DE697553C - Anlasseinrichtung fuer Synchronmotoren von Fahrzeugantrieben, insbesondere Schiffsantrieben - Google Patents

Description

Mit Wecfoselstronimaschinen ,arbeitende Antriebe, beispielsweise Fahrzeugantriebe, sind gewöhnlich so aufgebaut, daß eine Primärmaschinie, beispielsweise Dampfturbine, Dieselmaschine 0. dgl., einen Wechselstromgenerator ajntreibt, der seinerseits einen Antriebsmotor für das¹ Fahrzeug speist. Für die Steuerung solcher Antriebe sind eine große Anzahl von ■ S ehält vorgängen erforderlich, um das· Inbetriebsetzen in der leinen oder anderen Dreh- . richtung, das !eigentliche Anlassen und die Drehzahlregelung durchzuführen. Die Fahrt-, richtung, läßt sich beim elektrischen Antrieb dadurch ändern, daß die vom Generator zum Motor führenden Leitungen mit Hilfe eines Schalters umgepolt werden. Für den eigentlichen Anlaßvorgang müssen nach bestimmten Gesetzen die Erregungen der zum Antrieb gehönenden Wechselsteommaschinen geschaltet werden, während zur Regelung der Geschwindigkeit des Antriebsmotors die Treibmitteliufuhr der den Generator ,antreibenden Primärmaschine und gegebenenfalls die Erregung der elektrischen Maschinen geändert wird. Zur Vereinfachung der Bedienung eines solchen Antriebes ist bereits vorgeschlagen worden, einen gemeinsamen, aus einer Nullagie* heraus in zwei Bewegungsrichtungen zu verstellenden Schalter zu verwenden, mit dessen Hilfe nacheinander in fest-¹ gelegter Reihenfolge elektrische, Schalter zur Auswahl der gewünschten Fahrtrichtung und zum Einregeln der Erregung gesteuert werden. In diesem Fall muß aber der Wärter während des Anlassens beim Schalten von einer Anlaßstufe auf die nächste eine Reihe von Instrumenten beobachten, die ihm anzeigen, daß das Anlassen in der gewünschten Weise vor sich geht. Da bei solchen elektrischen Antrieben gewöhnlich eine große Anzahl von Instrumenten überwacht werden muß, besteht das Bedürfnis, die Bedienung der Anlage noch weiter zu vereinfachen.·

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Anlaßeinrichtung für Synchronmotoren von Fährzeiügiantrieben, insbesondere Schiffsantrieben, mit einer elektrisch angetriebenen Schaltwalze, welche aus einer Nullage heraus in. jeder Drehrichtung Schaltstufen zum Steuern der Fahrtrichtungschalter des Motors, zum Einschalten einer .Stoßerregung des speisenden Generators für das asynchrone Anlassen des Motors, zur Normalerregung des Motors für seine Synchronisierung und zur Einstellung der Betriebserregungen des Motors und Generators durchläuft. Erfindungsgemäß setzt sich die durch handbediente Schälter, beispielsweise Druckknöpfe, in Gang gesetzte

*) Von dem Fatentsucher ist als der Erfinder 'angegeben worden: -

Dipl.-Ing. Cflrl Hermann Dreyer in Berlin-Friedenhu.

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Schaltwalze nach Erreichen der Schaltstufe, in der die Stoßerregung des Generators eingeschaltet wird, selbsttätig still und läuft dann, wenn ein die Motordrehzahl übeig

■ 5 wachendes Relais nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl angesprochen hat, selbst-, tätig weiter in die Schaltstufe, in welcher die Normalerregung des Motors eingeschaltet wird. In dieser Stellung setzt sich die Schaltwalze abermals selbsttätig still und läuft erst dann weiter, wenn ein weiteres den Synchronismus überwachendes Relais angesprochen hat.

Es ist an sich bekannt, Schaltwagen, «5^ welche zwangsläufig Schaltvorgänge steuern, nach Erreichen bestimmter Schaltstufen still- und selbsttätig wieder in Gang zu setzen, wenn bestimmte Betriebsbedingungen erfüllt sind. Die Verwendung dieser an sich be-

ao kannten Maßnahme macht es möglich, die bis zum Erreichen des normalen Betriebszustandes notwendigen Anlaßvorgänge bei Fahrzeugantrieben so weitgehend zu vereinfachen, daß der Fahrer nur noch ganz wenige Druckknöpfe bedienen muß, um den Motor in der einen oder anderen Fahrtrichtung bis zum Erreichen des normalen Betriebes anzulassen.

