DE3711657A1 - Generator/motorvorrichtung mit veraenderbarer drehzahl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Generator/Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl, die insbesondere sogar bei einer Störung stabil weiterarbeiten kann, die durch einen Fehler oder ähnliches des Wechselstromnetzes hervorgerufen wird.

Der Aufbau einer bekannten Generator/Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl ist beispielsweise der US- PS 44 81 455 zu entnehmen. Die Primärwicklung des Generators/ Motors ist mit einem Energieversorgungsnetz über eine Hauptschaltung verbunden, in der ein Schaltungsunterbrecher und ein Haupttransformator liegen, und die Sekundärwicklung, die am Rotor des Generators/Motors vorgesehen ist, der direkt mit einer Kraftmaschine/Last gekoppelt ist, ist mit dem Energieversorgungsnetz über einen Frequenzwandler und einen Erregungstransformator verbunden. Diese Vorrichtung, die den großen Vorteil hat, daß die Drehzahl der Kraftmaschine/Last unabhängig von der Frequenz des Wechselstromnetzes festgelegt werden kann, findet ihre Anwendung bei Speicherkraftwerken oder Pumpspeicherwerken und Schwungrädern, die mit veränderbarer Drehzahl arbeiten. Bei der Anwendung bei einem Pumpspeicherwerk mit veränderbarer Drehzahl wird beispielsweise die Sekundärwicklung des Generators/Motors am Rotor angeordnet, der direkt mit einer Wasserturbine/ Pumpe als Kraftmaschine/Last gekoppelt ist und über den Frequenzwandler erregt wird, so daß die Primärwicklung des Generators/Motors (Generator) durch die Wasserturbine beim Energieerzeugungsbetrieb erregt wird, um dadurch dem Energieversorgungsnetz Energie zuzuführen, die in der Primärwicklung erzeugt wird. Beim Motor-, d. h. beim Pumpbetrieb wird andererseits der Generator/ Motor als Motor durch die Energie vom Energieversorgungssystem angetrieben und wird Wasser durch eine Pumpe gepumpt, die direkt mit dem Rotor gekoppelt ist. Unabhängig von der Frequenz des Energieversorgungssystems, die festliegt und beispielsweise 60 Hz beträgt, kann die Drehzahl der Wasserturbine/Pumpe in der gewünschten Weise gewählt werden, so daß es möglich ist, die Wasserturbine/ Pumpe auf eine Drehzahl zu setzen, die zu einem maximalen Arbeitswirkungsgrad führt.

Die Tatsache, daß die gewünschte Drehzahl für die Wasserturbine/ Pumpe gewählt werden kann, deutet darauf hin, daß ein Frequenzunterschied f ₂ zwischen der Frequenz f ₁ des Energieversorgungsnetzes und der Frequenz f(=, P: Anzahl der Pole) besteht, die zu einer Drehzahl N gehört. Es wird dabei die folgende Gleichung (1) erhalten:

Die Frequenz f ₂ der Gleichung (1) ist die des Stromes der Sekundärwicklung. Es ist möglich, den Wirkungsgrad der Pumpe oder der Wasserturbine so groß wie möglich zu machen, während die Frequenz f ₁ des Energieversorgungsnetzes auf einem festen Wert bleibt. Es gibt zwei Hauptbetriebsfaktoren, die einstellbar sind, um die Beziehung der Gleichung (1) zu erfüllen. Einer der Faktoren ist die Öffnung einer Leitschaufel im Wasserweg der Wasserturbine/ Pumpe, und der andere Faktor ist der Zündwinkel eines Thyristors, der einen Frequenzwandler bildet. Diese Betriebsfaktoren werden in geeigneter Weise über ein Zielsignal gesteuert, das durch das Ziel des Betriebes, beispielsweise des betreffenden Pumpspeicherwerkes mit veränderbarer Drehzahl, bestimmt ist. Dazu wird beispielsweise ein Zielsignal oder ein Lastanforderungssignal von der Lastverwaltungszentrale benutzt. Selbst in diesem Fall wird die Beziehung der Gleichung (1) eingehalten.

Die Zündwinkelsteuerung eines Thyristors benötigt zusätzlich zum Steuersignal, das aus dem Zielsignal bestimmt wird, ein Synchronsignal, das mit der Frequenz des Wechselstromnetzes in Phase ist, das mit dem Thyristor verbunden ist. Ein Verfahren zum Erfassen eines Phasensignals, wie beispielsweise eines Synchronsignals, ist aus der JP-OS 28 613/75 bekannt. Die Sekundärwicklung eines Induktionsmotors mit gewickeltem Läufer ist zum Erfassen der Phase dabei axial in einer Linie zur Sekundärwicklung der Hauptvorrichtung (Generator/ Motor) angeordnet, und die Primärwicklung des Induktionsmotors mit gewickeltem Läufer ist mit dem Energieversorgungsnetz in der gleichen Weise wie die Primärwicklung der Hauptvorrichtung verbunden. Das Signal von der Sekundärwicklung des Induktionsmotors mit gewickeltem Läufer wird als Synchronsignal gewonnen. Bei diesem Verfahren sind der Induktionsmotor mit gewickeltem Läufer zum Erfassen der Phase und die Hauptvorrichtung mit derselben Energieversorgung verbunden, so daß bei einer Störung, beispielsweise bei einem Frequenzabfall, der Phasendetektor, der den Induktionsmotor mit gewickeltem Läufer bildet, einen Schlupf feststellt und dadurch die Ausgangsfrequenz der Hauptvorrichtung herabsetzt, was die Störung noch verschlimmert.

Um diese Schwierigkeit aufgrund eines Frequenzabfalles zu vermeiden, wird in der JP-PS 11 61 562 am Beispiel eines Wechselstrom-Gleichstromwandlers für ein Gleichstromnetz ein Impulsphasensteuersystem vorgeschlagen, das einen Spannungsregeloszillator umfaßt, der mit der Spannung eines Wechselstromnetzes als Eingangsspannung versorgt wird, die am Wechselstrom-Gleichstromwandler liegt, und der ein mit der Eingangsspannung gleichphasiges Synchronsignal erzeugt, wobei dieses System einen Zündimpuls mit einer Phase erzeugt, die dem Steuersignal entspricht, ein Signal speichert, das zu der Phase der Spannung kurz vor einem eventuell auftretenden Fehler des Wechselstromnetzes gehört, und während des Andauerns des Fehlers des Wechselstromnetzes das in dieser Weise gespeicherte Signal dazu benutzt, den Spannungsregeloszillator zu versorgen. Eine ähnliche Funktion muß auch bei einer Generator/Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl zusätzlich vorgesehen sein. Das ist jedoch unmöglich ohne eine Abwandlung des oben beschriebenen bekannten Systems. Im Gegensatz zu dem bekannten System, bei dem die Phase der Spannung, die am Spannungsregeloszillator liegt, gleich der Phase der Spannung des Wechselstromnetzes ist, die am Wechselstrom- Gleichstromwandler liegt, liegt im Falle einer Generator/ Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl ein in der Sekundärwicklung eines Generators/Motors erzeugtes Signal, d. h. ein Signal mit der Frequenz f ₂ in Gleichung (1) am Frequenzwandler. Bei dem Phasendetektor gemäß JP-OS 28 613/75 wird die Sekundärspannung des Induktionsmotors mit gewickeltem Läufer als Synchronsignal gespeichert. Beim Bestimmen des Zündwinkels des Frequenzwandlers durch Speichern der Spannung mit der Frequenz f ₂ ist es unmöglich, daß die Frequenz der Hauptschaltung des Generators/Motors mit der des Energieversorgungsnetzes übereinstimmt, wie es später anhand von Fig. 6 beschrieben wird.

Ungeachtet der obigen Erläuterungen einer Generator/ Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl arbeitet der Generator/Motor als Motor, wenn die Kraftmaschine/Last nur als Last benutzt wird. Diese Anordnung ist als sogenanntes Scherbius-System bekannt, auf das die erfindungsgemäße Ausbildung gleichfalls anwendbar ist. Im folgenden werden diese Systeme gemeinsam als Generator/ Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl bezeichnet.

Durch die Erfindung soll eine Generator/Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl geschaffen werden, die selbst dann fortlaufend betrieben werden kann, wenn eine Störung im Energieversorgungsnetz aufgrund eines Fehlers oder ähnlichem hervorgerufen wird.

Dazu umfaßt die erfindungsgemäße Generator/Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl einen Generator/Motor mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, eine Kraftmaschine/Last, die mit dem Rotor des Generators/ Motors mit veränderbarer Drehzahl gekoppelt ist, eine Hauptschaltung, die zwischen einem Energieversorgungsnetz und der Primärwicklung des Generators/Motors liegt, eine Erregungsschaltung mit einem Frequenzwandler, die zwischen einem Teil der Hauptschaltung und der Sekundärwicklung des Generators/Motors liegt, einen Frequenzdifferenzdetektor, der den Unterschied zwischen der Frequenz des Energieversorgungsnetzes und der Frequenz ermittelt, die durch die Drehzahl der Last bestimmt ist, eine Phasenverschiebungssteuereinrichtung, die die Zündphase des Frequenzwandlers in der Erregungsschaltung unter Verwendung eines Signals vom Frequenzdifferenzdetektor als Bezugssignal steuert, und eine Synchroneinrichtung, die ein Frequenzsignal erzeugt, das der Frequenz des Energieversorgungsnetzes während des normalen Betriebes folgt, und die im Falle einer Störung des Energieversorgungsnetzes das gleiche Frequenzsignal wie vor dem Auftreten der Störung als Frequenz des Energieversorgungsnetzes erzeugt, das eines der Eingangssignale des Frequenzdifferenzdetektors bildet.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Schaltbild ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 in einem Diagramm die Startabfolge eines Synchronsystems, das gemäß der Erfindung vorgesehen ist,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Synchroneinrichtung, die gemäß der Erfindung vorgesehen ist,

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung des Arbeitsprinzips der Synchroneinrichtung,

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung, in welcher Weise ein stabiler Betrieb durch die erfindungsgemäße Vorrichtung fortgesetzt werden kann, und

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung, daß ein stabiler Betrieb mit einer Synchroneinrichtung unmöglich ist, die so angeordnet ist, wie es bei der bekannten Vorrichtung der Fall ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in ihrer Anwendung bei einem Pumpspeicherwerk mit veränderbarer Drehzahl ist in Fig. 1 dargestellt. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Primärwicklung 1 P eines Generators/ Motors 1 mit einem Energieversorgungsnetz über eine Hauptschaltung 100 verbunden, in der ein Leistungsschalter 11 und ein Haupttransformator 21 liegen. Die Sekundärwicklung 1 S des Generators/Motors 1, die am Rotor des Generators/Motors vorgesehen ist, der direkt mit einer Wasserturbine/Pumpe 6 gekoppelt ist, die eine Kraftmaschine/ Last bildet, ist andererseits mit dem Energieversorgungsnetz 5 über eine Erregungsschaltung 200 verbunden, die einen Frequenzwandler 4, einen Erregungstransformator 23 und einen Leistungsschalter 13 enthält. Bei diesem Aufbau wird ein Thyristor, der den Frequenzwandler 4 bildet, über ein Zündsignal 131 von einer automatischen Phasenschiebesteuereinrichtung 3 gesteuert, die ein Zündsignal 131 aus ihren Eingangssignalen bildet, die ein Steuerspannungssignal 130, das durch eine Steuereinrichtung 130 auf der Grundlage eines Bedarfssignals Ld bestimmt wird, eine Wechselspannung, die am Frequenzwandler 4 liegt (die Spannung über der Sekundärwicklung 1 S des Generators/Motors) und ein Bezugsphasensignal 132 einschließen. Ein Phasendetektor 2, der in der gleichen Weise wie der Generator/Motor 1 ausgebildet ist, der die Hauptvorrichtung bildet, wird an seiner Primärwicklung 2 P über einen Hilfstransformator 22, einen Leistungsschalter 12 und eine Synchroneinrichtung 7 mit der Spannung des Wechselstromnetzes 5 versorgt. Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Ausbildung ist die Synchroneinrichtung 7, die auf der Seite der Primärwicklung 2 P angeordnet ist und beispielsweise so ausgebildet ist, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. In Fig. 3 ist die Synchroneinrichtung 7 von einer strichpunktierten Linie umgeben und enthält die Synchroneinrichtung 7 eine Anlaufgleichstrommaschine 31 und zwei Synchronmaschinen 32 und 33 mit der gleichen Anzahl von Polen und der gleichen relativen Anordnung der Statorwicklung und der Magnetpole. Im folgenden wird der Fall erläutert, in dem Energie in dieser Anordnung erzeugt wird.

