DE385836C - Anordnung zum elektrischen Antrieb von Schiffsschrauben durch Asynchron-Wechselstrommotoren - Google Patents

Anordnung zum elektrischen Antrieb von Schiffsschrauben durch Asynchron-Wechselstrommotoren

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DE385836C
DE385836C DES45968D DES0045968D DE385836C DE 385836 C DE385836 C DE 385836C DE S45968 D DES45968 D DE S45968D DE S0045968 D DES0045968 D DE S0045968D DE 385836 C DE385836 C DE 385836C
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Germany
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asynchronous
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DES45968D
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English (en)
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Dr-Ing Reinhold Ruedenberg
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Siemens Schuckertwerke AG
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Siemens Schuckertwerke AG
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    • B63H23/24Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing electric
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Description

  • Anordnung zum elektrischen Antrieb von Schiffsschrauben durch Asynchron-Wechselstrommotoren. Für Schiffsantriebe großer Leistung ist der Antrieb mit Asynchronmaschinen mit Rücksicht auf ihre Einfachheit und Betriebssicherheit in erster Reihe brauchbar. Ein Nachteil dieses Antriebes besteht jedoch darin, d.aß es nicht möglich ist, bei diesen Maschinen eine weitgehende Drehzahlregelung bei geringen Geschwindigkeiten zu erzielen. Um dies zu erreichen, hat man vorgeschlagen, zu dem Drehstromantrieb bei geringen Geschwindigkeiten einen Gleichstromantrieb hinzuzuschalten, so daß auf der Schraubenwelle ein Drehstrommotor und ein Gleichstrommotor angeordnet sind. Die Nachteile, die die Anordnung von zwei getrennt benutzten Motoren auf einer Welle mit sich bringt, werden bei einer anderen bekannten Anordnung dadurch vermieden, daß zwar nur ein Asvnchonmotor für den Antrieb der Schraube verwendet wird, dieser aber für die Regelung der Schraubengeschwindigkeit aus einem Gleichstrom-Wechselstromumformer gespeist wird, der seinen Strom aus einem Wechselstrom-Gleichstroinumformer erhält, dem die Energie aus dem für volle Fahrt verwendeten Wechselstromgenerator zugeführt wird. Hierfür ist aber eine große Anzahl von Maschinen erforderlieh, außerdem arbeitet die Antriehsinaschine für den Generator für große Fahrt bei geringen Geschwindigkeiten und geringen Leistungen unwirtschaftlich.
  • Gegenstand der Erfindung ist nun eine andere Anordnung zum elektrischen Antrieb von Schiffsschrauben, wonach sowohl für große Geschwindigkeit und große Leistung als auch für geringe Geschwindigkeit und geringe Leistung der gleiche Motor dient, der jedoch im ersten Falle aus einem kollektorlosen Synchron- oder Asynchrongenerator gespeist wird, im zweiten Falle aus einer Maschine mit von dem mechanischen Antrieb des Generators für große Fahrt unabhängiger Energiezufuhr.
  • Einige Ausführungsbeispiele für diesen Erfindungsgedanken sind in den Abb. i bis 3 der Zeichnung veranschaulicht und in folgendem beschrieben. Bei der Anordnung nach Abb. r wird der die Schraube p antreibende Asynchronmotor na in jenen Betriebsperioden, die große Leistung und große Geschwindigkeit erfordern (große Fahrt), aus dem kollektorlosen Generator h mit der Antriebsmaschine d angetrieben, der als Synchron- oder Asynchrongenerator ausgeführt sein kann. Für kleine Leistung und kleine Geschwindigkeit (kleine Fahrt), während der eine weitgehendere Regelung wünschenswert ist, dient der Kollektorgenerator g mit der besonderen Antriebsmaschine d', die von der Maschine d mechanisch unabhängig ist.
  • Durch Bürstenverschiebung oder durch Regelung des Übersetzungverhältnisses kann in an sich bekannter Weise die in dem Kollektorgenerator erzeugte Frequenz geregelt und damit der Schraubenmotor gesteuert werden. Die Umsteuerung des Schraubenmotors erfolgt am einfachsten durch Vertauschen zweier Phasenleitungen. Als Schraubenmotor kann ein beliebiger Asynchroninotor dienen, am einfachsten ein solcher mit Kurzschlußläufer. Verwendet man einen Schleifringläufer, so erlaubt dieser noch den besonderen Vorteil, daß der Motor mit dem Kollektorgenerator in Kaskade geschaltet werden kann, so daß eine weitgehende wirtschaftlich günstige Drehzahlregelung unter Aufrechterhaltung der Turbinendrehzahl erzielt wird.
  • Während bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. r zur Speisung des Motors für die kleinen Geschwindigkeiten ein Wechselstromgenerator .dient, können für diesen Zweck auch Gleichstrom - Wechselstrornumformer verwendet werden, ohne rlaß es erforderlich wäre, diese über einen Wechselstrom-Gleichstromumformer aus dem Wechselstromgenerator für große Fahrt zu speisen. Dies ist insbesondere dann wertvoll, wenn es sich tun den Antrieb von Unterseebooten bei Unterwasserfahrt handelt, bei denen dann die zum Antrieb erforderliche Energie einer Akkuinulatorenbatterie entnommen wird. Man schaltet dann, wie dies die: Ausführungsbeispiele nach Abb. 2 und 3 zeigen, zwischen die Akkumulatorenbatterie a, die zum Antrieb bei Unterwasserfahrt dient, und den Drehstromschraubenmotor m einen Kollektorumformer, z. B. einen Einankerumformer, Kaskadenumformer oder Motorgenerator.
  • Für Überwasserfahrt wird dann der reine Drehstrornantrieb verwendet. Dagegen wird der Erfindung gemäß für Unterwasserfahrt der Strom der Gleichstrombatterie zunächst in einem Kollektorumformer it in Drehstrom verwandelt und in dieser Form dem Schraulienmotor zugeführt.
  • Als` Umformer wird man einen Einankerumformer vorziehen, der sich als schnelllaufende Maschine mit gutem Wirkungsgrad ausführen läßt. Raumbedarf und Gewicht fallen erheblich kleiner aus als die eines unmittelbar auf die Schraubenwelle arbeitenden Motors. Ein solcher Motor nämlich kann nur für die verhältnismäßig niedere Drehzahl der Schraube ausgeführt werden, falls man nicht eine besondere Übersetzung anordnen will. Ein weiterer Nachteil eines solchen Motors, abgesehen von seinem :großen Gewicht, besteht u. a. auch darin, daß man eine besondere Kupplung braucht, wenn die Schraube längere Zeit aus der Gleichstrommaschine betrieben werden soll, um den Wechselstrommotor abschalten zu können, dessen Reihungsverluste bei langen Betriebszeiten, wie sie :gerade bei der Unterwasserfahrt von Unterseebooten in Frage kommen, von ungünstigem Einfluß auf den Aktionsradius sein können. Andererseits wird auch bei der Verwendung von zwei Motoren auf der Schraubenwelle mit Rücksicht auf die großen zu beschleunigenden :Massen die Steuerfähigkeit der Schraube beeinträchtigt.
  • Durch Verwendung eines Umformers ergibt sich somit eine einfache Anordnung, eine Ersparnis an Gewicht. Andererseits kann der schnellaufende kleine Umformer mit ge.-rin.gein Raumbedarf bequem an beliebigen .Stellen und auch mit beliebiger Achsrichtung im Schiffsraum untergebracht werden.
  • Auch der Wirkungsgrad wird günstiger als bei Verwendung eines besonderen Schraubenmotors, weil der Drehstrommotor auch bei den geringen in Frage kommenden Belastungen mit hohem Wirkungsgrad ausgeführt werden kann und der schnellaufende Einankertnnformer an sich schon einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
  • Ein weiterer nicht unbeträchtlicher Vorteil besteht darin, daß jetzt die Ladung der Batte-12 rie ohne weiteres bei ruhender Schraubenwelle und mit hohem Wirkungsgrad erfolgen kann, während man bei anderen Antrieben die Schraube abkuppeln müßte, um den Gleichstrommotor als Ladegenerator verwenden zu können.
  • Um die Geschwindigkeit des Schraubenmotors zu regeln, können verschiedene Wege eingeschlagen werden. Es kann der Schraubenmotor polumschaltbar angeordnet werden, es kann ferner auch die Gleichstromanordnung, bestehend aus Batterie .und Umformer, durch Serienparallelschaltung der Batterieteile oder mehrerer Umformer oder beider in für Gleichstrommotoren bekannter Weise geregelt werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 3. Dort ist der Umformer doppelt ausgeführt. Die beiden Gleichstromseiten können in Reihen- oder Nebeneinandersch.altung an .die Batterie gelegt werden. Bei Schiffen mit Doppelschraubenantrieb können auch die Umformer beider Schiffsseiten :gleichstromseitig in Reihe oder nebeneinander geschaltet werden. Die Wechselstromseiten läßt man dann am besten, um das Auftreten von Ausgleichströmen zu vermeiden, auf getrennte Wicklungen des Motors oder eines Transformators t arbeiten, der zwischen Motor und Kollektorumformer geschaltet wird.
  • Die verschiedenen Geschwindigkeitsstufen für den Gleichstromantrieb können mit den für Gleichstrom- oder Wechselstrommaschinen bekannten Mitteln gleichstromseitig oder wechselstromseitig eingestellt werden. Zur Feinregelung kann die Feldregelung -des Umformers dienen. Hierdurch wird ohne weiteres eine Frequenzänderung zur Regelung des Motors erzielt. Das Umsteuern des Motors kann auch hier durch Vertauschen der Phasenleitungen vorgenommen werden. Der Umformer kann dann seine Drehrichtung beibehalten, so daß die schnellaufenden Massen des Umformers nicht mit verzögert und beschleunigt werden müssen.
  • Bei den eigenartigen Betriebsverhältnissen, die bei dem hier beschriebenen Schiffsantrieb vorliegen, können Störungen, die sonst bei Einankerumformern :beim Betriebe von der Gleichstromseite aus zu erwarten sind, hier nicht auftreten. So können die Maschinen nicht leicht pendeln, weil derMotor asynchron ist. Außerdem wirkt die Schraube, deren Drehmoment mit der dritten Potenz der Drehzahl ansteigt, günstig. Andererseits kann aber auch der Einankerumformer nicht durchgehen, weil die feldschwächende Wirkung des wattlosen Stromes bei Belastung durch den Motor das gefährliche Maß nicht überschreiten kann. Statt eines Einankerumformers kann man, wie schon erwähnt," auch einen Motorgenerator oder einen Kaskadenumformer verwenden, wobei der Zwischentransformator entbehrlich wird.
  • Für -das Laden der Batterie sind besondere Zusatzmaschinen oder Apparate nicht nötig; man kann vielmehr die vorhandenen Maschineneinrichtungen verwenden. Man speist hierzu den Umformer wechselstromseitig von der Dampfmaschine aus mit einer für die Batterieladung passenden Spannung und regelt @diese Spannung beispielsweise durch Feldregelung des Drehstrouigenerators. Zum Laden der Batterie ist es nicht einmal nötig, den Hauptmotor abzustellen. Es kann aus dem Generator :gleichzeitig die Batterie geladen und der Motor betrieben werden, so -daß also das Aufladen der Batterie jederzeit bei Überwasserfahrt erfolgen kann und beides, Batterieladung und Geschwindigkeitsregelung, unabhängig voneinander beherrschbar sind. Die Geschwindigkeitsregelung des Motors erfolgt nämlich durch Frequenzregelung, also durch Änderung der Turbinendrehzahl, während der Ladevorgang durch Spannungsänderung, also durch Feldregelung es Motors, beherrscht sind.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zum elektrischen Antrieb von Schiffsschrauben durch Asynchron-Werhselstrominotoren, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe Motor für große Fahrt aus einem kollektorlosen Synchron-oder Asynchrongenerator, für kleine Fahrt aus einer Maschine mit von dem mechanischen Antrieb .der Maschine für große Fahrt unabhängiger Energiezufuhr gespeist wird. a. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, @daß der Wechselstromgenerator mit dem Motor und dem Hauptgenerator in Kaskade geschaltet ist. 3. Verfahren zum elektrischen Antrieb von Schiffsschrauben nach Anspruch i und z, dadurch .gekennzeichnet, daß die Batterieladung während der Fahrt gegebenenfalls gleichzeitig mit, jedoch unabhängig von der Drehzahlregelung des Schraubenmotors, vorgenommen wird, und zwar so, daß die Spannungsänderung zur Batterieladung :durch Feldregelung des Generators erfolgt, während die Drehzahlregelung des Motors durch Frequenzänderung, z. B. Änderung der Generatordrehzahl, vorgenommen wird.
DES45968D 1916-08-01 1916-11-03 Anordnung zum elektrischen Antrieb von Schiffsschrauben durch Asynchron-Wechselstrommotoren Expired DE385836C (de)

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DE1918324709D DE324709C (de) 1916-11-03 1918-04-26 Elektrischer Schiffsantrieb fuer Mehrwellenschiffe
GB8082/20A GB140450A (en) 1916-11-03 1920-03-18 Improvements in and relating to the propulsion of ships
GB16632/20A GB145469A (en) 1916-08-01 1920-06-19 Improvements in and relating to the electric driving of ship propellers

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GB (1) GB140450A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE934779C (de) * 1952-07-25 1955-11-03 Allgaier Werke Ges Mit Beschra Verfahren und Einrichtung zum Betreiben einer Arbeitsmaschine durch mehrere Natur-Kraftmaschinen mit schwankender Antriebsleistung und/oder Drehzahl, insbesondere Windkraftanlagen, Wasserturbinen od. dgl.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE934779C (de) * 1952-07-25 1955-11-03 Allgaier Werke Ges Mit Beschra Verfahren und Einrichtung zum Betreiben einer Arbeitsmaschine durch mehrere Natur-Kraftmaschinen mit schwankender Antriebsleistung und/oder Drehzahl, insbesondere Windkraftanlagen, Wasserturbinen od. dgl.

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GB140450A (en) 1920-07-22

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