DE976206C

DE976206C - Arrangement for maintaining the power supply with the help of a continuous flywheel group

Info

Publication number: DE976206C
Application number: DES49803A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr-Ing Harz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1951-10-30
Filing date: 1951-10-30
Publication date: 1963-04-25

Description

Anordnung zur Aufrechterhaltung der Stromversorgung mit Hilfe einer dauernd durchlaufenden Schwungradgruppe Zur Sicherstellung der Stromversorgung von wichtigen Verbrauchern, wie beispielsweise Nachrichtenanlagen, ist es bekannt, eine mit einem Schwungrad gekuppelte Synchron oder Asynchronmaschine dauernd parallel zum Netz durchlaufen zu lassen, die bei Netzausfall die weitere Energielieferung ohne Unterbrechung übernimmt, wobei der Leistungsbedarf der spannunghaltenden Maschine aus dem Energieinhalt des umlaufenden Schwungrades gedeckt wird, bis eine bis dahin stillstehende Verbrennungskraftmaschine (Dieselmotor) angelaufen ist und nach Kupplung mit der Schwungra.dgruppe den Leistungsbedarf des zur umlaufenden Schwungradgruppe gehörenden Generators, der die Verbraucher speist, deckt.Arrangement for maintaining the power supply with the help of a continuous flywheel group To ensure the power supply of important consumers, such as message systems, it is known to have a Synchronous or asynchronous machine coupled with a flywheel continuously in parallel to run through to the grid, the further energy supply in the event of a power failure takes over without interruption, whereby the power requirement of the voltage-holding machine from the energy content of the rotating flywheel is covered until one by then stationary internal combustion engine (diesel engine) has started and after clutch with the flywheel group the power requirement of the rotating flywheel group belonging generator that feeds the consumer, covers.

Es sind weiterhin Anordnungen bekannt, bei denen für den Störungfall ein normalerweise stillstehendes Notstromaggregat vorgesehen ist, das aus einer Verbrennungskraftmaschine und einem hiermit gekuppelten Wechselstromgenerator besteht. Zur Überbrückung der Anlaufzeit des Notstromaggregates ist ein aus einer Batterie gespeister Einankerumformer vorgesehen, der gleichzeitig auch zum Anwerfen des Notstromaggregates herangezogen werden kann. Da sich der Einankerumformer gegenüber dem zu speisenden Wechselstromnetz wie eine Synchronmaschine verhält, müssen sowohl der Einankerumformer als auch der mit der Verbrennungskraftmaschine gekuppelte Generator vor dem Zuschalten dieses Generators synchronisiert werden. Das gleiche ist der Fall, wenn das speisende Netz wiederkehrt, da dann der während des normalen Betriebes mitlaufende Einankerumformer auf dieses Netz synchronisiert werden muß. Um dies zu vermeiden, ist es auch bekannt, den Einankerumformer im Störungsfall selbst als Generator zu verwenden, d. h., es wird kein gesonderter Generator zur Stromlieferung für den Störungsfall vorgesehen. In diesem Fall muß die Verbrennungskraftmaschine durch den umlaufenden Einankerumformer rein mechanisch mittels einer Reibungskupplung angelassen werden. Ein solches Anlassen beansprucht jedoch die keibungskupplung in außerordentlich hohem Maße. Außerdem geht ein großer Teil der Rotationsenergie des Einankerumformers, dessen Schwungmasse gegebenenfalls vergrößert ist, der Speisung der Verbraucher verloren, da die Energie, die zum Hochfahren der Verbrennungskraftmaschine benötigt wird, aus der Rotationsellergie des Einankerumformers gedeckt werden muß. Überdies wird durch die Verwendung einer Reibungskupplung noch ein beträchtlicher Energieanteil in Reibungswärme umgewandelt.There are also arrangements known in which in the event of a malfunction a normally idle emergency generator is provided, which consists of a Internal combustion engine and an alternating current generator coupled therewith exists. A battery is used to bridge the start-up time of the emergency generator powered single-armature converter is provided, which is also used to start the emergency generator can be used. Since the single armature converter is opposite to the AC network behaves like a synchronous machine, both the single armature converter as well as the generator coupled to the internal combustion engine before switching on this generator can be synchronized. The same is the case when dining The network returns because the single-armature converter running during normal operation must be synchronized to this network. To do this too avoid, it is also known to use the single armature converter itself as a generator in the event of a fault use, d. That is, there will be no separate generator to supply electricity to the Malfunction provided. In this case the internal combustion engine has to go through the rotating single-armature converter purely mechanically by means of a friction clutch be left on. Such a starting, however, stresses the friction clutch to an extraordinarily high degree. In addition, a large part of the rotational energy goes the single armature converter, whose flywheel mass is increased if necessary, the supply the consumer lost as the energy required to start up the internal combustion engine is required, must be covered from the rotational energy of the single armature converter. Moreover, the use of a friction clutch makes it even more substantial Energy share converted into frictional heat.