Zunächst wird die Wechselspannung, die vom Energieversorgungsnetz 5 über den Hilfstransformator 22 erzeugt wird, in einem Gleichrichter 34 gleichgerichtet, um eine Ausgangsgleichspannung auf den Ausgangsleitungen a und b auf der Gleichstromseite zu erzeugen. Diese Ausgangsgleichspannung liegt als Antriebseingangsspannung einerseits an der Anlaufgleichstrommaschine über einen Schalter SW 1 und andererseits an den Erregungswicklungen EX 1, EX 2 der Synchronmaschinen 32, 33 über die Schalter SW 2, SW 3.

Die Hauptwicklungsseite des Synchronmotors 32 wird im Gegensatz dazu über den Leistungsschalter 12 mit einer Wechselspannung versorgt. Die in der Hauptwicklung des Synchrongenerators 33 erzeugte Ausgangswechselspannung liegt an der Primärwicklung 2 P des Phasendetektors 2.

Die Fig. 2A und 2B zeigen eine Abfolge zum Anlaufen der Synchroneinrichtung 7 in Fig. 3. In den Fig. 2A und 2B sind mit AX 1, AX 2, AX 3 Hilfsrelais zum Ansteuern der Schalter SW 1, SW 2 und SW 3 jeweils bezeichnet, die in Fig. 3 dargestellt sind, und bezeichnet 12 C die Schließspule des Leistungsschalters 12. Es sei zunächst angenommen, daß ein Anlaufbefehl 100 an der Synchroneinrichtung 7 anliegt, um den Kontakt 105 zu schließen. Das Hilfsrelais AY 1 wird über den als Öffner ausgebildeten Kontakt 101 b erregt, der öffnen kann, wenn die Synchronmaschinen 32, 33 mit- oder anlaufbereit sind, so daß der Schalter SW 1 geschlossen wird, um die Anlaufgleichstrommaschine 31 anzuschalten. Wenn die Gleichstrommaschine mit geschlossenem Schalter SW 1 a bei einem daran liegenden Anlaufbefehl 100 anläuft, wird die Schließspule 12 C erregt, um den Leistungsschalter 12 zu schließen. Nach diesem Anlaufen (Kontakt 105 geschlossen) nimmt die Drehzahl der Gleichstrommaschine 31 zu, wobei dann, wenn die Drehzahl einen Wert erreicht, an dem entschieden wird, daß das Mitlaufen der Synchronmaschinen 32, 33 möglich ist, der als Schließer ausgebildete Kontakt 101 a bei einer Entscheidung der Mitlaufbereitschaft geschlossen wird und der Schalter SW 2 durch das Hilfsrelais AX 2 geschlossen wird, um ein Feld an die Erregungswicklung EX 1 des Synchronmotors 32 zu legen, womit das anfängliche Hochfahren des Synchronmotors abgeschlossen wird. Zum Zeitpunkt des Schließens des als Schließer ausgebildeten Kontaktes 101 a bei Entscheidung der Mitlaufbereitschaft wird der als Öffner ausgebildete Kontakt 101 b geöffnet, so daß das Hilfsrelais AX 1 entregt wird, um den Schalter SW 1 zu öffnen. In dieser Weise beendet die Anlaufgleichstrommaschine 31 ihre Arbeit und wird anschließend die Drehmaschinenlast direkt mit dem Synchronmotor 32 gekoppelt. Auf eine Erregung des Hilfsrelais AX 2 wird der Kontakt SW 2 a geschlossen und das Hilfsrelais AX 3 erregt, so daß dessen Schalter SW 3 geschlossen wird, um ein Feld an die Erregungswicklung EX 2 des Synchrongenerators 33 zu legen, so daß der Synchrongenerator 33 eine Ausgangswechselspannung an die Primärwicklung 2 P des Phasendetektors 21 legt. In diesem Fall sind die Synchronmaschinen 32 und 33 natürlich so ausgebildet, daß die Frequenz und die Phase des Energieversorgungsnetzes 5 mit der Frequenz und der Phase des Wechselstromes zusammenfallen, der vom Synchrongenerator kommt.

Wie es oben beschrieben wurde, werden gemäß der Erfindung zunächst die Synchronmaschinen 32, 33 der Synchroneinrichtung 7 durch die Gleichstrommaschine 31 angeschaltet und wird etwa bei der Synchrondrehzahl der Synchronmaschinen 32, 33 eine Erregung bewirkt, um den Synchronmotor 32 in das Versorgungsnetz 5 zu ziehen. Auf eine Erregung des Synchrongenerators 33 wird dann eine Spannung mit einer Frequenz, die gleichphasig mit dem Versorgungsnetz 5 ist, über dem Synchrongenerator 33 erzeugt. Gleichzeitig wie die Synchroneinrichtung 7 wird der Generator/Motor 1 durch die Pumpe/Wasserturbine 6 in Betrieb gesetzt und bis etwa auf die Synchrondrehzahl beschleunigt. Unter diesen Umständen wird die Primärwicklung des Phasendetektors 2 durch die Ausgangsspannung des Synchrongenerators 33 erregt und wird der Frequenzwandler 4 durch die Schlupffrequenz gesteuert, die in der Sekundärwicklung des Phasendetektors 2 erzeugt wird. Wenn der Generator/Motor 1 in dieser Weise mit Energie versorgt wird, wird eine Spannung, die gleichphasig mit der des Versorgungsnetzes 5 ist, über der Primärwicklung des Generators/Motors 1 erzeugt. Der Leistungsschalter 11 wird dann geschlossen, um synchron parallel zum Energieversorgungsnetz 5 im Energieerzeugungsbetrieb zu arbeiten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, arbeitet im Fall einer Störung des Energieversorgungsnetzes in der folgenden Weise. Fig. 4 zeigt eine Spannung V _A , die in der Hauptschaltung 100 erzeugt wird, wenn zum Zeitpunkt t ₀ ein Fehler im Energieversorgungsnetz 5 auftritt und der Leistungsunterbrecher zum Zeitpunkt t ₁ wieder geschlossen wird. Während des Zeitintervalls von t ₀ bis t ₁ bleibt die Spannung V _A der Hauptschaltung im wesentlichen auf dem Wert 0 und geht das Bezugsphasensignal verloren, das für die automatische Phasenschiebesteuereinrichtung 3 benötigt wird. Nach dem Zeitpunkt t ₁ wird die Hauptschaltungsspannung mit der gleichen Frequenz und Phase, wie vor dem Fehler, wiederhergestellt. Der Grund dafür besteht darin, daß das Energieversorgungsnetz 5 eine so große elektrische Trägheit hat, daß die Phase im Grunde genommen während eines kurzen Zeitintervalls, weil beispielsweise des Intervalls zwischen t ₀ und t ₁ unverändert bleibt. In dem Maß, in dem das Signal V _B der Hauptschaltung 10 mit der gleichen Frequenz und Phase, wie vor dem Zeitpunkt t ₀, zwischen den Zeitpunkten t ₀ und t ₁ sichergestellt wird, ist es daher möglich, die automatische Phasenschiebesteuereinrichtung 3 zur Zündsteuerung ununterbrochen sowohl nach dem Zeitpunkt t ₁, nach dem die Spannung V _A wieder hergestellt wird, sowie zwischen den Zeitpunkten t ₀ und t ₁ zu verwenden. Zu diesem Zweck muß der in Fig. 3 dargestellte Aufbau eine ausreichend große mechanische Trägheitskraft haben.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung, wie das Bezugssignal V _B durch die erfindungsgemäße Vorrichtung sichergestellt werden kann. Fig. 5A zeigt schematisch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung und die an den verschiedenen Teilen erzeugten Frequenzen. Fig. 5B zeigt die Frequenzschwankungen an den verschiedenen Teilen, die dann hervorgerufen werden, wenn diese Vorrichtung zum Zeitpunkt des schlimmsten Fehlers während des Energieerzeugungsbetriebes vom Energieversorgungsnetz abgetrennt wird. In diesem Fall ist die Wasserturbine lastfrei und nimmt daher ihre Drehzahl und somit die Frequenz f allmählich von beispielsweise 58 Hz vor dem Fehler an zu. Die Ausgangsfrequenz der Synchroneinrichtung 7 wird im Gegensatz dazu auf dem Nennwert von 60 Hz gehalten, und der Phasendetektor 2 erzeugt ein Signal für den Frequenzunterschied dazwischen, wobei die Anfangsfrequenzdifferenz von 2 Hz sich auf 0 Hz ändert und dann in die negative Richtung verschiebt. Mit diesem Signal als Bezugssignal wird das Zünden gesteuert, was zur Folge hat, daß die Frequenz f ₂, die identisch mit der Frequenz der Sekundärwicklung 2 P des Phasendetektors 2 ist, in der Sekundärwicklung 1 S des Generators/Motors 1 auftritt. Wie es anhand von Gleichung (1) erläutert wurde, ist die Frequenz f ₁ der Primärwicklung 1 P des Generators/ Motors 1 als Summe der Frequenz f ₂ seiner Sekundärwicklung 1 S und der Frequenz f bestimmt, die von der Drehzahl N abhängt. Die Frequenz f ₁ liegt bei 60 Hz fest. Es versteht sich somit, daß dann, wenn das Versorgungsnetz 5 zum Zeitpunkt t ₁ wieder angeschlossen wird, der synchrone Zustand beibehalten ist, so daß der folgende Betrieb nicht behindert ist. Fig. 5C zeigt die Frequenzen an den verschiedenen Teilen in Verbindung mit einem Fehler, der während des Pumpbetriebes auftreten kann. In diesem Fall verliert die Pumpe 6 ihren mechanischen Kraftaufwand und beginnt die Drehzahl N abzufallen. Selbst unter diesen Umständen erzeugt die Synchroneinrichtung 7 weiter die gleiche Frequenz wie vor dem Fehler, so daß die Frequenz f ₁ auf dem Nennwert gehalten wird, wie es sich ohne weiteres aus der obigen Beschreibung ergibt.

Fig. 6 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Tatsache, daß es unmöglich ist, das Bezugssignal V _B mit einer Synchroneinrichtung sicherzustellen, das an der Stelle, nämlich an der Ausgangsseite der Wicklung 2 S, vorgesehen ist, wie es bei der bekannten Vorrichtung der Fall ist. Fig. 6A zeigt schematisch den Aufbau einer betreffenden bekannten Vorrichtung sowie die Frequenzen an den verschiedenen Teilen, Fig. 6B zeigt die Frequenzschwankungen der verschiedenen Teile, wenn die Vorrichtung vom Energieversorgungsnetz bei dem schlimmsten Fehler während des Energieerzeugungsbetriebes abgetrennt wird. In diesem Fall arbeitet die Wasserturbine lastfrei und nimmt die Drehzahl N, d. h. die Frequenz f, langsam von einem Wert von beispielsweise 58 Hz an, vor dem Fehler zu. Die Frequenz f ₁, auf der Seite der Primärwicklung 1 P ist andererseits als die Summe f + f ₂ bestimmt, die anfangs bei 60 Hz lag. Eine Synchroneinrichtung 7′ speichert und erzeugt fortlaufend den Frequenzunterschied 2 Hz der Sekundärwicklung 1 S des Phasendetektors 2. Als Folge einer Zündsteuerung mit diesem Signal als Bezugssignal ist die Frequenz f ₂, die an der Sekundärwicklung 1 S des Generators/Motors 1 erzeugt wird, identisch mit der Frequenz der Sekundärwicklung 2 P des Phasendetektors 2. Was die Beziehung zwischen den Frequenzen an den verschiedenen Teilen anbelangt, so ist in der anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise die Frequenz f ₁ der Primärwicklung 1 P des Generators/Motors 1 als Summe der Frequenz f ₂ seiner Sekundärwicklung 1 S und der Frequenz f bestimmt, die von der Drehzahl N abhängt. Diese Frequenzänderung geht von 60 Hz nach oben, was deutlich zeigt, daß das Energieversorgungsnetz nicht wieder angeschlossen werden kann. Die Frequenz während des Pumpbetriebes, der nicht dargestellt ist, ändert sich von 60 Hz mit der Zeit nach unten.

Gemäß der Erfindung hat der Phasendetektor 2 die Funktion, die Frequenz und die Phase an der Eingangsseite des Wechselstromnetzes zu speichern, und wird in dem in Fig. 3 dargestellten Fall die mechanische Trägheit des Generators/Motors als Speicherfunktion ausgenutzt. Dieselbe Wirkung, wie sie oben beschrieben wurde, kann bei einer anderen Vorrichtung mit Drehmaschinen, kombiniert nach verschiedenen Prinzipien oder unter Verwendung einer elektrischen Speicherfunktion, erreicht werden, wie es an sich bekannt ist. Beispielsweise kann eine phasenverriegelte Oszillationsfunktion verwandt werden oder können Daten wie die Phase und die Frequenz digital gespeichert und erzeugt werden. Weiterhin muß als Phasendetektor 2 keine Drehmaschine, wie beispielsweise ein Induktionsmotor verwandt werden, es ist auch möglich, eine Einrichtung zum Erzeugen eines Frequenzunterschiedes aus einem elektrischen Subtraktionsvorgang zu verwenden.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung außer Phase weiterarbeiten kann, wenn eine Störung im Energieversorgungsnetz auftritt, so daß die Störung des Versorgungsnetzes gedämpft und daher die Netzstabilität verbessert ist.

Claims (7)

1. Generator/Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl, welche einen Generator/Motor (1) mit einer Primärwicklung (1 P) und einer Sekundärwicklung (1 S), wobei die Sekundärwicklung am Rotor des Motors vorgesehen ist, der mit einer Kraftmaschine/Last (6) gekoppelt ist, eine Hauptschaltung (100), die zwischen einem Energieversorgungsnetz (5) und der Primärwicklung des Generators/Motors liegt, eine Erregungsschaltung (200) mit einem Frequenzwandler (4), die zwischen einem Teil der Hauptschaltung und der Sekundärwicklung des Generators/Motors liegt, einen Frequenzdifferenzdetektor zum Bestimmen des Unterschiedes zwischen der Frequenz des Energieversorgungsnetzes und einer von der Drehzahl der Last abhängigen Frequenz und eine Phasenschiebesteuereinrichtung (3) umfaßt, die die Zündphase des Frequenzwandlers in der Erregungsschaltung steuert, gekennzeichnet durch eine Synchroneinrichtung (7), die während des normalen Betriebes ein Frequenzsignal erzeugt, das der Frequenz des Energieversorgungsnetzes folgt, und die bei einer Störung des Energieversorgungsnetzes das gleiche Frequenzsignal des Energieversorgungsnetzes wie vor der Störung weiter als eines der Eingangsignale für den Frequenzdifferenzdetektor erzeugt.

2. Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl, welche einen Motor (1) mit einer Primärwicklung (1 P) und einer Sekundärwicklung (1 S), wobei die Sekundärwicklung am Rotor des Motors vorgesehen ist, der mit einer Last (6) gekoppelt ist, eine Hauptschaltung (100), die zwischen einem Energieversorgungsnetz (5) und der Primärwicklung des Motors liegt, eine Erregungsschaltung (200) mit einem Frequenzwandler (4), die zwischen einem Teil der Hauptschaltung und der Sekundärwicklung des Motors liegt, einen Frequenzdifferenzdetektor, der den Unterschied zwischen der Frequenz des Energieversorgungsnetzes und einer von der Drehzahl der Last abhängigen Frequenz bestimmt, und eine Phasenschiebesteuereinrichtung umfaßt, die die Zündphase des Frequenzwandlers in der Erregungsschaltung unter Verwendung eines Signals vom Frequenzdifferenzdetektor als Bezugssignal steuert, gekennzeichnet durch eine Synchroneinrichtung (7), die beim normalen Betrieb ein Frequenzsignal erzeugt, das der Frequenz des Energieversorgungsnetzes folgt, und die bei einer Störung, die im Energieversorgungsnetz auftreten kann, weiter das gleiche Frequenzsignal des Energieversorgungsnetzes wie vor der Störung erzeugt.

3. Generator/Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl, welche einen Generator/Motor (1) mit einer Primärwicklung (1 P) und einer Sekundärwicklung (1 S), wobei die Sekundärwicklung am Rotor des Motors vorgesehen ist, der mit einer Kraftmaschine/Last (6) gekoppelt ist, eine Hauptschaltung (100), die zwischen einem Energieversorgungsnetz (5) und der Primärwicklung des Generator/Motors liegt, und eine Erregungsschaltung (200) mit einem Frequenzwandler (4) umfaßt, die zwischen einem Teil der Hauptschaltung und der Sekundärwicklung des Generator/Motors liegt, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung, die mit einem Signal vom Energieversorgungsnetz versorgt wird und dieses Signal speichert, um fortlaufend ein Signal zu erzeugen, das die Frequenz und Phase des Energieversorgungsnetzes wiedergibt, einen Frequenzdifferenzdetektor, der den Unterschied zwischen der Ausgangsfrequenz der Speichereinrichtung und einer von der Drehzahl der Last abhängigen Frequenz bestimmt, und eine Phasenschiebesteuereinrichtung, die die Zündphase des Frequenzwandlers in der Erregungsschaltung unter Verwendung eines Signals vom Frequenzdifferenzdetektor als Bezugssignal steuert.

4. Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl, die einen Motor (1) mit einer Primärwicklung (1 P) und einer Sekundärwicklung (1 S), die am Rotor des Motors vorgesehen ist, der mit einer Last (6) gekoppelt ist, eine Hauptschaltung (100), die zwischen einem Energieversorgungsnetz (5) und der Primärwicklung des Motors liegt, und eine Erregungsschaltung (200) mit einem Frequenzwandler (4) umfaßt, die zwischen einem Teil der Hauptschaltung und der Sekundärwicklung des Motors liegt, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung, die mit einem Signal des Energieversorgungsnetzes versorgt wird und dieses Signal speichert, um fortlaufend ein Signal zu erzeugen, das die gleiche Frequenz und Phase wie das gespeicherte Signal hat, einen Frequenzdifferenzdetektor, der den Unterschied zwischen der Frequenz des Ausgangssignals der Speichereinrichtung und einer von der Drehzahl der Last abhängigen Frequenz bestimmt, und eine Phasenschiebesteuereinrichtung, die die Zündphase des Frequenzwandlers in der Erregungsschaltung unter Verwendung eines Signals vom Frequenzdifferenzdetektor als Bezugssignal steuert.

5. Generator/Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl oder Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung aus einer elektrischen Anlaufmaschine, einem Synchronmotor und einem Synchrongenerator besteht, die auf derselben Achse angeordnet sind, wobei der Synchrongenerator eine Ausgangsspannung erzeugt, die am Frequenzdifferenzdetektor liegt.

6. Generator/Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl, welche einen Generator/Motor mit einer Primärwicklung (1 P) und einer Sekundärwicklung (1 S), die am Rotor des Motors angeordnet ist, der mit einer Kraftmaschine/ Last (6) gekoppelt ist, eine Hauptschaltung (100), die zwischen einem Energieversorgungsnetz (5) und der Primärwicklung (1 P) des Generators/Motors liegt, eine Erregungsschaltung (200) mit einem Frequenzwandler (4), die zwischen einem Teil der Hauptschaltung und der Sekundärwicklung des Generators/Motors liegt, einen Frequenzdifferenzdetektor, der den Unterschied zwischen der Frequenz des Energieversorgungsnetzes und einer von der Drehzahl der Last abhängigen Frequenz bestimmt, und eine Phasenschiebesteuereinrichtung umfaßt, die die Zündphase des Frequenzwandlers in der Erregungsschaltung unter Verwendung eines Signals vom Frequenzdifferenzdetektor als Bezugssignal steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdifferenzdetektor ein Phasensignal erzeugt, das dazu benötigt wird, die Frequenz des Energieversorgungsnetzes konstant zu halten, indem Frequenzschwankungen der Kraftmaschine/Last ausgeglichen werden, wenn eine Störung im Energieversorgungsnetz auftritt.

7. Motorvorrichtung mit veränderbarer Drehzahl, welche einen Motor (1) mit einer Primärwicklung (1 P) und einer Sekundärwicklung (1 S), die am Rotor des Motors angeordnet ist, der mit einer Last (6) gekoppelt ist, eine Hauptschaltung (100), die zwischen einem Energieversorgungsnetz (5) und der Primärwicklung des Motors liegt, eine Erregungsschaltung (100) mit einem Frequenzwandler (4), die zwischen einem Teil der Hauptschaltung und der Sekundärwicklung des Motors liegt, einen Frequenzdifferenzdetektor, der den Unterschied zwischen der Frequenz des Energieversorgungsnetzes und einer von der Drehzahl der Last abhängigen Frequenz bestimmt, und eine Phasenschiebesteuereinrichtung umfaßt, die die Zündphase des Frequenzwandlers in der Erregungsschaltung unter Verwendung eines Signals vom Frequenzdifferenzdetektor als Bezugssignal steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdifferenzdetektor ein Phasensignal erzeugt, das dazu benötigt wird, die Frequenz des Energieversorgungsnetzes konstant zu halten, indem Frequenzschwankungen der Last ausgeglichen werden, wenn eine Störung im Energieversorgungsnetz auftritt.