DE656275C - Electric propeller drive with double-fed asynchronous screw motors - Google Patents

Electric propeller drive with double-fed asynchronous screw motors

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DE656275C
DE656275C DEA69774D DEA0069774D DE656275C DE 656275 C DE656275 C DE 656275C DE A69774 D DEA69774 D DE A69774D DE A0069774 D DEA0069774 D DE A0069774D DE 656275 C DE656275 C DE 656275C
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DE
Germany
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asynchronous motor
generators
motors
propeller drive
auxiliary
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Expired
Application number
DEA69774D
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German (de)
Inventor
Erich Nagel
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AEG AG
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AEG AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/46—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
    • H02P5/52—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another additionally providing control of relative angular displacement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schiffsschraubenantrieb mit doppelt gespeisten, synchronlaufenden Asynchronschraubenmotoren, deren Läufer- und Ständerwicklungen getrennt von je einer oder mehreren Synchrongeneratoreinheiten der Hauptkraftanlage gespeist werden.The invention relates to an electric propeller drive with double-fed, synchronous asynchronous screw motors, their rotor and stator windings separated from one or more synchronous generator units of the main power plant be fed.

Für elektrische Schraubenantriebe ist es vielfach erwünscht, daß die SchraubenmotorenFor electric screw drives, it is often desirable that the screw motors

ίο nicht nur synchron, sondern auch stets in bestimmter Stellung zueinander laufen, damit die von den Schrauben ausgehenden Schwingungen einen Kleinstwert erreichen. Synchronmotoren können zwar während des Laufes in jeder gewünschten Relativstellung zusammengeschaltet werden, jedoch besteht der Nachteil der Verwendung dieser Motoren bei höherer Drehzahl, die mittels Getriebe auf die Schraubendrehzahl heruntergesetzt wird,ίο not only synchronously, but also always in a certain way Position to each other, so that the vibrations emanating from the screws reach a minimum value. Synchronous motors can indeed be interconnected in any desired relative position during operation However, there is the disadvantage of using these motors at higher speeds that are geared up the screw speed is reduced,

ao darin, daß Synchronmotoren schwerer und teurer werden als Asynchronmotoren, besonders dann, wenn aus Sicherheitsgründen ständig ein verhältnismäßig großes Kippmoment aufrechtzuerhalten ist.ao that synchronous motors are heavier and more expensive than asynchronous motors, especially when a relatively large overturning moment has to be maintained at all times for safety reasons.

Es sind nun elektrische Schiffsschraubenantriebe mit doppelt gespeisten, synchronlaufenden Asynchronschraubenmotoren bekannt, deren Läufer- und Ständerwicklungen getrennt von je einer oder mehreren Synchrongeneratoreinheiten der Hauptkraftanlage gespeist werden. Das Anlassen dieser Asynchronmotoren ist dadurch möglich, daß man die Schraubenmotoren gleichzeitig mit den Generatoren anlaufen läßt. Diese Maßnahme kann jedoch Schwierigkeiten bereiten, wenn als Antrieb für die Generatoren Dieselmotoren verwendet werden, die verhältnismäßig stoßweise anfahren. Noch ungünstiger werden die Verhältnisse, wenn die Schraubenmotoren einen wesentlichen Teil ihres Nenndrehmomentes als Anfahrmoment aufzubringen haben und außerdem große Massen zu beschleunigen sind.There are now electric propeller drives with double-fed, synchronously running Asynchronous screw motors are known whose rotor and stator windings are separated by one or more synchronous generator units the main power plant are fed. The starting of these asynchronous motors is possible that one lets the screw motors start at the same time as the generators. This measure however, it can cause difficulties if diesel engines are used to drive the generators are used that approach relatively intermittently. They are even more unfavorable Ratios when the screw motors make up a substantial part of their rated torque have to apply as starting torque and also large masses have to be accelerated.

Ferner ist es bekannt, doppelt gespeiste Asynchronmotoren mittels eines zusätzlichen, allmählich abgebremsten Hilfsasynchronmotors anzulassen, mit dem auch durch Verdrehen des Ankers die Phasenlage verändert werden kann.It is also known to use double-fed asynchronous motors by means of an additional, to start gradually braked auxiliary asynchronous motor, with which also by twisting of the armature the phase position can be changed.

Erfindungsgemäß wird nun ein Hilfsasynchronmotor vorgesehen, welcher nur für die zum Anfahren erforderliche Teilleistung ausgelegt ist und welcher außer dem Anlassen der Asynchronmotoren das Synchronisieren der Synchrongeneratoren und eine zusätzliche Verstellung der relativen Winkellage der synchronlaufenden Motor- und Generatorwellen ermöglicht. Eine derartige Anordnung ermöglicht es, daß für mehrere Betriebsmaßnahmen nur eine einzige Einrichtung benötigtAccording to the invention an auxiliary asynchronous motor is now provided, which only for the The partial power required for starting is designed and which other than starting the asynchronous motors synchronize the synchronous generators and an additional one Adjustment of the relative angular position of the synchronously running motor and generator shafts enables. Such an arrangement makes it possible for several operational measures only a single setup required

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Erich Nagel in Berlin-Frohnau.Erich Nagel in Berlin-Frohnau.

wird und dadurch eine Verringerung der Anschaffungskosten, des Gewichts und des erforderlichen Raumes für die Kraftanlage erzielt werden kann. and thereby a reduction in acquisition costs, the weight and space required for the power plant can be achieved.

Die Erfindung ist in der Zeichnung. ;in, einem Ausführungsbeispiel veranschaulichte ;>*,:' Die Schiffszentrale ist in an sich bekanntet·1 Weise in zwei beispielsweise aus je einem Generator bestehende Einheiten ι und 2 aufgeteilt, von denen die eine die parallel geschalteten Ständerwicklungen und die andere die parallel geschalteten Läuferwicklungen der beiden Asynchronschraubenmotcren 3 und 4 speist. Hierbei ist es nicht erforderlich, daß die Generatoren im Verhältnis 1:1 aufgeteilt werden, da das Wicklungsverhältnis zwischen Ständer und Läufer in den .Motoren in weiten Grenzen beliebig gewählt werden kann.The invention is in the drawing. ; illustrated in, an embodiment;> *: 'The ship center is in a bekanntet · 1 manner in two, for example, according to a generator existing units ι and 2 divided, one of which is the parallel-connected stator windings and the other of the connected in parallel The rotor windings of the two asynchronous screw motors 3 and 4 are fed. Here it is not necessary that the generators are divided in a ratio of 1: 1, since the winding ratio between stator and rotor in the motors can be selected as desired within wide limits.

Der lEilfsasynchronniotor 5, der nur für die kurzzeitige Anfahrleistung der Schraubenmotoren bemessen sein muß, liegt in Reihe mit den Schraubenmotoren 3 und 4, sein drehbarer Teil kann durch den Umschalter 7 mit der Ständerwicklung des Generators 2 oder des Generators 1 verbunden werden. In der Mittelstellung des Schalters 7 ist der Hilfsasynchronmotor 5 sekundär von beiden Generatoren getrennt.The lEilfsasynchronniotor 5, which is only for the short-term start-up performance of the screw motors must be measured, lies in series with the screw motors 3 and 4, its rotatable part can be switched by the switch 7 with the stator winding of the generator 2 or the generator 1 are connected. In the The middle position of the switch 7 is the auxiliary asynchronous motor 5 secondary to both generators separated.

Die Welle des Hilfsasynchronmotors trägt eine elektromagnetische Kupplung 12, die den Motor S bei Erregung durch Einlegen des Schalters auf die ruhenden Wellen eines Schneckenrades 13 festbremst. Mit Hilfe der Kurbel 14 kann indessen von Hand aus der Steuerungswinkel des Läufers des Motors 5 geändert werden.The shaft of the auxiliary asynchronous motor carries an electromagnetic clutch 12, which the Motor S when excited by inserting the Switch on the resting shafts of a worm wheel 13 brakes. With the help of The crank 14 can, however, be adjusted manually from the control angle of the rotor of the motor 5 be changed.

Bei Inbetriebnahme bleiben der Hauptschalter 6 und der Schalter 10 zunächst geöffnet. Der Umschalter 7 wird in die durch Pfeile bezeichnete Linlcsstellung gedreht und die Antriebsmaschine des Generators 1 auf die volle Drehzahl gebracht. Durch Verstellung des Steuerreglers 9 wird der Generator 1 langsam erregt. Hierbei stellen sich die Motoren 3 und 4 auf Phasengleichheit, ohne jedoch anzulaufen. Ist die Phasenstellung der Schrauben unrichtig, so wird der Steuerregler 9 auf die Nullstellung zurückgeführt, der zwischen den Motoren ' angeordnete Widerstandsregler 8 um eine Stufe verstellt und der Generator 1 erneut erregt. Diese Maßnahme wiederholt sich, bis die gewünschte Gleichheit vorhanden ist.When starting up, the main switch 6 and the switch 10 initially remain open. The switch 7 is rotated into the Linlcsstellung indicated by arrows and brought the prime mover of generator 1 to full speed. By adjusting the control regulator 9, the generator 1 slowly aroused. Motors 3 and 4 are in phase here without starting up. Is the phasing of the Screws incorrectly, the control regulator 9 is returned to the zero position, the between the motors' arranged resistance regulator 8 adjusted by one step and the Generator 1 energized again. This measure is repeated until the desired equality is available.

Wird der Generator 1 erregt, so läuft der Hilfsasynchronmotor 5 unter Berücksichtigung seiner Polzahl auf die gleiche Nenndrehzahl hoch. Unter voller Erregung wird jetzt der Generator 2 angelassen und hochgefahren. Der Hilfsasynchronmotor wird dann seine Drehzahl verdoppeln. Die beiden doppelt gespeisten Motoren 3 und 4 wirken in diesem Fall als Transformatoren. Nunmehr erfolgt die Festbremsung des Motors 5 durch Einschalten der Kupplung 12 durch den Schal-.,ter 10. Wird der Motor 5 abgebremst, so ,'-'taufen die Schraubenmotoren 3 und 4 proportional mit der Drehzahlveränderung des Motors 5 hoch und erreichen ihre Nenndrehzahl bei Stillstand des Motors 5, wenn also der letztere als Transformator wirkt. Die Anordnung kann somit als eine Art Differentialgetriebe angesehen werden.If the generator 1 is excited, the auxiliary asynchronous motor 5 runs with consideration its number of poles to the same nominal speed. Being under full excitement now the generator 2 started and started up. The auxiliary asynchronous motor will then double its speed. The two double-fed motors 3 and 4 act in this case as transformers. The motor 5 is now braked Switching on the clutch 12 by the switch -., Ter 10. If the motor 5 is braked, the screw motors 3 and 4 are named '-' proportionally with the speed change of the motor 5 high and reach their rated speed when the motor 5 is at a standstill, i.e. when the latter acts as a transformer. the Arrangement can thus be viewed as a type of differential gear.

Damit die gesamte Leistung des Generators 2 während des Betriebes nicht ständig über den stillstehenden Motor 5 geht, wird derselbe zweckmäßig durch einen Schalter überbrückt. Zu diesem Zweck muß jedoch zuerst die Phasengleichheit hergestellt werden. Der Schalter 15 wird daher in der Pfeilrichtung nach links gelegt und die Hand-Kurbel 14 so weit verstellt, bis der Zeiger des Spannungsmessers 16 den Wert Null anzeigt. Nunmehr kann der Hauptschalter 6 eingelegt "und der Schalter 7 geöffnet werden.So that the entire power of the generator 2 is not constantly during operation goes over the stationary motor 5, the same is expedient by a switch bridged. For this purpose, however, phase equality must first be established. The switch 15 is therefore placed in the direction of the arrow to the left and the hand crank 14 adjusted until the pointer of the voltmeter 16 shows the value zero. The main switch 6 can now be inserted and the switch 7 opened.

Zweckmäßig wird vorher der Schalter 15 für den Spannungsmesser gegen die Pfeilrichtung zurückgelegt und die Drehzahl einer der Kraftmaschinen, beispielsweise Dieselmotoren, so lange beeinflußt, bis der Zeiger des Spannungsmessers aufhört zu pendeln. Die Kurbel 14 wird dann so lange verstellt, bis der Spannungsmesser den Wert Null anzeigt, und der Schalter 7 nach rechts gelegt. Die beiden Generatoren 1 und 2 laufen dann synchron und die Sehraubenmotoren 3 und 4 können belastet werden.The switch 15 for the voltmeter covered against the direction of the arrow and the speed of a of the prime movers, for example diesel engines, influenced until the pointer the voltmeter stops oscillating. The crank 14 is then adjusted so long until the voltmeter shows the value zero and switch 7 is turned to the right. The two generators 1 and 2 are running then synchronously and the very hood motors 3 and 4 can be loaded.

Zur Behebung der trotz der Synchronisierung noch vorhandenen störenden Schwingungen wird mit Hilfe des als Synchronisiertransformator wirkenden Hilfsasynchronmotors eine weitere Verstellung der relativen Winkellage der synchronlaufenden .Wellen durch Drehen der Kurbel 14 bei festgebremstem Hilfsmotor bewirkt. Der günstigste Leistungsfaktor läßt sich durch einen der Regler 9 und Ii einstellen.To eliminate the disturbing vibrations that are still present despite the synchronization is made with the aid of the auxiliary asynchronous motor acting as a synchronizing transformer Another adjustment of the relative angular position of the synchronously running .Wellen caused by turning the crank 14 with the auxiliary motor braked. The cheapest The power factor can be set using one of the controllers 9 and Ii.

- In vielen Fällen ist es erwünscht, nicht nur die Schrauben, sondern auch noch die Antriebsmaschinen der Generatoren zu synchronisieren. Auch bei Verwendung der doppelt gespeisten Asynchronmotoren können die beiden Generatorgruppen nach dem Anlauf der Schrauben zusammengeschaltet werden. Dies ist jedoch sehr schwierig. Ohne häufig dem Zufall überlassenes Probieren wird es nicht möglich sein, die günstigste Stellung der Generatoren zu finden, in der die durch die Antriebsmaschinen der Generatoren hervorgerufenen Schwingungen einen Kleinstwert erreichen. Es wird deshalb erfindungsgemäß ein Schalter vorgesehen, mit dem die Zusatn-- In many cases it is desirable not only for the screws but also for the prime movers to synchronize the generators. Even when using the double-fed asynchronous motors, the two Generator groups are interconnected after the screws have started up. this however, it is very difficult. It won't work without trying, which is often left to chance be possible to find the most favorable position of the generators in which the prime mover the vibrations caused by the generators reach a minimum value. According to the invention, a switch is therefore provided with which the additional

menschaltung der Generatorgruppen über den für das Anlassen zweckmäßigen Hilfsasynchronmotor 5 erfolgt. Die nach der Zusammenschaltung festzubremsende1 Welle des Motors 5 kann so lange verdreht werden, bis die günstigste Phasenstellung der Generatoren erreicht ist.The generator groups are switched on via the auxiliary asynchronous motor 5, which is useful for starting. The 1 shaft of the motor 5 to be braked after the interconnection can be rotated until the most favorable phase position of the generators is reached.

Bei Verwendung des Hilfsasynchronmotors 5 als Synchronisiertransformator für die Generatoren ist diese Maschine so> groß zu bemessen, daß der Leistungsausgleich über den Motor 5 möglich ist. Um diesen Leistungsausgleich möglichst niedrig zu halten, kann man das Getriebe des Hilfsasynchronmotors mit einer Vorrichtung versehen, die eine Verstellung der Drehzahlregler einer der Generatorgruppen ermöglicht. Diese Vorrichtung kann beispielsweise aus einer axial verschiebbaren Schnecke bestehen, auf deren Schneckenrad der Motor 5 'festgebremst wird. Die Schneckenwelle stützt sich gegen Federn, die bei Überschreitung des zulässigen Drehmomentes an der Welle des Motors S in der einen oder anderen Richtung nachgeben und hierdurch eine entsprechende Drehzahlbeeinflussung bewirken.When using the auxiliary asynchronous motor 5 as a synchronization transformer for the Generators, this machine is to be dimensioned so> large that the power equalization over the motor 5 is possible. In order to keep this performance equalization as low as possible, the gearbox of the auxiliary asynchronous motor is provided with a device that allows adjustment the speed controller enables one of the generator groups. This device can, for example, consist of an axially displaceable Worm exist, on the worm wheel of the motor 5 'is braked. The worm shaft is supported against springs that if the permissible torque on the shaft of the motor S is exceeded in the give way in one direction or the other, thereby influencing the speed accordingly cause.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: i. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb mit doppelt gespeisten, synchronlauf en den Asynchronschraubenmotoren, deren Läufer- und Ständerwicklungen getrennt von je einer oder mehreren Synchrongeneratoreinheiten der Hauptkraftanlage gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit den Schraubenmotoren ein Hilfsasynchronmotor liegt, der nur für die zum Anfahren erforderliche Teilleistung ausgelegt ist und der außer dem Anlassen der Asynchronmotoren das Synchronisieren der Synchrongeneratoren und eine zusätzliche Verstellung der relativen Winkellage der synchronlaufenden Motor- und Generatorwellen ermöglicht.i. Electric propeller drive with double-fed, synchronous ends Asynchronous screw motors, whose rotor and stator windings are separated by one or more synchronous generator units the main power plant are fed, characterized in that one in series with the screw motors Auxiliary asynchronous motor is located only for the partial power required for starting is designed and synchronizing in addition to starting the asynchronous motors the synchronous generators and an additional adjustment of the relative angular position the synchronous motor and generator shafts. 2. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb nach Anspruch 1, bei dem der Anlauf der Generatoren stoßweise erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Motoren ein Hilfsasynchronmotor hintereinander geschaltet ist, dessen unbelasteter Anker hochläuft und dann bis zum Stillstand abgebremst wird.2. Electric propeller drive according to claim 1, wherein the startup of the Generators are carried out intermittently, characterized in that an auxiliary asynchronous motor is connected in series with the motors whose unloaded armature runs up and is then braked to a standstill. 3. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbremsung des Hilfsasynchronmotors auf ein Getriebe erfolgt, das nach der Abbremsung eine Verstellung der relativen Winkellage der synchronlaufenden Wellen zueinander ermöglicht. 3. Electric propeller drive according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the braking of the auxiliary asynchronous motor takes place on a gear, which after the braking a Adjustment of the relative angular position of the synchronously running shafts to each other allows. 4. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der günstigsten relativen Winkellage der Schraubenwellen zueinander in der durch die Flügelanordnung bedingten Lage für schwingungsfreien Lauf Schalter vorgesehen sind, mit denen ein Schraubenmotor unmittelbar, ein zweiter dagegen über den auf das Getriebe festgebremsten Hilfsasynchronmotor an die bei den Generatoren geschaltet werden kann, und daß der Hilfsasynchronmotor nach dem Verdrehen seiner Welle bis zur günstigsten relativen Winkellage der Schraubenwellen zueinander kurzgeschlossen ist.4. Electric propeller drive according to claims 1 to 3, characterized characterized in that for setting the most favorable relative angular position of the screw shafts to each other in the through the wing arrangement-dependent position for vibration-free running switch provided are, with which one screw motor directly, while a second one via the auxiliary asynchronous motor braked onto the gearbox to which the generators can be switched, and that the auxiliary asynchronous motor after turning its shaft to the most favorable relative angular position of the screw shafts to each other is shorted. 5. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schalteinrichtungen vorgesehen sind, mit denen der Hilf sasynchronmotor nach erfolgtem Anlassen der Schraubenmotoren zwischen die Sammelschienen der Generatoren oder Generatorengruppen derart geschaltet werden kann, daß die Drehfelder im Ständer und im Läufer im gleichen Drehsinn umlaufen, so daß die Generatoren nach erfolgter Festbremsung der Hilfsasynchronmotorwelle ebenfalls synchronisiert sind und durch Verdrehen der Hilfsasynchronmotorwelle in eine Phasenstellung zueinander gebracht werden können, in der die durch die Antriebsmaschinen der Generatoren hervorgerufenen Schwingungen einen Kleinstwert erreichen.5. Electric propeller drive according to claims 1 to 4, characterized characterized in that switching devices are provided with which the auxiliary asynchronous motor after starting the screw motors between the busbars of the generators or generator groups can be switched in such a way that the rotating fields in the stator and in the rotor rotate in the same direction of rotation, so that the generators after the auxiliary asynchronous motor shaft has stalled are also synchronized and by rotating the auxiliary asynchronous motor shaft in a phase position to each other can be brought, in which the vibrations caused by the drive machines of the generators one Achieve minimum value. 6. Elektrischer Schiffsschraubenantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe, auf das der Hilfsasynchronmotor festgebremst wird, mit einer auf das Drehmoment und die Richtung des Drehmoments ansprechenden Einrichtung, z. B. einer axial verschiebbaren, zwischen Federn gelagerten Schneckenwelle, versehen ist, mit der bei Leistungsausgleich über den Hilfsasynchronmotor eine Verstellung des Drehzahlreglers einer der Antriebsmaschinen für die Generatoren bewirkt werden kann.6. Electric propeller drive according to claims 1 to 5, characterized characterized in that the gear to which the auxiliary asynchronous motor is braked, with one on the torque and the direction of the torque responsive device, e.g. B. an axially displaceable, The worm shaft mounted between springs is provided with the power compensation via the auxiliary asynchronous motor an adjustment of the speed controller of one of the prime movers for the generators can be effected. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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