DE523872C - Elektrischer Antrieb, insbesondere Schiffsschraubenantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für elektrischen Antrieb, insbesondere Schiffsschraubenantrieb, mit deren Hilfe die Motorgeschwindigkeit ohne Änderung der Stabilität oder Zugkraft des Motors verändert wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf solche Anordnungen, in welchen die abzugebende Leistung und Zugkraft viel schneller als die Geschwindigkeit zu- und abnimmt.

Die Leistung der Schraube oder des Rades eines Schiffes ändert sich annähernd mit dem Kubus und die Zugkraft mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Unter dieser Annahme bestehen die folgenden Zusammenhänge:

Leistung
%
IOO

75
50
25

Geschwindigkeit
0/

100
91

79.5
63

Zugkraft

ο/
la

IOO

83 63

39.7·

Es ist gebräuchlich, bei Schiffsantrieben mehrere unabhängig angetriebene Generatoren zu verwenden, die mit dem Antriebsmotor oder den Antriebsmotoren in Reihe liegen. Die Hauptgründe hierfür sind:

i. höhere Geschwindigkeit bei kleineren Generatorsätzen;

2. größere Zuverlässigkeit bei Ausschaltung von Teilen der Anlage ohne störende Einwirkung auf die übrigen Teile der Anlage;

3. größere Anpassungsfähigkeit an einen zeitweisen Leistungsbedarf, wie er beispielsweise bei Fährbetrieb usw. vorkommt.

Um die Generatoren auswechselbar zu machen, tragen sie im allgemeinen gleichen Anteil an Strom und Spannung. In einer solchen Anordnung mit vier Generatorensätzen ist beim Betrieb dreier Generatoren die verfügbare Leistung und Spannung nur 75 "/„. Infolgedessen werden bei unveränderlichen Antriebsmotorcharakteristiken auch nur 75 °/₀ Geschwindigkeit erreicht. Aus obiger Tabelle ergibt sich jedoch, daß 91 °/₀ Schraubengeschwindigkeit notwendig sind, um 75 °/₀ Leistung in Anspruch zu nehmen. Es muß daher ein Mittel gefunden werden, die Motorgeschwindigkeit zu ändern, falls die gesamte verfügbare Leistung durch den Motor verbraucht werden soll. Dies geschieht im allgemeinen durch Feldschwächung des Motors, die unter Umständen eine Instabilität und einen Verlust an Zugkraft des Motors hervorrufen kann.

Gegenstand der Erfindung ist, bei einem nicht die gesamte Anzahl der Generatoren umfassenden Betrieb die im Stromkreis ge-

bliebenen Generatoren voll zu belasten und die Instabilität und den Verlust an Zugkraft dadurch zu vermeiden, daß eine Anzahl in Reihe geschalteter Motoren für den Schraubenantrieb vorgesehen ist und daß einer der Motoren in einen Generator umgewandelt wird, um die Gesamtgeneratorspannung und die Motorgeschwindigkeit zu erhöhen und dadurch die im Motorkreis liegenden Generatoren voll zu belasten.

In der Zeichnung ist eine Schalteinrichtung für Schiffsantriebe mit vier Generatoren und zwei Motoren wiedergegeben. Die Generatoren i, 2, 3, 4 können durch die Schalter 5, 6, 7, 8 mit einer an die Leitungsschienen 9 angeschlossenen Hilfsanordnung oder auch vermittels der Nebenschalter 10 und 11 mit den mechanisch mit der Schraube 14 gekoppelten Motor 1-2 und 13 verbunden werden, Entsprechend den in der Zeichnung angedeuteten Schalterstellungen sind die Generatoren ausgeschaltet, während die Motoren 12 und 13 in folgendem Kreise liegen: Motor 12, Leitung 15, Kontakt 16, Schalterblatt 17, Leitung 18, Schalterblatt 19, Kontakt 20, Leitung 2i, Motor 13, Leitung 22, Kontakt 23, Schalterblatt 24, Leitung 25, Kontakt 26, Schalterblatt 27, Leitung 28, Kontakt 29, Schalterblatt 30, Leitung 31, Kontakt 32, Schalterblatt 33, Leitung 34, Kontakt 35, Schalterblatt 36, Leitung 37, Schalterblatt 38, Kontakt 39 und Leitung 40. Die Motoren 12 oder 13 können aus diesem Kreise durch die Schalter 10 und 11 ausgeschaltet werden, indem diese entsprechend der Zeichnung nach rechts oder links gelegt werden. Wird beispielsweise Schalter 10 nach rechts gelegt, so wird Motor 12 ausgeschaltet und der Kreis durch Schalterblatt38, Kontakt4i, Leitung42, Kontakt 43 und Schalterblatt 17 geschlossen. Wie schon oben angegeben ist, können die Generatoren 1, 2, 3 und 4 mittels der Schalter S, 6, 7, 8 mit den Leitungsschienen 9 oder den Motoren 12 und 13 verbunden werden. Wird beispielsweise Schalter 5 — die Betriebsweise der Schalter 6, 7, 8 entspricht der des Schalters 5 — von seiner in der Zeichnung angegebenen Stellung nach rechts gelegt, so wird der Generator 1 mit den Schienen 9 durch Leitung 44, Schalterblatt 45, Kontakt 46, Leitung 47, Leitung 48, Kontakt 49, Schalterblatt 50 und Leitung 51 verbunden. Der Stromkreis durch die Motoren bleibt entsprechend der Länge des Kontakt-Segmentes 35 ununterbrochen. Wird Schalter 5 nach links gelegt, so wird der Stromkreis durch die Motoren zwischen Kontakt 35 und Schalterblatt 36 unterbrochen und der Kreis durch den Generator 1, wie folgt, geschlossen: Leitung 34 und 52, Kontakt 53, Schalterblatt 54, Leitung 44 und 51, Schal

terblatt 50, Kontakt 55, Leitung 56 und 37 und so fort, wie eben beschrieben.

Die Generatoren 1, 2, 3, 4 und die Motoren 12, 13 werden in der dargestellten Anordnung durch den Generator 57 erregt, der über den Schalter 58 mit den Haupterregungsschienen 59 verbunden ist. Der Erregerstrom wird von diesen Schienen über den Umkehrwiderstand 60 den Generatorenerregungsschienen . 61 und über die Leitung 63 den Motorerregungsschienen 62 zugeführt. Mit Hilfe des Umkehrwiderstandes 60 können die Felder der Generatoren 1, 2, 3 und 4 gleichzeitig gesteuert sowie auch umgekehrt werden. Die ■einzelne Feldregelung der Generatoren 1,2, 3 und 4 geschieht durch Widerstände 64, die in dem Erregerkreis eines jeden Generators liegen. Desgleichen können die Felder der Motoren 12 und 13 mit Hilfe der Umkehrwiderstände 65 gesteuert oder umgekehrt werden. Erfindungsgemäß braucht nur einer der Motoren mit einem solchen L^Tmkehrwiderstand versehen zu sein; haben beide Motoren derartige Widerstände, so kann jeder der beiden Motoren als Generator dienen.

Bei zwei Motoren und vier Generatoren, entsprechend der in der Zeichnung angegebenen Anordnung, erfordert der Betrieb mit 50 °/„ Leistung die größte prozentuale Feld-" Schwächung, falls beide Motoren zwecks Steigerung ihrer Geschwindigkeit und Belastung durch Feldschwäöhung derart gesteuert werden, daß sie die volle Leistung der beiden Generatoren verbrauchen. Wird jedoch bei diesem Belastungszustande das Feld eines der Motoren umgekehrt, um den betreffenden Motor als Generator laufen zu lassen und die Spannung der beiden im Stromkreis bleibenden Generatoren zu erhöhen, so kann die Ge- schwindigkeit der Schraube und die Belastung erhöht werden, ohne das übrigbleibende Motorfeld zu schwächen. Auf diese Art wird eine Instabilität vermieden, die sonst bei dem Versuch, die Geschwindigkeit der Schraube durch Schwächung der Felder beider Motoren auf 79,5 °/₀ für Halblast zu erhöhen, auftreten würde. Gemäß der angeführten Schaltanordnung werden beim Versagen von Generatoren oder bei gewünschter no niedriger Geschwindigkeit zwei der Generatoren, beispielsweise 1 und 2, ausgeschaltet, indem die Schalter 5 und 6 in die in der Zeichnung angegebene Stellung gebracht werden, so daß jetzt nur die Generatoren 3 und 4 Leistung abgeben. Erfindungsgemäß wird das Feld des Motors 12 oder 13 umgekehrt und so geregelt, daß eine hinreichend hohe Generatorspannung geliefert wird, um die Schraube mit solcher Geschwindigkeit um- iao laufen zu lassen, daß diejenige Motorbelastung hervorgerufen wird, die für die

vollständige Belastung der Generatoren 3 und 4 notwendig ist. Auf diese Weise ist es möglich, ohne die Generatoren 3 und 4 überzuerregen oder sie oberhalb ihrer normalen Geschwindigkeit laufen zu lassen und ohne die Feldstärke des als Motor laufenden Motors zu schwächen, die Geschwindigkeit der Schraube auf den gewünschten Wert zu erhöhen, um die Generatoren voll zu belasten.

ίο Angesichts der obigen Betrachtungen ergibt sich der Betrieb mit einem oder drei im Stromkreis liegenden Generatoren ohne weiteres. Es muß jedoch erwähnt werden, daß es bei dem Betrieb mit 25 0/0' Leistung, d.h.

mit einem Generator im Stromkreis, möglich . ist, nur einen der Motoren zu verwenden, und daß die herkömmliche Art, das Feld für diesen besonderen Zustand zu schwächen, nicht auf den Motor beschränkt bleibt. Es werden Zustände herrschen, wo dies nicht der Fall ist, und wo es notwendig sein wird, entsprechend der Erfindung selbst unter 25% Belastung zu arbeiten.

Es ist selbstverständlich, daß einer der Motoren als Generator arbeiten kann, wenn seine Ankerverbindungen oder sein Feld, umgekehrt wird, wie zuvor beschrieben wurde, und daß auch mehr als zwei Motoren zum Schraubenantrieb benutzt werden können; erfindungsgemäß ist es wesentlich, mehr als einen Motor zu gebrauchen. Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung irgendeiner bestimmten Anzahl von Generatoren beschränkt, da mehrere in Reihe geschaltete Motoren, die erfindungsgemäß gesteuert werden, in irgendeiner Anordnung Verwendung finden können, bei der es wünschenswert ist, eine Vorrichtung mit verschiedenen Geschwindigkeiten anzutreiben und eine Instabilität des Motorbetriebes zu vermeiden, die sich bei Motoren mit geschwächten Feldern leicht einstellt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrischer Antrieb, insbesondere Schiffsschraubenantrieb, wobei zwei in Reihe geschaltete gekuppelte Motoren von mehreren in Reihe geschalteten Stromerzeugern gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abschaltung eines oder mehrerer der Stromerzeuger einer der Motoren als Stromerzeuger geschaltet wird, um die Gesamtgeneratorspannung und Motorgeschwindigkeit zu erhöhen und dadurch die restlichen Stromerzeuger besser auzunutzen und möglichst voll zu belasten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen