Wechselstromanlage. Die Erfindung bezieht sich auf eine Wechselstromanlage, in welcher zwei oder mehr durch getrennte Kraftmaschinen ge triebene Alternatoren im Synchronismus laufen müssen. Wo die Alternatoren in einem solchen System parallel verbunden sind und die erzeugte Spannung nicht unter einen ge wissen Wert im Betrieb fällt, werden die Maschinen durch zwischen den Ankerwick lungen zirkulierende Ströme im Synchronis mus erhalten. In einigen Fällen jedoch kann es vorkommen, dass die Alternatoren im Syn chronismus laufen müssen, ohne parallel ver bunden zu sein, während es in andern Fällen nötig ist, die Leistungspannung zeitweise auf einen sehr niedrigen Wert oder Null her abzusetzen.
In einem Schiffsantriebs-Stromkreis zum Beispiel, der mehrere parallel miteinander verbundene Alternatoren mit einem Antriebs motor benutzt, ist es nötig, die Erregung der Alternatoren zu unterbrechen, bevor die Ver bindungen des Motors geändert werden, wenn eine Umkehrung der Drehrichtung des Motor- feldes erforderlich ist. Dabei besteht die Ge fahr, dass .die Alternatoren während der Zeit, wo die Erregung aufhört, ausser Tritt fallen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Wech selstromanlage, in welcher Alternatoren in Synchronismus unabhängig vom Wert der Leistungsspannung des Alternators erhalten werden.
Gemäss der Erfindung ist bei der Wech selstromanlage mit zwei oder mehr durch separate Kraftmaschinen getriebenen Wech selstromgeneratoren bei jedem Alternator ausser der für die normale Po-lzahl gewunde nen Hauptwicklung eine zusätzliche Anker wicklung vorhanden, die eine Spulenteilung gleich einem geradzahligen Vielfachen n der normalen Polteilung aufweist und Feldwick lungen besitzt, um in einer Magnetanordnung einen Hauptfluss von normaler Polteilung und einen zusätzlichen Fluss, der eine effektive Polteilung von n mal der normalen Poltei lung aufweist, zu erzeugen, und worin die zusätzlichen Ankerwicklungen der Alterna toren geeignet sind,
um parallel zum Zweck der Aufrechterhaltung des Synchronismus zwischen den Alternatoren verbunden zu werden; die erforderliche Synchronisierungs spannung wird durch den besagten zusätz lichen Fluss, unabhängig von den Spannungs schwankungen in den Hauptwicklungen, be dingt durch den Hauptfluss, induziert.
Eine Anordnung, bei welcher die Erfin dung angewandt werden kann, ist eine solche, bei welcher die Hauptwindungen von zwei oder mehr Alternatoren parallel miteinander verbunden sind, aber die Erfindung gibt auch eine Lösung für Alternatoren, die in Serie arbeiten und nicht mechanisch gekup pelt sind.
Das Prinzip, auf dem die Erfindung be ruht, und eine beispielsweise Anordnung eines elektrischen Leitungssystems nach der Erfin dung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt einen Teil einer Ankerwicklung und des magneti schen Systems eines Teils einer Anlagre nach der Erfindung.
Fig. 2 ist ein schematisches Stromkreis- Diagramm des Hauptstromkreises eines Schiffsantriebssystems, das eine Ausfüh rungsform der Erfindung darstellt.
Nach Fig. 1 ist der Stator des Alterna tors mit, einer normalen Dreiphasenwick lung 1, d. h. einer Wicklung, in der bei der Nenndrehzahl eine Spannung mit der Nenn frequenz induziert wird, versehen, die für die normale Polzahl, d. h. die Anzahl der Pole 3, 4, die bei der Nenndrehzahl in der normalen Dreiphasenwicklung eine Spannung mit der Nennfrequenz induzieren, gewickelt ist.
Neben den normalen. Statorwicklungen 1 sind zusätzliche Wicklungen 2 auf dem Sta tor des Alternators vorgesehen. Diese Wick lungen haben eine Weite von etwa einer dop pelten Polteilung, und daher wird keine Spannung in denselben während des nor malen Betriebes induziert. Diese Wicklungen haben die Form einer gewöhnlichen Drei phasenwicklung, die natürlich nur die halbe Polzahl der normalen Statorwicklungen be sitzt.
Die Pole werden normalerweise .so erregt, dass sie abwechselnde Polarität haben, wie durch voll ausgezogene Zeichen und Pfeile in Fig. 1 angegeben, aber die Feldwicklungen der jeweils zweiten Polpaare 4 sind in einem Stromkreis getrennt von den verbleibenden Polen 3 zusammengefasst, so dass die Polari tät der Pole 4 unabhängig von den Polen 3 umgekehrt werden kann, wie durch die punktierten Pfeile dargestellt ist. Die effek tive Zahl von magnetischen Polen ist dann gleich der halben der normalen Zahl und daher wird eine Spannung in den Windun gen 2 induziert. In jeder der Spulen der Wicklung 1 wird noch eine Spannung indu ziert, aber die Spannung einer Spule, z. B.
derjenigen durch 1a bezeichneten, ist ent- 4 gegensetzt der Spannung der folgenden Spule 1b der gleichen Phase und die resultierende erzeugte (Spannung in der Wicklung 1 ist daher gleich Null.
Beim schematisch durch Fig. 2 dargestell ten Schiffsantriebssystem .sind drei Alter natoren von der in Fig. 1 dargestellten Type vorhanden, die dazu dienen, einen Synchron antriebsmotor 5 über die Sammelschienen 6 mit Strom zu versehen. Jeder Alternator hat eine Hauptwicklung 1, eine zusätzliche Wicklung 2 und wird durch eine gesonderte Kraftmaschine angetrieben.
