DE695807C - Anordnung zum Erleichtern des Synchronisierens eledes oder der synchronen Schraubenantriebsmotoren mehrere Synchrongeneratoren dienen - Google Patents

Description

Bei Schiffen mit Diesel-bzw. turboelektrischem Antrieb, die bei den verschiedenen Geschwindigkeitsstufen veränderliche Antriebsleistung benötigen, ist es meist zweckmäßig, die Maschinenanlage so zu unterteilen, daß mehrere Generatorgruppen auf einen Schiffsschraubenmotor arbeiten, um durch Abschalten oder Zuschalten einzelner solcher Generatoren eine wirtschaftliche Regelung zu erhalten.

Bei derartig unterteilten elektrischen Schiffsantrieben für Wechselstrom schaltet man vorteilhaft die einzelnen Wechselstromgeneratoren zu oder ab, indem man das ganze Sammelschienensystem durch Wegnahme der Erregung spannungslos macht, dann die Schaltmanöver vornimmt und wieder erregt, wodurch die verschiedenen Stromerzeuger und der Motor synchronisiert werden. Dasselbe ist der Fall, wenn je Motor nur ein Generator vorhanden ist. In diesem Falle speist beispielsweise ein Generator beide Motoren, wobei dann der zweite Generator leer läuft. Bei solchen Anlagen wird vorteilhaft die gleiche Schaltung vorgenommen.

Die Regelung der Stromerzeugerantriebsma-

«5 schinen (Dampfturbinen oder Dieselmotoren) ist bei derartigen Schiffsantrieben zweckmäßigerweise zusammengefaßt, so daß entweder die Regler der Stromerzeugerantriebsmaschinen jeder Schraubenwelle oder bei synchronisierten Schraubenwellen, d. h. Wellen, die im spiegelbildlich winkelgleichen Gleichlauf erhalten werden, die Regler der der Stromerzeugerantriebsmaschinen der ganzen Schiffsanlage gemeinsam verstellt werden.

Bei derartigen Schiffsantrieben stellt sich nun folgender Nachteil heraus: Bei den einzelnen Manövern, bei denen die Anlage immer spannungslos gemacht wird und die Stromerzeuger dadurch entlastet werden, sinkt die Drehzahl des Schiffsschraubenmotors auf die Schleppdrehzahl der Schraube, bei der vom Wasser kein wesentliches Moment auf die Schraube ausgeübt wird. Die Drehzahl der Stromerzeugerantriebsmaschinen steigt bei der Entlastung um den entsprechenden Ungleichförmigkeitsgrad der Steuerung. Dieses Auseinanderlaufen der Drehzahl von Motor und Generatoren ist besonders bei Synchronmaschinen unangenehm, da mit größerer Drehzahldifferenz die synchronisierenden Kräfte abnehmen und dadurch das Synchronisieren nach Wiedererregung erschwert oder in Frage gestellt wird.

Man hat nun bereits zum Zweck der Beschleunigung des Synchronisierens von parallel zu

schaltenden Synchronmaschinen in Landanlagen die Aufgabe gelöst, die zunächst ohne elektrische Kupplung laufenden Generatoren in ihrer Drehzahl an eine durch die Frequenz des Netzes oder anderer Generatoren gegebene Drehzahl anzfipassen. Beim Schiffsantrieb liegt aber ein Netz mit einer festen Frequenz nicht vor.

