DE1141018B

DE1141018B - Wave generator for supplying the on-board network of a watercraft with alternating current of practically constant frequency

Info

Publication number: DE1141018B
Application number: DEL35466A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Johannes Eichhorn; Dipl-Ing Klaus Muennich; Wolfgang Schewe
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-02-25
Filing date: 1960-02-25
Publication date: 1962-12-13

Description

Wellengenerator zur Versorgung des Bordnetzes eines Wasserfahrzeuges mit Wechselstrom praktisch konstanter Frequenz An Bord von Schiffen sind zur Versorgung des elektrischen Bordnetzes meist besondere Kraftmaschinen mit Generatoren, z. B. Dieselaggregate, vorhanden, Aus Sicherheitsgründen werden stets mehrere gleichartige Aggregate mit einer Reserveleistung vorgesehen. Solange keine besonderen Anforderungen oder Störungen vorliegen, ist nur ein Teil der Aggregate in Betrieb. Häufig wird daher versucht, das für den normalen Fahrbetrieb notwendige Aggregat als Wellengenerator zu betreiben, d. h. direkt durch die Hauptmaschine anzutreiben, um Anlagekosten zu sparen und .den guten Wirkungsgrad der zum Antrieb des Propellers dienenden Hauptmaschine auszunutzen.Wave generator for supplying the on-board network of a watercraft with alternating current practically constant frequency on board ships are for supply the electrical system mostly special engines with generators, z. B. Diesel units, available, for safety reasons, there are always several of the same type Gensets provided with a reserve power. As long as there are no special requirements or malfunctions exist, only some of the units are in operation. Frequently becomes therefore tried to use the unit necessary for normal driving as a wave generator to operate, d. H. drive directly by the main engine to reduce plant costs to save and .the good efficiency of the main engine used to drive the propeller to take advantage of.

Die Drehzahl der Hauptantriebsanlage unterliegt jedoch unter Umständen erheblichen Schwankungen, beispielsweise dann, wenn der Propeller bei Seegang aus dem Wasser austaucht. Solche Drehzahländerungen teilen sich sofort dem Wellengenerator mit und rufen entsprechende Frequenz- und Spannungsschwankungen hervor, die den Betrieb des Bordnetzes stark beeinträchtigen würden und daher ausgeregelt werden müssen.However, the speed of the main propulsion system may be subject significant fluctuations, for example when the propeller is off in rough seas emerges from the water. Such speed changes are immediately shared by the shaft generator with and cause corresponding frequency and voltage fluctuations that the Operation of the on-board network would greatly impair and are therefore regulated have to.

Die Erfindung betrifft einen Wellengenerator zur Versorgung des Bordnetzes eines Wasserfahrzeugs, dessen Propeller durch eine oder mehrere Kraftmaschinen angetrieben wird, mit Wechselstrom praktisch konstanter Frequenz. Die, geforderte Drehzahlregelung des Wellengenerators wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Stromerzeuger für das Bordnetz eine elektromagnetische Schlupfkupplung dient, deren Primärteil mit dem Propellerantrieb und deren Sekundärteil mit einer elektrischen Maschine gekuppelt ist, die im Falle einer konstanten Wellendrehzahl festgebremst ist, im Falle einer Drehzahlabweichung je nach dem Vorzeichen der Drehzahlabweichung motorisch oder generatorisch arbeitet, so daß eine praktisch konstante Luftspaltdrehzahl erzielbar ist.The invention relates to a wave generator for supplying the vehicle electrical system a watercraft, the propeller of which is driven by one or more prime movers is, with alternating current practically constant frequency. The required speed control the wave generator is achieved according to the invention in that as a power generator an electromagnetic slip clutch is used for the electrical system, the primary part of which with the propeller drive and its secondary part with an electrical machine is coupled, which is braked in the case of a constant shaft speed, in In the event of a speed deviation, depending on the sign of the speed deviation, motor-driven or works as a generator, so that a practically constant air gap speed can be achieved is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Die Zeichnung zeigt als Beispiel einen Schiffsantrieb mit den beiden Hauptdieselmotoren 1 und 2, die über Kupplungen 3 und 4 auf ein Sammel- und Untersetzungsgetriebe 5 und über die Propellerwelle 6 auf den, Propeller 7 arbeiten. Von einem besonderen Ritzel innerhalb des Getriebes 5 wird die benötigte Antriebsleistung dem Primärteil 8 einer Schlupfkupplung, die als Wellengenerator arbeitet, zugeführt. Dieser Primärteil ist in üblicher Weise mit gleichstromerregten Magnetpolen versehen. Die Stromzuführung des Erregerstromes erfolgt über die Schleifringe 9. Der Sekundärteil 10 der Schlupfkupplung trägt eine Drehstromwicklung, die an Schleifringe 11 geführt ist. Über diese Schleifringe wird die elektrische Leistung dem Bordnetz zugeführt. Der Antrieb des Sekundärteiles 10 erfolgt über ein Getriebe 12 durch eine Regelmaschine 13, die je nach den vorkommenden Betriebsfällen als Motor oder als Generator arbeiten kann. Auf der Welle der Regelmaschine 13 ist noch eine Bremse 14 zur Feststellung der Regelmaschine und damit des Sekundärteiles 10 der Kupplung angebracht.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. The drawing shows, as an example, a ship propulsion system with the two main diesel engines 1 and 2, which work via clutches 3 and 4 on a collective and reduction gear 5 and via the propeller shaft 6 on the propeller 7. The required drive power is supplied to the primary part 8 of a slip clutch, which works as a shaft generator, from a special pinion within the transmission 5. This primary part is provided in the usual way with DC-excited magnetic poles. The excitation current is supplied via the slip rings 9. The secondary part 10 of the slip clutch carries a three-phase winding which is routed to slip rings 11. The electrical power is fed to the vehicle electrical system via these slip rings. The drive of the secondary part 10 takes place via a gear 12 by a regulating machine 13, which can work as a motor or a generator depending on the operating cases that occur. On the shaft of the rule machine 13 there is also a brake 14 for locking the rule machine and thus the secondary part 10 of the clutch.

Liegt das Schiff im Hafen, dann laufen die Hauptdieselmotoren 1 und 2 nicht, und das Bordnetz muß aus einem besonderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Dieselaggregat versorgt werden, das während der Fahrt als Reserve dient.When the ship is in port, the main diesel engines 1 and are running 2 not, and the electrical system must be made of a special, not shown in the drawing Diesel generator is supplied, which serves as a reserve while driving.

Während der Fahrt laufen die Hauptdieselmotorenl und 2. Die Versorgung des Bordnetzes kann jetzt von dem Wellengenerator 8, 10 übernommen werden. Nimmt man an, daß der Sekundärteil 10 zunächst festgebremst ist und die Hauptanlage mit Nenndrehzahl läuft, so wird allein der Primärteil 8 gedreht, und bei Erregung des Generators über die Schleifringe 9 werden in der Wicklung des Sekundärteiles Nennspannung und Nennfrequenz induziert.The main diesel engines and 2. The supply run during the journey of the vehicle electrical system can now be taken over by the wave generator 8, 10. Takes it is assumed that the secondary part 10 is initially braked and the main system with Rated speed is running, only the primary part 8 is rotated, and when the The generator via the slip rings 9 are rated voltage in the winding of the secondary part and nominal frequency induced.

Die Drehzahl des Hauptantriebes ist jedoch, wie bereits erwähnt, Schwankungen unterworfen, die durch die Regler der Kraftmaschine meist auf etwa ± 10% begrenzt werden. Diese Schwankungen mißt ein geeigneter, nicht dargestellter Regelkreis. Steigt z. B. die Drehzahl der Hauptanlage über den Nennwert an, so wird die Bremse 14 gelüftet und der freigegebene Sekundärtei110 durch die Regelmaschine13 in gleicher Drehrichtung wie der Primärteil gedreht. Die Regelmaschine arbeitet dabei generatorisch, sie liefert elektrische Leistung in das Bordnetz und belastet dadurch die Dieselmotoren 1 und 2.However, as already mentioned, the speed of the main drive is fluctuations subject, which is usually limited to about ± 10% by the controller of the engine will. These fluctuations are measured by a suitable control loop, not shown. Increases z. B. the speed of the main system above the nominal value at, the brake 14 is released and the released secondary i110 is released by the rule engine13 rotated in the same direction of rotation as the primary part. The rule engine is working in the process, as a generator, it supplies electrical power to the on-board network and puts a load on it thereby the diesel engines 1 and 2.

Sinkt die Primärdrehzahl dagegen unter die Nenndrehzahl, so muß die Regelmaschine den Sekundärteil entgegen der Drehzahl des Primärteiles motorisch antreiben. Die Differenzdrehzahl zwischen Primär-und Sekundärteil wird dadurch konstant gehalten.If, on the other hand, the primary speed falls below the nominal speed, then the Control machine drives the secondary part against the speed of the primary part drive. The difference in speed between the primary and secondary part is thereby constant held.

Als Regelmaschine 13 kann eine Asynchronmaschine mit Kurzschlußanker eingesetzt werden, wenn eine relativ grobstufige Regelung ausreicht. Bei Verwendung einer Asynchronmaschine mit Schleifringanker ist durch Änderung des Widerstandes im Läuferkreis eine feinstufige, aber verlustreiche Drehzahlregelung möglich. Am besten dürfte sich jedoch als Regelmaschine eine Gleichstrommaschine eignen, die über Umformer aus dem Bordnetz gespeist wird. Besonders bei kurzen Schaltintervallen wäre der Gleichstromantrieb vorzuziehen.An asynchronous machine with a short-circuit armature can be used as the regulating machine 13 can be used if a relatively coarse regulation is sufficient. Using an asynchronous machine with slip ring armature is achieved by changing the resistance A finely stepped, but lossy speed control is possible in the rotor circuit. At the However, a direct current machine is likely to be the most suitable rule machine, which is fed from the on-board network via converters. Especially with short switching intervals DC drive would be preferable.

Als Meßorgan zur Ein- und Ausschaltung der Regelmaschine kann im einfachsten Falle ein Meßgerät für die Drehzahl der Propellerwelle dienen, z. B. eine Tachometermaschine bzw. ein Frequenzmesser.As a measuring element for switching the rule machine on and off, the simplest Case serve a measuring device for the speed of the propeller shaft, z. B. a speedometer machine or a frequency meter.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Wave generator for supplying the vehicle electrical system a watercraft, the propeller of which is driven by one or more prime movers is, with alternating current practically constant frequency, characterized in that an electromagnetic slip clutch serves as a power generator for the on-board network, its primary part with the propeller drive and its secondary part with an electrical one Machine is coupled, which brakes in the event of a constant shaft speed is, in the case of a speed deviation, depending on the sign of the speed deviation works as a motor or generator, so that a practically constant air gap speed is achievable.

2. Wave generator according to claim 1, characterized in that with the braked secondary part (10) and braked control machine (13) of the main diesel engine (1, 2) driven, DC-excited primary part (8) in the winding of the stationary secondary part, the voltage required for the electrical system or frequency induced.

3. Wave generator according to claim 1 and 2, characterized in that that the rain machine is an asynchronous machine with a short-circuit armature or slip ring rotor serves.

4. wave generator according to claim 1 to 3, characterized in that as A direct current machine is used for the control machine.

5. Wave generator according to claim 1 or the following, characterized in that the activation of the control machine, the choice of its direction of rotation and its operating mode of a device measuring the speed (tachometer machine, frequency relay) are determined. Considered publications: German Patent Specifications No. 890 835, 687 318, 164988.