DE966903C - Elektrisches Getriebe - Google Patents

Elektrisches Getriebe

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DE966903C
DE966903C DES35033A DES0035033A DE966903C DE 966903 C DE966903 C DE 966903C DE S35033 A DES35033 A DE S35033A DE S0035033 A DES0035033 A DE S0035033A DE 966903 C DE966903 C DE 966903C
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Josef Tittel
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K51/00Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/0016Control of angular speed of one shaft without controlling the prime mover

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Elektrisches Getriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Getriebe, an dem ein kollektorloser Generator einen kollektorlosen Motor speist. In erster Linie handelt es sich dabei um einen Synchrongenerator bzw. einen Synchronmotor. Man kann aber auch Asynchrongeneratoren bzw. Asynchronmotoren (insbesonder mit Käfigwicklung im Sekundärteil) für das Getriebe benutzen. Das neue Getriebe, das sich insbesondere für die Übertragung von großen Leistungen eignet, hat die Eigenschaft, daß die Antriebs- und die Abtriebsdrehzahl erstens sich um einen bestimmten Faktor voneinander unterscheiden können, indem etwa eine Herabsetzung der Drehzahl auf einen Bruchteil herbeigeführt wird, außerdem kann aber auch das Verhältnis der Antriebs-und der Abtriebsdrehzahl in weiten Grenzen am Getriebe geregelt werden. Das Getriebe hat ferner die Eigenschaft; daß es - bis auf geringe Eigenverluste des verwendeten Generators und des Motors - verlustfrei und außerdem vollkommen verschleißfrei arbeitet, was insbesondere darauf zurückzuführen ist, daß Generator und Motor keine Kollektoren und damit verbundene zusätzliche Regeleinrichtungen benötigen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des neuen Getriebes ist seine Verwendung bei einem Antrieb von Einphasengeneratoren, die auf ein Einphasennetz, z. B. auf ein i62/speriodiges Bahnnetz, arbeiten. Da an dem Einphasengenerator ein pulsierendes Drehmoment auftritt, so hat der Antrieb des Generators über mechanische Getriebe, insbesondere über Zahnradgetriebe (zwecks Heraufsetzung der Drehzahl der Kraftmaschine [Dampfturbine]) den Nachteil, daß diese mechanischen Getriebe einem starken Verschleiß unterliegen. Das Getriebe der Erfindung weist diesen Nachteil nicht auf, da an dem Generator und an dem Motor zwischen den rotierenden Teilen eine mechanische Berührung nicht stattfindet.
  • Gemäß der Erfindung sind an dem elektrischen Getriebe, bestehend aus einem kollektorlosen Generator, der einen kollektorlosen Motor speist, die nicht mit dem Antrieb oder Abtrieb des Getriebes gekuppelten Teile von Motor und Generator drehbar gelagert und außerdem miteinander sowie mit einer drehmomentzu- oder -abführenden Hilfsmaschine gekuppelt. Je nach dem Polzahlverhältnis zwischen dem Getriebegenerator und dem Getriebemotor wird an dem Getriebe die Antriebs- und die Abtriebsdrehzahl um einen bestimmten Faktor geändert. Außerdem kann jedoch, je nach der Drehzahl der Hilfsmaschine, das Verhältnis zwischen Antriebs- und Abtriebsdrehzahl betriebsmäßig geändert bzw. geregelt werden, zu welchem Zweck die Hilfsmaschine in ihrer Drehzahl regelbar ist.
