DE3914816C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Konstanthaltung der elektrischen Frquenz eines Asyn­ chrongenerators bei unterschiedlichen Drehzahlen des Antriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus dem DE-GM 6 389 be­ kannt.

Dort ist gemäß Fig. 4 der Schlupfgenerator über ein Getrie­ be mit dem Läufer des Asynchrongenerators gekuppelt. Über die Ausbildung des Getriebes ist nichts ausgesagt. In Fig. 5 ist eine hydraulische Variante angedeutet, wobei es jedoch um die Einstellung der Drehzahl und damit der Frquenz des Schlupfgenerators, unabhängig von der Läufer­ drehzahl des Asynchrongenerators geht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erzielung einer konstanten Frequenz eine einfache und verlustarme Steuereinrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale in Anspruch 1 gelöst.

Aus der US-PS 42 43 892 ist ein wirtschaftliches Pumpsys­ tem bekannt. Hydraulikaggregate herkömmlicher Art sind ausgelegt auf den höchstvorkommenden Druck und auf die größte Fördermenge, die abgerufen wird. Sofern weniger abgerufen wird, erfolgt die Rückführung über ein Druck­ begrenzungsventil. Das bedeutet Energieverlust und uner­ wünschte Wärmeerzeugung.

Um dem zu begegnen und eine verbesserte Energiewirtschaft zu betreiben, werden zwei Versorgungsstränge mit Pumpe 12 und Pumpe 17 vorgeschlagen. Daraus ergibt sich.

Betriebsfall 1

Beide Pumpen fördern gemeinsam und ergeben das Volumen Q3.

Betriebsfall 2

Es wird weniger Volumen benötigt, z. B. die Hälfte. Dann läßt man lediglich Pumpe 12 laufen und die Menge Q1 ent­ spricht der Abgabemenge Q3.

Betriebsfall 3

Es wird noch weniger Volumen benötigt. Der Pumpe 17 ist es erlaubt, auch in entgegengesetzter Drehrichtung zu laufen. Dann funktioniert sie als Hydrau­ likmotor. In dieser Betriebsweise soll der Motor 18 nun als Generator arbeiten und seine Energie ins Netz zurück speisen. Es ist nicht ausgesagt, wie die Überschußenergie aufbereitet werden soll und insbesondere nicht, wie die zum Netz gehörende Nennfrequenz sichergestellt wird. Die vorgelegte Erfindung erlaubt die Wechselstromerzeu­ gung bei unterschiedlichen Drehzahlen der Antriebsma­ schine ohne die Nennfrequenz zu verändern, sie erzeugt garnicht erst Überschußenergie, die man rückgewinnen könnte. Dadurch entsteht eine erhebliche Energieeinspa­ rung, eine bedeutende Emissionsreduzierung und eine spür­ bar verlängerte Lebensdauer der Antriebsmaschine.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. In

Fig. 1 Hydraulikschema, bedeuten die Bezeichnungen:

MR = Mengenregulierventil es kann entfallen, sofern Konstantmenge bereits zugeführt wird.
Q₀ = zugeführte ungeregelte Zulaufmenge
Q₁ = konstante Zulaufmenge
Q₂ = Teilmenge 2 durch Dosierpumpe bestimmt
Q₃ = Teilmenge 3
G₂ = Generator 2 Hauptgenerator
G₂ = Genarator 3 Schlupfgenerator
P₂ = Hydraulikpumpe 2 Dosierpumpe
P₃ = Hydraulikmotor 3
n₂ = Drehzahl 2 von Antriebsmaschine abhängig
n₃ = Drehzahl 3
V_r = Rückschlagventil

Die Pfeile geben die Strömungsrichtung an. In

Fig. 2 Elektroschema, bedeuten die Bezeichnungen:

G₂ = Generator 2 asynchroner Hauptgenerator
G₃ = Generator 3 Synchron-Schlupfgenerator
I + K = Erregerwicklung von G₃
f_ab = abgehende Konstantfrequenz

Es wird der Hauptgenerator (G₂) direkt oder über eine starre Übersetzung, von der Antriebsmaschine angetrie­ ben. Sofern sich der Rotor des Generators (G₂) in einem feststehenden Magnetfeld dreht, ergibt sich zwangsläufig eine drehzahlabhängige Frequenz.

Zum Gegenstand der Erfindung gehört, daß hier auch das Magnetfeld, in Zukunft nur noch Feld genannt, des Haupt­ generators (G₂) in geregelter Weise ein umlaufendes Erregerfeld bildet, wodurch die Differenzfrequenz (G₃) zusammen mit der drehzahlabhängigen Eigenfrequenz des Hauptgenerators (G₂) die Abgabefrequenz (f_ab) erzeugt. Für den Korrekturbetrag wird in Zukunft das Wort Schlupf gebraucht.

Das Feld des Hauptgenerators (G₂) wird von einem zweiten Generator, dem Schlupfgenerator (G₃), erregt und be­ einflußt.

Der Schlupfgenerator (G₃) wird in seiner Drehzahl und damit auch in seiner Frequenz von einem Hydraulikmotor so geregelt, daß sich zusammen mit der aus der Hauptma­ schine (G₂) ergebenden Frequenz, die gewünschte Abgabe­ frequenz (f_ab) einstellt und bei Änderung der Drehzahl der Hauptmaschine, nachgeregelt wird.

Als Beispiel wird davon ausgegangen, daß folgende Zu­ sammenhänge und Abhängigkeiten bestehen:

Volumen der Pumpe (P₂) pro Umdrehung sei gleich dem Volumen des Hydraulikmotors (P₃) pro Umdrehung und fer­ ner sei die Zahl der Polpaare des Hauptgenerators (G₂) gleich der Zahl der Paare des Schlupfgenerators (G₃). Abgesehen von den sehr geringen Verlusten im Hydraulik­ system, ergeben sich die folgenden Abhängigkeiten:

Q₁ = Q₂ + Q₃

oder gesamter Volumenstrom gleich Volu­ menstrom der Dosierpumpe am Hauptgenerator, plus Volumenstrom am Schlupfgenerator.

Die Drehzahlen verhalten sich zueinander wie die Volu­ menströme. Damit verhalten sich auch die Frequenzen wie die Volumenströme.

Aus diesen Abhängigkeiten ergibt sich, daß sich die Ab­ gabefrequenz (f_ab) einstellen läßt, indem man einmalig den Volumenstrom (Q₁) reguliert, und daß bei Änderung von (Q₂) durch Änderung der Drehzahl der Hauptmaschine sich nur der Volumenstrom (Q₃) ändert, nicht aber (Q₁), da der gesamte Volumenstrom mit bekannten Mitteln der technischen Hydraulik konstant gehalten wird.

Das kann beispielsweise sein: Verstellpumpe, Mengenregel­ ventil oder andere geeignete Mittel.

Gegenstand der Erfindung ist es, den eingestellten konstan­ ten Volumenstrom (Q₁) über die hydraulische Dosierpumpe (Q₂), die in einem festen Verhältnis der Drehzahl zum Hauptgenerator steht, um den Volumenstrom (Q₂) zu redu­ zieren, der seinerseits in einem festen Verhältnis zur Drehzahl des Hauptgenerators steht und die Restmenge zum Antrieb des Hydraulikmotors (P₃) zu verwenden, der seinerseits den Schlupfgenerator (G₃) antreibt, der den Wechselstrom abgibt, der der Felderregung des Generators (G₂) dient.

So stellt sich eine konstante Abgabefrequenz (f_ab) ein, die sich aus der Frequenz des Hauptgenerators (G₂) er­ gibt, sowie aus dem Drehfeld des Feldes im Hauptgene­ rator, welches sich durch die Frequenz des Schlupf­ generators (G₃) ergibt.

Die vorgenannten Abhängigkeiten sind auch dann gegeben, wenn Verhältnisse proportional geändert werden. Zum Beispiel: Es wird ein Genertor mit 4 statt 2 Pol­ paaren betrieben. Dann benötigt er die halbe Drehzahl und proportional dazu die Hydraulikeinheit das doppel­ te Schluckvolumen pro Umdrehung.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Konstanthaltung der elektrischen Fre­ quenz eines Asynchron-Generators, wobei das im Läufer aufgebaute Erregerfeld des Asynchron-Generators, welcher mit einem starren Übersetzungsverhältnis mit einer vari­ abel drehenden Antriebsmaschine verbunden ist, über einen Synchron-Generator nachgeregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein konstanter hydrauli­ scher Volumenstrom (Q₁) an einer Mengendosiereinrich­ tung (P₂) und an einen Hydraulikmotor (P₃) derart auf­ teilt, daß die Mengendosiereinrichtung (P₂) den Hydrau­ likmotor (P₃) so beeinflußt, daß dieser reziprok-propor­ tional zur Mengendosiereinrichtung (P₂), welche mit einer starren Übersetzung an den Asynchron-Generator (G₂) ge­ koppelt ist, seine Drehzahl (n₃) verändert, wobei der Hydraulikmotor (P₃) den Synchron-Generator (G₃) an­ treibt, um die Differenz-Frequenz in diesem zu erzeu­ gen, die dem Asynchron-Generator (G₂) elektrisch hinzu­ addiert beziehungsweise subtrahiert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gewollt vorgegebene Volumenänderung des Volu­ menstroms (Q₁) zum Variieren der Ausgangsfrequenz (f_ab) führt, und dennoch die Drehzahländerung der Arbeits­ maschine ohne Einfluß bleibt.