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Anordnung zur gleichmäßigen Belastung von Antriebsmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf Kraftanlagen, wie sie vor allem zum Antrieb von Schiffen verwendet
werden. Solche Kraftanlagen setzen sich im wesentlichen aus einer Hauptantriebsmaschine
mit mehreren von ihr angetriebenen Generatoren zusammen, die möglichst gleichmäßig
belastet werden soll. Die vorliegende Erfindung erzielt dies dadurch, daß die Belastung
eines der Generatoren erhöht wird, wenn ein anderer vom Belastungsstromkreis abgeschaltet
ist, und erniedrigt wird, wenn ein anderer Generator mit dem Belastungsstromkreis
verbunden wird.
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Die Erfindung ist besonders in solchen Anlagen verwendbar, wo eine
Hauptantriebsmaschine einen Hauptgenerator und eine mit ihr gekuppelte Erregermaschine
antreibt. Diese Erregermaschine kann bei Belastung des Hauptgenerators belastet
oder nicht belastet werden, sofern für die Erregung noch andere Mittel vorgesehen
sind. Dadurch, daß man die Belastung des Hauptgenerators verringert, wenn die Erregermaschine
belastet wird, und vergrößert, wenn die Erregermaschine nicht belastet wird, ist
es möglich, die Belastungsunterschiede auszugleichen, so daß die Hauptantriebsmaschine
im wesentlichen stets voll belastet ist und infolgedessen mit einem größeren Wirkungsgrad
arbeiten wird. Die Erfindung kann sowohl für ortsfeste als auch für bewegliche Kraftanlagen
verwendet werden. Sie ist jedoch in erster Linie für die Verwendung bei beweglichen
Kraftanlagen gedacht, bei denen das Totgewicht nach Möglichkeit auf ein Minimum
verringert werden soll.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise bei einer Anlage
zum Antrieb eines Schiffes veranschaulicht.
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Hauptantriebsmaschinen I, 2 und 3 treiben die Hauptgeneratoren 4,
5 und 6 und die Hilfsgeneratoren 7, 8 und 9 an. Die Hauptgeneratoren 4, 5 und 6
liegen entweder über die Schalter Io, II und I2 in Reihe mit dem Propellermotor
I3 oder parallel zu dem Hauptnetz I4. Unter gewissen Bedingungen kann es jedoch
wünschenswert sein, die Schalter zu verriegeln, so daß die Generatoren nicht parallel
arbeiten können, während noch irgendein Generator mit dem Hauptnetz I4 verbunden
ist. Die Hilfsgeneratoren 7, 8 und 9 können über die Schalter I7, I8 und I9 an die
Hilfsnetze I5 oder I6 angeschlossen werden. Diese. Hilfsnetze dienen im wesentlichen
dazu, um Motoren, Lampen oder andere Stromverbraucher, die an Bord vorhanden sind,
mit Strom zu versorgen. Außerdem ist eine Hilfszentrale 20 vorgesehen, die über
Schalter 21 entweder dem Netz 15 oder dem Netz i 6
Strom
liefert, wenn der Hauptmaschinensatz mit den Generatoren 7, 8 und 9 nicht betriebsfähig
oder außer Betrieb ist.
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Die Hauptgeneratoren 4, 5 und 6 sind Kompoundgeneratoren mit Reihenschlußerregerwicklungen
22, 23 und 24 und fremderregten Nebenschlußerregerwicklungen 25, 26 und 27. Die
fremderregten Feldwicklungen sind über die Widerstände 28, 29 oder 3o mit dem Netz
I5 verbunden. Die Erregung der Hauptgeneratoren kann mit Hilfe der Kurbeln 3I, 32
und 33 durch Verändern der Größe der in den Nebenschlußerregerstromkreisen eingeschalteten
Widerstände eingestellt werden. Außerdem sind Schalter 34, 35 und 36 vorgesehen,
um die Widerstände 28, 29 und 3o teilweise kurzzuschließen, wenn die Spulen 37,
38 und 39 erregt sind, um so die Belastbarkeit der Generatoren 4, 5 und 6 zu steuern.
In den Stromkreisen dieser Spulen 34, 35 und 36, die an die Netzleitung I5 angeschlossen
sind, liegen außerdem Hilfsschalsind, liegen außerdem Hilfsschalter 4o, 4I und 42,
die mit den Hauptschaltern I7, I8 und I9 so gekuppelt sind, daß sie offen sind,
wenn die Hauptschalter geschlossen sind, und umgekehrt.
