotoren, so lange beeinflußt, bis der Zeiger des Spannungsmessers aufhört zu pendeln. Die Kurbel 14 wird dann so lange verstellt, bis der Spannungsmesser den Wert Null anzeigt, und der Schalter 7 nach rechts gelegt. Die beiden Generatoren 1 und 2 laufen dann synchron und die Sehraubenmotoren 3 und 4 können belastet werden.

Zur Behebung der trotz der Synchronisierung noch vorhandenen störenden Schwingungen wird mit Hilfe des als Synchronisiertransformator wirkenden Hilfsasynchronmotors eine weitere Verstellung der relativen Winkellage der synchronlaufenden .Wellen durch Drehen der Kurbel 14 bei festgebremstem Hilfsmotor bewirkt. Der günstigste Leistungsfaktor läßt sich durch einen der Regler 9 und Ii einstellen.

- In vielen Fällen ist es erwünscht, nicht nur die Schrauben, sondern auch noch die Antriebsmaschinen der Generatoren zu synchronisieren. Auch bei Verwendung der doppelt gespeisten Asynchronmotoren können die beiden Generatorgruppen nach dem Anlauf der Schrauben zusammengeschaltet werden. Dies ist jedoch sehr schwierig. Ohne häufig dem Zufall überlassenes Probieren wird es nicht möglich sein, die günstigste Stellung der Generatoren zu finden, in der die durch die Antriebsmaschinen der Generatoren hervorgerufenen Schwingungen einen Kleinstwert erreichen. Es wird deshalb erfindungsgemäß ein Schalter vorgesehen, mit dem die Zusatn-

menschaltung der Generatorgruppen über den für das Anlassen zweckmäßigen Hilfsasynchronmotor 5 erfolgt. Die nach der Zusammenschaltung festzubremsende¹ Welle des Motors 5 kann so lange verdreht werden, bis die günstigste Phasenstellung der Generatoren erreicht ist.

Bei Verwendung des Hilfsasynchronmotors 5 als Synchronisiertransformator für die Generatoren ist diese Maschine so> groß zu bemessen, daß der Leistungsausgleich über den Motor 5 möglich ist. Um diesen Leistungsausgleich möglichst niedrig zu halten, kann man das Getriebe des Hilfsasynchronmotors mit einer Vorrichtung versehen, die eine Verstellung der Drehzahlregler einer der Generatorgruppen ermöglicht. Diese Vorrichtung kann beispielsweise aus einer axial verschiebbaren Schnecke bestehen, auf deren Schneckenrad der Motor 5 'festgebremst wird. Die Schneckenwelle stützt sich gegen Federn, die bei Überschreitung des zulässigen Drehmomentes an der Welle des Motors S in der einen oder anderen Richtung nachgeben und hierdurch eine entsprechende Drehzahlbeeinflussung bewirken.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb mit doppelt gespeisten, synchronlauf en den Asynchronschraubenmotoren, deren Läufer- und Ständerwicklungen getrennt von je einer oder mehreren Synchrongeneratoreinheiten der Hauptkraftanlage gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit den Schraubenmotoren ein Hilfsasynchronmotor liegt, der nur für die zum Anfahren erforderliche Teilleistung ausgelegt ist und der außer dem Anlassen der Asynchronmotoren das Synchronisieren der Synchrongeneratoren und eine zusätzliche Verstellung der relativen Winkellage der synchronlaufenden Motor- und Generatorwellen ermöglicht.
2. 2. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb nach Anspruch 1, bei dem der Anlauf der Generatoren stoßweise erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Motoren ein Hilfsasynchronmotor hintereinander geschaltet ist, dessen unbelasteter Anker hochläuft und dann bis zum Stillstand abgebremst wird.
3. 3. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbremsung des Hilfsasynchronmotors auf ein Getriebe erfolgt, das nach der Abbremsung eine Verstellung der relativen Winkellage der synchronlaufenden Wellen zueinander ermöglicht.
4. 4. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der günstigsten relativen Winkellage der Schraubenwellen zueinander in der durch die Flügelanordnung bedingten Lage für schwingungsfreien Lauf Schalter vorgesehen sind, mit denen ein Schraubenmotor unmittelbar, ein zweiter dagegen über den auf das Getriebe festgebremsten Hilfsasynchronmotor an die bei den Generatoren geschaltet werden kann, und daß der Hilfsasynchronmotor nach dem Verdrehen seiner Welle bis zur günstigsten relativen Winkellage der Schraubenwellen zueinander kurzgeschlossen ist.
5. 5. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schalteinrichtungen vorgesehen sind, mit denen der Hilf sasynchronmotor nach erfolgtem Anlassen der Schraubenmotoren zwischen die Sammelschienen der Generatoren oder Generatorengruppen derart geschaltet werden kann, daß die Drehfelder im Ständer und im Läufer im gleichen Drehsinn umlaufen, so daß die Generatoren nach erfolgter Festbremsung der Hilfsasynchronmotorwelle ebenfalls synchronisiert sind und durch Verdrehen der Hilfsasynchronmotorwelle in eine Phasenstellung zueinander gebracht werden können, in der die durch die Antriebsmaschinen der Generatoren hervorgerufenen Schwingungen einen Kleinstwert erreichen.
6. 6. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe, auf das der Hilfsasynchronmotor festgebremst wird, mit einer auf das Drehmoment und die Richtung des Drehmoments ansprechenden Einrichtung, z. B. einer axial verschiebbaren, zwischen Federn gelagerten Schneckenwelle, versehen ist, mit der bei Leistungsausgleich über den Hilfsasynchronmotor eine Verstellung des Drehzahlreglers einer der Antriebsmaschinen für die Generatoren bewirkt werden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen