DE967802C

DE967802C - Device to ensure the stability of electric vehicle drives, especially ship drives

Info

Publication number: DE967802C
Application number: DES15828D
Authority: DE
Inventors: Walter Schaelchlin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-06-30
Filing date: 1939-07-01
Publication date: 1957-12-12

Description

Einrichtung zur Sicherung der Stabilität von elektrischen Fahrzeugantrieben, insbesondere Schiffsantrieben Die Erfindung betrifft die Sicherung der Stabilität von elektrischen Fahrzeugantrieben, insbesondere Schiffsantrieben, mit einem einen Synchronmotor speisenden Synchrongenerator mit Erregermaschine, deren Erregung in Abhängigkeit vom Belastungsstrom des Synchronmotors beeinflußt wird.Device to ensure the stability of electric vehicle drives, in particular ship propulsion systems. The invention relates to ensuring stability of electric vehicle drives, in particular ship drives, with one Synchronous motor feeding synchronous generator with exciter whose excitation is in Depending on the load current of the synchronous motor is influenced.

In elektrischen Anlagen mit von einem Generator gespeisten Motor, bei denen die Leistungsfähigkeit des Motors ungefähr gleich derjenigen des Generators ist, können Änderungen in der Motorbelastung die Generatorspannung erheblich beeinflussen. Bei konstanter Erregung des Generators kann eine Änderung der Motorlast dazu führen, daß der Motor außer Tritt fällt oder aus dem Synchronismus kommt, wenn es sich um einen Synchronmotor handelt, oder nicht mehr durchzieht, wenn er ein Induktionsmotor ist. Diese Gefahr ist besonders dann groß, wenn der Generator mit veränderlicher Geschwindigkeit betrieben wird, wie dies z. B. beim Manövrieren mit Schiffsantrieben der Fall ist, und wenn der Generator seinen Antrieb von einer mit veränderlicher Geschwindigkeit zu betreibenden Maschine erhält und die Geschwindigkeit des Motors durch die Frequenz der Generatorspannung bestimmt ist. Bei flüchtiger Betrachtung mag es den Anschein haben, daß eine angemessene Stabilisierung unabhängig von Spannungs- und Frequenzänderungen zu erreichen ist, wenn man die Erregung des Motors und des Generators hoch hält, doch ist ein solcher Betrieb nicht ratsam, da darunter der Wirkungsgrad leidet, wenn Motor und Generator ihre Stabilität für alle Schwankungen von Geschwindigkeit und Spannung aufrechterhalten sollen; es wäre notwendig, daß das Generatorfeld sehr stark erregt wird, und bei Verwendung eines Synchronmotors müßte nicht nur das Generatorfeld, sondern auch das Motorfeld eine sehr starke Erregung erhalten. Überdies müßte unter solchen Umständen der Generator und der Motor etwa 25% größer bemessen werden als bei Anwendung der nachstehend geschilderten Erfindung.In electrical systems with a motor fed by a generator, in which the performance of the engine is approximately equal to that of the generator changes in the engine load can significantly affect the generator voltage. With constant excitation of the generator, a change in the engine load can lead to that the engine falls out of step or comes out of synchronicity when it comes to a synchronous motor, or no longer pulls through if it is an induction motor is. This danger is especially great when the generator is variable Speed is operated, as z. B. when maneuvering with ship propulsion is the case, and if the generator has its drive from one with variable The machine to be operated receives the speed and the speed of the motor is determined by the frequency of the generator voltage. On cursory inspection it may appear that adequate stabilization regardless of tension and frequency changes can be achieved by changing the excitation of the motor and the Generator high, but is such an operation not recommended, because the efficiency suffers if the motor and generator are stable for them to maintain all fluctuations in speed and tension; it would be necessary that the generator field is very strongly excited, and when using a Synchronous motor should not only have the generator field, but also the motor field received very strong arousal. Moreover, under such circumstances the generator would have to and the motor can be sized approximately 25% larger than when using the following described invention.