Man wird also zur Ausführung der Erfindung einen elektrisch angetriebenen, aus einer Nullage nach zwei Richtungen hin verstellbaren Schaltapparat verwenden, um die zur Auswahl der Drehrichtung und zur Regelung der Erregung der Wechselstromrnaschinen dienenden Schalter zu steuern. Zur Bedienung dieses Schaltapparates sind dann nur drei Druckknöpfe nötig, die den Schaltapparat für die gewünschte Drehrichtung verstellen oder ihn stillsetzen. Um die Auswahl

^o der Fahrtrichtung und die Schaltung der Erregerstromkreise der Wechselstrommaschinen mit Hilfe des Schaltapparates durchzuführen, ■durchläuft dieser in jeder Richtung aus seiner Nullage heraus nacheinander folgende Schaltstufen:

1. Steuern der Fahrtrichtungschalter des Wechselstrommotors,

2. Einschalten einer Stoßerregung des Wechselstromgenerators, wodurch der Motor asynchron anläuft,

3. Einschalten der Normalerregung des Wechselstrommotors, wodurch sich der Motor in den Synchronlauf zieht,

4. Einschalten der für den Betrieb festgesetzten Erregungen des Generators und Motors.

Die für die Durchführung der einzelnen Schaltbefehle nötigen Schalter werden zweckmäßig durch gegeneinander versetzte, auf einer Schaltwalze befestigte Nocken gesteuert, so daß durch Drehen der Schaltwalze die Schalter in der gewünschten Reihenfolge nacheinander ein- oder ausgeschaltet werden. .Beim Rücklauf des Schaltapparates in die ^ werden folgende Schaltstufen durch-

'■'. ϊ. Entregen des, Motors und Generators, ■ 2. Ausschalten des Fahrtrichtungschalters.

Auch diese Befehle werden von der erwähnten Nockenwelle gegeben, wobei zweckmäßig ausweichende Schalthebel verwendet werden, damit gegebenenfalls ein in der einen Richtung verstellter Schalter, z. B. der zum Einschalten der Stoßerregung des Generators dienende, beim Drehen des Schaltapparates in der anderen Richtung nicht verstellt wird.

Auf die Schaltwalze wirkt ein Schaltmotor mit Druckknopfsteuerung, der über zwei Schütze entweder auf Vorwärts- oder Rückwärtslauf geschaltet wird. Die Druckknöpfe werden zweckmäßig so durchgebildet, daß der Druckknopf für »Vorwärts« den Schaltapparat sowohl aus der Nullstellung' als auch aus der Rückwärtsstellung in Gang setzen kann. Durch den zum Stillsetzen dienenden Druckknopf wird die Schaltwalze zweckmäßig in die Nullstellung zurückgedreht. Dies kann sowohl aus der Schaltstellung »Vorwärts« als auch aus der Schaltstellung »Rückwärtsic geschehen. Der für die Rückwärtsfahrt be- stimmte Druckknopf wird sinngemäß so durchgebildet wie der für die Vorwärtsfahrt bestimmte.

In den Figuren sind als Ausführungsbeispiel der Erfindung "Schaltbilder für die Druckknopfsteuerung eines Wechselstromachiffsantriebes dargestellt.

Fig. ι zeigt die Abwicklung einer Schaltwalze, welche zur Bestimmung der Fahrtrichtung und zur Regelung der Erregung der elektrischen Maschinen des Schiffsantriebes dient.

Diese Schaltwalze wird von einem nicht dargestellten Motor angetrieben, der durch die später erläuterte Druckknopf steuerung geschaltet wird. Mit der drehbar angeordneten Schaltwalze arbeiten feststehende Kontakte i, 2, 3, 4 bis 15 zusammen. Diese Kontakte werden durch die in der Figur darüber dargestellten Beläge der Schaltwalze immer paarweise zusammengefaßt, so daß Kontaktpaare 1 + 2, 3 + 4, 5 + 6, 7+8, 9+10, 11+ 12, 13 + 14, 13+15 und 13+ 16 gebildet werden. Die zu diesen Paaren gehörigen Beläge sind leitend miteinander verbunden. Die Zif- 11-5 fern I,bis V bezeichnen die einzelnen Schaltstufen des Schaltapparates, und zwar werden in der Schaltstufe I die Fahrtrichtungschalter gesteuert, in· der Schaltstufe II das Entregen des Generators und Motors, in der Schaltstufe III die Stoßerregung des Generators, in der Schaltstufe IV die Normalerre-

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güng des Motors und in der ScKaltstüfe V die ■Einschaltung der für den Normalbetrieb bestimmten Motor- und Generatorerregung. In der mit. ο bezeichneten Schaltstellung ist der Antrieb stillgesetzt. -

"In Fig. 2 ist das Schaltbild des Antriebes und . in Fig. 3 sind die Arbeitsstromkreiise für die drei zur Steuerung der in - Fig. 1 dargestellten Schaltwalze bestimmten Druckknöpfe dargestellt.

Mit Ώ ist in Fig. 2 der Wechselstromgenerator, mit M der Wechselstrommotor bezeichnet. Für die Überwachung der Drehzahl des Motors . dient ein Relais Ά und für, die Überwachung des Synchronlaufes ein.Relais B. In Fig. 3 bedeutet V das Schütz zum Inbetriebsetzen, des Schaltwalzenantriebsmotors in der. Vorwärtsrichtung und R in der Rückwärtsrichtung. D_v ist der der Vorwärtsrichtung, D₁- der der Rückwärtsrichtung zugeordnete Steuerdruckknopf. Mit Hilfe des Druckknop-■feis iDsi wird der Antrieb stillgesetzt.. . Das Schaltbild zeigt in üblicher Weise Arbeits^: und Ruhekontakte, und zwar sind mit W₁, W₂, W₃, W₄ bis W₁₃, W₁₆ die Arbeitskontakte der in Fig. Γ dargestellten Schaltwalze,, mit Rv R-2> Rb Kontakte des Schaltschützen,/?, mit V₁, V₂, V₃ Koniakte des Schaltschützen V; jriif H₁, H₂ Kontakte eines Hilfsrelais H bezeichnet. S ist ein weiteres Hilfsrelais und Z ein Zeitrelais. Diesen sind die Kontakte S₁, S₂ bzw. Z₁ zugeordnet. Mit F₂, F₃ und F₄; in Fig. 2 sind im Erregerstromkreis des Wechselstrommotors M liegende Schalter bezeichnet, die dazu dienen, 'entsprechend der jeweiligen SchaltsteUung der in Fig. 1 dargestellten Schaltwalze 'die Erregung des Motors zu 'regeln. In den Stellungen ο bis III ist der Schalter .F₃ geschlossen, beim Übergang zur SchaltsteUung IV werden die Schalter F₂ und F₄ geschlossen und der Schalter F₃ geöffnet. In der SchaltsteUung V wird der Schalter F₂ geöffnet.

Die Druckknopfsteuerung arbeitet folgendermaßen: Es sei zunächst angenommen, daß die in Fig. 1 dargestellte Nockenwelle in der Nullstellung steht. Beim Drücken des Voräusdruckknopfes D_v wird der Erregerstromkreis für das Schütz V über die in der NuIllage der Schaltwalze geschlossenen Kontakte W₁, W₂ geschlossen. Dieses schließt nach seinem Ansprechen am Kontakt V₁ einen Haltestromkreis, so daß es auch nach. Loslassen des Druckknopfes D_v erregt bleibt.

Der zum Antrieb der Schaltwalze dienende Motor läuft in der Vorwärtsrichtung und verstellt die Schaltwalze zunächst in die Schaltstellung I, so daß die Fahrtrichtungschalter des Motors im Sinne. der Vorwärtsfahrt ge-

fio schlossen werden. Der Motor läuft weiter bis in 'die SchaltsteUung III, in der er sich durch .

Unterbrechen: der "Kontakte W₁, W₂ selbsttätig stillsetzt. Der Propellermotor läuft in diesen Schaltstufen infolge der Stoßerregung des Generators asynchron an. Wenn der Motor die -dem Generator 'entsprechende Drehzahl erreicht hat, spricht das -Relais A an und betätigt über die Kontakte W₁₃, W₁₄ den Kontaktu4t 'und den Kontakt B₁ das Relais S. Dieses Relais bringt über die. Kontakte W₁₃, W₁₆ und S₂ das Relais H zum Ansprechen, Hierdurch wird das Schaltmotorschütz V über die Kontakte H₁,- W₅, W₆ und R₁ wieder zum Ansprechen gebracht, infolgedessen schließt sich wieder der Selbsthaltestromkreis" für die Vorwärtsspule: V am Kontakt V₁, und .die Schaltwalze läuft in die Stellung IV weiter. Hier erhält der Motor M, wie bereits erwähnt, durch Schließen der . Schalter F₂, F₄ Erregung und zieht sich in Tritt. · Wenn Motor M und Generator G synchron laufen, spricht das Relais B an, welches über den Kontakt B₂ das Zeitrelais Z zum Anlaufen bringt. In Abhängigkeit von diesem Zeitrelais wird das Hilfsrelais// über die Kontakte W₁₃, W₁S 'und Z₁ erregt, .welches wiederum über die Kontakte H₁, W₅, W₆,. R₁ das Motorschütz V einschaltet. Die Schalt-/ walze läuft somit in die SteUungV weiter, wo durch Öffnen des Schalters F₂ die Erregung des Motors bis auf den Normalbetriebswert geschwächt wird.

