DE1075731B

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Publication number: DE1075731B
Application number: DENDAT1075731D
Authority: DE
Publication date: 1960-02-18

Description

Elektrische Stromerzeugungsanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Stromerzeugungsanlage, besonders zur Leistungsabgabe an belastete Induktionsmotoren, die einen Antriebsmotor mit veränderbarer Drehzahl zum Antrieb eines durch Parallelkondensatoren selbsterregten Induktionsgenerator enthält und in der die Belastungskennlinie des Generators durch eine Drehzahlregeleinrichtung für den Antriebsmotor unter Benutzung der Ausgangsgrößen des Generators zur Steuerung dieses Reglers bestimmt wird.Electric Power Generation Plant The invention relates to a electrical power generation system, especially for outputting power to loaded induction motors, one drive motor with variable speed for driving one through parallel capacitors self-excited induction generator and in which the load characteristic of the Generator by using a speed control device for the drive motor the output variables of the generator for controlling this regulator is determined.

Induktionsgeneratoren für in sich geschlossene Systeme benötigen üblicherweise Selbsterregung, z. B. mit Hilfe von Erregungskondensatoren, und haben infolgedessen eine unerwünschte Regelcharakteristik. Aus diesem Grunde wird der Synchrongenerator dem Induktionsgenerator vorgezogen.Induction generators for self-contained systems usually require Self-excitement, e.g. B. with the help of excitation capacitors, and have as a result an undesirable control characteristic. For this reason, the synchronous generator preferred to the induction generator.

Es ist bekannt, den Erregerstrom eines Synchrongenerators, der ein in sich geschlossenes Verbrauchersystem mit vorwiegend ohmscher Belastung speist, in Abhängigkeit von dem Verhältnis Ausgangsspannung zu Frequenz des Generators zu beeinflussen, wodurch die Drehzahl-Drehmoment-Charakteristiken von Generator und Antriebsmaschine einander derart angepaßt werden, daß ein stabiler Betriebszustand sich einstellt. Zur Messung des Verhältnisses Ausgangsspannung zu Frequenz dient ein von der Ausgangsspannung gespeister Meßkreis mit überwiegend induktivem Widerstand, so daß der im Meßkreis fließende Strom proportional der Ausgangsspannung und umgekehrt proportional der Frequenz ist.It is known, the excitation current of a synchronous generator that a feeds self-contained consumer system with predominantly ohmic load, depending on the ratio of output voltage to frequency of the generator affect the speed-torque characteristics of the generator and Drive machine are adapted to each other so that a stable operating state adjusts itself. It is used to measure the ratio of output voltage to frequency a measuring circuit fed by the output voltage with predominantly inductive resistance, so that the current flowing in the measuring circuit is proportional to the output voltage and vice versa is proportional to the frequency.

Gegenüber einem Synchrongenerator besitzt jedoch der Induktionsgenerator viele vorteilhafte Merkmale, die der Synchrongenerator nicht aufweist. Der Induktionsgenerator kann in seinem mechanischen Aufbau mit einem Induktionsmotor übereinstimmen wie beispielsweise bei einem Käfigläufermotor. Er benötigt keine Schleifringe, keinen Kommutator und keine Bürsten, außerdem sind bauliche Mittel für die Aufnahme einer getrennten Erregermaschine unnötig. Aus diesem Grunde besitzt der Induktionsgenerator einen außerordentlich robusten und billigen Aufbau, ist für eine Vielzahl von Betriebsbedingungen geeignet und benötigt ein Minimum an Unterhaltung.Compared to a synchronous generator, however, the induction generator has many advantageous features that the synchronous generator does not have. The induction generator can be the same as that of an induction motor in terms of its mechanical structure for example with a squirrel cage motor. He doesn't need slip rings, none Commutator and no brushes, besides, are structural means for accommodating one separate exciter is unnecessary. For this reason, the induction generator has an extremely robust and inexpensive construction, is suitable for a variety of operating conditions suitable and requires a minimum of entertainment.

Diese Merkmale sind bei vielen Anwendungsgebieten sehr wünschenswert, die eine abgeschlossene Generatoranlage erfordern. Beispielsweise ist der Induktionsgenerator in höchstem Maße vorteilhaft als Stromerzeuger eines Eisenbahnkühlwagens. Die elektrische Belastung bei einer derartigen Anwendung besteht aus Antriebsmotoren für die zugehörigen Kühlkompressoren, Ventilatoren und Gebläse, die nur zeitweise mit Strom versorgt werden, wobei der Generator einen Strom mit relativ geringer Phasenverschiebung liefern muß. Der Generator ist extremen Änderungen der Umgebungsbedingungen ausgesetzt, weshalb eine robuste Konstruktion notwendig ist. Bei Einbau eines solchen Generators in Fahrzeuge ist die Verminderung der Wartung, die durch den Fortfall der Bürsten ermöglicht wird, von großem Vorteil.These features are very desirable in many areas of application, which require a closed generator system. For example, the induction generator highly advantageous as a power generator for a refrigerated railroad car. The electric Load in such an application consists of drive motors for the associated Cooling compressors, fans and blowers that are only temporarily supplied with electricity with the generator producing a current with a relatively small phase shift must deliver. The generator is exposed to extreme changes in environmental conditions, which is why a robust construction is necessary. When installing such a generator in vehicles is the reduction in maintenance, which is due to the elimination of the brushes is made possible, of great advantage.

Der Betrieb eines Induktionsgenerators als Stromerzeuger konstanter Spannung und konstanter Frequenz ist ohne die Verwendung veränderlicher Erregung, die eine verwickelte Ausrüstung verlangt, die bei vielen Anwendungen unerwünscht ist, unzweckmäßig. Bei Induktionsgeneratoren mit fester Erregung kann die Regelung der Klemmenspannung bei zunehmender Belastung durch Vergrößerung der Rotordrehzabl erreicht werden, wodurch die Frequenz der erzeugten Spannung und dementsprechend auch die Belastungskennlinie der Erregungskondensatoren geändert wird. Eine sehr starke Zunahme der Rotordrehzahl mit der Belastung ergibt bei zunehmender Belastung eine Erhöhung der Spannung und Frequenz. Die abgegebene Spannung kann andererseits oder zusätzlich durch einen veränderlichen Belastungswiderstand geregelt werden. Eine Regelung zur Erreichung einer konstanten Frequenz kann durch Änderung der Rotordrehzahl unter Inkaufnahme einer extremen Änderung der Klemmenspannung erreicht werden. Daher ist entweder Spannungs- oder Frequenzregelung für viele Arten von Verbrauchern ungeeignet.The operation of an induction generator as a power generator is more constant Voltage and constant frequency is without the use of variable excitation, which requires intricate equipment that is undesirable in many applications is, inexpedient. In the case of induction generators with fixed excitation, the regulation can the terminal voltage with increasing load by increasing the rotor speed can be achieved, reducing the frequency of the voltage generated and accordingly the load characteristic of the excitation capacitors is also changed. A very strong increase of the rotor speed with the load results with increasing load an increase in voltage and frequency. On the other hand, the output voltage can or can also be regulated by a variable load resistance. A regulation to achieve a constant frequency can be done by changing the rotor speed can be achieved with the acceptance of an extreme change in the terminal voltage. Therefore either voltage or frequency control is unsuitable for many types of consumers.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine verbesserte Stromerzeugungsanlage mit einem Induktionsgenerator zu schaffen.The invention aims to provide an improved power generation system to create with an induction generator.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Drehzahlregeleinrichtung für den Antriebsmotor direkt proportional zur Spannung und umgekehrt proportional zur Frequenz des Generators anspricht.This goal is achieved according to the invention in that a speed control device for the drive motor directly proportional to the voltage and vice versa proportional responds to the frequency of the generator.

Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung liefert der Induktionsgenerator eine elektrische Leistung mit einem festen Verhältnis von Spannung zu Frequenz oder Volt/Periode. Es hat sich herausgestellt, daß eine Regelung von Volt/Periode insbesondere für Generatorbetrieb geeignet ist und, vom Verbraucher aus betrachtet, sehr wünschenswert ist, besonders bei elektromagnetischen Verbrauchern, wie beispielsweise Induktionsmotoren. Es ist bekannt, daß der Induktionsmotor ein konstantes maximales Drehmoment liefert, wenn er bei einem konstanten Wert Volt/Periode betrieben wird. Diese Beziehung entsteht deshalb, weil das Drehmoment eine Funktion des Luftspaltflusses und damit des Magnetisierungsstromes ist, der sich direkt mit der Spannung und umgekehrt mit der Frequenz ändert.According to this embodiment of the invention, the induction generator delivers an electrical power with a fixed ratio of voltage to frequency or Volt / period. It has been found that a regulation of volts / period in particular is suitable for generator operation and, from the point of view of the consumer, is very desirable especially with electromagnetic loads such as induction motors. It is known that the induction motor delivers a constant maximum torque, when operated at a constant volts / period. This relationship arises This is because the torque is a function of the air gap flux and thus the magnetizing current which changes directly with voltage and inversely with frequency.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird im folgenden im einzelnen beschrieben.The invention is shown in the drawing, for example is described in detail below.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Induktionsgeneratoranlage gemäß der Erfindung; Fig. 1 a stellt in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus Fig. 1 dar; Fig. 2 zeigt typische Kennlinien eines Induktionsgenerators, in denen die Netzspannung in Abhängigkeit von der Drehzahl dargestellt ist; Fig. 3 zeigt typische Kennlinien eines Induktionsgenerators, in denen die Änderung der Spannung pro Periode in Abhängigkeit von der Drehzahl dargestellt ist; Fig. 4 gibt die typischen Kennlinien eines auf die Spannung pro Periode ansprechenden Relais wieder. Die in der Fig. 1 dargestellte Anlage besteht aus einem selbsterregten Induktionsgenerator 10, der von einem Antriebsmotor 12 mit veränderlicher Drehzahl angetrieben wird und elektrische Leistung an Verbraucher 14 und 14' abgibt. Die Regelung der abgegebenen elektrischen Leistung des Generators 10 wird von einem auf die Spannung pro Periode ansprechenden Relais 16 vorgenommen, das über ein Kraftbetätigungsmittel 62 und einen Regler mit veränderlicher Drehzahl 104 wirkt, um die Drehzahlregelmitte1 18 des Antriebsmotors 12 mit veränderlicher Drehzahl einzustellen.Fig. 1 shows a schematic representation of an induction generator system according to the invention; Fig. 1 a shows a section on an enlarged scale Fig. 1 represents; Fig. 2 shows typical characteristics of an induction generator in which the mains voltage is shown as a function of the speed; Fig. 3 shows typical characteristics of an induction generator in which the change in voltage is shown per period as a function of the speed; Fig. 4 gives the typical Characteristic curves of a relay that responds to the voltage per period. In the The system shown in Fig. 1 consists of a self-excited induction generator 10, which is driven by a drive motor 12 with variable speed and deliver electrical power to consumers 14 and 14 '. The regulation of the submitted electrical power of the generator 10 is one on the voltage per period responsive relay 16 made, which via a power actuator 62 and a variable speed controller 104 acts to control the speed controller 18 of the drive motor 12 to set with variable speed.

Im einzelnen ist der Induktionsgenerator 10 ein Mehrphasengenerator, dessen Statorwicklungen 20, 22 und 24 in Sternschaltung angeordnet sind. Die Entnahmeklemmen 26, 28 und 30 sind mit zwischen den Enden der Wicklungen liegenden Anzapfstellen 21, 23 bzw. 25 auf den Statorwicklungen 20, 22 bzw. 24 verbunden. Die Selbsterregung für den Generator wird durch die festen Kondensatoren 32, 34 und 36 bewirkt, die zwischen benachbarten Anschlußklemmen der Ständerwicklungen liegen. Der Rotor 38, in diesem Beispiel ein Käfigläufer, besitzt eine Antriebswelle 40, die mechanisch mit dem Antriebsmotor 12 gekuppelt ist.In detail, the induction generator 10 is a multi-phase generator, whose stator windings 20, 22 and 24 are arranged in a star connection. The removal clamps 26, 28 and 30 have taps located between the ends of the windings 21, 23 and 25 on the stator windings 20, 22 and 24, respectively. The self-excitement for the generator is effected by the fixed capacitors 32, 34 and 36, the lie between adjacent terminals of the stator windings. The rotor 38, in this example a squirrel cage, has a drive shaft 40 that mechanically is coupled to the drive motor 12.

Der selbsterregte Induktionsgenerator erzeugt anfänglich eine kleine Klemmenspannung infolge der Remanenz. Die volle Leistung des Induktionsgenerators erfordert einen Erregungs- oder Magnetisierungsstrom, der der Klemmenspannung voreilt. Diese voreilende Komponente des Stroms in den Statorwicklungen wird durch die Erregungskondensatoren erzeugt, wenn die Rotordrehzahl einen bestimmten Wert überschreitet, der durch die Auslegungsdaten der Maschine und die Größe der Kondensatoren bestimmt ist. Bei dieser Drehzahl wird das magnetische Feld bedeutend verstärkt, wobei im Leerlauf die von den Statorwicklungen erzeugte Klemmenspannung einen Wert erreicht, der graphisch durch den Schnittpunkt der Leerlauferregungskurve der Maschine und der Belastungskurve der erregenden Kondensatoren dargestellt werden kann. In Fig. 2 ist die Netzspannung als Funktion der Drehzahl für verschiedene Belastungen dargestellt. Bei Drehzahlzunahme nehmen die Klemmenspannung und die Frequenz zu. Eine Belastung der Maschine bewirkt ein ziemlich plötzliches Abfallen der Klemmenspannung, wodurch sich eine schlechte Charakteristik der Eigenregulierung der Spannung ergibt. Da die Frequenz eines Induktionsgenerators direkt proportional der Rotordrehzahl minus der Schlupfdrehzahl ist und der Schlupf mit der Belastung zunimmt, nimmt die Frequenz bei Zunahme der Belastung ab, wenn die übrigen Bedingungen die gleichen bleiben. Dieses Verhalten ist ein bezeichnendes Merkmal des Induktionsgenerators.The self-excited induction generator initially produces a small one Terminal voltage due to remanence. The full power of the induction generator requires an excitation or magnetizing current that leads the terminal voltage. This leading component of the current in the stator windings is generated by the excitation capacitors generated when the rotor speed exceeds a certain value, which is determined by the Design data of the machine and the size of the capacitors is determined. At this Speed, the magnetic field is significantly strengthened, with that of the terminal voltage generated in the stator windings reaches a value that graphically through the intersection of the idle excitation curve of the machine and the load curve the exciting capacitors can be represented. In Fig. 2 is the line voltage shown as a function of the speed for various loads. With an increase in speed the terminal voltage and the frequency increase. Causes a load on the machine a fairly sudden drop in terminal voltage, resulting in a bad Characteristic of the self-regulation of the voltage results. Because the frequency of an induction generator is directly proportional to the rotor speed minus the slip speed and the slip increases with the load, the frequency decreases as the load increases, if the other conditions remain the same. This behavior is significant Feature of the induction generator.