Bisher wurden zur Überwachung der Stabilität besondere Regelvorrichtungen verwendet, um den Belastungsstrom gegen den Erregerstrom der zusammengeschalteten elektrischen Maschinen abzugleichen. Diese Regelvorrichtung umfaßte gewöhnlich Relais oder andere Stromschließvorrichtungen mit einer größeren Anzahl beweglicher Teile. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit und Minderung der Gestehungskosten ist es aber wünschenswert, die Anzahl der beweglichen Teile auf ein Mindestmaß herabzusetzen, wenn es schon nicht gelingt, sie sämtlich zu vermeiden. Je weiter man auf diese Weise die Zuverlässigkeit der Regelvorrichtung steigern kann, um so leichter ist es möglich, den Motor in der Nähe seines Kippunktes zu betreiben, ohne den Betrieb zu gefährden, und daraus ergibt sich dann wieder die Möglichkeit, Abmessungen und Gewicht der Maschinen. zu verringern.So far, special control devices have been used to monitor the stability used to change the load current against the excitation current of the interconnected to align electrical machines. This control device usually comprised relays or other power locking devices with a large number of moving parts. It is, however, to increase operational reliability and reduce production costs desirable to reduce the number of moving parts to a minimum, if it is not possible to avoid all of them. The further you go on this Way can increase the reliability of the control device, the easier it is it is possible to run the engine near its tipping point without stopping to endanger, and this then again results in the possibility of dimensions and Weight of the machines. to reduce.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird bei einer Einrichtung zur Sicherung der Stabilität von elektrischen Fahrzeugantrieben, insbesondere Schiffsantrieben, mit einem einen Synchronmotor speisenden Synchrongenerator mit Erregermaschine, deren Erregung in Abhängigkeit vom Belastungsstrom des Synchronmotors beeinflußt wird, erfindungsgemäß diese Erregermaschine zugleich zur Lieferung der Erregung des Generators und des Motors verwendet und so beeinflußt, daß der Synchronlauf der Hauptmaschinen auch bei Lastschwankungen dieser Maschinen erhalten bleibt.To achieve this goal, a facility is used to back up the stability of electric vehicle drives, especially ship drives, with a synchronous generator with excitation machine feeding a synchronous motor, influences their excitation depending on the load current of the synchronous motor is, according to the invention, this exciter machine at the same time to deliver the excitation of the generator and the motor are used and influenced in such a way that synchronous operation of the main machines is maintained even in the event of load fluctuations on these machines.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. I schematisch einen turboelektrischen Antrieb; Fig. 2 und 3 geben Betriebskurven; Fig. 4 und 5 stellen andere Ausführungsformen der Erfindung dar, und Fig.6 zeigt Betriebskurven für die Anlage nach Fig. 5.Embodiments of the invention are illustrated in the drawing, namely Fig. I shows schematically a turbo-electric drive; Figs. 2 and 3 give operating curves; Figures 4 and 5 illustrate other embodiments of the invention and FIG. 6 shows operating curves for the system according to FIG. 5.

In Fig. I ist II die mit veränderlicher Geschwindigkeit zu betreibende Antriebsmaschine für den Generator 17, und zwar eine Turbine, an deren Stelle aber auch eine Verbrennungskraftmaschine treten kann. Bei Schiffsantrieben wird gewöhnlich die Fahrgeschwindigkeit dadurch geändert, daß der Dampfeinlaß zur Turbine oder die Brennstoffzufuhr zu der antreibenden Verbrennungskraftmaschine verändert wird, was durch ein im Rohr 13 vorgesehenes Ventil 15 erfolgen kann. Der mit der Antriebsmaschine II gekuppelte Generator 17 erzeugt einen Wechselstrom, dessen Frequenz durch die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine II bestimmt wird. Er hat eine Feldwicklung I9. Vom Generator 17 wird der Propellerantriebsmotor 21 über einen Umschalter 23 gespeist, mit dessen Hilfe die Drehrichtung des Motors 21 zu bestimmen ist. Der Motor ist ein Synchronmotor mit der Feldwicklung 25. In den Stromkreisen der Feldwicklungen I9 und 25 liegen Regelwiderstände 27, 29, die dazu dienen, gegebenenfalls ein gewisses Verhältnis zwischen den Erregungsstärken der Feldwicklungen I9, 25 herzustellen. Ferner ist eine Erregermaschine 31 in die Erregerstromkreise eingeschaltet, die von einer Maschine 33 mit gleichbleibender Geschwindigkeit angetrieben wird. Der Erregerstromkreis des Generators verläuft von der oberen Klemme der Erregermaschine 31 über die Feldwicklung I9, den Regelwiderstand 27 nach der unteren Klemme der Erregermaschine 34 und der Erregerstrom für das Motorfeld 25 geht von der oberen Klemme der Erregermaschine 31 über die Feldwicklung 25 und den Regelwiderstand zur unteren Klemme der Erregermaschine 31. Die Erregermaschine hat wieder eine Feldwicklung 35, die aus einer Gleichstromquelle 37, 39 über einen Regler 41 und einen Regelwiderstand 43 gespeist wird.In FIG. I, II is the drive machine for generator 17 to be operated at variable speed, namely a turbine, but an internal combustion engine can also take its place. In the case of ship propulsion systems, the speed of travel is usually changed by changing the steam inlet to the turbine or the fuel supply to the driving internal combustion engine, which can take place through a valve 15 provided in the pipe 13. The generator 17 coupled to the prime mover II generates an alternating current, the frequency of which is determined by the speed of the prime mover II. It has a field winding I9. The propeller drive motor 21 is fed from the generator 17 via a changeover switch 23, with the aid of which the direction of rotation of the motor 21 can be determined. The motor is a synchronous motor with the field winding 25. In the circuits of the field windings I9 and 25 there are variable resistors 27, 29, which serve to establish a certain ratio between the excitation strengths of the field windings I9, 25, if necessary. Furthermore, an excitation machine 31 is connected to the excitation circuits, which is driven by a machine 33 at a constant speed. The excitation circuit of the generator runs from the upper terminal of the exciter 31 via the field winding I9, the variable resistor 27 to the lower terminal of the exciter 34 and the excitation current for the motor field 25 goes from the upper terminal of the exciter 31 via the field winding 25 and the variable resistor to lower terminal of the exciter 31. The exciter again has a field winding 35 which is fed from a direct current source 37, 39 via a regulator 41 and a variable resistor 43.