  • Es ist bereits ein elektrisches Getriebe bekannt, das aus zwei drehbaren Feldmagnetgehäusen und zwei drehbaren Ankern mit Kommutatorwicklungen besteht, wobei das eine Feldgehäuse mit dem dem anderen Feldgehäuse zugehörigen Anker starr verbunden ist und das diesem Anker zugehörige Feldgehäuse mit dem Antrieb und der andere Anker mit dem Abtrieb des Getriebes verbunden ist. Die Erfindung unterscheidet sich demgegenüber zunächst schon dadurch, daß für das Getriebe kollektorlose Maschinen benutzt werden. Bei den Kollektormaschinen der bekannten Anordnung müssen, da auch die Feldgehäuse der Maschinen rotieren, rotierende Bürsten und rotierende Bürstenhalter für beide Kollektormaschinen vorgesehen werden. Dadurch wird aber die Kommutierung ungünstig beeinflußt, da sich unter dem Einfluß der Fliehkräfte und der Rotation zusätzliche Erschütterungen an den Bürsten ergeben. Kommutatorlose Maschinen lassen sich auch für Leistungen ausführen, die wesentlich die obere Leistungsgrenze von Kommutatormaschinen überschreiten. Im übrigen weist die bekannte Anordnung auch nicht das Merkmal auf, daß die nicht mit dem Antrieb oder dem Abtrieb gekuppelten Teile von Motor und Generator miteinander und mit einer drehmomentzu- oder -abführenden Hilfsmaschine gekuppelt sind. Durch diese Hilfsmaschine wird aber eine Regelung der Abtriebsdrehzahl des Getriebes in weiten Grenzen ermöglicht.
  • Im folgenden ist die Erfindung an Hand des Ausführungsbeispieles der Fig. I der Zeichnung näher erläutert.
  • Es handelt sich einerseits um den Antrieb eines Drehstromgenerators 7, der ein 5operiodiges Drehstromnetz 8 speist, andererseits um den Antrieb eines Einphasengenerators g, der ein I62/3periodiges Einphasenbahnnetz Io speist. Man könnte für den Antrieb der beiden Generatoren gesonderte Kraftmaschinen, in diesem Falle gesonderte Dampfturbinen, verwenden. Abgesehen davon, daß man dabei für, den Antrieb des Einphasengenerators ein die Drehzahl herabsetzendes Zahnradgetriebe dazwischenschalten müßte, damit die Dampfturbine zur Erlangung eines guten Wirkungsgrades mit genügend hoher Drehzahl läuft, entsteht dabei der weitere Nachteil, daß die insgesamt zur Verfügung stehende Dampfturbinenleistung auf zwei Turbinen aufgeteilt werden muß, wodurch der Gesamtwirkungsgrad der Dampfturbinen erheblich verschlechtert wird, da bekanntlich mit der Steigerung der Leistung an der Dampfturbine auch eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades eintritt. Dieser Nachteil wird nun bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch vermieden, daß die Dampfturbine II sowohl den Drehstromgenerator 7 als auch den Einphasengenerator g antreibt, den letzteren jedoch über das Getriebe gemäß der Erfindung. Das Getriebe besteht dabei aus einem Synchrongenerator I, dessen Läufer unmittelbar mit der Welle der Turbine II gekuppelt ist und über die Schleifringe 12 mit Gleichstrom erregt wird. 2 ist der Synchronmotor des Getriebes, dessen Läufer mit dem Einphasengenerator g gekuppelt ist und ebenfalls über die Schleifringe 13 mit Gleichstrom erregt wird. Die die Läufer von Motor und Generator umgebenden Teile I9 und 2o (normalerweise als Ständer bezeichnet) sind nun erstens bei 3 miteinander mechanisch gekuppelt; außerdem sind sie an den Stellen I4, 15, 16 und 17 in dem gemeinsamen Gehäuse 18 drehbar gelagert. Die Mehrphasenwechselstromwicklungen 5 in diesen drehbaren Außenläufern I9 und 2o sind über die Verbindungslaschen 6 aufeinandergeschaltet, wodurch die von dem Generator i abgegebene elektrische Leistung dem Motor 2 des Getriebes zugeführt wird. Da diese Mehrphasenwicklungen in ihrer Auslegung durch die Strom- und Spannungsverhältnisse eines Netzes nicht behindert sind, können sie für die speziellen Verhältnisse am Getriebe in der günstigsten Weise dimensioniert werden. Man wird sie als Ein- oder Zweistabwicklungen pro Nut für Niederspannung ausführen, wodurch die Stirnverbindungen einfacher und stabiler werden. Die Ein- oder Zweistabwicklung kann dabei in halbgeschlossenen Nuten untergebracht werden, wodurch die Zahnpulsationsverluste vermindert werden. Ferner wird man die beiden Wicklungen für eine Phasenzahl größer als drei ausführen. Dadurch ergeben sich günstigere Verhältnisse bezüglich der Schaltverbindungen und der Wickelkopfausladung.
  • Die Außenläufer ig und 2o des Generators i und des Motors 2 sind nun über eine Hohlwelle 21 noch mit einem Zahnradgetriebe 22 gekuppelt, dessen Ritzen mit der Hilfsmaschine 23 gekuppelt ist. Diese Hilfsmaschine ist als Dampfturbine ausgeführt. Entsprechend der hohen Übersetzung am Zahnradgetriebe 22 läuft sie mit hoher Drehzahl. Die Anordnung des Getriebes wirkt derart, daß zunächst die von der Turbine II abgegebene Leistung über den Generator I und den Motor 2 dem Einphasengenerator 9 zugeführt wird, wobei die Drehzahl am Einphasengenerator entsprechend dem Verhältnis der Polzahlen am Generator I und am Motor 2 herabgesetzt ist. Verlangt nun eine Änderung des Frequenzverhältnisses zwischen den beiden Netzen 8 und Io, also insbesondere eine Änderung der Frequenz des I62/3periodiges Bahnnetzes, eine Änderung der Drehzahl des Einphasengenerators 9, so kann dies dadurch erzielt werden, daß mit Hilfe der Hilfsmaschine 23 und der Zahnradübersetzung 22 die beiden miteinander gekuppelten Außenläufer I9 und 2o des Getriebes in Umdrehung versetzt werden.
  • Wenn die Frequenz. des Einphasennetzes den Normalwert unter- und überschreitet, muß die Umdrehungsrichtung der Außenläufer I9 und 20 umkehrbar sein. Da dies regeltechnisch schwierig zu bewältigen ist, ist es vorteilhafter, die Polzahlverhältnisse an dem Generator und an dem Motor derart zu wählen, daß auch beim Sollwert der Frequenz des Einphasennetzes bzw. auch des Drehstromnetzes die Außenläufer I9 und 2o mit einer bestimmten Drehzahl gedreht werden müssen um die An- und die Abtriebswelle des Getriebes auf die erforderlichen Drehzahlen zu halten. Beispielsweise erfordert das Frequenzverhältnis zwischen Drehstrom- und Einphasennetz an sich ein Polzahlverhältnis von I : 3 zwischen dem Generator I und dem Motor z. Beim Sollwert der beiden Frequenzen würden dann die Außenläufer I9 und 2o stillstehen. Führt man jedoch Generator und Motor des Getriebes mit einem größeren Polzahlverhältnis, z. B. I : 6, aus, dann müssen auch beim Sollwert der beiden Frequenzen die Außenläufer I9 und 2o mit Hilfe der Hilfsmaschine 23 auf einer bestimmten Drehzahl gehalten werden, wobei jedoch die Drehzahl der Außenläufer I9 und 2o derart groß ist, daß bei den maximalen betriebsmäßigen Schwankungen der An- und der Abtriebsdrehzahl des Getriebes, hervorgerufen durch die Frequenzschwankungen der Netze 8 und Io, die Drehzahl der Hilfsmaschine 23 den Wert Null nicht erreicht, so daß kein Wechsel ihrer Drehrichtung bei diesen betriebsmäßigen Schwankungen bzw. Regelungen eintritt.
  • Im folgenden sind die Verhältnisse am Getriebe bezüglich Drehzahlen, Polzahlen und Leistungen näher untersucht. Es bedeuten dabei n1 die Drehzahl des mit der Turbine II gekuppelten Innenläufers des Generators I, n2 die Drehzahl der miteinander gekuppelten beiden Außenläufer I9 und 2o und n3 die Abtriebsdrehzahl des Innenläufers am Getriebemotor 2. p1 ist die Polpaarzahl des Getriebegenerators, p2 die des Motors. N1 ist die von der Turbine II dem Getriebe zugeführte Leistung, N3 die an den Einphasengenerator von dem Getriebe abgegebene Leistung und N2 die von der Hilfsmaschine 23 dem Getriebe zugeführte Leistung. Da an den Mehrphasenwicklungen in den Außenläufern I9 und 2o infolge ihrer Aufeinanderschaltung Frequenzgleichheit herrschen muß, so gilt bei gleicher Phasenfolge dieser Mehrphasenwicklungen (d. h. also bei gleicher Phasenaufeinanderfolge im selben Umlaufsinn am Generator und am Motor) die Gleichung (n1 - n2) p1 = (n3 - n2) p2 Daraus läßt sich für das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Außenläufer I9 und 2o und der Drehzahl der Turbine II die Gleichung ableiten. Da andererseits die Drehmomente an den Außenläufern I9 und 2o infolge ihrer Kupplung und gemeinsamen drehbaren Lagerung einander gleich sein müssen, so kann aus den Drehzahlverhältnissen auch das Leistungsverhältnis bestimmt werden. Es ergibt sich die Gleichung Ist an den Mehrphasenwicklungen der I und 2 die Phasenfolge an der Maschine 2 die entgegengesetzte wie an der I, so lautet die Gleichung (I) nunmehr - (n1 - n2) p1 = (n3 - n2) p2. (4) Ebenso lautet die Gleichung (2) nunmehr Ferner ergibt sich für das Leistungsverhältnis An einem Beispiel sollen die genannten Gleichungen noch erläutert werden. Ist die Drehzahl n1 der Turbine II = und die Drehzahl des Einphasengenerators 9 = Iooo Umdr./min und ist der enrator I des für Polpaarzahl = I und der Motor 2 für eine Polpaarzahl = 6 ausgeführt, so ergibt sich bei gleicher Phasenfolge an den Mehrphasenwicklungen gemäß der Gleichung (2) für die Drehzahl n2 an den Außenläufern i9 und 2o der Wert 60o LTmdr./min. Das Leistungsverhältnis ist dann = i, d. h., die Leistungsabgabe der Hilfsmaschine 23 ist gleich der der Hauptturbine Die Gesamtleistung an der Abtriebsseite N3 ist dann gleich der .Summe der beiden Leistungen von 1 und N2.
  • Bei entgegengesetzter Phasenfolge der Mehrphasenwicklung am Motor 2 ist die gleiche Leistungsabgabe und Leistungsverteilung auf Haupt-und Hilfsturbine nur dann zu erreichen, wenn die Abtriebsdrehzahl die entgegengesetzte ist, d. h. n3 ist = - Iooo. Für n2 ergibt sich dann der Wert - 428. Die Hilfsturbine muß jetzt die entgegengesetzte Drehrichtung haben. Das Leistungsverhältnis zwischen Haupt- und Hilfsantrieb bzw. -abtrieb hat sich bei dieser Änderung der Phasenfolge nicht geändert.
  • Bezüglich der Modellgrößen der Maschinen in dem obigen konkreten Beispiel ergeben die obigen Gleichungen, daß für den Generator I des Getriebes ein 3oootouriges 2poliges Modell für die halbe Gesamtleistung vorzusehen ist, während für den Motor 2 ein 5ootouriges I2poliges Modell ebenfalls für die halbe Gesamtleistung zu wählen ist. Es ist dies darauf zurückzuführen, daß an der Maschine 2, trotzdem die Abtriebsdrehzahl Iooo ist, infolge der Drehung des Außenläufers 2o nur eine Relativdrehzahl zwischen Außen- und Innenläufer von 5oo vorhanden ist.
  • Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich eine relativ hohe Leistung für die Hilfsturbirne 23, da das Polizahlverhältnis zwischen den Maschinen I und 2 nicht, wie dies an sich die Frequenzen im Drehstrom- und im Einphasonnetz verlangen, I : 3, sondern I : 6 ist. Dabei können sehr große Schwankungen zwischen dem Drehstrom- und dem Einphasennetz in der Frequenz zugelassen werden, wobei trotzdem der Regelbereich der Drehzahl an der Hilfsturbine 23 vom Nullwert noch weit entfernt ist. Sind keine so großen Schwankungen der Frequenzen in den beiden Netzen zu erwarten bzw. läßt man an der Hilfsmaschine 23 einen stärkeren prozentualen Regelbereich zu, dann kann man ein kleineres Polzahlverhältnis zwischen den Maschinen I und 2 des Getriebes wählen, indem man etwa den Generator I für die Polzahl zwei ausführt und den Motor für die Polzahl zehn oder acht. Wie aus den obigen Gleichungen (3) und (6) hervorgeht, .ist dann eine weitaus geringere Leistung für die Hilfsturbine 23 erforderlich.
  • Die obigen Gleichungen sind unter der Annahme aufgestellt, daß die Maschinen I und 2 Synchronmaschinen sind; man kann das Getriebe jedoch auch mit Asynchronmaschinen, insbesondere mit Käfigwicklung im Sekundärteil, ausführen. Es treten dann nur geringfügige Verschiebungen an den obigen Gleichungen auf, die durch den Schlupf an den Asynchronmaschinen bedingt sind. Man kann auch die eine Maschine als Synchronmaschine und die zweite als Asynchronmaschine ausführen, wobei man zweckmäßig die als Generator wirkende Maschine an dem Getriebe als Synchronmaschine ausführen wird, um mit Hilfe ihrer Gleichstromerregung den Aufbau der Felder in den Maschinen von vornherein zu gewährleisten. Zusätzliche Schleifringe sind darin nicht erforderlich; es entfallen sogar die Schleifringe I3 für den Motor des Getriebes. Führt man beide Maschinen I und 2 als Asynchronmaschinen aus, dann kann eine Erregung der Maschinen durch Kondensatoren herbeigeführt werden, die zu den Mehrphasenwicklungen in den Außenläufern I9 und 2o parallel geschaltet sind. In diesem Falle werden (z. B. dreiphasige) Schleifringe - etwa auf der Hohlwelle 2I der Fig. I -erforderlich, über die die Kondensatoren an die Mehrphasenwicklungen 5 der Teile I9 und 20 angeschlossen sind.
  • In den obigen Ausführungen ist einmal eine gleichsinnige Phasenfolge an dem Generator und dem Motor des Getriebes vorausgesetzt, einmal eine entgegengesetzte Phasenfolge. Die Verluste sind bei diesen Schaltungen etwa gleich. In bezug auf die mechanische Ausführung, besonders der Lager, dürfte die Schaltung mit gleicher Phasenfolge günstiger sein, weil Außen- und Innenläufer gleichsinnig umlaufen, woraus sich eine geringere Relativgeschwindigkeit zwischen der Außen- und der Innenwelle an der Lagerung ergibt.
  • Da an den elektrischen Maschinen des Getriebes Verluste auftreten, empfiehlt es sich, bei großen Leistungen des Getriebes dieses zu kapseln und mit einer zwangläufigen Kühlung auszurüsten. Insbesondere ist eine Kühlung der Maschinen des gekapselten Getriebes mit Wasserstoff vorteilhaft, die in an sich bekannter Weise (Ringlaufkühlung mit Rückkühler) durchgeführt werden kann.
  • Die Anordnung nach der Erfindung kann auch dazu benutzt werden, zwischen zwei Netzen voneinander abweichender Frequenz eine regelbare Energieübertragung zu bewerkstelligen. Insbesondere kann man die Erfindung für einen Frequenzumformer zur Speisung eines I62/3periodigen Bahnnetzes aus einem 5operiodigen Drehstromnetz verwenden, wobei die Frequenz des Bahnnetzes gegenüber der Frequenz des Drehstromnetzes in ähnlicher Weise schwanken kann, wie dies bereits an Hand der Fig. I der Zeichnung geschildert ist. Zu diesem Zweck ist an der eingangs definierten Anordnung der Erfindung an Stelle der mechanischen Drehmomentaufnahme oder -abgabe auf der Antriebs- oder Abtriebsseite des Getriebes der entsprechende Teil des Getriebegenerators oder -motors (also entweder der Innenläufer der Maschine I oder der Innenläufer der Maschine 2 in Fig. I) für die Aufnahme oder Abgabe elektrischer Leistung mit einer Wechselstrom- (zweckmäßig Drehstrom-) Wicklung ausgerüstet und an ein. Wechselstrom- (Drehstrom-) Netz angeschlossen.
  • Fig. 2 der Zeichnung veranschaulicht diese Anordnung an einem Beispiel.
  • Ebenso wie in Fig. I ist 9 der einphasige Generator, der ein I62/3periodiges Bahnnetz Io speist. An dem vorgeschalteten Getriebe gemäß der Erfindung entspricht., der Motor 2 dem Motor 2 der Fig. i. Er ist als Synchronmaschine ausgeführt und wird an seinem Innenläufer über die Schleifringe 13 mit Gleichstrom erregt. Sein Außenläufer 20 ist jedoch mit der vorgeschalteten Maschine 24. sowohl elektrisch als auch mechanisch anders verbunden, als dies zwischen den Maschinen i und ?- der Fig. i der Fall ist. Diese Maschine 2:a. besitzt einen ruhend gelagerten Ständer 25, der mit einer normalen Drehstromwicklung an das 5operiodige Netz 8 angeschlossen ist. Der Läufer 26 besitzt eine Mehrphasenwicklung 5, die auf die bezüglich der Phasenzahl und spannung in gleicher Weise ausgestattete Mehrphasenwicklung 5 im Außenläufer der Maschine 2 über die Schaltverbindungen 6 geschaltet ist. Außerdem ist der Läufer 26 der Maschine 24 mit dem Außenläufer 2o der Maschine 2, über die Kupplungsstücke 3 mechanisch gekuppelt. Der Läufer 26 wird ferner von der als Dampfturbine ausgebildeten Hilfsmaschine 23 über ein die Drehzahl herabsetzendes Zahnradgetriebe 27 regelbar angetrieben. Bei der Anordnung der Fig. 2 entsprechen also die Teile 26 und 2o den Teilen I9 und 2o der Fig. I, und der Ständer 25 wird nicht mechanisch angetrieben, sondern es wird ihm elektrisch vom Drehstromnetz 8 Energie zugeführt. Die Wirkungsweise der Hilfsmaschine 23 für die Regelung der Abtriebsdrehzahl des Getriebes (Drehzahl des Generators 9) ist jedoch dieselbe wie bei der Anordnung der Fig. I. Es können also wiederum Schwankungen zwischen der Frequenz des einphasigen Bahnnetzes und der des Drehstromnetzes auftreten, ohne daß deshalb die Energieübertragung von dem einen auf das andere Netz gestört wird, da man dem durch Regelung der Drehzahl der Maschine 23 begegnen kann. Diese Regelung kann selbsttätig, etwa in Abhängigkeit von den Frequenzschwankungen oder von dem Leistungsfluß zwischen den beiden Netzen, herbeigeführt werden. Bei der Anordnung der Fig. 2 wird man wiederum die Polzahlen der Maschinen 24 und 2 so wählen, daß die Leistung der Hilfsmaschine 23 nur so groß zu sein braucht, als es mit Rücksicht auf die Frequenzregulierung erforderlich ist. Im übrigen gelten die' an Hand der Fig. I geschilderten Bedingungen bzw. Verhältnisse. Es tritt nur an Stelle der früheren Drehzahl n1 der Hauptturbine II jetzt die synchrone Drehzahl des Drehfeldes im Ständer des Frequenzumformers 24 mit der Polpaarzahl p1. Für die Bestimmung der Drehzahl n2 der Hilfsmaschine 23 und der Leistungen N2 und N3 gelten jedoch die früheren Gleichungen.
  • Sowohl in Fig. I als auch in Fig. 2 kann die Hilfsmaschine 23 auch eine elektrische Maschine sein, die zweckmäßig in der Drehzahl regelbar und die z. B. an das Drehstromnetz 8 angeschlossen ist. Beispielsweise kann man für diesen Zweck einen ständer- oder läufergespeisten Drehstromnebenschlußmotor verwenden, dessen Drehzahl bekanntlich in weiten Grenzen verlustlos regelbar ist. Ebenso könnte man einen Asynchronmotor mit Widerstandsregelung in seinem Sekundärkreis verwenden oder auch einen Leonard-Satz, wobei ein von dem einen Netz gespeister Drehstrommotor den Gleichstrom-Leonard-Generator antreibt der regelbar einen Gleichstrommotor speist, der die Hilfsmaschine 23 darstellt.
  • In den Ausführungsbeispielen der Fig. I und 2 sind der Motor und der Generator des Getriebes nebeneinander angeordnet; man könnte sie jedoch in an sich bekannter Weise konzentrisch ineinander anordnen, wobei die Außenläufer I9 und 2o der Fig. I bzw. der Innenläufer 26 und der Außenläufer 2o der Fig. 2 einen Zwischenläufer bilden, der außen beispielsweise von dem mit höherer Polzahl ausgestatteten Polrad des Getriebemotors umgeben ist, während er, selbst das niederpolige Polrad des Getriebegenerators umschließt. Das aktive Eisen des Zwischenläufers trägt auf der Innenseite der Mehrphasenwicklung für den Generator und an der Außenseite die Mehrphasenwicklung für den Motor. Es ergeben sich dann besonders einfache Schaltverbindungen zwischen den beiden Wicklungen. Auch die Lagerung dieses Zwischenläufers ist einfacher. Der Zwischenläufer kann dabei auch fliegend gelagert sein. Diese fliegende Lagerung ist auch bei der Nebeneinanderanordnung von Generator und Motor möglich, wodurch sich eine Verringerung der axialen Länge des Getriebes ergibt. Beispielsweise können in Fig. I die einander zugekehrten Lager für die Polräder von Generator und Motor entfallen, so daß Generator und Motor näher aneinandergerückt werden können und die mechanische Kupplung der Außenläufer i9 und --o ebenfalls einfacher und stabiler wird.

Claims (21)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrisches Getriebe, bestehend aus einem kollektorlosen Generator, der einen kollektor: losen Motor speist, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit dem Antrieb oder dem Abtrieb des Getriebes gekuppelten Teile von Motor und Generator drehbar gelagert und miteinander sowie mit einer drehmomentzu- oder abführenden Hilfsmaschine gekuppelt sind.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Hilfsmaschine regelbar ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine von den beiden Maschinen des Getriebes eine Synchronmaschine ist.
  4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor und der Generator des Getriebes verschiedene Polzahlen aufweisen.
  5. 5. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polzahlen am Motor und am Generator derart gewählt sind, daß beim Sollwert der Antriebs- und der Abtriebsdrehzahl die Hilfsmaschine in ihrer Drehzahl vom Werte Null abweicht.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Hilfsmaschine derart groß ist, daß bei den maximalen betriebsmäßigen Schwankungen der An- und der Abtriebsdrehzahl des Getriebes die Drehzahl der Hilfsmaschine den Wert Null nicht erreicht bzw. kein Wechsel ihrer Drehrichtung eintritt.
