DE1048993B - Momentanreserveaggregat - Google Patents

Momentanreserveaggregat

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DE1048993B
DE1048993B DEA26668A DEA0026668A DE1048993B DE 1048993 B DE1048993 B DE 1048993B DE A26668 A DEA26668 A DE A26668A DE A0026668 A DEA0026668 A DE A0026668A DE 1048993 B DE1048993 B DE 1048993B
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DE
Germany
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machine
network
reserve unit
slip rings
load
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Pending
Application number
DEA26668A
Other languages
English (en)
Inventor
Rolf Eri Holger Oehlund
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Norden Holding AB
Original Assignee
ASEA AB
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Publication date
Application filed by ASEA AB filed Critical ASEA AB
Publication of DE1048993B publication Critical patent/DE1048993B/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/066Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems characterised by the use of dynamo-electric machines

Description

  • Momentanreserveaggregat Die Erfindung betrifft Verbesserungen des im Patent 1000 919 beschriebenen Momentanreserveaggregates.
  • Das Hauptpatent betrifft ein Aggregat, das bei Fehlern in dem die Belastung speisenden Wechselstromnetz unmittelbar eine Wechselspannung mit konstanter Frequenz und Höhe an die Belastung liefert. Nach einer Ausführungsform kann. das Aggregat auch in normalem Betrieb eine Spannung mit konstanter Frequenz und Spannung unabhängig von Veränderungen der Spannung und der Frequenz des Netzes liefern. Die Anordnung nach dem Hauptpatent ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer ständig rotierenden elektrischen Maschine mit gleichstromgewickeltem Anker und Gleichstromerregung besteht, die mit einem Energieakkumulator verbunden an der Belastung angeschlossen und gewöhnlich von dem Wechselstromnetz angetrieben ist. Die Maschine hat weiter einen am Kommutator liegenden Bürstensatz, der durch einen gesonderten Antrieb relativ zum Kommutator gedreht wird.
  • In dem Hauptpatent ist vorgeschlagen worden, als Energieakkumulator ein mit der Maschine zusammengekuppeltes Schwungrad zu verwenden. Nach der Erfindung ist die elektrische Maschine statt mit einem Schwungrad mit einer Akkumulatorbatterie verbunden, die an am Kommutator liegenden, feststehenden Bürsten angeschlossen ist. In normalem Betrieb wird diese Akkumulatorbatterie von der Maschine geladen, während sie bei Fehlern in dem Wechselstromnetz unmittelbar die Energielieferung zu der Maschine und der Belastung übernimmt.
  • Die Verwendung einer Batterie für einen Einankerumformer ist an sich bekannt. Die Batterie dient hierbei bei Netzausfall zur kurzzeitigen Speisung des Einankerumformers und gegebenenfalls auch zum Anlassen der Reservekraftmaschine. In Verbindung mit einem Aggregat nach dem Hauptpatent hat die Verwendung einer Batterie an Stelle eines Schwungrades in der zuvor angegebenen Weise mehrere Vorteile. Die Schwungmasse der Maschine wird z. B. kleiner, so daß eine schnelle Drehzahlregelung erreicht werden kann. Weiter kann die Akkumulatorbatterie die erforderliche Energie während einer längeren Zeit liefern als ein Schwungrad, so daß der Anlauf eines Reserveaggregats nicht so schnell ausgeführt werden muß. Weiter ist eine Akkumulatorbatterie gewöhnlich- auch für andere Zwecke erforderlich, z. B. für den Anlauf der Kraftmaschine, die bei Fehlern in. dem Netz die Energielieferung übernehmen soll.
  • In dem Hauptpatent ist weiter vorgeschlagen, daß die Maschine bei Fehlern in dem Wechselstromnetz an ein von einer Kraftmaschine angetriebenes elektrisches Reserveaggregat elektrisch angeschlossen wird. Nach der Erfindung wird die Maschine bei Fehlern im Wechselstromnetz unmittelbar mit einer Kraftmaschine zusammengekuppelt.
