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Anordnung zur Unterdrückung von durch mehr als zwei Antriebswellen
hervorgerufenen Schwingungen -Das Hauptpatent 653 (99I bezieht sich auf eine Anordnung
zur Einstellung einer bestimmten relativen Drehwinkell.age von zwei oder mehr Wellen
zueinander und hat den Zweck, .durch Einstellung dieser Relativlage der Wellen die
Schmvingungen zu beseitigen, welche von den Wellen aus im Fundament o..dgl. erzeugt
werden. Dabei sind mit den zu vergleichenden Wellen Synchronmaschinen gekuppelt,
die untereinander parallel geschaltet sind. Die gewünschte räumliche Winkeltage
der Wellen zueinander wird gemäß dem Hauptpatent daduireh eingestellt, d,aß an Hand
eines Dberw:achungsgerätes die Erregerwicklung jeweils einer der synchron laufenden
Maschinen so lange umgepolt wird, bis die gewünschte relative Drehwinkellage der
Wellen zueinander hergestellt ist. Die Erfindung hat den Zweck, die Anordnung nach
dem Hauptpatent noch weiter auszubilden; es soll ein einfaches Mittel gegeben wenden,
um bei Vorhandensein von mehir als zwei Wellen, die eine bestimmte Drehwinke@llage
zueinander haben sollen, ein schnelles und sicheres Einstellen aller Wellen zu erzwingen.
Hierfür ist erfindungsgemäß eine besondere mit der Solldrehzahl angetriebene elektrische
Vergleichsmaschine vorgesehen, die so geschaltet ist, daß die Drehwinkellage aller
einzustellenden Wellen gleichzeitig mit der Drehwinrkellage der Vergleichsmaschine
verglichen werden kann. Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird man jeder
der eiritzustel.lenden Wellen eine Schaltvorriahtung zuordnen, die sich entsprechend
der Relativlage -ihrer Welle zur Welle der Vergleichsmaschine
einstellt
und die Erregung der mit der einzustellenden Welle gekuppelten Synchronmaschine
so lange umpolt, bis die gewünschte räumliche Relativlage hergestellt ist. Diese
Schaltvorrichtung wird zweckmäßig als ,Drehschalter ausgebildet, der eine der Anzahl
der Stellungen, in denen die beide zu vergleichenden Wellen zwar synchron laufen
können, in denen aber nicht 'die gewünschte relative Drehhwiinke@llage der Wellen
besteht, entsprechende Anzahl von leitenden und nichtleitenden Kollektorlamellen
besitzt, die dazu .dienen, den Polwender der einzustellenden Synchronmaschine so
lange zu betätigen, bis die :gewünschte relative Dreh,winkell.age erreicht ist.
Der Schalter wird dann so gebaut, daß bei Erreichen dieser `V Winkellage ein Woiterschalten
des Polwenders verhindert wird. Die Einschaltung der normalen Erregung für alle
Synchronmaschinen, deren zugehörige Wellen eingestellt werden sollen, erfolgt zweckmäßig
gemeinsam :in Abhängigkeit von einem Schütz, welches erst dann anspricht, wenn alle
zugleich ausgewählten Maschinen in die gewünschte relative Drehwinkellage zur Welle
der Vergleichsmaschine gebracht sind.
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Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Anlage,
bei der drei Wellen zueinander in eine bestimmte relative Drehi#vi.nlzel,lage gebracht
werden sollen. Mit diesen drei Wellen sind die Synchronmaschinen. M" M2, M, -gekuppelt,
es :kann sich dabei beispielsweise um drei Schiffspropellerwellen handeln, die unmittelbar
durch Dieselmaschinen, angetrieben werden. Die Synchronmaschinen 111,, D12, 11l,
dienen also lediglich als Gleichhaltemaschinen für die Wellen. Mit E14l ist die
gemeinsame Erregermaschine für die drei Synchronmaschinen bezeichnet. Jeder der
Synchronmaschinen ist ein Drehschalter J,, J= :bzw. J3 zugeordnet. Dieser stellt
sich entsprechend der Relativlage seiner zugehörigen Welle zur Welle der Vergleichsmaschine
g4 ein und schaltet die Erregung der mit der einzustellenden Welle gekuppelten Synchronmaschine
so lange um, bis die gewünschte relative Drehiwinkellage hergestellt ist.