  7. 7. Anordnung, bei der eine Kraftmaschine (insbesondere eine Dampfturbine) einen Wechselstromgenerator und über das Getriebe nach den Ansprüchen- i bis 6 einen zweiten Generator antreibt und die Frequenzen der beiden Generatoren betriebsmäßig gegeneinander schwanken und gegebenenfalls außerdem beim Sollwert der Frequenzen um einen Faktor voneinander abweichen. B.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Generator an ein 5operiodiges Drehstromnetz, der zweite an ein I62/3periodiges Einphasenbahnnetz angeschlossen ist.
  9. 9. Anordnung nach den Ansprüchen I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Getriebe gekuppelte Hilfsmaschine. eine in der Drehzahl regelbare Kraftmaschine (insbesondere eine Dampfturbine) ist. Io.
  10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfturbine mit dem Getriebe über ein die Drehzahl herabsetzendes Zahnradgetriebe gekuppelt ist.
  11. II. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmaschine eine in der Drehzahl regelbare, von einem der beiden Netze gespeiste elektrische Maschine (z. B. ein Läufer- oder ständergespeister Drehströmnebenschlußmotor) ist.
  12. I2. Anordnung nach Anspruch I oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der mechanischen Drehmomentaufnahme oder -abgabe auf der Antriebs- oder Abtriebsseite des Getriebes der entsprechende Teil des Getriebegenerators oder -motors für- die Aufnahme oder Abgabe elektrischer Leistung mit einer Wechselstrom-(zweckmäßig Drehstrom-) Wicklung ausgerüstet und an ein Wechselstrom-- (Drehstrom-) Netz angeschlossen ist.
  13. 13. Frequenzumformer zur Speisung eines I62/3periodigen Bahnnetzes aus einem 5operiodigen Drehstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator des Getriebes des Anspruchs 12 an das 5operiodige Drehstromnetz angeschlossen ist, während der Motor einen Einphasengenerator für das 162/3-Periodennetz antreibt.
  14. I4. Anordnung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmaschine des Getriebes (insbesondere eine Dampfturbine) mit dem Innenläufer des Getriebegenerators, zweckmäßig über eine die Drehzahl herabsetzende Zahnradübersetzung, gekuppelt und der Innenläufer mit dem Außenläufer des Getriebemotors gekuppelt ist.
  15. I5. Anordnung nach den Ansprüchen 13 und I4, dadurch gekennzeichnet, daß der an das 5operiodige Drehstromnetz angeschlossene Generatorteil des Getriebes ein ruhender Ständer ist.
  16. I6. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrphasigen Wechselstromwicklungen des Getriebegenerators und -motors Ein- oder Zweistabwicklungen für Niederspannung sind.
  17. 17. Anordnung nach Anspruch I oder I6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromwicklungen des Getriebegenerators und -motors für eine höhere Phasenzahl als drei ausgeführt sind.
  18. 18. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrphasenwicklungen an dem Generator und an dem Motor des Getriebes bei gleichem Umlaufsinn auch dieselbe Aufeinanderfolge der Phasen haben. r'9.
  19. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 18, dadurch gekennzeichnet; daß das elektrische Getriebe gekapselt ist und mit Wasserstoff gekühlt wird. 2o.
  20. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator und der Motor des Getriebes-konzentrisch angeordnet sind, wobei die mit der Hilfsmaschine gekuppelten Teile einen gemeinsamen Zwischenläufer bilden, der von dem mit höherer Polzahl ausgestatteten Teil des Motors oder Generators umgeben ist, während er seinerseits den mit niederer Polzahl ausgestatteten Teil des Generators oder Motors umschließt.
  21. 21. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere die mit dem An- und Abtrieb des Getriebes gekuppelten Generator- und Motorteile fliegend gelagert sind. In Betracht gezogene Druckschriften.: Deutsche Patentschrift Nr. 696 q.14.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE696414C (de) * 1936-07-21 1940-09-20 Friedrich Stuebbe Sich selbsttaetig regelndes elektrodynamisches Getriebe

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