Ferner ist es bekanntgeworden, beim Umsteuern elektrischer Schiffsantriebe die Generatordrehzahl möglichst weit herabzusetzen, um so durch Anpassen der Generatorfrequenz an die der Schraubendrehzahl entsprechende Frequenz das Einlaufen der Motoren in den normalen Schlupf bzw. das Intrittfallen zu erleichtern. Schließlich hatte man auch bereits herausgefunden, daß es zweckmäßig ist, wenn die Abhängigkeit der Generatordrehzahl von der Motoren drehzahl bei einer bestimmten, für das Anfahrmoment des Motors günstigsten niedrigen Drehzahl aufgehoben wird. Demgegenüber wird gemäß der Erfindung nicht nur beim Umsteuern, sondern auch dann die Drehzahl der Generatoren in Einklang mit der Schraubenmotorendrehzahl gebracht, wenn zum Verändern der Fahrgeschwindigkeit in bekannter Weise durch Spannungslosmachen der gesamten Anlage einzelne Generatoren oder Generatorengruppen zu- bzw. abgeschaltet werden. Für diesen Betriebsfall hatte man bisher lediglich angegeben, die Regler sämtlicher Gene-0 ratorantriebsmaschinen auf gleiche Leerlauf drehzahl einzustellen. Nach der Erfindung wird nun . in Anlagen mit Synchronmaschinen das Synchronisieren der Motoren und Generatoren dadurch wesentlich erleichtert und beschleunigt, daß, abweichend vom Bekannten, die Generatordrehzahl durch einen von der Schraubendrehzahl abhängigen Impuls an die jeweils vorhandene Schraubendrehzahl angepaßt wird.

Die Erfindung stellt also eine Art elastischer Nebenkupplung zwischen den Generatoren einerseits und den Schraubenmotoren andererseits dar, die eingreift, sobald die starre elektrische Kupplung nicht wirksam ist. Wenn man nun die Drehzahl der Generatoren in abgeschaltetem Ί5 Zustand der jeweiligen Drehzahl des. Motors anpaßt, so geht die Drehzahl des Schraubenmotors nach dem Abschalten auf die Schleppdrehzahl, die der jeweiligen Schiffsgeschwindigkeit entspricht, herunter. Entsprechend wird die Drehzahl der Generatoren bei genügender Dauer der Trennung mit auf diese Schleppdrehzahl des Motors heruntergeregelt. Nach dem Wiedereinschalten wird dann das gesamte Netz wieder auf die gewünschte Frequenz gebracht. Fig. ι zeigt -schematisch eine beispielsweise Ausführung der Erfindung, und zwar für eine Anlage mit zwei Synchrongeneratoren und einem Synchronmotor, der für asynchronen Anlauf geeignet ist. α stellt den Motor dar, der die Schiffsschraube b antreibt. Der Motor wird durch zwei Generatoren C₁ und c₂ gespeist, die durch Turbinen ä_x und d₂ angetrieben werden. Die gesamte Steuerung wird hier beispielsweise mit Drucköl bewirkt; diese beruht im Prinzip ..darauf, daß das Steueröl über ein zum Anstellen : ifes richtigen Öldruckes dienendes Drosselventil e ■•den Steuerorganen zugeführt und hinter diesem ■,.^Drosselventil durch eine von dem Regelimpuls gesteuerte Ablauföffnung f in seinem Druck verändert wird. Durch ein Zentralölsystem I, unter dessen Einfluß die Regelventile ^₁ und g₂ der Turbinen C₁ und c₂ stehen und dessen Druck von einer Zentralstelle aus verstellt werden kann, wird die Belastung der Turbinen eingestellt. Die Fliehkraftregler Ji₁ und Ji₂ sind als Leistungsregler ausgeschaltet, sie wirken lediglich als Grenzdrehzahlregler. Damit die Drehzahl, bei der die Fliehkraftregler eingreifen, immer um ein bestimmtes, einstellbares Maß über der veränderlichen, jeweiligen Motorendrehzahl liegt, werden die Regelbüchsen I₁ bzw. I₂ der Fliehkraftregler durch ein Besonderes Ölsystem II, das unter dem Einfluß eines Drehzahlreglers m der Motorwelle steht, gesteuert. Hierdurch soll berücksichtigt werden, daß infolge der Ungleichförmigkeit des Drehzahlreglers die Leerlauf drehzahl über derjenigen Drehzahl liegt, die sich bei gleicher Stellung der Verstellorgane des Drehzahlreglers unter Belastung ergibt.

