DE922654C

DE922654C - Electric vehicle drive

Info

Publication number: DE922654C
Application number: DES13925D
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl-Ing Deutschmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1935-12-06
Filing date: 1935-12-06
Publication date: 1955-01-20

Description

Elektrischer Fahrzeugantrieb Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Fahrzeugantriebe, insbesondere Schiffsantriebe, bei denen ein oder mehrere Wechselstrommotoren wahlweise aus einem oder mehreren auf dem Fahrzeug befindlichen Synchrongeneratoren gespeist werden. -Bei Antrieben dieser Art wird je nach der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und damit der Belastung seiner Motoren eine verschieden große Anzahl von Synchrongeneratoren in Betrieb sein müssen; es werden also während des Betriebes Generatoren zu- oder abgeschaltet werden müssen. Es besteht das Bestreben, bei Anlagen dieser Art eine einfache, leicht zu bedienende Einrichtung zu besitzen, mit deren Hilfe ein Generator zu einem oder mehreren schon in Betrieb befindlichen Generatoren zugeschaltet werden kann. Um zu diesem Zweck auf die bei Landanlagen üblichen Synchronisiermethoden verzichten zu können, hat man für elektrische Schiffsantriebe vorgeschlagen, beim Zuschalten eines Generators zunächst die gesamte in Betrieb befindliche Anlage durch Wegnahme der Erregung spannungslos zu machen, dann den Generatorschalter der zuzuschaltenden Maschine einzulegen und schließlich die Erregung der gesamten Anlage wieder auf den normalen Wert zu bringen. Bei diesem Verfahren werden die bisher in der Anlage synchron laufenden Maschinen durch das Entre@gen außer Tritt fallen, so daß sie beim nachherigen Einschalten der Erregung erst wieder in Synchronismus kommen müssen. Hier besteht, vor allem dann, wenn beispielsweise in der Anlage mehrere synchrone Propellermotoren vorhanden sind, auf welche von außen her unter Umständen verschieden große Momente ausgeübt werden, die Gefahr, daß sich die Maschinen nicht so schnell, wie es beim Zuschaltvorgang erwünscht ist, in den Synchronismus ziehen können.Electric vehicle propulsion The invention relates to electric Vehicle drives, in particular ship drives, in which one or more AC motors optionally from one or more synchronous generators located on the vehicle be fed. - With drives of this type, depending on the speed of the Vehicle and thus the load on its engines a different number synchronous generators must be in operation; so it will be during operation Generators have to be switched on or off. There is an endeavor with plants of this kind to have a simple, easy-to-use facility with their Help a generator to one or more generators already in operation can be switched on. In order to use the synchronization methods customary for land systems for this purpose To be able to do without, it has been proposed for electric propulsion systems for ships Switching on a generator first of all through the entire system that is in operation Remove the excitation and de-energize, then the generator switch of the switch to be switched on Insert the machine and finally the excitation of the entire system again bring the normal value. In this process, the previously in the plant synchronously running machines fall out of step due to the entre @ gen, so that they afterwards The excitation is only switched on again in synchronism have to come. This is the case, especially if, for example, there are several in the system synchronous propeller motors are available, on which from the outside under certain circumstances different large moments are exercised, the risk that the machines will not pull into synchronism as quickly as is desired during the connection process can.

Es ist schon ein elektrischer Schiffsantrieb bekanntgeworden, bei dem mehrere Generatoren wahlweise die Propellermotoren speisen. Zu diesem Zweck werden hier für den Antrieb der Propeller Induktionsmotoren verwendet, die für Drehstromspeisung sowohl des feststehenden als auch des umlaufenden Teiles eingerichtet sind. Zur Einstellung der kleineren Schiffsgeschwindigkeit wird hier die Ständerwicklung des Propellermotors von einem der Generatoren gespeist, während die Läuferwicklung kurzgeschlossen ist. Zur Einstellung der größeren Geschwindigkeit wird der Kurzschluß der Läuferwicklung aufgehoben und diese nunmehr zusätzlich von einem zweiten Generator aus gespeist. In diesem Falle wird zur Ermöglichung der doppelten Speisung des Propellermotors auch schon die Propellerdrehzahl bis auf die Schleppdrehzahl herabgesetzt.An electric ship propulsion system has already become known at which several generators optionally feed the propeller motors. To this end induction motors are used here to drive the propellers, those for three-phase current supply both the fixed and the rotating part are set up. To the Setting the lower ship speed is the stator winding of the Propeller motor fed by one of the generators while the rotor winding is short-circuited is. The short-circuit of the rotor winding is used to set the higher speed canceled and this is now additionally fed by a second generator. In this case, the propeller motor can be fed twice the propeller speed has also been reduced to the drag speed.

Von dieser bekannten Einrichtung unterscheidet sich die Erfindung im wesentlichen dadurch, daß bei ihr der oder die Wechselstrommotoren über eine gemeinsame Sammelschiene wahlweise von einem oder mehreren Synchrongeneratoren gespeist werden. Bei der Anordnung nach der Erfindung ist man also im Gegensatz zur bekannten Einrichtung nicht an die Verwendung von Spezialmotoren gebunden.The invention differs from this known device essentially by the fact that the AC motor or motors have a common busbar optionally fed by one or more synchronous generators will. The arrangement according to the invention is in contrast to the known one Facility not tied to the use of special motors.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim Herabsetzen der Generatordrehzahl -auf annähernd die Schraubenschleppdrehzahl nicht nur die für das Synchronisieren geeignetste Frequenz vorhanden ist, sondern daß auch bei dieser Drehzahl Zu- und Abschaltvorgänge mit besonderem Vorteil durchgeführt werden können.The invention is based on the knowledge that when reducing the generator speed - not only the the most suitable frequency for synchronization is available, but that also at This speed connection and disconnection processes can be carried out with particular advantage can.

Zur Regelung der Geschwindigkeit von elektrischen Fahrzeugantrieben, bei denen ein oder mehrere Wechselstrommotoren über eine gemeinsame Sammelschiene wahlweise von einem oder mehreren in dem Fahrzeug befindlichen Synchrongeneratoren gespeist werden und bei denen bei Änderung der Anzahl der den Motor speisenden Generatoren diese erregt bleiben und nur mit geringerer Drehzahl betrieben werden, soll nach der Erfindung beim Abschalten eines Generators zunächst die Drehzahl der in Betrieb befindlichen erregt bleibenden Generatoren durch Verminderung der Treibmittelzufuhr zu den Antriebsmaschinen annähernd auf den Wert herabgeregelt werden, bei dem die Generatorfrequenz mit der dem Schraubenmotor bei der Schleppdrehzahl zugeordneten Frequenz übereinstimmt. Hierauf wird der ausgewählte Generator von der gemeinsamen, unter Spannung stehenden Sammelschiene getrennt und schließlich die Treibmittelzufuhr zu den Antriebsmaschinen der dem neuen Schaltzustand entsprechenden Anzahl von auf die gemeinsame Sammelschiene parallel arbeitenden Synchrongeneratoren wieder bis zum Erreichen der gewünschten Motordrehzahl gesteigert.For regulating the speed of electric vehicle drives, where one or more AC motors share a common busbar optionally from one or more synchronous generators located in the vehicle are fed and in which when the number of generators feeding the motor changes this should remain energized and only be operated at a lower speed of the invention when switching off a generator initially the speed of operation Generators that remain energized by reducing the propellant supply to the prime movers are regulated down to approximately the value at which the Generator frequency with that assigned to the screw motor at the drag speed Frequency matches. The selected generator is then used by the common, energized busbar separated and finally the propellant supply to the drive machines of the number of up corresponding to the new switching state the common busbar working in parallel synchronous generators back up increased to achieve the desired engine speed.

Bei Beachtung der in der Erfindung gegebenen Lehre können mancherlei Vorteile erzielt werden, insbesondere bei dieselelektrischen Mehrschraubenantrieben. Bei solchen Anlagen müßten eigentlich die Drehzahlregler aller dieser Maschinen so lange beeinflußt werden, bis die Leistung allein von denjenigen Maschinen aufgenommen wird, die in Betrieb bleiben sollen. Erst dann könnte die ausgewählte Maschine von der Leistungslieferung abgeschaltet werden. Dieser Vorgang erfordert aber erhöhte Aufmerksamkeit und ein geschultes Bedienungspersonal, denn das Aussteuern der Leistung auf eine geringere Anzahl von Maschinen mit Hilfe einzeln bedienter Drehzahlregler ist nur mit größter Umsicht durchführbar.If the teaching given in the invention is observed, many things can Advantages can be achieved, especially with diesel-electric multi-screw drives. In such systems, the speed controllers of all these machines should actually be can be influenced until the power is absorbed by those machines alone that should remain in operation. Only then could the selected machine from the service delivery are switched off. However, this process requires increased Attention and a trained operating staff, because the control of the power on a smaller number of machines with the help of individually operated speed controllers can only be carried out with the greatest care.

Die Vorteile des neuen Verfahrens wirken sich besonders dann aus, wenn, wie auf Schiffen meist üblich, sämtliche Drehzahlregler durch ein einziges Steuerorgan beeinflußbar sind, denn jetzt kann mit allen. Generatoren bei einer beabsichtigten Ab-Schaltung eines Generators auf die Schleppdrehzahl heruntergegangen werden. Dies kann durch einen einfachen Handgriff veranlaßt werden. Ebenso wird das Abschalten des ausgewählten Generators mit einem einzigen Schaltgriff ermöglicht. Die Schaltmanöver sind also bei Beachtung der durch die Erfindung gegebenen Lehre auf eine Mindestzahl herabgesetzt und können überdies von weniger geschultem Personal durchgeführt werden, so daß die Gefahr von Fehlschaltungen od. dgl. ebenfalls ausgeschaltet ist.The advantages of the new process are particularly evident when if, as is usually the case on ships, all speed controllers are connected to a single one Control organ can be influenced, because now everyone can. Generators at a intentional disconnection of a generator decreased to the drag speed will. This can be done with a simple movement. Likewise will enables the selected generator to be switched off with a single switch. The switching maneuvers are therefore in compliance with the teaching given by the invention Reduced to a minimum number and can also be done by less trained staff be carried out, so that the risk of incorrect switching od. The like. Also eliminated is.

Da nach der Erfindung die Erregung der bereits in Betrieb befindlichen Generatoren bei den Zu-und Abschaltvorgängen aufrechterhalten bleibt, gegebenenfalls sogar verstärkt wird, kann ein Außertrittfallen der schon parallel arbeitenden Maschinen beim Einstellen des neuen Betriebszustandes vermieden werden. Der zuzuschaltende Generator ist im Augenblick des Zuschaltens zweckmäßig nur schwach oder noch gar nicht erregt. Seine Erregung wird nach .dem Intrittfa;llen auf den normalen Wert eingestellt. ' Dadurch, daß die Drehzahl der bereits in Betrieb befindlichen Generatoren vor dem Zuschalten eines weiteren Generators annähernd bis auf denjenigen Wert herabgesetzt wird, welcher der Schleppdrehzahl des vom weiterfahrenden Schiff aus angetriebenen Propeller entspricht, kommt man zu einem Betriebszustand, bei welchem praktisch keine Leistung von den Generatoren zu den Motoren geliefert wird. Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen, bei welchen die Anlage entregt wird und die Maschinen außer Tritt fallen, wird hier das Außertrittfallen der Maschinen verhütet, denn durch das Aufrechterhalten oder Steigern der Erregung wird gerade dafür gesorgt, daß genügend starke synchronisierende Kräfte in der Anlage vor handen sind. Der neue Betriebszustand wird daher in kürzester Zeit erreicht und der Betrieb weniger gestört, als wenn die Anlage erst außer Tritt fällt und wieder neu in Synchronismus kommen muß.Since according to the invention the excitation of the already in operation Generators are maintained during the connection and disconnection processes, if necessary is even intensified, the machines already working in parallel may fall out of step can be avoided when setting the new operating status. The one to be switched on At the moment it is switched on, the generator is expediently only weak or even at all not aroused. His excitement will return to normal after it occurs set. 'By the fact that the speed of the generators already in operation reduced to approximately that value before connecting a further generator which is the towing speed of the driven ship from Propeller corresponds, one arrives at an operating state in which practical no power is supplied from the generators to the motors. In contrast to the known devices in which the system is de-energized and the machines falling out of step, the machines from falling out of step are prevented here, because by maintaining or increasing the excitement it is just ensured that that there are sufficiently strong synchronizing forces in the system. Of the new operating state is therefore reached in a very short time and the Operation is less disrupted than when the system first falls out of step and then starts up again must come into synchronicity.

Wenn man nun zur Verringerung der Leistung des Fahrzeugantriebes auch beim Abschaltvorgang eines Generators zunächst die Drehzahl des Motors durch Drosseln der Treibmittelzufuhr der Generatorantriebsmaschine bis annähernd auf die Schleppdrehzahl ermäßigt und dann den gewünschten Generator abschaltet, erfolgt auch hier der Übergang auf den neuen Betriebszustand schneller und schonender für die Maschinen, als wenn nach dem Entregen und Außertrittfallen der Anlage und dem Abschalten des Generators die Anlage durch Neuerregen erst wieder in Synchronismus kommen muß.If you want to reduce the power of the vehicle drive too when a generator is switched off, first the speed of the engine by throttling the propellant supply of the generator drive machine up to approximately the towing speed and then switch off the desired generator, the transition also takes place here to the new operating status faster and gentler on the machines than when after de-energizing and stepping out of the system and switching off the generator the system must first come back into synchronicity due to new rain.

Das neue Verfahren bringt auch noch folgende Vorteile: Bei elektrischen Schiffsantrieben wird vielfach gefordert, daß die einzelnen Antriebswellen in einer ganz bestimmten räumlichen Drehwinkellage zueinander arbeiten, um auf diese Weise die von den Wellen verursachten Schwingungen. welche sich auf den Schiffskörper übertragen, zu unterdrücken. Sind nun bei einer Anlage die bereits in Betrieb befindlichen Maschinen schon in die richtige räumliche Drehwinkellage zueinander eingestellt, so besteht bei dem bekannten Zuschaltverfahren die Gefahr, daß sich die Synchronmaschinen nach dem Zuschalten infolge des Außertrittfallens in einer anderen räumlichen Drehwinkellage zueinander fangen, so daß nach jedem Zuschaltvorgang eine Richtigstellung der Wellen erforderlich ist. Bei der Anordnung nach der Erfindung können die bereits in die richtige räumliche Drehwinkellage eingestellten Generatoren bei Zu-oder Abschaltvorgängen ihre Lage nicht ändern, da sie ja beim Schaltvorgang nicht außer Tritt fallen.The new process also has the following advantages: With electrical Ship propulsion is often required that the individual drive shafts in one very specific spatial angular position to each other work in order to this way the vibrations caused by the waves. which is on the hull transmit, suppress. Are now those already in operation in a system Machines already set in the correct spatial angular position to one another, so with the known connection process there is a risk that the synchronous machines after switching on as a result of falling out of step in a different spatial angle of rotation catch to each other, so that after each connection process the shafts are corrected is required. In the arrangement according to the invention can already be in the Correct spatial angular position of the set generators when switching on or off Do not change their position, as they do not fall out of step during the switching process.

Claims

PATENT CLAIM: Method for regulating the speed of electric Vehicle drives in which one or more AC motors have a common Busbar optionally from one or more synchronous generators located on the vehicle are fed and when the number of generators feeding the motor changes these remain energized and are only operated at lower speeds, as a result characterized in that when a generator is switched off, the speed of the in Generators that are in operation remain energized by reducing the propellant supply to the prime mover is regulated down approximately to the value at which the generator frequency with that assigned to the screw motor at the drag speed Frequency coincides with what the selected generator from the common, under The busbar is under voltage and finally the propellant supply is closed the drive machines of the number of corresponding to the new switching state synchronous generators working in parallel again up to the common busbar is increased to achieve the desired engine speed.