Beim Drücken des Rückwärtsdrückkhop- fi&sJDr wird über den geschlossenen Schalt-walzenkontaktW₃, W₄ das Schütz^ erregt. Wenn das Kommando »Zurück« nicht, wie . hier ,angenommen, -in der Stellung V, sondern noch während des Voraushochlaufens, z. B. in der Zwischenstellung III. und IV erfolgt, ' so wird der Stromkreis für das Vorausschütz durch Betätigung des Druckknopfes D_r unterbrochen,. 'und das Schütz V fäUt ab. Wenn das Kommando »Zurück« zu einem Zeitpunkt erfolgt, in dem für das Schütz V das Relais^ !angesprochen hat, so wird auch' in diesem FaUe das Schütz V abgeschaltet, dadurch, daß durch Anziehen des Schützes R der Kontakt ^₁ für das Schütz V geöffnet wird. Nachdem dies geschehen ist, läuft der Schalterantrieb bis zur SfseUunglll rückwärts uo durch, womit sich das oben über das Synchronisieren Gesagte wiederholt. Gleiches gut auch für das Kommando. »Vorwärts«, wenn es nicht von der Nullstellung erfolgt.

Bei dem Kommando »Halt« ist die Schaltfolge ähnlich wie bei den oben beschriebenen Kommandos. Biei SteUung des Schalters auf »Voraus« wird beim Kommando »Halt« der Stromkreis für das Schütz R über ,dem Druckr knopfkontakt,D_si! und dem Schaltwalzenkontakt W₁₁, W₁₂ geschlossen. Der Druckknopfkontakt wird .dann durch Relais R überbrückt,

raid die Sdialtwalze läuft bis zur Nullstellung zurück. In ähnlicher Weiste wird aus der Stellung V »Zurück« der Stromkreis über den Schaltwalzenkontakt W₉, W₁₀ geschlossen und schaltet sich ebenfalls in. der Nullstellung ab. Wenn in einer Anlage, beispielsweise bed einem Schiffsantrieb, mehrere Generatoren und Motoren für den Antrieb verwendet werden, kann man die Druckknopfsteuerung so

ίο durchbilden, daß auch das wahlweise Zusammenschalten und Betreiben einer beliebigen Anzahl von Motoren und. Generatoren von der Druckknopfsteuerung mitumfaßt wird. Man wird in diesem Falle mechanische oder elektrische Verriegelungseinrichtungen für die einzelnen, jeder Antriebsgruppe zugeordneten Druckknöpfe vorsehen, so daß beispielsweise nach Einstellung eines mechanischen oder elektrischen Vorbereitungsschalters jeweils mittels eines einzigen Druckknopfes die gewünschte Zusammenschaltung und das Anlassen der zusammengeschalteten Maschinen erfolgt. Man kann auf diese Weise mit der Druckknopfsteuerung nach Betätigung der Vorbereitungshebel z. B. zwei Motoren wahlweise mit einem Generator zusammenschalten.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Anlaßeinrichtung für Synchronmotoren von Fahr zeugantrieben, insbesondere Schiffsantrieben, mit einer elektrisch angetriebenen ' Schaltwalze, welche aus einer Nullage heraus in beiden Richtungen Schaltstufen zum Steuern der Fahrtrichtung des Motors, zum Einschalten einer Stoßerregung des speisenden Generators für das asynchrone Anlassen des Motors, zur Normalerregung des Motors für seine Synchronisierung und zum Einstellen der Betriebserregungen des Motors und Generators durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Handschalter (z. B. Druckknopfschalter) in Gang gesetzte Schaltwalze sich nach Erreichen der Schalt- stufe, in der die Stoßerregung des Generators eingeschaltet werden soll, selbsttätig stillsetzt und selbsttätig dann, wenn ein die Motordrehzahl überwachendes Relais (A) nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl angesprochen hat, weiterläuft in die Schaltstufe, in welcher die Normalerregung des Motors eingeschaltet wird, daß sich die Schaltw-alze in dieser Stellung abermals selbsttätig stillsetzt und erst dann weiterläuft, wenn ein den Synchronismus überwachendes Relais (B) angesprochen hat.
2. 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Rücklaufen in 'die Nullage Schaltstufen zur Entregung des Generators und des Motors und zur Ausschaltung der Fahrtrichtungsschalter des Wechselstrommotors durchlaufen werden.
3. 3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ausweichende Schalterbetätigungshebel, so daß gegebenenfalls ein bei 'der einen Richtung der Schaltwalze verstellter Schalter (z. B. der zur Einschaltung der Stoßerregung des Generators dienende Schalter) beim Bewegen in der anderen Richtung nicht verstellt wird.
4. 4. Antrieb nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwalze beim Schalten des zum Stillsetzen dienenden Druckknopfes in die Nullage zurückläuft.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen