DE1065083B

DE1065083B - Notstromanlage

Info

Publication number: DE1065083B
Application number: DEK12934A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Benz; Dipl-Ing Ernst Tamussino
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1952-01-23
Filing date: 1952-01-23
Publication date: 1959-09-10

Description

Notstromanlage Die Erfindung betrifft eine Notstromanlage mit einem bei Ausbleiben oder starkem Absinken der Netzspannung selbsttätig anlaufenden und die Versorgung der Verbraucher übernehmenden, aus einer Kraftmaschine, beispielsweise einer Brennkraftkolbenmaschine, und einem Stromerzeuger bestehenden Aggregat.
Notstromanlagen werden dann vorgesehen, wenn in einem Stromversorgungsnetz die Speisung der Verbraucher bei Ausbleiben oder starkem Absinken der Netzspannung keine oder nur eine kurze Unterbrechung erleiden darf. Es muß also angestrebt werden, die Zeitspanne zwischen dem Ausbleiben der Netzspannung und der Lastaufnahme durch das Notstromaggregat so klein wie möglich zu halten. Um dies zu erreichen, hat man Notstromanlagen verschiedentlich so ausgeführt, daß ein die Verbraucher speisender Stromerzeuger als Speicher für kinetische Energie bemessen oder mit einer entsprechenden Schwungmasse gekuppelt ist, so daß bei Nachlassen der Antriebskraft oder bei einem Wechsel der Antriebsquelle die aufgespeicherte Energie die Drehzahlabnahme des Stromerzeugers verzögert und damit ein zu schnelles Absinken der Spannung im Verbrauchernetz verhindert. Ist der Stromerzeuger wie bei den bekannten Anlagen für die Gesamtzahl der Verbraucher ausgelegt, so müssen, wenn die Spannung im Verbrauchernetz während der Antriebspausen nicht zu stark abfallen soll, recht große Schwungmassen für die Speicherung kinetischer Energie vorgesehen werden. Dies ist insbesondere dann ein Nachteil dieser bekannten Anlage, wenn der Stromerzeuger, was meist der Fall ist, zeitweise, etwa im Notbetrieb, durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird und entsprechend für eine verhältnismäßig niedrige Drehzahl ausgelegt werden muß. Bei der erfindungsgemäßen Anlage wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die Verbraucher in an sich bekannter Weise in zwei Gruppen aufgeteilt sind, wobei die Speiseleitung der einen Gruppe, vorzugsweise der am stärksten gegen Unterbrechungen in der Stromversorgung empfindlichen, an einen Stromerzeuger angeschlossen ist, der einerseits mit einer Schwungmasse gekuppelt ist und andererseits von einem an die Speiseleitung der anderen Verbrauchergruppe angeschlossenen Elektromotor direkt oder über ein Übersetzungsgetriebe angetrieben wird, und daß die Speiseleitung der zweiten Verbrauchergruppe bei Netzbetrieb mit dem Netz und bei Notbetrieb mit dem aus einer Kraftmaschine und einem Stromerzeuger bestehenden Aggregat verbunden ist.
Bei der erfindungsgemäßen Anlage sind also zwei voneinander unabhängige Maschinensätze vorgesehen, deren einer aus dem eigentlichen Notstromaggregat besteht und bei Abfall des Netzes die weniger wichtige Verbrauchergruppe speist. Der mit dieser Verbrauchergruppe parallel gespeiste Elektromotor hält sowohl bei Netzbetrieb als auch bei Notstrombetrieb einen die wichtigere Verbrauchergruppe speisenden und mit einer Schwungmasse gekuppelten Stromerzeuger auf Drehzahl. Die in dem Schwungkörper aufgespeicherte kinetische Energie verhindert bei Ausbleiben der Netzspannung ein zu schnelles Absinken der Klemmenspannung dieses Stromerzeugers. Eine Unterbrechung in der Stromzufuhr zu den wichtigen Verbrauchern tritt bei der erfindungsgemäßen Anlage niemals ein.
Die Aufteilung der Verbraucher in eine weniger wichtige und eine wichtigere, bei Ausbleiben der Netzspannung bevorzugt an eine andere Stromquelle anzuschließende Gruppe ist an sich bekannt. Bei der bekannten Anlage sind normalerweise sämtliche Verbraucher an ein Netz angeschlossen. Bei Ausbleiben der Netzspannung werden nur die wichtigsten Verbraucher durch eine entsprechende Einrichtung schnellstens an ein anderes Netz gelegt. Da bei dieser Anlage keine Einrichtung zur Speicherung von kinetischer Energie vorgesehen ist, sinkt die Verbraucherspannung während der Umschaltpause auf Null ab.