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Mit jeder der zu vergleichenden Wellen sind asynchrone Gebermaschinen
g,, g2 und g, mit Schleifrin.gläufer gekuppelt. Der Ständer dieser Maschinen und
der Läufer der Vergleichsm:aschine g4 werden mit Drehstrom gespeist, welcher aus
dgr Erregermaschine EIV über die Schleifringe =7, 28 und 29 entnommen wird. Die
Relativlage der mit der Synchronmaschine :11, gekuppelten Welle znr Welle der Vergleichsma,sch,ine
g4 wird durch eine Empfängerm:aschine E, angezeigt, deren Ständer mit dem Läufer
der Gebermaschine g, und deren Läufer mit dem Ständer der G.ebermaschineg4 verbunden
ist. Der Läufer der Empfängermaschine El treibt den Drelischalter J, an. Dieser
besitzt einen Kom.mutator 21 und zwei Schleifringe 18 und ig. Der Kommutator 21
ist mit leitenden Segmenten z, 4, 6, 8, io und 12 und mit nichtleitenden Segmenten
3, 5, 7; 9 und i i versehen. Diese ]ei -tenden und nichtleitenden Segmente sind
den synchronen Lagen der Welle zugeordnet, in denen nicht die gewünschte relative
Drehwinkellage der Wellen besteht. Die leitenden Segmente sind untereinander und
mit drin Schledring ig verbunden. Der gewünschten relativen Drehwinkellage der mit
der Synchrornmaschine. Ml gekuppelten Welle zur Welle der Vergleichsmaschine g4
ist das ]eitende Segmente i zugeordnet, welches mit dem Schlüifring 18 verbunden
ist. Auf dem Kommuta.tor schleift die Bürste 13 und auf den beiden Schleif ringen
die Biirsten 1 d. und 2o.
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Für das selbsttätige Einstellen der ge-«-ün.schten relativen Drehw@i:ukellage
ist eine Schützensteuerung vorgesehen. 11it Al, B,, C,, Dl und F, sind Schützen
bezeichnet, die dem Schalter J, zugeordnet sind. Entsprechen.-de Schützen A2, B2,
C2, D2 uni FZ gehören zum Schalter J2, und entsprechende Schützen As, B,, C 3, D3
und F, gehören zum Schalter J$. Für alle drei Maschinen sind ferner die gemeinsamen
Schützen S" S2 und das Zeitrelais 7 vorgesehen. Die zugehörigen Anbeeits- und Ruhekontakte
der Schützen und Relais sind entsprechend mit kleinen Buchstaben bezeichnet. So
sind beispielsweise dem Schütz Cl die Arbeitskontakte cl" c,." c,. und der Ruhekontakt
c,4 zugeordnet. Dem Schütz D2 sind beispielsweise,die Arbeitskontakte d2, und d32
zugeordnet. In entsprechender Weise sind auch die übrigen Kontakte be-
zeichnet.
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Die Anlage arbeitet im einzelnen folgendermaßen: Es sei angenommen,
d.aß alle drei Maschinen 111,, :112 und M, in Betrieb genommen werden sollen; entsprechend
«-erden die Schalter 15. 16, 17; 25, 26,27; 35, 36, 37 gu_ schlossen.
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Die jeweils einer Maschine zugeordneten Schalter, beispielsweise die
der Maschine _11, zugeordneten Schalter 15, 16, 17, können dabei durch eine gemeinsame
Vorrichtung eingeschaltet «-erden. Dieses gemeinsame Einstellen der Schalter kann
bbispiels<<veise iii Abhängigkeit von den Einschaltdruckknöpfen
De,, De.-, und De, erfolgen. Die ausgewählten Maschinen, bei denen
also Einschaltdruckknöpfe betätigt sind, werden mit schwacher Erregung zusammengeschaltet
und auf einbekannte Weise synchronisiert. Die Anor,inung wird so ausgebildet, daß
die Druckknöpfe aller in Betrieb zu nehmenden Maschinen gekuppelt werden, so daß
dann zum
Inbetriebsetzen der Gleichl.aufeinrich.tung die Druckknöpfe
. gleichzeitig betätigt werden können.
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Beim Drücken .des Einschaltdruckknopfes De, wird das Schütz
Cl erregt; es schließt seinen Anbeitsilcontakt c11 und erregt .damit das Schütz
S, und .das Zeitrel;ais Z. S1 schließt seinen Arbeitskontakt s1 und schaltet die
schiwache Erregung für die Haltemaschinen ein. Das ZZeitrel.ai:s Z beginnt zu laufen
und .schließt nach Ablauf :einer festeingestellten Zeit seine Ar!beitskontaikbe
2l, z2 und z3, die im Erregerstromkreis der Schützen Dl zind F1, D2 und FZ bzw.
D, und F3 liegen. Die besondere Gebermaschine g4 wird fremd angetrieben und kommt
auf synchrone Drehzahl. Das Zeitrelais Z ,ist so .eingestellt, daß die Solldrehzuhl
erreicht ist, bevor die Umschaltrelais A1 und BQ ihre Arbeit beginnen lcörine-n.
Am Arbeitskontakt c" sch'ließt das Relais C1 einen Selbsthaltestromkreis, so daß
man den Druckknopf nach seiner Betätigung wieder loslassen kann: Das Schnitz G1
schließt ferner bei seinem Ansprechen den Arbeitskontakt cl" so daß die Schaltvorrichtung
J1 -in ,den Stramlcreis der Schützen Dl ,und F1 gelegt wird. Die Schaltvorrichtung
J1 .stollt sich 4:n eine bestimmte Lage ein, die be.di.ngt ist durch die Relativlage,
@in der die Welle der- Maschine und die Welle der besonderen Gebermasch ine g4 in
Tritt gefallen .sind. Der Kojmmutator-2i stellt sich dabei so ein, daß seine Bürste
13
mit einer .der leitenden-Segmente 2, 4., 6, 8, ro oder 12 in Berührung
steht. Das wird zwangsläufig-dadurch erreicht, daß durch die in der Zeichnung dargestellte
Schaltung der Schützen A1 und B2 dafür gesorgt ist, daß immer beim .ersten Synchronisieren
zunächst das Schütz Al eingeschaltet wird, .das die Erregung der zugeordneten Maschine
:a,m Kontakt a1 einschaltet, während das- Schütz B1 ausgeschaltet ist und seinen
Kontakt hl offenhält. Die Anordnung ist so gewählt, daß bei diesen Schaltlagen der
Schützen A1 (geschloss s ün) und b'1 (offen) b7--,v. bei .der durch sie eingestellten
Polarität der Erregerwicklung von dem zwölf Lagen, in denen überhaupt die Maschine
Ml in Tritt fallen kann, sich nur' diejenigen sechs Lagen einstellen, in wielchen
die leitenden S:egmente2, 4, 6, 8, to oder i2 mit der Bürste-i3 Korbakt machen.'
Den anderen Schaltlagen der Schützen A1 (offen) und B1 (geschlössen) bzw. ider .entgegengesetzten
Polarität der Erregerwicktung sind dippe übrigen sechs synchronen Lagen zugeordnet,
in denen die Bürste 13, mit den nichtleitenden Segmenten 3, 5 7, 9 öder ii oder
mit dem leitenden Segment i in Berührung steht. Beim ersten Synchronisieren wird,
da also die Bürste 13 mit einem der leitenden Segmente. 2, 4., 6, 8, io, 12 in Berührung
steht, ein Erregerstromkreis für das Schütz F1 geschlossen. Dieses Schütz öffnet
seinen Ruheköntakt f 11 und schließt seinen Arbeitskontakt f,2.