Um einen konstanten Wert Spannung/Periode zu liefern, sind Leiter 42 und 44 (Fig. 1) mit dem Sternpunkt 46 der Statorwicklungen und der Anzapfung 21 der Wicklung 20 verbunden, um eine Steuerspannung abzugreifen. Diese Steuerspannung, die proportional der Amplitude und gleich der Frequenz der Netzspannung an den Abnahmeklemmen ist, wird auf ein Relais 16, das auf Volt/Periode anspricht, gegeben und an die Anschlußklemmen 48 und 50 einer induktiven Erregerspule gelegt. Das Relais 16, das auf einem Träger- oder Gehäuseteil 56 befestigt ist, besitzt ein geradlinig verstellbares Glied 58.To provide a constant voltage / period value, conductors are used 42 and 44 (Fig. 1) with the star point 46 of the stator windings and the tap 21 of the winding 20 connected to tap a control voltage. This control voltage, which is proportional to the amplitude and equal to the frequency of the mains voltage at the pick-up terminals is, is given to a relay 16, which responds to volts / period, and to the Terminals 48 and 50 placed an inductive excitation coil. The relay 16 that is attached to a support or housing part 56, has a linearly adjustable Link 58.

Die Erregerwicklung des Relais 16 ist überwiegend induktiv, so daß der ohmsche Widerstand der Wicklung nur einen kleinen Teil der Gesamtimpedanz darstellt. Zur Erläuterung wird angenommen, daß der ohmsche Widerstand im Verhältnis zum induktiven Blindwiderstand vernachlässigbar ist. Daher ist, wenn an die Anschlußklemmen 48 und 50 eine Wechselspannung gelegt wird, der durch die Wicklung fließende Strom direkt proportional der Spannungsamplitude und umgekehrt proportional zur Frequenz. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der Regelstrom 1 in der Erregerwicklung des Relais 16 eine annähernd lineare Funktion des Verhältnisses von Netzspannung/Periode=E/f. Daher ist die auf das Glied 58 des Relais 16 ausgeübte Kraft direkt abhängig vom Verhältnis Volt/Periode, das von den Statorwicklungen des Generators erzeugt wird.The excitation winding of the relay 16 is predominantly inductive, so that the ohmic resistance of the winding represents only a small part of the total impedance. For explanation it is assumed that the ohmic resistance in relation to the inductive Reactance is negligible. Therefore, when connected to the terminals 48 and 50 an alternating voltage is applied, the current flowing through the winding directly proportional to the voltage amplitude and inversely proportional to the frequency. As shown in Fig. 4, the control current is 1 in the excitation winding of the relay 16 shows an approximately linear function of the ratio of mains voltage / period = E / f. Therefore, the force exerted on member 58 of relay 16 is directly dependent on Volt / period ratio generated by the stator windings of the generator.

Um die von denn Glied 58 entwickelte Regelkraft zu vergrößern, ist ein Kraftverstärkungs- oder Servomechanismus- 62 (Fig. 1 und 1 a) vorgesehen, der aus einem hydraulischen Zylinder 64, welcher am Gehäuse 56 befestigt ist, und einem dazugehörigen Steuerventil 66 besteht, das durch das Glied 58 betätigt werden kann. Das Steuerventil 66 besteht aus einem Zylinder 68, der an einem Ende durch einen Gewindestopfen 70 verschlossen ist. Ein Ventilglied 72 besitzt im Abstand voneinander liegende Ansätze 74 und 76, die zwischen sich eine kreisringförmige Kammer bilden. Das Ventilglied 72 ist durch eine Stange 80 mit dem Glied 58 verbunden. Die Stange 80 ragt durch den mit Gewinde versehenen Teil 82, der das andere Ende des Zylinders 68 verschließt, und ist in der Stützplatte 84 so gelagert, daß die hin- und hergehen kann. Zwischen dein einen Ende des Ventilgliedes 72 und dem Teil 82 liegt eine Druckfeder 86, die das Ventilglied 72 nachgiebig in eine Richtung drückt, die der Richtung der Kraft entgegengesetzt ist, die durch das Glied 58 ausgeübt wird. Eine Dämpfungsfeder 88 liegt zwischen dem anderen Ende des Ventilgliedes 72 und dem Stopfen 70, um die Bewegung des Ventilgliedes in der einen Richtung zu verzögern, während eine weitere Dämpfungsfeder 91 zwischen einem Stellring 90 auf der Stange 80 und der Platte 84 liegt, um die Bewegung in der anderen Richtung zu verzögern. Der Zylinder 68 besitzt einen Einlaßkanal 93 für ein Druckmedium, der mit einer nicht dargestellten hydraulischen Druckquelle verbunden ist. Der Zylinder 68 besitzt weiterhin einen Auslaßkanal 95. Der Zylinder 68 ist mit einem Hauptzufuhrkanal 92 für das Druckmedium, der in den Zylinder 64 hineinführt, und zwei gedrosselten Zufuhrkanälen 94 und 96 versehen, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Hauptkanals liegen und- ebenfalls in den Zylinder 64 führen. Im Zylinder 64 ist ein Kolben 98 angeordnet, der von dem hydraulischen Druck betätigt wird, der vom Steuerventil 66 geliefert wird. Eine Kolbenstange 100 ragt durch den Zylinderdeckel 102 und kann einen Regler für veränderliche Geschwindigkeit, der im ganzen mit 104 bezeichnet ist, betätigen und regeln.In order to increase the regulating force developed by the member 58, is a force amplification or servomechanism 62 (Fig. 1 and 1 a) is provided, the of a hydraulic cylinder 64 which is attached to the housing 56, and a associated control valve 66 which can be actuated by member 58. The control valve 66 consists of a cylinder 68, which at one end by a Threaded plug 70 is closed. A valve member 72 is spaced apart from one another lying lugs 74 and 76, which form an annular chamber between them. The valve member 72 is connected to the member 58 by a rod 80. The pole 80 protrudes through the threaded portion 82 which is the other end of the cylinder 68 closes, and is mounted in the support plate 84 so that they go back and forth can. A compression spring is located between one end of the valve member 72 and the part 82 86, which resiliently urges valve member 72 in a direction that is the direction of opposed to the force exerted by member 58. A damping spring 88 lies between the other end of the valve member 72 and the Plug 70 to retard the movement of the valve member in one direction, while another damping spring 91 between an adjusting ring 90 on the rod 80 and the plate 84 is to retard the movement in the other direction. The cylinder 68 has an inlet channel 93 for a pressure medium, which with a not shown hydraulic pressure source is connected. The cylinder 68 has furthermore an exhaust passage 95. The cylinder 68 is connected to a main supply passage 92 for the pressure medium, which leads into the cylinder 64, and two throttled supply channels 94 and 96, which are on opposite sides of the main channel and - also lead into the cylinder 64. A piston 98 is arranged in the cylinder 64, which is operated by the hydraulic pressure supplied by the control valve 66 will. A piston rod 100 protrudes through the cylinder cover 102 and can be a regulator for variable speed, which is designated as a whole by 104, press and rules.

Der Regler 104 kann in üblicher Weise so ausgebildet sein, daß er zur Drehzahlregelung eines Antriebsmotors auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden kann. Der Regler, der am Gehäuse 56 durch zwei Bügel 106 und 108 befestigt ist, besteht aus einem Drehzahlregelhebe1 110, der mit einem Zapfen 113 drehbar am Reglergehäuse 114 befestigt ist. Der Drehzahlregelhebel 110 ist mit der Kolbenstange 100 verbunden und wird von dieser betätigt, um eine Reglerfeder 116 zu verstellen. Die Reglerfeder 116 liegt zwischen einem Arm des Drehzahlregelhebels 110 und einem Arm 112 eines Hebels 120. Der Hebel 120 ist drehfest mit einer Antriebswelle 122 des Reglers verbunden, die mit dem auf Drehzahl ansprechenden Reglermechanismus 124, beispielsweise einem üblichen Fliehkraftregler, verbunden ist, der eine der Drehzahl proportionale Drehbewegung erzeugen kann. Der auf die Drehzahl ansprechende Reglermechanismus ist durch eine Welle 125 mechanisch mit dem Antriebsmotor 12 gekuppelt. Die durch die Drehbewegung erzeugte Kraft des Hebels 120 versucht, die Feder 116 gegen den Hebel 110 zu drücken, bis dieser Kraft durch die Federkraft das Gleichgewicht gehalten wird. Die Drehbewegung der Antriebswelle 122 wird auf einen Differential- oder Regelhebel 124 übertragen, der drehbar an dem anderen Arm 126 des Hebels 120 befestigt ist und mit einem Stift 128 drehbar an einem von Hand zu betätigenden Drehzahlregelmechanismus 130 befestigt ist. Somit nimmt, wenn der durch die Drehbewegung der Reglerwelle hervorgerufenen Kraft durch die Federkraft das Gleichgewicht gehalten wird, der Regelhebel 124 eine Lage ein, die durch die Lage des Drehzahlregelhebels 110 bestimmt ist. Der Regelhebel 124 ist durch eine Verbindung 134 mit einer geeigneten Drehzahlregeleinrichtung 18 für den Antriebsmotor 12 verbunden.The controller 104 can be designed in a conventional manner so that it set to any desired value for speed control of a drive motor can be. The regulator, which is attached to the housing 56 by two brackets 106 and 108 consists of a speed regulating lever 110 which is rotatable with a pin 113 is attached to the controller housing 114. The speed control lever 110 is with the piston rod 100 connected and is actuated by this in order to adjust a regulator spring 116. The governor spring 116 lies between an arm of the speed control lever 110 and one Arm 112 of a lever 120. The lever 120 is fixed against rotation with a drive shaft 122 of the governor connected to the governor mechanism that responds to the speed 124, for example a conventional centrifugal governor, is connected to one of the Speed can produce proportional rotary motion. The one that responds to the speed The governor mechanism is mechanically coupled to the drive motor 12 by a shaft 125. The force of the lever 120 generated by the rotary movement tries to pull the spring 116 to press against the lever 110 until this force is balanced by the spring force is held. The rotational movement of the drive shaft 122 is transmitted to a differential or control lever 124 rotatably attached to the other arm 126 of lever 120 is attached and rotatable with a pin 128 on a manually operated Speed control mechanism 130 is attached. Thus, when the by the rotary motion The force caused by the regulator shaft is kept in balance by the force of the spring is, the control lever 124 a position determined by the position of the speed control lever 110 is determined. The control lever 124 is through a connection 134 with a suitable Speed control device 18 for the drive motor 12 connected.

Als Antriebsmotor mit veränderlicher Drehzahl 12 dient vorzugsweise eine Brennkraftmaschine, da diese sehr geeignete Drehzahlregelkennlinien besitzt Insbesondere ist ein Dieselmotor geeignet, wobei als Drehzahlregeleinrichtung die Regelstange der Kraftstoffeinspritzpumpe dient. Die Abtriebwelle 136 des Antriebsmotors 12 ist durch eine geeignete mechanische Kupplung mit der Welle 40 des Rotors 38 des Induktionsgenerators verbunden.The variable speed drive motor 12 is preferably used an internal combustion engine, as this has very suitable speed control characteristics In particular, a diesel engine is suitable, the speed control device being the The control rod of the fuel injection pump is used. The output shaft 136 of the drive motor 12 is by a suitable mechanical coupling to the shaft 40 of the rotor 38 of the induction generator connected.

Im Betrieb werde der Generator ohne Belastung angelassen, und die Anlage werde mit einem auf einen Wert (Elf)1 einregulierten Verhältnis Volt/Periode betrieben. Dieser Wert entspricht einem bestimmten Wert des Regelstroms I1 (Fig. 4) und einer Drehzahl des Antriebsmotors und Generators S1 (Fig. 3). Während des Anlaßvorganges und bevor das Generatorfeld aufgebaut ist, wird keine Spannung erzeugt, und der Regelstrom ist gleich Null. Deshalb wird durch das Glied 58 (Fig. 1) keine Kraft ausgeübt, und das Ventilglied 72 befindet sich infolge der Wirkung der Feder 86 in der äußersten linken Stellung. In dieser Stellung gibt der Ansatz 74 den gedrosselten Kanal 96 und den Hauptkanal 92 frei, so daß dem Zylinder 64 Druckmedium zugeführt wird. Der Kolben 98 drückt den Drehzahlregelhebel 110 nach unten, wodurch die durch die Regelfeder 116 ausgeübte Kraft verstärkt wird und eine Drehung des Hebels 120 bewirkt. Diese Drehung bewegt den Regelhebel 124 und das Verbindungsgestänge 134 in einer Richtung, bei der die Drehzahlregeleinrichtung 18 die Drehzahl des Antriebsmotors vergrößert. Wenn die Drehzahl ansteigt und das Generatorfeld aufgebaut wird, nimmt das Verhältnis Elf zu, wodurch der Regelstrom I anwächst und das Glied 58 das Ventilglied 72 gegen die Wirkung der Feder 86 anzieht, bis der Ansatz 74 den Kanal 92 verschließt. Die Drehzahl nimmt weiterhin zu, bis sie den Wert S1 (Fig. 3) und der Regelstrom den Wert I1 erreicht und der Ansatz 74 des Ventilgliedes den gedrosselten Kanal 96 verschließt. Bei diesem Zustand übt die Regelfeder 116 über den Drehzahlregelhebel 110 eine Kraft auf den Kolben 58 aus, und eine geringe Menge von Lecköl tritt am Kalben vorbei, wodurch die von der Regelfeder 116 ausgeübte Kraft um ein geringes abnimmt. Dadurch kann die Motordrehzahl etwas abfallen, so daß ein leichtes Absinken des Verhältnisses erzeugte Spannung pro Periode Elf bewirkt wird. Hierdurch nimmt der Regelstrom ein wenig ah, und das Ventilglied kann sich nach links bewegen, wobei es den gedrosselten Kanal 96 freigibt. Daher wird ein zusätzlicher Öldruck dem Zylinder 64 zugeführt, so daß die Regelfeder 116 zurückgestellt wird und der Antriebsmotor und der Generator wieder auf die Drehzahl gebracht werden. Dieser Vorgang wiederholt sich sehr schnell, wodurch leichte Schwankungen des Verhältnisses. Volt/Periode um den eingestellten Wert bewirkt werden. Diese Schwankungen sind von einer derartigen Frequenz und so klein, daß sie für den Betrieb der Anlage unschädlich sind.In operation, the generator is started with no load and the system is operated with a voltage / period ratio regulated to a value (Elf) 1. This value corresponds to a certain value of the control current I1 (Fig. 4) and a speed of the drive motor and generator S1 (Fig. 3). During the starting process and before the generator field is built up, no voltage is generated and the control current is equal to zero. Therefore, no force is exerted by member 58 (FIG. 1) and valve member 72 is in the extreme left position as a result of the action of spring 86. In this position, the extension 74 releases the throttled channel 96 and the main channel 92, so that the cylinder 64 is supplied with pressure medium. The piston 98 pushes the speed control lever 110 downward, thereby increasing the force exerted by the control spring 116 and causing the lever 120 to rotate. This rotation moves the control lever 124 and the connecting linkage 134 in a direction in which the speed control device 18 increases the speed of the drive motor. When the speed increases and the generator field is built up, the ratio Elf increases, as a result of which the control current I increases and the member 58 pulls the valve member 72 against the action of the spring 86 until the extension 74 closes the channel 92. The speed continues to increase until it reaches the value S1 (FIG. 3) and the control current reaches the value I1 and the shoulder 74 of the valve member closes the throttled channel 96. In this state, the control spring 116 exerts a force on the piston 58 via the speed control lever 110, and a small amount of leak oil passes the calving, whereby the force exerted by the control spring 116 decreases by a small amount. As a result, the motor speed can drop somewhat, so that a slight decrease in the ratio of generated voltage per period Elf is caused. As a result, the control current decreases a little and the valve member can move to the left, releasing the throttled channel 96. An additional oil pressure is therefore supplied to the cylinder 64, so that the control spring 116 is reset and the drive motor and the generator are brought up to speed again. This process repeats itself very quickly, causing slight fluctuations in the ratio. Volts / period around the set value. These fluctuations are of such a frequency and so small that they are harmless to the operation of the system.

Es werde nun ein Verbraucher wie beispielsweise der Induktionsmotor 14 an die Generatorklemmen 26, 28 und 30 angeschlossen. Diese Belastung verursacht eine Abnahme der Drehzahl und eine Abnahme des Wertes des Verhältnisses Volt/Periode. Entsprechend tritt eine Verminderung des Regelstroms I auf, wodurch das Ventilglied 72 und der Ansatz 74 nach links bewegt werden und den gedrosselten Kanal 96 freigeben. Wenn die Belastungsänderung genügend groß ist, wird ebenfalls der Hauptkanal 92 freigelegt, so daß eine starke Korrektur der Abweichung vom eingestellten Wert möglich wird. Eine Überregelung während der Korrektur auf den eingestellten Wert, die einer Belastungsänderung folgt, wird durch das Zusammenwirken der Kanäle 92, 94 und 96 und der Dämpfungsfedern 88 und 91 verhindert. Bei einer Abnehme des Verhältnisses Volt/Periode bewegt die Druckfeder 86 das Ventil 76 nach links. Wenn diese Verlagerung groß genug ist, um den gedrosselten Kanal 96 freizulegen, stößt das Ventilglied 72 gegen die Dämpfungsfeder 88, so, daß eine zusätzliche Kraft für eine weitere Verlagerung benötigt wird. Dieses tritt nur dann auf, wenn das Verhältnis Volt/Periode stark abnimmt, wobei dann der Ansatz 74 so weit verlagert wird, daß er den Hauptkanal 92 und den gedrosselten Kanal 96 freilegt. Die Korrektur findet somit bei einer großen Abweichung vom eingestellten Wert in weit größerem Maße statt. Das Ergebnis des bisher beschriebenen Korrekturvorganges besteht darin, daß der Druck des Mediums im Zylinder 64 gesteigert wird, wodurch der Drehzahlregelhebel 110 ausgelenkt wird und die von der Regelfeder 116 ausgeübte Kraft ansteigt. Der Hebel 120 wird gedreht und bewirkt eine Verlagerung des Verbindungsgestänges 134 in einer Richtung, bei der die Motordrehzahl auf einen Wert größer als S1 ansteigt. Dadurch wird das Verhältnis Volt/Periode vergrößert, und der Regelstrom steigt auf den Wert Il, der dem gewünschten Verhältnis Volt/Periode (Elf) 1 entspricht. Bei diesem Zustand hält die Feder 86 gerade der durch das Glied 58 ausgeübten Kraft das Gleichgewicht, so daß der Ansatz 74 des Ventilgliedes die Kanäle 92, 94 und 96 abdeckt. Unter diesen Belastungsbedingungen stellt sich eine neue Betriebsdrehzahl ein. Wie oben beschrieben, treten bei diesem Zustand leichte Schwankungen um den eingestellten Wert auf.There will now be a consumer such as the induction motor 14 connected to the generator terminals 26, 28 and 30. This causes stress a decrease in speed and a decrease in the value of the volt / period ratio. Correspondingly, there is a reduction in the control current I, whereby the valve member 72 and the approach 74 are moved to the left and release the throttled channel 96. If the change in load is sufficiently large, the main channel 92 will also be exposed so that a strong correction of the deviation from the set value is possible will. An overregulation during the correction to the set value, which one The change in load that follows is due to the interaction of channels 92, 94 and 96 and the damping springs 88 and 91 prevented. With a decrease in the ratio Volts / period, the compression spring 86 moves the valve 76 to the left. When this shift is large enough to expose the throttled passage 96, the valve member strikes 72 against the damping spring 88, so that an additional force for another Relocation is needed. This occurs only when the relationship Volts / period decreases sharply, in which case the extension 74 is displaced so far that it exposes the main channel 92 and the restricted channel 96. The correction takes place Thus, if there is a large deviation from the set value, it takes place to a far greater extent. The result of the correction process described so far is that the Pressure of the medium in the cylinder 64 is increased, whereby the speed control lever 110 is deflected and the force exerted by the control spring 116 increases. Of the Lever 120 is rotated and causes linkage 134 to move in a direction in which the engine speed increases to a value greater than S1. This increases the volt / period ratio and the control current increases the value Il, which corresponds to the desired volt / period ratio (Elf) 1. at in this condition, the spring 86 just holds the force exerted by the member 58 the balance, so that the projection 74 of the valve member the channels 92, 94 and 96 covers. A new operating speed arises under these load conditions a. As described above, slight fluctuations around the occur in this state set value.

Wird die Belastung auf Vollast gesteigert, beispielsweise durch Anschluß eines weiteren Motors 14', bewirkt das Regelsystem eine Zunahme der Drehzahl des Antriebsmotors und des Generators in der oben beschriebenen Weise, um den Regelstrom auf dem Wert Il zu halten. Dadurch wird das Verhältnis Volt/ Periode auf den vorbestimmten Wert (Elf), festgelegt, und die Betriebsdrehzahl stellt sich bei S2 (Fig. 3) ein. Wenn die Belastung verringert wird, nimmt die Drehzahl augenblicklich zu, und das Verhältnis Volt/Periode weicht von dem eingestellten Wert (Elf), ab. Das bewirkt, daß die Zugkraft des Gliedes 58 die Kraft der Feder 86 übersteigt, wodurch der Kanal 96 durch den Ansatz 74 freigegeben wird, so daß der Druck im Zylinder 64 durch den Auslaßkanal 95 entweichen kann. Wenn die Belastungsänderung genügend groß ist, wird die verzögernde Kraft der Dämpfungsfeder 91 überwunden, und der Hauptkanal 92 wird ebenfalls freigelegt, so daß eine starke Korrektur der Abweichung vom eingestellten Wertmöglich wird. Die Dämpfungsfeder 91 wirkt in der gleichen Weise wie die Feder 88 und gestattet bei einer Belastungsverringerung eine schnelle Korrektur bei großen Ab- weichungen und eine langsame Korrektur bei kleinen Abweichungen. Der Drehzahlhebel 110 bewegt sich also nach oben und verringert die Drehzahl des Antriebsmotors und Generators, um den eingestellten Wert des Verhältnisses Volt/Periode (Elf), wiederherzustellen.If the load is increased to full load, for example by connecting a further motor 14 ', the control system causes the speed of the drive motor and the generator to increase in the manner described above in order to keep the control current at the value II. This sets the volt / period ratio to the predetermined value (Elf), and the operating speed is set at S2 (FIG. 3). When the load is reduced, the speed increases instantly and the volt / period ratio deviates from the set value (Elf). This causes the tensile force of the member 58 to exceed the force of the spring 86, whereby the channel 96 is cleared through the projection 74 so that the pressure in the cylinder 64 can escape through the outlet channel 95. If the change in load is sufficiently large, the retarding force of the damping spring 91 is overcome and the main channel 92 is also exposed, so that a strong correction of the deviation from the set value is possible. The damping spring 91 acts in the same way as the spring 88 and allows for a load reduction, a fast correction when large deviations and a slow correction of small deviations. The speed lever 110 thus moves up and reduces the speed of the drive motor and generator in order to restore the set value of the volt / period ratio (eleven) .

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electric power generation system, especially for Power output to loaded induction motors that have a. Drive motor with changeable Speed for driving an induction generator that is self-excited by parallel capacitors contains and in which the load characteristic of the generator is determined by a Speed control device for the drive motor using the output variables of the generator for controlling this regulator, characterized in that the speed control device (16, 62, 104, 18) for the drive motor (12) directly proportional to the voltage and responds inversely proportional to the frequency of the generator (10).

2. Electric Power generation plant according to Claim 1, characterized in that the speed control device (16, 62, 104, 18) is controlled by a solenoid (16) driven by a stator winding (20) of the generator is powered and a predominantly inductive excitation winding owns.

3. Electrical power generation plant according to claim 2, characterized in that that the solenoid (16) controls a servo valve (66) that controls the position of a piston (98) in a hydraulic cylinder (64) of the servomechanism (62) controls.

4th Electric power generation plant according to claim 3, characterized in that the Servo valve (66) has a hydraulic cylinder (68) in which a valve member (72) is located, that with spaced-apart approaches (74, 76) for regulating the flow of a hydraulic medium through a main channel (92) which separates two throttled channels (94, 96) from one another.

5. Electric power generation plant according to claim 4, characterized in that the channels (92, 94, 96) for the pressure medium communicate directly with the cylinder (64) of the servomechanism (62).

6. Electrical power generation plant according to one of claims 3 to 5, characterized in that & the piston (98) via a piston rod (100) actuates a speed control lever (110) through which a governor spring (116) is loaded or unloaded, which is on a lever (120) acts, which is connected to a speed controller (124) for the drive motor (12). Documents considered: German Patent No. 885 879; Swiss patent specification No. 254375.