  • Im Hauptpatent sind zwei verschiedene Schaltungen der Maschine vorgeschlagen. Nach der einen ist die Maschine sowohl an der- Belastung als auch am Wechselstromnetz Tiber die rotierenden Bürsten und mit diesen fest verbundene. Schleifringe angeschlossen, während nach der anderen die Maschine an der Belastung über die rotierenden Bürsten und am Wechselstromnetz über mit der Ankerwicklung fest verbundene Schleifringe angeschlossen ist. Nach der Erfindung wird indessen die Maschine an die Belastung über die mit der Ankerwicklung fest. verbundenen Schleifringe und an das Wechselstromnetz über die rotierenden Bürsten angeschlossen. Hierdurch wird erreicht, daß die Frequenz über der Belastung abhängig von der Drehzahl der Maschine wird, die mittels eines die Erregung der Maschine beeinflussenden Reglers leicht konstant gehalten werden kann. -Bei dieser Ausführung des Aggregates und bei der Ausführung, bei der die Maschine an der Belastung Tiber die rotierenden Bürsten und am Wechselstromhetz über die mit der Ankerwicklung fest verbundenen Schleifringe angeschlossen ist, kann die Maschine finit zwei separaten Ankerwicklungen versehen werden, von denen die eine am Kommutator und die andere an den Schleifringen angeschlossen ist. Hierdurch wird die Belastung von dem -Wechselstromnetz ganz und gar getrennt, so daß die Spannung über der Belastung durch Über- oder Untermagnetisierung der Maschine unabhängig von Änderungen in der Spannung des Netzes konstant gehalten werden kann.
  • An Hand der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, wobei in der Zeichnung für gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern wie in dem Patent 1000 919 verwendet sind. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die Verwendung einer Akkumulatorbatterie statt eines Schwungrades, wobei die Maschine am Wechselstromnetz über die rotierenden Bürsten und an der Belastung über mit der Ankerwicklung fest verbundene Schleifringe angeschlossen ist, und Fig.2 eine Anordnung, bei der die Maschine bei Fehlern in dem Wechselstromnetz mit einer Kraftmaschine mechanisch zusammengekuppelt wird.
  • In Fig. 1 bezeichnet 1 eine ständig rotierende elektrische Maschine mit einem gleichstromgewickelten Anker mit Kommutator 4. 2 bezeichnet die Erregerwicklung der Maschine, die über festestehende Bürsten 3 und einen Regler 22 am Kommutator angeschlossen ist. Auf dem Kommutator 4 liegen Bürsten 5, die über eine Welle 6 von einem elektrischen Motor 7 angetrieben werden. Die Bürsten 5 sind mit auf der Welle 6 angebrachten Schleifringen 8 und diese mit einem Wechselstromnetz 11 über Schalter 9 und 12 verbunden. Sie können auch über die Schalter 9 und 15 an ein elektrisches Reserveaggregat angeschlossen werden, das aus einem von einer Kraftmaschine 13 angetriebenen Generator 14 besteht. Der Motor 7 kann mittels zweier Umschalter 16 und 17 an die Schleifringe 8 oder an das Wechselstromnetz 11 oder das Reserveaggregat 13, 14 angeschlossen werden. An die Leitung 10 ist eine Belastung angeschlossen, die über einen Schalter 30 mit den Schleifringen 25 in Verbindung gebracht werden kann. wobei die Schleifringe an der Welle der Maschine 1 angebracht und mit der Ankerwicklung der Maschine verbunden sind. 31 bezeichnet eine Akkumulatorbatterie, die an den feststehenden Bürsten 3 angeschlossen ist.
  • In normalem Betrieb ist der Schalter 29 geöffnet, und das Netz 11 ist an der Maschine 1 über die Schalter 12 und 9, die Schleifringe 8 und die rotierenden Bürsten 5 angeschlossen. Der Motor 7 ist über die Umschalter 16 und 17 an den Schleifringen 8 angeschlossen und rotiert somit mit einer von der Frequenz des Netzes 11 bestimmten Drehzahl. Die Maschine 1 rotiert folglich mit einer Drehzahl, die von ihrer Erregung bestimmt und mittels des Reglers 22 konstant gehalten wird, so daß die Frequenz an den Schleifringen 25 und also auch an der Belastung 10 konstant ist. Zu gleicher Zeit wie das Netz 11 durch die Maschine l Energie an die Belastung 10 liefert, lädt es auch die Akkumulatorbatterie 31.
  • Bei Fehlern im Netz 11, d. h. bei ausbleibendem Strom öffnet der Schalter 12 die Verbindung mit dem Netz 11, die Maschine 1 und Belastung 10 erhalten im ersten Augenblick die erforderliche Energie von der Batterie 31, und die Maschine 1 fährt fort, mit einer Drehzahl zu rotieren, die mittels des Reglers 22 konstant gehalten werden kann. In demselben Moment erhält die Kraftmaschine 13 einen Anlaufpuls, und wenn der von dieser angetriebene Generator 14 die volle Geschwindigkeit und Spannung erreicht hat, wird der Umschalter 16 an den Generator 14 geschaltet, wonach die Schleifringe 8 mit der vom Generator 14 bestimmten synchronen Geschwindigkeit rotieren. Wenn dabei die Spannung über den Schleifringen 8 mit der Spannung des Generators 14 in Phase kommt, wird der Schalter 15 geschlossen, und die Belastung 10 sowie die Maschine 1 erhalten danach die erforderliche Energie vom Generator 14. Im gleichen Moment wird der Umschalter 16 wieder umgeschaltet.
  • Wenn das Netz 11 wieder in Funktion tritt, öffnet der Schalter 15, und das Reserveaggregat 13, 14 wird stillgesetzt, wonach die Akkumulatorbatterie 31 erneut die Stromversorgung der Maschine 1 und der Belastung 10 übernimmt. Gleichzeitig wird der Umschalter 17 umgeschaltet, so daß der Motor 7 direkt an das Netz 11 angeschlossen wird. Wenn die Schleifringe 8 wieder synchron mit dem Netz 11 rotieren, wird der Schalter 12 geschlossen, und das Netz 11 übernimmt die Energieversorgung der Maschine und der Belastung 10. Im gleichen Moment wird der Umschalter 17 wieder umgeschaltet.
  • Bei Fehlern in der Maschine 1 oder in den an dieser angeschlossenen Geräten öffnen die Schalter 9 und 30 die Verbindung mit dem Netz 11 und der Belastung 10, und der Schalter 29 schließt, so daß die Belastung 10 direkt von dem Netz 11 gespeist wird.
  • Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei welcher die Maschine an der Belastung 10 über die rotierenden Bürsten 5, die Schleifringe 8 und den Schalter 9 angeschlossen ist. Die Maschine 1 ist weiter am Wechselstromnetz 11 über einen Umschalter 22, Reaktanzspulen 24 und an der Welle 27 der Maschine 1 angebrachte Schleifringe 25 angeschlossen. 26 bezeichnet eine Nullpunktdrossel. Die Welle 27 der Maschine 1 ist mit einem Schwungrad 19 gekuppelt. 13 bezeichnet eine Kraftmaschine, z. B. einen Dieselmotor, die mittels einer Kupplung 28 mit der Maschine 1 zusammengekuppelt werden kann. Der Antriebsmotor 7 für die Bürsten 5 kann durch einen Umschalter 17 entweder an die Schleifringe 8 oder an das Netz 11 angeschlossen werden.
  • In normalem Betrieb ist der Schalter 29 geöffnet, und das Netz 11 ist an der Maschine über den Umschalter 23, die Reaktanzspule 24 und die Schleifringe 2'5 angeschlossen. Die Maschine 1 speist die Belastung 10 über die rotierenden Bürsten 5, die Schleifringe 8 und den Schalter 9. Die Synchronmaschine 7 ist an den Schleifringen 8 über den Umschalter 17 angeschlossen. Wenn die Maschine 7 durch geeignete Anordnungen, z. B. Resonanzkreise, mit einer Drehzahl angetrieben wird, die einer gewissen konstanten Frequenz entspricht, werden die Bürsten 5 mit konstanter Drehzahl rotieren und dabei konstante Frequenz für die Belastung 10 liefern, unabhängig von der Drehzahl der Maschine 1, die von der Frequenz des Netzes bestimmt wird. Der Regler 22 ist so angeordnet, daß die Maschine 1 über- oder untermagnetisiert wird in Abhängigkeit von den Spannungsänderungen im Netz 11. Hierbei entsteht ein Spannungsabfall über den Reaktanzspulen 24, so daß die Spannung über den Bürsten 5 und damit auch über der Belastung 10 konstant wird. Die Reaktanzspulen 24 können durch einen Transformator mit großer Reaktanz ersetzt werden.
  • Bei Fehlern im Netz 11, d. h. bei ausbleibendem Strom öffnet der Schalter 23 die Verbindung mit dem Netz, und die Belastung 10 erhält danach im ersten Augenblick die erforderliche Energie von der Maschine 1, die von dem Schwungrad 19 angetrieben wird. Trotzdem die Drehzahl der Maschine 1 abnimmt, erhält doch die Belastung 10 Strom von einer konstanten Spannung und Frequenz, da die Bürsten 5 von dem Motor 7 mit konstanter Drehzahl angetrieben werden. Die Spannung über der Belastung 10 wird durch den Spannungsregler 22 aufrechterhalten. In dem Moment, wo der Umschalter 23 die Verbindung mit dem Netz 11 öffnet, schaltet er die Nullpunktdrosseln 26 ein, wodurch ein Nullpunkt erhalten wird, auch wenn das Netz ausgeschaltet wird. In demselben Moment erhält die Kraftmaschine 13 einen Anlaufimpuls, und wenn sie angefahren ist, wird sie durch die Kupplung 28 mit der Maschine 1 zusammengekuppelt, worauf die Kraftmaschine 13 die Kraftversorgung der Maschine 1 und der Belastung 10 übernimmt. Die Spannung über der Belastung 10 wird immer noch von dem Regler 22 geregelt, und die Frequenz wird von dem Motor 7 bestimmt.
  • Wenn das Netz 11 wieder in Funktion tritt, wird der Umschalter 17 umgeschaltet, so daß der Motor 7 an das Netz 11 angeschlossen wird, und wenn die Bürsten 5 synchron mit dem Netz 11 rotieren, wird der Schalter 29 geschlossen und die Kraftmaschine 13 stillgesetzt und durch die Kupplung 28 von der Maschine 1 abgekuppelt. Die Maschine 1 wird dann von dem Netz 11 über die rotierenden Bürsten 5, die Schleifringe 8 und die Schalter 9 und 29 angetrieben. Die Drehzahl der Maschine 1 wird dabei von dem Regler 22 so geregelt, daß die Frequenz über den Schleifringen 25 synchron mit der Frequenz des Netzes 11 wird, worauf der Umschalter 23 die Nullpunktdrosseln 26 ausschaltet und die Reaktanzspulen 24 an das Netz 11 anschließt. Im gleichen. Moment wird der Schalter 29 geöffnet, worauf die Maschine 1, wenn der Umschalter 17 umgeschaltet ist, wieder normal arbeiten wird.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRUCHE: 1. Momentanreserveaggregat nach dem Patent 1000 919, bestehend aus einer elektrischen Maschine mit gleichstromgewickeltem Anker, mit Gleichstromerregung und mit einem am Kommutator liegenden und gesondert angetriebenen Bürstensatz, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine an der Belastung über mit der Ankerwicklung fest verbundene Schleifringe und am Netz über dem rotierenden Bürstensatz angeschlossen ist.
  2. 2. Momentanreserveaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine zwei Ankerwicklungen aufweist, von denen die eine am Kommutator und die andere an den mit der Ankerwicklung fest verbundenen Schleifringen angeschlossen ist.
  3. 3. Momentanreserveaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Akkumulatorbatterie enthält, die an am Kommutator anliegenden, feststehenden Bürsten angeschlossen ist.
  4. 4. Momentanreserveaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein von einer Kraftmaschine angetriebenes Reserveaggregat enthält, an welches die Maschine bei Fehlern im Netz elektrisch angeschlossen wird.
  5. 5. Momentanreserveaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Kraftmaschine enthält, mit welcher die Maschine bei Fehlern im Netz gekuppelt wird.
  6. 6. Momentanreserveaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine bei Fehlern im Netz an Nullpunktdrosseln angeschlossen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 738 153.
DEA26668A 1954-11-03 1957-03-01 Momentanreserveaggregat Pending DE1048993B (de)

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