DE29622854U1

DE29622854U1 - Vorrichtung zum Ausgleichen einer Stoßbelastung in einem elektrischen Stromversorgungsnetz

Info

Publication number: DE29622854U1
Application number: DE29622854U
Authority: DE
Original assignee: F X Mittermaier & Soehne oHG
Current assignee: F X Mittermaier & Soehne oHG
Priority date: 1996-01-05
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2006-01-06

Description

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EUROPEAN PATENT ÄTTQiSnEYS . MAND*miR6S tN BRB?ETS EUROPEENS

DR. RER. NAT. ROU= E. WILHELMS DR. RER. NAT. HELMUT KILIAN DIPL.-PHYS. ECKART POHLMANN DIPL.-ING. LEONHARD HAIN (1955-1994)

Eduard-Schmid-Straße 2 D-81541 München Telefon (089) 6242 98 0 Telefax (0 89) 62 429812 Telex 523 467 (wilp-d)

GP8355-DE

F. X. Mittermaier & Söhne oHG 84420 Isen

Vorrichtung zum Ausgleichen einer Stoßbelastung in einem elektrischen Stromversorgungsnetz

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleichen einer Stoßbelastung in einem elektrischen Stromversorgungsnetz.

Bei weitläufigen Stromversorgungsnetzen treten dann versorgungstechnische Probleme auf, wenn für einen begrenzten Zeitraum in exponierter Lage ein stärkerer Verbraucher installiert wird, wie es beispielsweise bei der Erstellung eines Baukrans auf einer Baustelle der Fall ist, da dieser Verbraucher einen sehr ungünstigen Lastverlauf verursacht. Insbesondere durch Hebevorgänge treten große, allerdings sehr kurzzeitige Stromstöße auf, die folglich die Netzspannung empfindlich absenken und die Qualität der Stromversorgung für die übrigen Dauerverbraucher stark beeinträchtigen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher

darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, durch die die kurzzeitige Stoßbelastung in einem elektrischen Stromversorgungsnetz durch derartige Verbraucher ausgeglichen und die dadurch verursachte Störung in ihrem Umfang gemindert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung gelöst, die im kennzeichnenden Teil der Schutzansprüche 1 und 5 angegeben ist.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen des der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Schutzansprüche 2, 3,4 6 und 7.

Im Folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt schematisch ein elektrisches Stromversorgungsnetz mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausgleichen einer Stoßbelastung.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß dann, wenn ein elektrischer Asynchronmotor über eine Antriebsmaschine über der sogenannten Synchrondrehzahl angetrieben wird, die von der Antriebsmaschine abgegebene Energie vom Asynchronmotor in das vorgeschaltete Stromnetz eingespeist wird. Das heißt, daß ein Asynchronmotor bei einer Drehzahl über der Synchrondrehzahl als Generator arbeitet.

Wie es in der Zeichnung im einzelnen dargestellt ist, wird dieses Prinzip zum Ausgleich einer Stoßbelastung im elektrischen Stromversorgungsnetz dadurch angewandt, daß ein vom Netz gespeister kleiner Antriebsmotor 1 vorgesehen ist, der über eine Übersetzung 3 beispielsweise einen Riemenantrieb oder ein Zahnradgetriebe einen leistungsstärkeren Asynchronmotor 2 im Leerlauf mit einer Überdrehzahl, d.h. einer über der sogenannten Synchrondrehzahl liegenden Drehzahl antreibt. Die Nenndrehzahl nl des Antriebsmotors 1 liegt somit über der Synchrondrehzahl n2

des Asynchronmotors 2. Nach Erreichen der Nenndrehzahl des Antriebsmotors 1 wird sich daher ein stabiler Betrieb einstellen und nur ein geringer Energiebedarf anfallen. Es ist zweckmäßig, dem angetriebenen Asynchronmotor 2 eine bestimmte Schwungmasse zu geben, die einen definierbaren Energieinhalt bekommt.

Über eine Meßeinrichtung 4 wird dann die Netzspannung erfaßt . Wird bei einer Stoßbelastung ein festgelegter Unterspannungswert erreicht oder unterschritten, werden die beiden Motoren 1 und 2 so umgeschaltet, daß der Antriebsmotor 1 vom Netz genommen und der angetriebene Motor 2 an das Netz geschaltet wird. Der Motor 2 wird dann aufgrund seiner über der Synchrondrehzahl liegenden Drehzahl elektrische Energie solange in das Netz einspeisen, bis seine Drehzahl auf die Synchrondrehzahl abgesunken ist. Wenn die Netzspannung wieder angestiegen ist oder vorzugsweise bei Erreichen der Synchrondrehzahl wird wieder auf den ursprünglichen Betrieb umgeschaltet, in dem der Motor 2 vom Motor 1 im Leerlauf angetrieben wird. Durch eine elektronische Überwachung können aber auch andere Parameter, wie z.B. Einsatztaktzeiten, Hochfahr- und Reaktionszeiten definiert werden.

Vorzugsweise bestehen die beiden Motoren 1 und 2 aus Drehstrommotoren, die über eine mechanische Übersetzung miteinander verbunden sind, deren Übersetzungsverhältnis dafür sorgt, daß die Nenndrehzahl nl des antreibenden Motors 1 einer über der Synchrondrehzahl liegenden asynchronen Überdrehzahl des angetriebenen Motors 2 entspricht, der dann als Generator arbeitet.

Der angetriebene Motor 2 ist vorzugsweise mit einer Schwungmasse mechanisch gekoppelt, so daß beim Anschalten des Motors 2 an das Netz über eine Zeit elektrische Energie in das Netz eingespeist wird, die der in der Schwungmasse enthaltenen Energie entspricht.

Die Einrichtung 4 zum meßtechnischen Ermitteln der Netzspannung erfaßt insbesondere einen wählbaren Schwellenwert, bei dem die Umschaltung der Betriebsweise zwischen den beiden Moto-

ren 1 und 2 ausgelöst wird.

Bei einem zweiten nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Netz ein elektronischer Frequenzumrichter vorgesehen, der eine Frequenz liefert, die das Drehfeld und damit den Rotor eines Drehstrommotors in der positiven Schlupffrequenz, d.h. übersynchron betreibt. Wenn ein Absinken der Netzspannung bei einer Stoßbelastung unter einen bestimmten Wert festgestellt wird, erfolgt eine Umschaltung derart, daß der Drehstrommotor vom Umrichter abgetrennt und an das Netz geschaltet wird. Wenn der Drehstrommotor mit einer entsprechenden Schwungmasse verbunden ist, steht ein größerer Energievorrat zur Verfügung.

Um die Beschleunigungsenergie nur langsam dem Netz zu entnehmen, kann die Anlage elektronisch verzögert hochgefahren werden. Als Energieverbrauch fallen lediglich die Beschleunigungsenergie und LeerlaufVerluste an.

Die Schwungmasse als Energiespeicher ist wiederum vorzugsweise mechanisch mit dem Drehstrommotor verbunden. Wenn der Drehstrommotor seine Synchrondrehzahl erreicht und damit die in das Netz einspeisbare Energie verbraucht ist oder wenn die Stoßbelastung beendet ist, erfolgt eine Rückschaltung derart, daß der Drehstrommotor vom Netz abgenommen und wieder mit dem Frequenzumrichter verbunden wird.

Claims

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Ausgleichen einer Strombelastung in einem elektrischen Stromversorgungsnetz gekennzeichnet durch einen Asynchronmotor (1) , der durch einen Fremdantrieb auf eine Übersynchrondrehzahl angetrieben wird und an das Netz anschaltbar und vom Netz abnehmbar ist, und eine Einrichtung (4) , die einen Spannungsabfall im Netz feststellt und den Asynchronmotor daraufhin an das Netz schaltet, um beim Auftreten einer Stoßbelastung eine vorher aufgebaute Energie in das Netz einzuspeisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Asynchronmotor (2) ein Drehstrommotor ist, der von einem weiteren Drehstrommotor (1) angetrieben wird, wobei beide Motoren (1, 2) über eine mechanische Übersetzung (3) miteinander verbunden sind, deren Drehzahlverhältnis so gewählt ist, daß die Nenndrehzahl des antreibenden Motors (1) einer über der Synchrondrehzahl liegenden asynchronen Überdrehzahl des angetriebenen Motors (2) entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Asynchronmotor (1) mit einer Schwungmasse mechanisch gekoppelt ist, die so gewählt ist, daß beim Anschalten des Asynchronmotors (1) an das Netz Energie über den erforderlichen Zeitraum an dieses abgegeben wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4), die einen Spannungsabfall im Netz erfaßt, auf das Unterschreiten eines wählbaren Schwellenwertes anspricht und daraufhin den Asynchronmotor {1) an das Netz schaltet.

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5. Vorrichtung zum Ausgleichen einer Stoßbelastung in einem elektrischen Stromversorgungsnetz, gekennzeichnet durch einen elektronischen Frequenzumrichter, der einen Asynchronmotor mit einer Frequenz über der der Netzfrequenz entsprechenden Synchrondrehzahl betreibt, und eine Einrichtung, die einen Spannungsabfall im Netz wahrnimmt und den Asynchronmotor vom Frequenzumrichter abtrennt und an das Netz schaltet, um beim Auftreten einer Stoßbelastung eine vorher aufgebaute Energie in das Netz einzuspeisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Asynchronmotor mit einer Schwungmasse mechanisch verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die einen Spannungsabfall im Netz erfaßt, auf das Unterschreiten eines bestimmten einstellbaren Grenzwertes anspricht und den Asynchronmotor an das Netz anschließt und eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, die nach Erreichen der Synchrondrehzahl durch den Asynchronmotor den Asynchronmotor vom Netz nimmt und wieder mit dem Frequenzumrichter verbindet.