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Der Hilfsgenerator 8 kann auch mit dem Hauptnetz I4 verbunden werden,
und zwar mit Hilfe des Schalters 43 über die Leitung 44. Der Schalter 43 ist mit
einem Hilfsschalter 45 gekuppelt, der in Reihe mit dem Hilfsschalter 4I und damit
in Reihe mit der Spule 38 des Schalters 35 liegt. Durch diese Anordnung wird, falls
entweder Schalter I8 oder Schalter 43 geschlossen und damit Schalter 4I oder 45
offen ist, die Spule 38 des Schalters 35 nicht erregt und so die Erregung des Hauptgenerators
5 vermindert. Der Schalter 43 kann durch die Überstromspule 46 gesteuert werden,
durch die der Gesamtstrom des Hilfsgenerators 8 fließt. Hierdurch wird erreicht,
daß bei Überlast der Hilfsgenerator sich vom Hauptnetz I4 abschaltet, so daß er
von dem Teil seiner Belastung, der vom Hauptnetz I4 herrührt, entlastet wird, während
gleichzeitig seine Verbindung mit den Hilfsnetzen I5 oder I6 aufrechterhalten bleibt.
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Mit den Hauptschaltern Io, II und I2 sind Hilfsschalter 47, 48 und
49 gekuppelt, die die Widerstände 5o, 5I und 52 kurzschließen, die in Reihe mit
der Erregerwicklung 53 des Propellermotors I3 liegen. Die Hilfsschalter 47, 48 und
49 wirken mit den Hauptschaltern Io, II und I2 derart zusammen, daß beim Abschalten
eines der Hauptgeneratoren 4, 5 oder 6 vom Propellermotor das Feld des Propellermotors
geschwächt wird. Dadurch werden die noch angeschlossenen Generatoren veranlaßt,
mit voller Last zu arbeiten, um das Feld des Propellermotors entsprechend der aufgedrückten
Spannung wieder herzustellen. Das Feld des Motors I3 kann außerdem durch den Widerstand
54 geregelt werden.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Beim Inbetriebsetzen
der Hauptantriebsmaschinen I, 2 und 3 werden die Generatoren 7, 8 und 9 auf Spannung
kommen und je nach der Stellung der Schalter I7, I8 und I9 wird entweder beiden
Netzleitungen I5 und I6 oder nur einer von ihnen Strom zugeführt. Der Generator
8 kann auch dem Netz I4, und zwar über Schalter 43, Strom liefern. Wird der Schalter
I7 nach oben gelegt, so daß der Generator 7 mit dem Netz I5 verbunden ist, und wird
der Schalter I9 nach unten gelegt, so daß der Generator 9 mit dem Netz I6 verbunden
ist, so kann, der Generator 8 unbelastet bleiben, wobei die Schalter I8 und 43 offen
sind. Beim Bewegen des Schalters I7 nach oben wird der Hilfsschalter 4o geöffnet
und damit der Stromkreis für die Spule 37 unterbrochen. Infolgedessen bleibt der
Schalter 34 offen, obwohl der Hilfsstromkreis I5, an dem der Erregerstromkreis der
Spule 37 liegt, Strom führt. Die gleiche Wirkung tritt sinngemäß ebenfalls bei dem
rechts gezeichneten Maschinensatz ein, wenn der Generator 9 über Schalter I9 mit
dem Netz I6 verbunden ist, da dann der Schalter 42 offen, die Spule 39 nicht erregt
und infolgedessen der Schalter 36 ebenfalls offen ist. Sind dann die Hilfsgeneratoren
7 und 9 mit einem Belastungsstromkreis verbunden, dann arbeiten die mit ihnen gekuppelten
und durch ein und dieselben Hauptmaschinen I und 3 angetriebenen Hauptgeneratoren
mit einem geschwächten Feld und liefern deshalb weniger Leistung als in dem Fall,
wo die Schalter 34 und 36 geschlossen sind. Dabei müssen Mittel, beispielsweise
eine Sperrung, vorgesehen sein, die nur eine Drehung der Kurbel 3I oder 33 bis zur
Kurzschlußstellung zum Schalter 34 oder 36 gestatten. Bei dem in der Mitte gezeichneten
Maschinensatz jedoch ist weder der Schalter I8 noch der Schalter 43 geschlossen.
Infolgedessen wird die Spule 38 über Leiter 55, Schalter 4I, Leiter 56, Schalter
45, Leiter 57 und Leiter 58 und 59 erregt; dadurch wird der Schalter 35 geschlossen
und so ein Teil des Widerstandes 29, der in Reihe mit der Erregerwicklung 26 des
Hauptgenerators 5 liegt, kurzgeschlossen. Der Generator 5 wird infolgedessen stärker
erregt werden als die Generatoren 4 und 6 und wird einen größeren Betrag der Belastung
übernehmen. Sind die Antriebsmaschinen.1, 2 und 3 praktisch gleich belastet, so
ist die Summe der Leistungen der Generatoren 4 und 7 bzw. 6 und 9 angenähert gleich
der Leistung des Generators 5. Sollte nun aus
irgendeinem Grunde
der Erregergenerator 8 zur Stromzuführung für das Netz I5 oder I6 über Schalter
I8 oder für das Netz I4 über Schalter 43 verwendet werden, so wird der durch die
Spule 38 fließende Strom entweder durch Schalter 4I oder 45 unterbrochen. Der Schalter
35 öffnet sich dann, und der gesamte Widerstand 29 wird in den Stromkreis der Erregerwicklung
26 eingeschaltet. Dadurch wird das Feld des Generators 5 geschwächt und seine Leistung
auf einen Betrag verringert, der gleich ist den Beträgen der Generatoren 4 und 6.
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Man sieht also, daß bei der Anordnung gemäß der Erfindung beim Belasten
eines Hilfsgenerators gleichzeitig der von der gleichen Antriebsmaschine angetriebene
Hauptgenerator in demselben Maße entlastet wird und umgekehrt. Es kann daher die
Antriebsmaschine stets mit ihrem besten Wirkungsgrad arbeiten. Es ist ferner darauf
hinzuweisen, daß die Anordnung zuverlässig arbeitet und im wesentlichen unabhängig
ist von Stromrelais oder ähnlichen Vorrichtungen, die in entscheidenden Augenblicken
versagen können.
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Werden die Schalter Io, II und I2 nach links gelegt, so werden die
Hauptgeneratoren 4, 5 und 6 in Reihe mit dem Propellermotor I3 geschaltet. Der Strom
verläuft dann von Generator 4 über Leiter 6o; Schaltersegment 6I, Schalterkontakt
62, Leiter 63, Schalterkontakt 64, Schaltersegment 65, Leiter 66, Generator 5, Leiter
67, Schaltersegment 68, Schalterkontakt 69, Leiter 7o, Schalterkontakt 7I, Schaltersegment
72, Leiter 73, Generator 6, Leiter 74, Schaltersegment 75, Schalterkontakt 76, Leiter
77, Propellermotor I3, Leiter 78, Schalterkontakt 79, Schaltersegment 8o und Leiter
8I zurück zum Generator 4. Werden die Hauptschalter nach links gelegt, so schließen
die Hilfsschalter 47, 48 und 49 gleichzeitig die Widerstände 5o, 5I und 52 kurz,
die im Stromkreis der Erregerwicklung 53 des Propellermotors I3 liegen. Es sei angenommen,
daß einer der Hauptschalter Io, II und I2, beispielsweise Io, in seine Mittellage
zurückbewegt wird, um so den zugehörigen Generator 4 ohne die übrigen Generatoren
vom Propellermotor abzuschalten, dann verläuft der Motorstromkreis vom Propellermotor
I3 über den Leiter 78, das Schaltersegment 82, den Schalterkontakt 83 und den Leiter
63 und weiterhin über die noch eingeschalteten Generatoren und geschlossenen Schalter
wie vorher beschrieben. Gleichzeitig wird der Hilfsschalter 47 den Kurzschluß des
Widerstandes 5o aufheben. Das Feld der Wicklung 53 des Propellermotors I3 wird infolgedessen
so geschwächt, daß der Propellermotor die beiden übrigen Generatoren voll belastet.
Wird einer der Schalter von seiner Mittellage nach rechts bewegt, so wird der zugehörige
Generator unmittelbar mit den Hauptnetz I4 verbunden.