Die Erfindung geht einen anderen Weg, bei dem die erwähnten Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden werden. Die Anordnung zur Aufrechterhaltung der Stromversorgung in einem Wechselstromnetz wird in an sich bekannter Weise aus einer dauernd umlaufenden Schwungradgruppe; bestehend aus einem Schwungrad und einer damit gekuppelten spannunghaltenden elektrischen Maschine, und aus einem Notstromaggregat, bestehend aus einer Verbrennungskraftmaschine und einem Wechselstromgenerator, gebildet. Gemäß der Erfindung ist die mit dem Schwungrad gekuppelte elektrische Maschine eine kondensatorerregte Asynchronmaschine, auf deren Netz im Störungsfall der mit der Verbrennungskraftmaschine gekuppelte Generator geschaltet wird, der als Synchrongenerator ausgebildet ist und der dann die weitere Stromlieferung übernimmt.The invention takes a different approach in which the disadvantages mentioned the known arrangements can be avoided. The order to maintain the power supply in an alternating current network is made in a manner known per se a continuously rotating group of flywheels; consisting of a flywheel and a voltage-holding electrical machine coupled with it, and from an emergency power generator, consisting of an internal combustion engine and an alternator. According to the invention, the electric machine coupled to the flywheel is one capacitor-excited asynchronous machine, on whose network in the event of a fault the one with the Internal combustion engine-coupled generator is switched, which acts as a synchronous generator is trained and who then takes over the further supply of electricity.

Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß die Schwungradgruppe die Versorgung der Verbraucher nur während der relativ kurzen Überbrückungszeit zwischen dem Ausfall des Netzes und dem Arbeiten des Notstromgenerators zu Übernehmen braucht. Die spannungshaltende Maschine in der Schwungradgruppe kann daher sehr klein bemessen werden, da sie in erster Linie zur Spannunghaltung in dem die Verbraucher speisenden Wechselstromnetz dient und während der kurzen Überbrückungszeit stark überlastet werden kann, ohne daß eine unzulässige Erwärmung zu befürchten ist. Ihre Leerlaufverluste sind sehr klein, so daß bei normaler Versorgung der Verbraucher das Netz nicht unnötig durch die umlaufende Schwungradgruppe belastet wird. Ferner hat die Anordnung gemäß der Erfindung den Vorteil, daß infolge der Verwendung einer kondensatorerregten Asynchronmaschine als spannunghaltende Maschine die Notwendigkeit zum Synchronisieren sowohl bei Ausfall des Netzes mit dem Generator des Notstromaggregates als auch bei Wiederkehr des Netzes entfällt.Such an arrangement has the advantage that the flywheel group the supply of consumers only during the relatively short bridging period to take over between the failure of the network and the working of the emergency generator needs. The tension-holding machine in the flywheel group can therefore very Small in size, as they are primarily used to maintain the voltage in which the consumers feeding AC network and strong during the short bridging time can be overloaded without fear of inadmissible heating. Her No-load losses are very small, so that with normal supply of the consumer the network is not unnecessarily burdened by the rotating flywheel group. Further the arrangement according to the invention has the advantage that as a result of the use of a capacitor-excited asynchronous machine as a voltage-holding machine the necessity for synchronizing with the generator of the emergency power unit in the event of a network failure as well as when the network returns.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur wiedergegeben. An das Netz i sind über den magnetischen Spannungsgleichhalter 15 die Verbraucher 14 angeschlossen, deren Stromversorgung keine Unterbrechung erfahren darf. Das Netz i ist also beispielsweise das Stationsnetz einer bedienunglosen Verstärkeramtes oder die Notstromversorgung von Krankenhäusern, Warenhäusern od. ä. Im normalen Betrieb wird das Stationsnetz i über den Kupplungsschalter 3 aus dem örtlichen Netz 2 gespeist. Bei Störungen im örtlichen Netz 2 trennt der Kupplungsschalter 3 die beiden Netze. An das Netz i ist die Asynchronmaschine 4 angeschlossen, die mit dem Schwungrad 5 gekuppelt ist und dauernd mitläuft. Bei Ausfall des Netzes 2 behält die Asynchronmaschine 4 mit Hilfe der Parallelkondensatoren 6 ihre Erregung bei und arbeitet dann als selbständiger Asynchrongenerator, wobei ihr Leistungsbedarf aus dem Energieinhalt des umlaufenden Schwungrades gedeckt wird. Die beispielsweise als Dieselmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine 7 steht während der Versorgung des Netzes i aus dem Netz 2 still; sie ist mit dem Synchrongenerator 17 gekuppelt, der über den Schalter i9 an das Netz anschließbar ist. Die Erregermaschine 18 des Synchrongenerators 17 ist unmittelbar mit diesem gekuppelt.An embodiment of the invention is shown in the figure. The consumers are connected to the network i via the magnetic voltage equalizer 15 14 connected, whose power supply must not be interrupted. The network So i is, for example, the station network of an unattended repeater office or the emergency power supply of hospitals, department stores or the like. In normal The station network i is operated via the coupling switch 3 from the local network 2 fed. In the event of malfunctions in the local network 2, the clutch switch 3 disconnects the both networks. The asynchronous machine 4 is connected to the network i, which is connected to the Flywheel 5 is coupled and runs continuously. Retains if network 2 fails the asynchronous machine 4 with the help of the parallel capacitors 6 their excitation and then works as an independent asynchronous generator, with their power requirements is covered by the energy content of the rotating flywheel. The example Internal combustion engine 7, designed as a diesel engine, is stationary during the supply of the network i from the network 2 still; it is coupled to the synchronous generator 17, which can be connected to the network via switch i9. The exciter 18 of the Synchronous generator 17 is coupled directly to this.

Fällt nun das örtliche Netz 2 aus, so wird der Schalter 12 eingelegt, und die Anlaßmaschine 9, die über die Trockengleichrichter io von der dann als Asynchrongenerator arbeitenden Asynchronmaschine 4 über den Umspanner i i gespeist wird, wirft den Dieselmotor 7 an. Während der Übergangszeit hält die Asynchronmaschine 4 die Spannung im Stationsnetz i aufrecht. Sobald der Generator 17 hochgefahren ist, wird er durch den Schalter i9 auf das Stationsnetz i geschaltet. Die verschiedene Phasenlage und Größe seiner Spannung vor dem Zuschalten wirkt nicht weiter erschwerend, weil die Asynchronmaschine 4 sich in dieser Hinsicht ohne großen Stromstoß sofort an den Sychrongenerator 17 anpaßt.If the local network 2 fails, switch 12 is inserted, and the starting machine 9, which then acts as an asynchronous generator via the dry rectifier io working asynchronous machine 4 is fed via the transformer i i, throws the Diesel engine 7 on. The asynchronous machine 4 maintains the voltage during the transition period upright in the station network i. As soon as the generator 17 is started, it will through the switch i9 switched to the station network i. The different phases and The size of his voltage before switching on does not aggravate any further, because the Asynchronous machine 4 in this regard immediately to the Synchronizer 17 adapts.

Da bei der beschriebenen Anordnung gemäß der Erfindung die Asynchronmaschine 4 die Stationsleistung nur während der kurzen Anlaufzeit des Dieselmotors 7 zu liefern braucht, kann sie wesentlich kleiner gehalten werden, als es bei den eingangs geschilderten bekannten Anordnungen der Fall ist; denn die Übergangszeit ist so kurz, daß die Asynchronmaschine 4 in erheblichem Maße überbelastet werden kann.Since in the described arrangement according to the invention, the asynchronous machine 4 to deliver the station power only during the short start-up time of the diesel engine 7 needs, it can be kept much smaller than the one outlined above known arrangements is the case; because the transition period is so short that the Asynchronous machine 4 can be overloaded to a considerable extent.

Es empfiehlt sich außerdem, zwischen das örtliche Netz 2 und das Stationsnetz i noch eine Drosselspule einzuschalten, um die Spannung im Stationsnetz auch bei schwankender Spannung im örtlichen Netz 2 konstant zu halten.It is also advisable to place between the local network 2 and the station network i still switch on a choke coil to keep the voltage in the station network at to keep fluctuating voltage in the local network 2 constant.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for maintaining the power supply of consumers fed directly from an alternating current network with the help of a continuously rotating flywheel group, consisting of a flywheel and one with it coupled voltage-holding electrical machine, as well as with the help of an emergency power generator, consisting of an internal combustion engine and an alternating current generator, through this characterized in that the voltage-holding electrical coupled to the flywheel The machine is a capacitor-excited asynchronous machine, on whose network in the event of a fault the one coupled to the internal combustion engine, designed as a synchronous generator Generator is switched, which then takes over the further supply of electricity.

2. Arrangement according to claim z, characterized in that the capacitor-excited capacitor coupled to the flywheel Asynchronous machine feeds a starter motor for the internal combustion engine. In Considered publications: German Patent Specifications No. q.27860, 738 r53.