Infolgedessen
wird das Polwendersch.ütz Al stromrlos und das Polwend-erschütz B1 erregt, wodurch
die Erregung der zugehörigen Haltemaschine Ml an den Kontakten a1, b1 umgepolt wird
und -die Maschine um eine Polteilung schlüpft. Dabei kommt die Bürste
13
des Kontaktes,-?-i in eine der Stellungen, in denen sie aud einem nichtleitenden
Seg#nent aufliegt. Inifolgedessen fällt- das Relais F1 wieder ab und die Schützen
Al, B1 schalten abermals um. Beim Übergang von der leitenden Kollekto.rl,amelle
12 bzw. 2 auf die leitende Kollektorlanrelle i wird der Polwender nicht wieder umgeschaltet,.
da jetzt über die Schleifringe 18 das Schlitz Dl :eingeschaltet wird. Dieses schließt
an seinem Arbeitskontakt d11 einen Haltekreis für das Relais F, und verhindert damit
ein Weiterachalten des Polwenders. Daimit ist die gewünschte Relativlage der mit
der Synchronimascli.ine t111 verbandenan Welle gegenüber der Welle der Vergleichsm:aschiine
g4 eingestellt.
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In entsprechender Weise sorgen die den Synchronm:äsah:in:en I'112
und 111g zugeordneten Einstellvorrichtungen dafür, daß auch die Wellen, die mit
diesen Maschinen verbunden sind, die gewünschte räumliche Relativlage zur Welle
der Vergleichsm.aschii.ne g4 einnehmen. Erst dann, wenn alle gleichzeitig in Betrieb
genammenen -Maschinen die richtige Relativlage erreicht haben, wird die volle Erregung
der Synchronhaltemaschinen eingeschaltet. Zu diesem Zweck sind die Arbeitskontakte
dl.., d_2 und d,2 in Reihe "geschaltet mit der Schlitzspule S.. Nachdem also alle
Gleichstelleinni.chtungen der ausgewählten Maschinen für die Einstellung der richtigen
Winkellage gesorgt haben, spricht das Schütz S, an und überbrückt durch Schließen
seines Arbeitad@ontaktes.s., den in dem Erregerkreis liegenden Widerstand. -Wenn
während des Betriebes, z. B. bei zu schnellüm Manövrieren, das Kippmonl.ent der
Haltemaschinien Ml, M2 und M3 überschritten wird und,die Polräder als Folge hiervon
nach Beseitigung der überlastung eine beliebige, nicht .gewünschte Stellung zueinander
ei:nnehm,en, so fallen :die zugehörigen Relais Dl, D. bz,u#. D3 ab, und die Polwendeschüt,ze
Al, B1, Az, B2 bzw. As, B, werden bei schwacher Erregung der Haltemaschinen umgeschaltet;
sie verstelrlen dabei die Polräder der zugeordneten Haltamfaschinen so lange, bis
die ursprüngliche gewünschte Winkellage .der Wellen wieder erreicht ist. Darauf
wind in der schon beschriebenen Weise die Erregung wieder auf den normalen Wert
heraufgesetzt. Das Stillsetzen
der Anordnung erfolgt durch Drücken
der Ausschaltdruckknöpfe Da" Da.-, und Da3.
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In vielen Fällen, z. B. bei Schiffsantrieben mit Drehstrom, besitzen
die Wellen schon als Arbeitsmasch:i:nen Synchronmaschinen. Diese Maschinen werden
im .allgemeinen drehstromseitig nach irgendwelchen bekannten Verfahren parallel
geschaltet. Um bei diesen illaschi.nen einen Stromstoß beim Umpolen der Erregung
zu vermeiden, ,der auf die anderen Maschinen beim Spannungsidurchgang durch Null
treffen würde, kann man bei der Erfindung ein Schütz verwenden, das einen so@ abgestimmten
Widerstand in den Erregerkreis einschaltet, daß die Synchronmaschine bei Generatorbetrieb
um zwei Pole voraus, oder bei Motorbetrieb um zwei Pole zurückschlüpft. Man kann
die Anordnung gemäß der Erfindung auch so ausführen, daß eine besondere Gebermaschine
g4 überhaupt nicht benötigt wird. Das ist dann möglich, wenn alle abhängig voneinander
laufenden Synchronmaschinen Generatoren sind und wenn kein Grund vorliegt, daß eine
einzelne Maschine durch Überlastung zum Schlüpfen kommt. In diesem Falle kann man
nämlich gleich eine Hauptmaschine als Leitmaschine ausbilden, deren Geber die Empfänger
der ändere.n Maschinen gemeinsam speist. Ein besonderes Gebermaschinenaggregat läßt
sich dann also ersparen.