Der Regler 41 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kohledruckregler, dessen Scheiben 45 zwischen einem beweglichen Po1 47 und einem feststehenden Pol 49 angeordnet sind. Die zur Änderung des ohmschen Widerstandes dieses Reglers notwendigen Druckänderungen bewirkt ein Hebel 51, der mit dem beweglichen Kontakt 47 verbunden und am anderen Ende auf einer Welle 53 gelagert ist. Zur Bewegung der Welle 53 dient ein Motor 55. Mit dessen Hilfe kann also der vom Hebel 51 auf die Kohlescheiben 45 ausgeübte Druck geändert werden. Der Hebel 51 ist so zwischen Federn 57 eingespannt, daß der von ihm ausgeübte Druck sein Mindestmaß aufweist, solange der Motor 55 entregt ist. Sind keine Mittel vorhanden, um den Kohledruckregler 41 so einzustellen, daß ein Mindestmaß in der Erregung der Feldwicklung ig und 25 erreicht wird, so kann man den Regelwiderstand 43 für diesen Zweck benutzen. Der Motor 55 ist an die Sekundärwicklungen 59, 61 und 63 von Stromwandlern 65, 67 und 69 angeschlossen, deren Primärwicklungen durch die den Generator 17 mit dem Motor 2z verbindenden Leitungen 71, 73 und 75 dargestellt sind. Infolgedessen wird der Motor 55 in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom erregt, der zwischen dem Generator 17 und dem Motor 21 fließt.In the present exemplary embodiment, the regulator 41 is a coal pressure regulator, the discs 45 of which are arranged between a movable pole 47 and a stationary pole 49. The pressure changes necessary to change the ohmic resistance of this regulator are brought about by a lever 51 which is connected to the movable contact 47 and is mounted on a shaft 53 at the other end. A motor 55 is used to move the shaft 53. With its help, the pressure exerted by the lever 51 on the carbon disks 45 can be changed. The lever 51 is clamped between springs 57 in such a way that the pressure exerted by it is at its minimum as long as the motor 55 is de-energized. If no means are available to set the carbon pressure regulator 41 so that a minimum level of excitation of the field winding ig and 25 is achieved, the variable resistor 43 can be used for this purpose. The motor 55 is connected to the secondary windings 59, 61 and 63 of current transformers 65, 67 and 69 , the primary windings of which are represented by the lines 71, 73 and 75 connecting the generator 17 to the motor 2z. As a result, the motor 55 is excited depending on the load current flowing between the generator 17 and the motor 21.