Die auf den Schraubenmotor geschalteten Generatoren haben durch die elektrische Kupplung immer eine relativ gleiche Drehzahl, d. h. eine Drehzahl, die in festem Verhältnis steht zu derjenigen des Motors. Die Reglerbüchsen I₁, I₂ werden so eingestellt, daß bei gleicher Drehzahl von Motor und Generator der Fliehkraftregler A₁ bzw. Ji₂ nicht zur Wirkung kommt. Wird die elektrische Kupplung zwischen Motor und Generatoren aufgehoben, so sind die Turbinen bestrebt, entsprechend der Stellung der Regelventile ^₁ bzw. g₂ ihre Drehzahl bis zur Leerlaufdrehzahl zu erhöhen. Da jeder Motordrehzahl ein bestimmter Öldruck im Zentralölsystem II entspricht, entspricht auch jeder Motordrehzahl eine bestimmte Stellung der Reglerbüchsen I₁ bzw. I₂ der Antriebsmaschinen. Die Leerlaufdrehzahl kann sich demnach nur um ein bestimmtes einstellbares Maß über die Motordrehzahl erheben.

In Fig. 2 ist beispielsweise eine Ausführung no der Erfindung schematisch "dargestellt, bei der die Abhängigkeit der Regelung der Antriebsmaschinen von der Motordrehzahl auf elektrischem Wege hergestellt wird, α ist wieder der Motor, b die Schiffsschraube, und C₁ und c₂ sind die Generatoren, die von den Turbinen d_x und d₂ angetrieben werden. Sowohl auf der Motorwelle als auch auf den Wellen der Generatoren sitzen Tachometerdynamomaschinen n, die bei Drehsahlabweichungen zwischen Motor- und Generatordrehzahl bzw. bei einer bestimmten Größe dieser Abweichung über Relais 0 die Motoren

der Drehzählverstellvorrichtungen der Generatorantriebsmaschinen so beeinflussen, daß die Drehzahldifferenz zwischen Motor und Generator ausgeglichen bzw. auf ein bestimmtes Maß zurückgeführt wird.

Es kann zweckmäßig sein, die Drehzahl der leer laufenden oder durch Abschalten der Erregung entlasteten Generatoren auf eine um ein bestimmtes einstellbares Maß unter der der

to Motordrehzahl entsprechenden Leerlauf drehzahl durch die erfmdungsgemäße Steuerung einstellen zu lassen, damit sie beim Wiederbelasten bereits auf der niedrigeren Drehzahl sind, die der sich langsam erniedrigenden Drehzahl des Propeller-

_ig motors entspricht.

Kommt Polumschaltung des Motors in Frage, so muß gleichzeitig mit der Polumschaltung auch die Steuerungseinrichtung zur Beeinflussung der Generatordrehzahl entsprechend übersetzt werden.

Beim Umsteuern des Motors, das bei Drehstrombetrieb durch Vertauschen zweier Phasen am Motor erfolgt, sollen die Generatoren nicht bis auf die Drehzahl Null im Augenblick der Drehrichtungsumkehr der Schiffsschraube heruntergezogen, sondern auf einer bestimmten Mindestdrehzahl festgehalten werden, um günstige Verhältnisse für das Anzugsmoment des Motors zu schaffen. In weiterer Ausbildung der ο Erfindung wird daher die Abhängigkeit der Generatordrehzahl von der Motordrehzahl bei einer bestimmten einstellbaren Drehzahl aufgehoben, ;bei der die Verhältnisse bezüglich des Anzugsimomentes für den Schiffsschraubenmotor beim Umsteuern besonders günstig sind.

Claims (2)

Patentansprüche: :

1. Anordnung zum Erleichtern des Synchronisierens elektrischer Schiffsantriebe, bei denen zur Speisung des oder der synchronen Schraubenantriebsmotoren mehrere Synchrongeneratoren dienen, die entsprechend

• der jeweiligen Fahrstufe nach Entregen der . gesamten Anlage spannungslos zu- bzw. abgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Generatorgruppe oder -gruppen, die durch die Abschaltung oder Fortnahme der Erregung nicht mehr elektrisch mit dem Schiffsschraubenmotor gekuppelt sind, während dieser Zeit durch einen besonderen, von der jeweiligen Drehzahl des Schiffsschraubenmotors abhängigen Impuls derart beeinflußt wird, daß sie innerhalb bestimmter Grenzen den Drehzahländerungen des Schiffsschraubenmotors folgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeit der Drehzahl der Generatorgruppen von der Motordrehzahl bei einer bestimmten, für das Anfahrmoment des Motors günstigen niedrigsten Drehzahl aufgehoben wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen