DE1613733B2 - Notstromaggregat zur zeitweisen versorgung eines gegen netzschwankungen empfindlichen verbrauchers waehrend netzstoerungen - Google Patents

Description

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Fig. 1 eine schematische Darstellung des hydrau- des Hydraulikmotors verbunden wird, so daß dieser

lischen Systems eines Notstromaggregates, angetrieben wird und die Drehzahl des Wechsel-

F i g. 2 das elektrische Steuersystem, das in Ver- Stromgenerators aufrechterhalten bleibt,

bindung mit dem hydraulischen System nach Fig. 1 Wenn der Hydraulikmotor eine Drehzahl größer

verwendet wird, und 5 als die gewünschte erreicht, liefert der Frequenzmes-

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Arbeits- ser 71 ein Signal an das elektrische Steuersystem,

weise des Aggregates bezogen auf die Frequenz des welches das Dreiwegeventil 35 bewegt, so daß es ge-

Wechselstromgenerators. genüber der Leitung 33 über das Drosselventil 35 a

Die F i g. 1 zeigt ein Notstromaggregat mit einem und die Leitung 37 geöffnet wird. Nun muß der Hy-

elektrischen Steuersystem 11 und einem Wechsel- io draulikmotor gegen einen Druck arbeiten, der durch

stromgenerator 15, der einen Verbraucher 13 das Drosselventil geschaffen wird, wodurch die

speist. Drehzahl des Generators verlangsamt wird.

Eine Hilfsmaschine 17, welche ein Benzin- oder Aus Sicherheitsgründen ist ein Überdruckventil 62

Dieselmotor sein kann, ist mechanisch mit dem Ge- und ein handbetätigtes Entlastungsventil 63 zwischen

nerator 15 durch eine Kupplung 19 verbunden. Für 15 der Hochdruckleitung 53 und der Rückleitung 43 an-

das nachstehend beschriebene Steuersystem wird eine geordnet.

Induktionskupplung verwendet wegen der Einfach- In der F i g. 2 ist das elektrische Steuersystem mit

heit der Steuerung durch elektrische Größen. den verschiedenen Schaltern für den Betriebsfall ge-

Ein Starter 21 ist der Hilfsmaschine 17 zugeordnet zeigt, daß der Wechselstromgenerator 15 an das Netz

und wird durch das elektrische Steuersystem 11 betä- 20 angeschlossen ist und den Verbraucher 13 speist. Ein

tigt. übliches Überwachungsgerät 81 ist über Leitungen

Ferner ist ein Tachometer 65 zwischen der Hilfs- 82 mit dem Netz verbunden und betätigt bei Schwanmaschine 17 und dem elektrischen Steuersystem 11 kungen der Amplitude, Phase und Frequenz der eingeschaltet. Zusätzlich ist ein Frequenzmesser 71 Netzspannung ein Relais 84 über Leitungen 83. Das mit dem Wechselstromgenerator 15 verbunden. Der 25 Relais 84 leitet den Betrieb des Starters 21 über eine Frequenzmesser liefert ein Signal an das elektrische Leitung 89 ein und schließt gleichzeitig einen Schalter Steuersystem. Eine geregelte Stromversorgung 77, de- 98, welcher über eine Leitung 97 den Pluspol der ren Eingang zwischen dem Wechselstromgenerator Stromversorgung 77 an einen Differenzverstärker 99 und dem Verbraucher liegt, liefert eine konstante legt. Gleichzeitig mit dem Relais 84 wird ein Relais Ausgangsspannung für das elektrische Steuersystem 30 91 betätigt, so daß die Hilfsmaschine 17 in Betrieb unabhängig von Schwankungen, die im Ausgang des gesetzt wird. In der F i g. 2 ist die Maschine 17 eine Wechselstromgenerators auftreten können. Brennkraftmaschine, welche über einen Kontakt 93

Es ist ein Flüssigkeitsbehälter 27 vorgesehen, der des Relais 91 eingeschaltet wird. Wenn eine Dieselmit einer Pumpe 45 über Leitungen 29 und 31 ver- maschine verwendet wird, beeinflußt das Relais 91 bunden ist. Die Pumpe 45 wird durch einen elektri- 35 die Brennstoffzufuhr der Maschine. Das Relais 91 sehen Motor 47 angetrieben und liefert Flüssigkeit öffnet über eine Verbindung 85 auch den Hauptüber ein Absperrventil 49, einen Filter 51 und eine schalter 86, so daß das Netz vom Wechselstromgene-Leitung 55 an einen Druckspeicher 57. Ein Druck- rator 15 getrennt wird.

schalter 59 ist mit dem Druckspeicher über Leitun- Bekanntlich ist eine bestimmte Zeit erforderlich,

gen 53 und 61 verbunden, um den Motor 25 abzu- 40 bis die Maschine 17 eine Geschwindigkeit erreicht,

schalten, wenn der Druck innerhalb des Speichers bei der sie an den Wechselstromgenerator gekuppelt

einen vorgegebenen Wert erreicht hat. werden kann. Bei einem empfindlichen Verbraucher

Weiterhin ist ein Dreiwegeventil 35 vorgesehen, kann eine solche Zeitverzögerung außerhalb der zu-

welches drei abwechselnd mit einem Ausgang ver- lässigen Grenzen liegen. Das vorliegende System hält

bindbare Eingänge aufweist. Die Leitung 53 verbin- 45 jedoch die Drehzahl des Wechselstromgenerators

det das Ventil mit dem Druckspeicher 57, und die während dieser Übergangsperiode konstant.

Leitungen 32, 33 und 37 verbinden das Ventil mit Als Beispiel sei angenommen, daß ein totaler Netz-

dem Flüssigkeitsbehälter 27. Die Leitung 37 weist ein ausfall auftritt. Fast unmittelbar darauf beginnen die

Drosselventil 35 α auf, das zwischen das Dreiwege- Drehzahl des Wechselstromgenerators 15 und daher

ventil und den Flüssigkeitsbehälter geschaltet ist. 50 dessen Frequenz abzunehmen. Diese Veränderung

Der Ausgang des Dreiwegeventils 35 ist mit dem wurde durch den Frequenzmesser 71 erfaßt, der ein

Eingang eines Hydraulikmotors 25 über eine Leitung Signal über eine Leitung 101 an den Differenzver-

39 verbunden. Der Ausgang des Hydraulikmotors ist stärker 99 liefert. Das andere Eingangssignal für den

wiederum mit dem Flüssigkeitsbehälter 27 über eine Differenzverstärker wird über einen Widerstand 103

Leitung 43 verbunden. 55 eingespeist, der mit der Stromversorgung 77 verbun-

Wenn sich das Dreiwegeventil 35 in seiner mittle- den ist. Der Widerstand ist auf einen solchen Wert

ren Stellung befindet, wird sein Eingang vom Flüssig- eingestellt, daß im Normalbetrieb kein Unterschied

keitsbehälter 27 her über die Leitung 29, 32 und 33 zwischen den Eingangssignalen vom Frequenzmesser

gespeist. Der Hydraulikmotor wird mittels einer und vom Widerstand besteht. Der Differenzverstär-

Kupplung 23 vom Wechselstromgenerator im Leer- 60 ker 99 liefert in diesem Falle kein Ausgangssignal,

lauf angetrieben, so daß die Flüssigkeit kontinuier- Wenn jedoch das Signal vom Frequenzmesser infolge

Hch vom Flüssigkeitsbehälter zum hydraulischen einer abnehmenden Drehzahl der Wechselstromma-

Motor und zurück zum Flüssigkeitsbehälter zir- schine 15 kleiner wird, tritt ein Ausgangssignal am

kuliert. Differenzverstärker 99 auf, welches einen Schalter

Wenn das elektrische Steuersystem einen Netzaus- 65 113 betätigt, der über eine Leitung 117 die eine

fall oder eine extreme Änderung im Netz feststellt, Wicklung 115 des Dreiwegeventils 35 erregt. Da-

wird das Dreiwegeventil betätigt, so daß durch die durch wird das Dreiwegeventil 35 über eine Verbin-Leitung 53 der Druckspeicher 57 mit dem Eingang dung 119 derart verstellt, daß die Leitung 39 mit der

Leitung 53 verbunden ist. Da die Leitung 53 mit dem Druckspeicher in Verbindung steht, wird der Flüssigkeitsdruck auf den Hydraulikmotor 25 über die Leitung 39 übertragen. Die Flüssigkeit kehrt über die Leitung 43 zum Flüssigkeitsbehälter zurück.

Wenn der Wechselstromgenerator 15 die gewünschte Drehzahl überschreitet, liefert der Frequenzmesser 71 ein Ausgangssignal, welches größer ist als die vom Widerstand 103 gelieferte Spannung. Der Differenzverstärker gibt dann ein Ausgangssignal zu einem Schalter 121, der die andere Wicklung 123 des Dreiwegeventils 35 über eine Leitung 125 erregt, so daß das Dreiwegeventil 35 derart verstellt wird, daß die Leitung 37 und das Drosselventil 35 a mit der Leitung 39 verbunden ist. Da der hydraulische Motor dann Flüssigkeit durch das Drosselventil 35 α treiben muß, entsteht eine wirksame Bremsung des hydraulischen Motors, die von der Einstellung des Drosselventils abhängt.

Damit das Ankuppeln der Hilfsmaschine 17 an den Wechselstromgenerator 15 nur erfolgen kann, wenn die beiden Drehzahlen gleich sind, ist ein Vergleich der Drehzahl der Maschine und des Wechselstromgenerators vorgesehen. Der Ausgang des Frequenzmessers 71 ist mit dem einen Eingang eines weiteren Differenzverstärkers 107 über eine Leitung 105 verbunden. Der zweite Eingang des Differenzverstärkers 107 ist mit dem Tachometer 65 über eine Leitung 69 verbunden. Der Tachometer 65 seinerseits ist über eine Leitung 67 mit der Maschine 17 verbunden. Der Differenzverstärker 107 ist in einer solchen Weise angeschlossen, daß — solange eine'Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Frequenzmessers 71 und dem Ausgangssignal des Tachometers 65 besteht — kein Ausgangssignal am Verstärker 107 auftritt. Wenn jedoch diese beiden Ausgangssignale gleich sind, dann gibt der Differenzverstärker 107 ein Ausgangssignal an einen Schalter 127, welcher über eine Leitung 129 die Kupplung 19 betätigt, so daß die Maschine 17 mit dem Wechselstromgenerator 15 verbunden wird. Die Hilfsmaschine 17 liefert dann die notwendige Antriebskraft für den Wechselstromgenerator, der den Verbraucher speist. Da ein empfindlicher Verbraucher angeschlossen ist, ist es wichtig, daß die Hilfsmaschine in Betrieb gehalten wird, bis das Netz sich der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators anpaßt, so daß keine plötzliche Änderung am Eingang des Verbrauchers auftritt. Zu diesem Zweck wird eine Frequenzvergleichseinrichtung 109 verwendet, die Eingangssignale vom Frequenzmesser 71 über eine Leitung 111 und vom Netz über die Leitung 82 erhält. Solange eine Abweichung zwischen diesen Signalen besteht, betätigt die Frequenzvergleichseinrichtung 109 ein Relais 131, das über eine Verbindung 133 einen Kontakt 135 schließt. Der Kontakt 135 hält den Strom zum Relais 91 über eine Leitung 137 aufrecht. Deshalb bleibt der Hauptschalter 86 geöffnet, wenn die Frequenzvergleichseinrichtung 109 eine Abweichung feststellt. Daher ist eine stabile Versorgung des Verbrauchers nicht nur beim Uberschalten auf das Hilfsaggregat, sondern während der Zeit, in der eine Rückkehr zur Netzversorgung stattfindet, sichergestellt.

Die F i g. 3 zeigt eine graphische Darstellung, aus der sich die vorstehend erläuterte Arbeitsweise des Aggregats ergibt. Die Ausgangsfrequenz des Wechselstromgenerators bleibt stabil bis der Punkt A erreicht ist, bei dem ein Netzausfall oder eine Schwankung außerhalb zulässiger Grenzen eintritt. Ein solcher Ausfall bewirkt die Öffnung des Hauptschalters 86 und eine Drehzahlverringerung des Wechselstromgenerators 15. Wenn die Frequenz bis zum

α 5 Punkt B abnimmt, betätigt das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 99 die Wicklung 115 des Dreiwegeventils 35, so daß der Hydraulikmotor 25 mit dem Druckspeicher verbunden wird. Der Hydraulikmotor 25 übernimmt dann unmittelbar den Antrieb

ao des Wechselstromgenerators und bringt eine Erhöhung der Frequenz bis auf den Punkt C, der der gewünschten Betriebsfrequenz entspricht. Wie erläutert, wird auch die Hilfsmaschine 17 zum Zeitpunkt A gestartet, und ihre Drehzahl beginnt auf die Betriebsgeschwindigkeit zu steigen.

Wenn der Verbraucher den Generator hoch belastet, verhindert er ein Überschwingen der Frequenz des Wechselstromgenerators. Unter diesen Bedingungen wird der Hydraulikmotor intermittierend mit dem Speicher verbunden, und seine Drehzahl weist die durch die ausgezogene Linie dargestellten Schwankungen auf, bis der Punkt £ erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt hat die Maschine 17 die passende Drehzahl für das Ankuppeln an den Wechselstromgenerator erreicht.

Bei sehr geringer Last oder bei Leerlauf wird der Wechselstromgenerator die Tendenz haben, die Geschwindigkeit'über die gewünschte Frequenz hinaus zu erhöhen, wie es durch die punktierten Linien dargestellt ist. Die Frequenz erhöht sich dann bis zum Punkt D. Das Ausgangssignal des Frequenzmessers 71 ist dann ausreichend, um ein Ausgangssignal am Differenzverstärker 99 zu erzeugen, der wiederum den Schalter 121 und die andere Wicklung 123 des Dreiwegeventils 35 betätigt. Der durch das Drosselventil 35 α erhöhte Widerstand in der Leitung 39 bedeutet eine Belastung für den Hydraulikmotor, die bewirkt, daß seine Drehzahl und die des Wechselstromgenerators 15 herabgesetzt werden. Dieser Betrieb setzt sich fort bis zum Punkt E.

Wie in der graphischen Darstellung angegeben ist, kann die Frequenz bis auf 0,2 Hertz konstant gehalten werden. Da eine große Anzahl heute benutzter elektrischer Anlagen sehr enge Toleranzen mit Rücksieht auf das empfindliche Verhalten der Verbraucher erfordert, könnte ein Fehler in der Aufrechterhaltung einer stabilen Stromversorgung dasselbe Ergebnis haben wie ein totaler Energieausfall.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Stromaggregat bei Netzstörung vom Netz trennt und Patentansprüche: nach Aufhebung der Netzstörung das Netz wieder zuschaltet, und mit einem Drosselventil in der Zulei-

1. Notstromaggregat zur zeitweisen Versorgung tung zum Hydraulikmotor, das den Durchfluß und eines gegen Netzschwankungen empfindlichen 5 damit die Drehzahl des Hydraulikmotors begrenzt. Verbrauchers während Netzstörungen, mit einem Ein solches Aggregat ist bekannt (USA.-Patentsynchron zum Netz mitlaufenden Wechselstrom- schrift 3 283 165). Bei Netzstörung wird das Netz generator, mit einer Hilfsmaschine, die bei einer abgeschaltet und bis zum Anlaufen der Hilfsmaschi-Netzstörung mit dem Generator kuppelbar ist, ne, die erst bei Erreichen ihrer Nenndrehzahl mit ferner mit einem Hydraulikmotor, der mit dem io dem Generator gekuppelt wird, übernimmt der Hy-Generator fest gekuppelt ist und bei Beginn der draulikmotor den Antrieb des Generators. Auf diese Netzstörung während des Anlaufs der Hilfsma- Weise wird eine Spannungsunterbrechung vermieschine den Antrieb des Generators übernimmt, den.

mit einem elektromagnetischen Mehrwegeventil, Nachteilig bei diesem Notstromaggregat ist es jedas den Hydraulikmotor in einer ersten Stellung 15 doch, daß die Frequenz der vom Generator an den über einen Flüssigkeitsbehälter kurzschließt und Verbraucher gelieferten Spannung nicht konstant gein einer zweiten Stellung zum Antrieb des Gene- halten wird. Um die Frequenzabweichungen nicht zu rators mit einem Druckspeicher verbindet, weiter- groß werden zu lassen, ist zwar bei dem bekannten hin mit einem elektrischen Steuersystem für die Aggregat in der zum Hydraulikmotor führenden Lei-Betätigung des Mehrwegeventils, der Kupplung 20 tung ein Drosselventil vorgesehen, das die Strözwischen Hilfsmaschine und Generator und eines mungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit begrenzt und Hauptschalters, der das Notstromaggregat bei damit einen gewissen stabilisierenden Einfluß auf die Netzstörung vom Netz trennt und nach Aufhe- Drehzahl des Hydraulikmotors und somit auf die Gebung der Netzstörung das Netz wieder zuschal- neratorfrequenz ausübt. Auf diese Weise wird die tet, und mit einem Drosselventil in der Zuleitung 25 Generatordrehzahl während des Arbeitens des Hyzum Hydraulikmotor, das den Durchfluß und da- draulikmotors jedoch nur annähernd konstant gehalmit die Drehzahl des Hydraulikmotors begrenzt, ten.

dadurch gekennzeichnet, daß der Hy- Bei empfindlichen Verbrauchern, die nicht nur draulikmotor (25) in einer dritten Stellung des als empfindlich gegen Spannungsschwankungen, sondern Dreiwegeventil (35) ausgebildeten Mehrwegeven- 30 auch gegen Schwankungen der Netzfrequenz sind, tils über das Drosselventil (35 a) an den Flüssig- reicht eine solche einfache Regelung der Generatorkeitsbehälter (27) anschließbar ist und daß ein frequenz nicht aus.

Frequenzmesser (71) vorgesehen ist, der bei zu Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein Nothoher Drehzahl des Generators (15) die Um- Stromaggregat der eingangs genannten Art eine elekschaltung des Dreiwegeventils (35) in die dritte 35 irische Regelung vorzusehen, die die Generatorfre-Stellung und bei zu niedriger Drehzahl die Um- quenz mit hoher Genauigkeit konstant hält,
schaltung in die zweite Stellung bewirkt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

2. Notstromaggregat nach Anspruch 1, da- löst, daß der Hydraulikmotor in einer dritten Steldurch gekennzeichnet, daß der Frequenzmesser lung des als Dreiwegeventil ausgebildeten Mehrwege-(71) mit dem einen Eingang eines Differenzver- 40 ventils über das Drosselventil an den Flüssigkeitsbestärkers (99) verbunden ist, der den Meßwert des halter anschließbar ist und daß ein Frequenzmesser Frequenzmessers (71) mit einer festen Bezugs- vorgesehen ist, der bei zu hoher Drehzahl des Genespannung vergleicht und zwei Ausgänge besitzt, rators die Umschaltung des Dreiwegeventils in die die mit den beiden Magnetwicklungen (115, 123) dritte Stellung und bei zu niedriger Drehzahl die Umdes Dreiwegeventils (35) verbunden sind. 45 schaltung in die zweite Stellung bewirkt. Das Dreiwegeventil wird also ständig umgeschaltet, wobei der Hydraulikmotor abwechselnd als Motor wirkt und

den Generator antreibt oder als Pumpe wirkt und gegen den Widerstand des Drosselventils arbeitend den 50 Generator abbremst. Das Umschalten wird von dem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Notstromaggre- elektrischen Steuersystem in Abhängigkeit von der

gat zur zeitweisen Versorgung eines gegen Netz- Generatordrehzahl vorgenommen, die mit Hilfe eines

Schwankungen empfindlichen Verbrauchers während Frequenzmessers gemessen wird. Auf diese Weise

Netzstörungen, mit einem synchron zum Netz mitlau- wird eine hochkonstante Regelung der Generatorfre-

fenden Wechselstromgenerator, mit einer Hilfsma- 55 quenz ermöglicht, so daß mit einem erfindungsgemä-

schine, die bei einer Netzstörung mit dem Generator ßen Notstromaggregat auch Verbraucher versorgt

kuppelbar ist, ferner mit einem Hydraulikmotor, der werden können, die gegen Netzfrequenzschwankun-

mit dem Generator fest gekuppelt ist und bei Beginn gen äußerst empfindlich sind.

der Netzstörung während des Anlaufs der Hilfsma- Vorteilhaft ist der Frequenzmesser mit dem einen schine den Antrieb des Generators übernimmt, mit 60 Eingang eines Differenzverstärkers verbunden, der einem elektromagnetischen Mehrwegeventil, das den den Meßwert des Frequenzmessers mit einer festen Hydraulikmotor in einer ersten Stellung über einen Bezugsspannung vergleicht und zwei Ausgänge be-Flüssigkeitsbehälter kurzschließt und in einer zweiten sitzt, die mit den beiden Magnetwicklungen des Drei-Stellung zum Antrieb des Generators mit einem Wegeventils verbunden sind. Diese Betätigung des Druckspeicher verbindet, weiterhin mit einem elektri- 6g Dreiwegeventils erlaubt eine besonders schnelle und sehen Steuersystem für die Betätigung des Mehrwe- genaue Regelung der Generatorfrequenz,
geventils, der Kupplung zwischen Hilfsmaschine und In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der ErGenerator und eines Hauptschalters, der das Not- findung dargestellt. Es zeigt