Es empfiehlt sich, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung den elektromotorisch angetriebenen Stromerzeuger und die mit ihm gekuppelte Schwungmasse auf einer etwas höheren Drehzahl zu halten als die Nenndrehzahl, die der im Netz vorgeschriebenen Frequenz oder Spannung entspricht. Dadurch ist es möglich, insgesamt einen größeren Frequenzabfall während des Übergangs von Netz- auf Notbetrieb zuzulassen und das Speicherschwungrad kleiner zu halten. An sich können beide Maschinensätze getrennt voneinander aufgebaut werden. In diesem Falle maß dann für die Antriebsmaschine eine der üblichen, automatisch gesteuerten Anlaßvorrichtungen Verwendung finden. Es ist dagegen auch möglich, beide Maschinensätze mittels einer ausrückbaren Kupplung miteinander kuppelbar anzuordnen, so daß das Notstromaggregat bei Ausbleiben der Netzspannung und entsprechender Steuerung der ausrückbaren Kupplung von dem durch den Elektromotor auf Drehzahl gehaltenen Schwungkörper angeworfen wird. Schwungmasse und Drehzahlüberhöhung des energiespeichernden Maschinensatzes können bei gegebener Frequenz und/oder Spannung im Verbrauchernetz so bemessen und aufeinander abgestimmt werden, daß das Anwerfen des Notstromaggregates in sehr kurzer Zeit, vorzugsweise im Bruchteil einer Sekunde, erfolgt, ohne daß die Spannung und/oder Frequenz in dem durchgehend gespeisten Verbrauchernetz unter ein bestimmtes Maß absinkt. Die ausrückbare Kupplung zwischen dem Notstromaggregat und dem anderen Maschinensatz wird zweckmäßig in Abhängigkeit von der Klemmenspannung des Elektromotors sinngemäß gesteuert.
Es ist an sich bekannt, bei Notstromanlagen ausrückbare Kupplungen vorzusehen. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Anlage, bei der die Kupplung dazu dient, zwei voneinander unabhängige und für sich betriebsfähige Aggregate, nämlich einerseits den von einem Elektromotor angetriebenen Generator mit der Schwungmasse und andererseits das aus einer Kraftmaschine und einem Stromerzeuger bestehende Aggregat, miteinander zu verbinden, dient bei der bekannten Anlage die Kupplung insofern zur Aufteilung eines aus einer Kraftmaschine, einem Schwungrad und einem hiermit fest gekuppelten Stromerzeuger bestehenden Aggregates in sich, -als sie zwischen Kraftmaschine und Schwungrad angeordnet ist. Über sie wird von der Schwungmasse aus die Kraftmaschine von Zeit zu Zeit, d. h. dann, wenn die Klemmenspannung am Generator ein bestimmtes Maß unterschreitet, angeworfen.
Der energiespeichernde Maschinensatz kann in seinen Abmessungen sehr klein gehalten werden, wenn man ihm eine um das Vielfache größere Drehzahl als diejenige des Notstromaggregates zuordnet. Werden beide Maschinensätze bei Notbetrieb miteinander gekuppelt, so muß ein den Drehzahlunterschied ausgleichendes Getriebe zwischen beiden Maschinensätzen vorgesehen werden. Die zum Anwerfen des Notstromaggregates durch den energiespeichernden Maschinensatz erforderliche Energie kann kleiner gehalten werden, sofern man das Notstromaggregat auch bei Netzbetrieb mittels eines Elektromotors ständig langsam durchdreht und damit einsatzbereit hält, wobei die Brennstoffzufuhr unterbunden bleiben muß. Zwischen diesem Durchdrehmotor und dem Notstromaggregat kann in Durchbildung der Erfindung eine Überholkupplung vorgesehen werden.
In der Zeichnung ist eine Wechselstromausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage beispielsweise dargestellt.
Die Verbraucher sind in zwei Gruppen 1 und 2 aufgeteilt, von denen die Gruppe 1 keine Unterbrechung der Stromversorgung bei Ausbleiben der Netzspannung erfahren soll. Die andere Verbrauchergruppe ist bei Netzbetrieb an das Netz 3 angeschlossen und wird bei Ausbleiben der Netzspannung von dem Notstromaggregat 4 versorgt. Dieses Notstromaggregat besteht aus einer Antriebsmaschine 5 und einem Stromerzeuger 6. Die Verbrauchergruppe 1 wird von einem Stromerzeuger 7 gespeist, dessen Rotor einerseits mit einem Schwungkörper 8 gekuppelt ist und andererseits über ein Getriebe 9 von einem aus dem Netz der Verbrauchergruppe 2 gespeisten Elektromotor 10 angetrieben wird. Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende Bei Netzbetrieb wird die Verbrauchergruppe 2 direkt aus dem Netz gespeist. Außerdem hält der Elektromotor 10 den Schwungkörper 8 und den Stromerzeuger 7 auf einer Drehzahl, die etwas über der Nenndrehzahl liegt. Bei Ausbleiben der Netzspannung treibt der Schwungkörper 8 vorerst den Stromerzeuger 7 weiter an, so daß die Stromversorgung der Gruppe 1 keine Unterbrechung erleidet. Inzwischen ist auch das Notstromaggregat 4 angelaufen und übernimmt an Stelle des Netzes die Speisung sowohl der Verbrauchergruppe 2 als auch des Elektromotors 10. Der Maschinensatz 7, 8 bleibt also auf Drehzahl. Bei Wiederkehr der Netzspannung wird das Verbrauchernetz 2 wieder an das Netz gelegt und gleichzeitig das Aggregat 4 stillgesetzt. Die Nenndrehzahl des Stromerzeugers 7 ist doppelt so groß wie die Nenndrehzahl des Aggregates 4. Wird daher ein Anwerfen des Aggregates 4 vom Schwungkörper 8 aus gewünscht, so muß neben einer ausrückbaren Kupplung 11 auch noch ein Übersetzungsgetriebe 12 vorgesehen werden.
Die erfindungsgemäße Notstromanlage ist sowohl für Gleichstrom als auch Wechsel- bzw. Drehstrom ausführbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Notstromanlage mit einem bei Ausbleiben oder starkem Absinken der Netzspannung selbsttätig anlaufenden und die Versorgung der Verbraucher übernehmenden, aus einer Kraftmaschine, beispielsweise einer Brennkraftkolbenmaschine, und einem Stromerzeuger bestehenden Aggregat, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucher in an sich bekannter Weise in zwei Gruppen aufgeteilt sind, wobei die Speiseleitung der einen Gruppe, vorzugsweise der am stärksten empfindlichen gegen Unterbrechungen in der Stromversorgung, an einen Stromerzeuger angeschlossen ist, der einerseits mit einer Schwungmasse gekuppelt ist und andererseits von einem an die Speiseleitung der anderen Verbrauchergruppe angeschlossenen Elektromotor direkt oder über ein Übersetzungsgetriebe angetrieben wird, und daß die Speiseleitung der zweiten Verbrauchergruppe bei Netzbetrieb mit dem Netz und bei Notbetrieb mit dem aus einer Kraftmaschine und einem Stromerzeuger bestehenden Aggregat verbunden ist.
2. Notstromanlage nach Anspruch 1 für Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der von einem Elektromotor angetriebene Stromerzeuger und die mit ihm gekuppelte Schwungmasse mit etwas höherer Drehzahl angetrieben werden, als dies mit Rücksicht auf die Einhaltung einer vorgegebenen Nennfrequenz der Verbraucher erforderlich wäre.
3. Notstromanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Notstromaggregat mit dem aus Stromerzeuger, Schwungkörper und Elektromotor bestehenden Maschinensatz mittels einer ausrückbaren Kupplung koppelbar ist.
4. Notstromanlage nach Anspruch 3 für Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem elektromotorisch angetriebenen Stromerzeuger gekuppelte Schwungmasse und die Drehzahlüberhöhung dieses Maschinensatzes bei gegebener Aufnahme der von ihm gespeisten Verbrauchergruppe so bemessen und aufeinander abgestimmt sind, daß die Schwungmasse bei Ausbleiben der Netzspannung in der Lage ist, das Notstromaggregat in so kurzer Zeit, vorzugsweise im Bruchteil einer Sekunde, anzuwerfen, daß vom Zeitpunkt des Ausbleibens der Netzspannung bis zur Lastaufnahme durch das iLTotstromaggregat der Frequenzabfall in dem von dem energiespeichernden Maschinensatz gespeisten Verbrauchernetz in den zulässigen Grenzen bleibt.
5. Notstromanlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Notstromaggregat und dem anderen Maschinensatz vorgesehene Kupplung in Abhängigkeit von dem Wert der Klemmenspannung des Elektromotors in der Weise selbsttätig ein- und ausrückt, daß sie bei vorhandener Klemmenspannung ausgerückt ist und bei Ausbleiben dieser Spannung einrückt.
6. Notstromanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nenndrehzahl des von dem Elektromotor angetriebenen Stromerzeugers ein Vielfaches der Nenndrehzahl des Notstromaggregates beträgt.
7. Notstromanlage nach einem der Ansprüche 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Notstromaggregat und dem anderen Maschinensatz ein den Drehzahlunterschied beider Maschinensätze ausgleichendes Getriebe vorgesehen ist. B.
Notstromanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Notstromaggregat durch einen Elektromotor auch bei Netzbetrieb ständig langsam durchgedreht wird.
9. Notstromanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Notstromaggregat und Durchdrehmotor eine Überholkupplung vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 442509, 650228, 427 860, 825 571, 563 563; USA.-Patentschrift Nr. 2 567 636; Zeitschrift »Elektrotechnik«, 1951, S. 126 bis 128.