Entsprechende Stromkreisunterbrecher und Umkehrschalter, die auf der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt sind, werden natürlich in den Hauptstromkreis eingeschaltet. Die zu sätzlichen Wicklungen 2 sind in Parallel schaltung mit den gemeinsamen Sammel schienen 7 verbunden.
Während des normalen Betriebe. wird keine Spannung in den zusätzlichen Wick lungen 2 wie nachfolgend erklärt, erzeugt, da die Alternatoren durch die parallele Verbin dung der Hauptwicklungen 1 im Synchronis- musi erhalten werden. Wenn daher verlangt wird, die Drehrichtung des Propellers umzu kehren oder eine andere Schaltoperation in dem Hauptstromkreis vorzunehmen, so wird die Erregung der Pole 4 umgekehrt, wonach die Spannung an den Sammelschienen 6 auf Null fällt, während eine Synchronisierungs spannung in den zusätzlichen Wicklungen 2 erzeugt wird.
Die nötigen Schaltoperationen können dann mit Nullpotential an den Schal tern vollzogen und die Erregung danach auf das Normalmass zurückgebracht werden.
Wieder auf Fig. 1 bezugnehmend, ist aus derselben ersichtlich, dass mit der Polarität wie durch die punktierten Pfeile dargestellt, wenn die Grösse des durch die Pole 4 hervor gerufenen Flusses nicht die gleiche ist, wie der durch die Pole 3 hervorgerufene Fluss, die induzierte Spannung in der Spule la zum Beispiel nicht gleich der induzierten ent gegengesetzten Spannung in der Spule 1b, und es wird daher eine resultierende Span nung an den Klemmen der Wicklung 1 vor handen sein.
In diesem Fall ist der resultierende Fluss gleich einem Flusssystem der normalen Tei lung überlagert überein Flusssystem von der doppelten normalen Teilung. Durch Ver ändern der Grösse und Richtung der Erre gung der Pole 4 kann das Verhältnis zwi schen den induzierten Spannungen in den Haupt- und zusätzlichen Wicklungen be liebig verändert werden; besagtes Verhältnis nimmt von Null bis unendlich zu, wenn die Erregung vom normalen Wert in der durch die punktierten Pfeile dargestellten Richtung gegen Null abnimmt und dann auf den nor malen Wert in der durch die ausgezogenen Pfeile dargestellten Richtung zunimmt.
Es ist daher zu verstehen, dass in dem beschrie benen Schiffsantriebssystem nach Fig. 2 die Spannung an den Sammelschienen 7 zu nimmt, wenn die Spannung an den Sammel schienen 6 abnimmt und die Alternatoren daher zu keiner Zeit ausser Tritt fallen können.
Der Synchronmotor 5 kann ausser der normalen Wechselstromwicklung mit kurz geschlossenen Spulen von der doppelten nor malen Teilung versehen sein und kann Feld- wieklungen gleich denjenigen der Alterna loren besitzen. Die Umkehrung der Erregung der abwechselnden Polpaare des Motors ver ursacht dann ein Bremsmoment auf den Mo- tor, da in den kurzgeschlossenen Spulen Ströme fliessen.
Wenn die Regelung der Er regung der Alternatoren und des Motors so miteinander verbunden wird, dass gleichzeitig die Umkehrung der abwechselnden Polpaare des Alternators und Motors erfolgt, .so kann der Rotor in, sehr kurzer Zeit zur Ruhe ge bracht oder seine Drehrichtung umgekehrt werden, weil ein Bremsdrehmoment sofort auf den Rotor wirkt und die Zwischenzeit, welche verstreicht, bis das rotierende Feld des Motors wieder in der umgekehrten Rich tung hergestellt ist, nur genügend zu .sein braucht zum Umschalten auf den Umkehr schalter in den Hauptstromkreisen bei Null spannung,
und es geht keine Zeit zur Wieder synchronisierung der Alternatoren verloren.
Die Erfindung ist ebenfalls auf Strom erzeugungssysteme, in welchen zwei oder mehr einzeln getriebene Alternatoren im Syn chronismus laufen müssen, anwendbar, ob wohl sie nicht Energie an eine gemeinsame Belastung liefern. In solch einem Fall ist es für die Haupt- und zusätzlichen Wicklungen notwendig, gleichzeitig Spannungen zu er zeugen. Dies kann, wie vorstehend erklärt, dadurch zustande gebracht werden, dass der Flusswert der Pole 4 sich von demjenigen der Pole 3 unterscheidet, z.
B. durch Erregung der Pole 3 allein.
Es können auch einzeln angetriebene Al- ternatoren in Serie betrieben werden. In diesem Fall sind die zusätzlichen Wicklun gen parallel verbunden, wie in den voran gehenden Anordnungen beschrieben. Bei mehrphasigen Maschinen sind die entspre chenden Phasen der Hauptankerwicklungen in Serie miteinander verbunden. Es ist natür lich notwendig, dass die Haupt- und zusätz lichen Wicklungen, ausgenommen bei einem von den in Serie verbundenen Alternatoren, elektrisch gänzlich voneinander getrennt sind.
Die Bemerkungen in dem vorangehen den Paragraphen betreffend die gleichzeitige Erzeugung von Einzelspannungen in den Haupt- und zusätzlichen Wicklungen betrifft gleichfalls diesen Fall.
Es ist zu bemerken, dass, während die in Fig. 1 dargestellte zusätzliche Wicklung von der doppelten normalen Polteilung ist, diese Teilung auch ein geradzähliges Mehrfaches der normalen Polteilung sein kann. Entspre- ehende Erregungsanordnungen für mehr als zwei Polteilungen umfassende Wicklungen lassen sich ohne Schwierigkeiten herstellen.