In Fig. 2 zeigt die Kurve 77 die Beziehung zwischen der Leistung des Motors 2= und dem zwischen ihm und dem Generator 17 fließenden Belastungsstrom für einen gegebenen Erregerstrom und eine gegebene Geschwindigkeit des Generators und des Motors. Leistung und Belastungsstrom steigen an, bis eine Höchstleistung im Punkte 79 erreicht ist. Sodann sinkt die Leistung ab, während der Belastungsstrom wächst. Um die Stabilität des Motors aufrechtzuhalten, wird er daran gehindert, zu nahe an seiner Höchstleistung zu arbeiten. Deshalb sollte für eine vorher bestimmte Stabilitätsgrenze die Belastung für die durch die Leistungskurve 77 angegebenen Verhältnisse im wesentlichen durch die Linie 81 begrenzt sein. Um die Stabilität auch dann aufrechtzuerhalten, wenn die Belastung bis zur Linie 83 steigt, ist der Motor nach den Bedingungen zu betreiben, die durch die Leistungskurve 85 mit ihrem Höchstpunkt 87 angezeigt werden.In Fig. 2, curve 77 shows the relationship between the power of the motor 2 = and the load current flowing between it and the generator 17 for a given excitation current and a given speed of the generator and the motor. Power and load current increase until a maximum power in point 79 is reached. The power then drops while the load current increases. In order to maintain the stability of the engine, it is prevented from working too close to its maximum output. Therefore, for a previously determined stability limit, the load for the conditions indicated by the power curve 77 should be essentially limited by the line 81. In order to maintain stability even if the load rises up to line 83, the engine should be operated according to the conditions indicated by the power curve 85 with its maximum point 87.

In Fig. 3 veranschaulicht die Kurve 89 die Werte des Erregerstromes und des Laststromes für die Höchstleistung mit stabilem Betrieb. Sie umfaßt eine Reihe von Punkten, die den Punkten 79 und 87 in Fig. 2 auf den Leistungskurven 77 bzw. 85 entsprechen. Um eine sichere Stabilitätsgrenze für Belastungen aufrechtzuerhalten, die den durch die Kurve 89 angezeigten Laststrom erfordern, wird die Erregung im wesentlichen gemäß der Kurve 9I verändert.In FIG. 3, curve 89 illustrates the values of the excitation current and the load current for maximum performance with stable operation. It includes one Series of points corresponding to points 79 and 87 in FIG. 2 on performance curves 77 and 85 correspond. To maintain a safe stability limit for loads, which require the load current indicated by curve 89, the excitation in the essentially changed according to curve 9I.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei folgendes bemerkt: Zum Anlassen, Synchronisieren und Umsteuern des Motors 21 können in den Zeichnungen nicht dargestellte Mittel zur Übererregung des Generator- und Motorfeldes I9 und 25 benutzt werden. Angenommen, der in Fig. I dargestellte Maschinensatz ist in Betrieb, so fließt ein Belastungsstrom zwischen dem Generator 17 und dem Motor 25 über die Primärwicklungen 71, 73 und 75 der Stromwandler 65, 67 und 69. Der Hilfsmotor 55 wird also in Abhängigkeit vom Belastungsstrom erregt und bewegt den Hebel 51 in eine solche Stellung, daß er den Regler 41 zur Abgabe eines bestimmten Erregerstromes an die Feldwicklung 35 der Erregermaschine 31 einstellt. Diese Maschine liefert dann einen genügenden Strom an die Feldwicklungen I9 und 25 der Hauptmaschinen, um einen stabilen Betrieb des Motors 21 zu sichern. Nimmt man nun an, daß der Maschinensatz zunächst unter den durch die Leistungskurve 79 und die Belastungskurve 81 in Fig. 2 angegebenen Bedingungen arbeitet und daß die Belastung bis zu dem durch die Linie 83 angezeigten Werte steigt, so wächst auch der Strom in den Stromwandlern 65, 67 und 69, und demgemäß wird das Drehmoment des Hilfsmotors 55 vergrößert; der Hebel 51 wird also entgegen dem Uhrzeigersinne weitergedreht, so daß der Widerstand des Kohledruckreglers 41 sinkt. Eine Steigerung des Erregerstromes durch die Feldwicklung 35 ist die Folge, daher wächst der Erregerstrom der Feldwicklungen I9 und 25, und die vorher bestimmte Stabilitätsgrenze wird aufrechterhalten. Es ist zu bemerken, daß besonders dann, wenn die Stabilitätsgrenze verhältnismäßig niedrig ist, der Belastungsstrom zum schnellen Anwachsen gemäß der Kurve 77 neigt, sobald die Belastung gesteigert wird. Der schnelle Anstieg des Belastungsstromes wird etwas durch die sich ergebende Steigerung der Erregung gehemmt. Durch die Veränderung der Erregung wird die Leistung des Motors 21 so gesteigert, daß er für die durch die Linie 83 angegebene Belastung entsprechend der Leistungskurve 85 arbeitet, sobald Gleichgewicht erreicht ist.For a better understanding of the invention, the following should be noted: For Starting, synchronizing and reversing the motor 21 can in the drawings Means, not shown, for overexciting the generator and motor fields I9 and 25 can be used. Assume that the machine set shown in Fig. I is in operation, so a load current flows between the generator 17 and the motor 25 via the Primary windings 71, 73 and 75 of the current transformers 65, 67 and 69. The auxiliary motor 55 is thus excited depending on the load current and moves the lever 51 in such a position that it controls the controller 41 to deliver a certain excitation current to the field winding 35 of the exciter 31. This machine delivers then a sufficient current to the field windings I9 and 25 of the main machines, to ensure stable operation of the engine 21. If we now assume that the machine set initially under the power curve 79 and the load curve 81 in Fig. 2 is working and that the load is up to that indicated by the line 83 increases, the current in the current transformers 65, 67 also increases and 69, and accordingly, the torque of the assist motor 55 is increased; the lever 51 is turned further counterclockwise so that the resistance of the Coal pressure regulator 41 drops. An increase in the excitation current through the field winding 35 is the result, therefore the excitation current of the field windings I9 and 25, and increases the previously determined stability limit is maintained. It is to be noted that especially when the stability limit is relatively low, the Load current tends to increase rapidly according to curve 77 as soon as the load is increased. The rapid increase in the load current is somewhat affected by the resulting increase in arousal inhibited. By changing the arousal the power of the motor 21 is increased so that it is for the line 83 specified load according to the performance curve 85 works as soon as equilibrium is reached.

Beim Absinken der Belastung wird auch der Belastungsstrom schwächer, und der Hilfsmotor 55 beeinflußt deshalb den Regler 41 so, daß die Erregung des Generators 17 und des Motors 21 schwächer wird und dementsprechend eine vorher bestimmte Stabilitätsgrenze und ein vorbestimmter Wirkungsgrad für die neue Belastung erreicht wird.When the load drops, the load current also becomes weaker, and the auxiliary motor 55 therefore influences the controller 41 so that the excitation of the Generator 17 and the motor 21 becomes weaker and accordingly a predetermined one Stability limit and a predetermined efficiency for the new load reached will.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Anordnung im wesentlichen die gleiche wie in Fig. I, nur fehlt in Fig. 4 der Hilfsmotor 55 im Stromkreis der Sekundärwicklungen 59, 61 und 63 der Stromwandler 65, 67 und 69, auch fällt der Regler 41 weg. Die Feldwicklung 35 (Fig. I) der Erregermaschine 31 ist ersetzt durch zwei Feldwicklungen 93 und 95 (Fig. 4). Die Wicklung 93 wird über den einstellbaren Widerstand 43 aus den Leitungen 37, 39 erregt. Die Feldwicklung 95 erhält Gleichstrom aus den Stromwandlern 65, 67, 69 durch einen Satz Gleichrichter 97. In Fig.4 sind Trockengleichrichter angegeben, doch können an deren Stelle natürlich auch Entladungsgefäße benutzt werden. Geringe Änderungen in der Gleichrichtercharakteristik durch Alterung haben im vorliegenden Falle keinen Einfluß, da ja eine Steigerung des inneren Gleichrichterwiderstandes eine Erhöhung der Wandlerspannung verursacht, aber nicht die Stromverhältnisse beeinflußt. Ein parallel zur Feldwicklung 95 geschalteter Regelwiderstand 99 kann außerdem benutzt werden, um den durch die Feldwicklung 95 fließenden Erregerstrom einzustellen.In the embodiment of FIG. 4, the arrangement is essentially the same as in Fig. I, only the auxiliary motor 55 in the circuit of the Fig. 4 is missing Secondary windings 59, 61 and 63 of the current transformers 65, 67 and 69, also falls Controller 41 gone. The field winding 35 (Fig. I) of the exciter 31 is replaced by two field windings 93 and 95 (Fig. 4). The winding 93 is adjustable over the Resistor 43 from lines 37, 39 energized. The field winding 95 receives direct current from the current transformers 65, 67, 69 through a set of rectifiers 97. In Fig.4 are Dry rectifier specified, but discharge vessels can of course also be used in their place to be used. Small changes in the rectifier characteristics due to aging have no influence in the present case, since an increase in the internal rectifier resistance causes an increase in the converter voltage, but does not affect the current ratios. A variable resistor 99 connected in parallel with the field winding 95 can also be used to adjust the excitation current flowing through the field winding 95.

Im Betriebe wird die Wicklung 95 in Abhängigkeit von dem Belastungsstrom der Primärwicklungen 71, 73, 75 der Stromwandler 65, 67, 69 erregt. Jede Änderung im Belastungsstrom infolge einer Änderung der Belastung des Motors 21 hat sofort eine bestimmte Veränderung im Erregerstrom der Feldwicklung 95 der Erregermaschine 21 zur Folge. Dementsprechend ändert sich auch die Erregung der Felder ig und 25 des Generators 17 und des Motors 2i, so daß deren Stabilität erhalten bleibt. Die veränderliche Komponente der Generator- und Motorerregung (Linie ioi in Fig. 3) veranschaulicht die Wirkung von Veränderungen der Erregung in der Feldwicklung 95. Die konstante Komponente der Generator- und Motorerregung, die durch den Widerstand 43 eingeregelt werden kann, wird durch die Linie 103 veranschaulicht; sie zeigt die Wirkung der Feldwicklung 93 der Erregermaschine 3i.During operation, the winding 95 is excited as a function of the load current of the primary windings 71, 73, 75 of the current transformers 65, 67, 69. Any change in the load current as a result of a change in the load on the motor 21 immediately results in a certain change in the excitation current of the field winding 95 of the excitation machine 21. The excitation of the fields ig and 25 of the generator 17 and the motor 2i also changes accordingly, so that their stability is maintained. The variable component of the generator and motor excitation (line ioi in FIG. 3) illustrates the effect of changes in the excitation in the field winding 95. The constant component of the generator and motor excitation, which can be regulated by the resistor 43, is indicated by the line 103 illustrates; it shows the effect of the field winding 93 of the exciter 3i.

In Fig. 5 werden die Felder ig und 25 des Generators 17 und Motors 2i aus den gleichbleibendes Potential aufweisenden Sammelschienen 37, 39 über die Erregermaschine 31 erregt, und zwar so, daß diese Erregermaschine die Gleichspannung aus den Schienen 37, 39 schwächt oder verstärkt. Die Feldwicklung 93 der Erregermaschine bleibt der freien Wahl überlassen, da die gleichbleibende Komponente io3 (Fig. 3) des Erregerstromes aus den Sammelschienen 37, 39 entnommen werden kann. Als Gleichrichter 97 zur Speisung der Erregerwicklung 95 sind in Fig. 5 Entladungsgefäße angegeben, deren Steuerelektroden 105 in irgendeiner bekannten Weise erregt werden können.In Fig. 5 the fields ig and 25 of the generator 17 and motor 2i from the busbars 37, 39, which have constant potential, via the Exciter 31 energized, in such a way that this exciter the DC voltage from the rails 37, 39 weakens or strengthens. The field winding 93 of the exciter is left to the free choice, since the constant component io3 (Fig. 3) of the excitation current can be taken from the busbars 37, 39. As a rectifier 97 for feeding the excitation winding 95 are indicated in Fig. 5 discharge vessels, the control electrodes 105 of which can be excited in any known manner.

Außerdem können noch im Erregerkreis der Wicklung 95 besondere Mittel 107 zur Beeinflussung des Feldes vorgesehen sein. Sie bestehen gemäß Fig.5 aus einem Regelwiderstand iog, der in Reihe mit der Feldwicklung 95 liegt und die Zeitkonstante des Feldkreises herabsetzt, und einer Drosselspule iii, deren Zeitkonstante höher ist als die des Stromkreises der Wicklung 95 und des Widerstandes iog; die Drosselspule liegt parallel zur Feldwicklung 95 und zum Widerstand iog und bildet einen Nebenschluß für einen Teil des durch die Gleichrichter 97 gelieferten Gleichstromes. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Gesamtstrom aus den Sekundärwicklungen 59, 61, 63 der Stromwandler durch die Kurve 113 in Fig. 6 dargestellt werden kann. Der Strom wird so unterteilt, daß die Kurve 115 den Strom der Feldwicklung 95 darstellt und die Kurve 117 den Strom durch die Drosselspule III. Der Widerstand IO9 kann auch dazu benutzt werden, den Strom durch die Feldwicklung 95 abzustimmen. In addition, special means 107 for influencing the field can also be provided in the excitation circuit of the winding 95. They consist of a variable resistor iog, which is in series with the field winding 95 and reduces the time constant of the field circuit, and a choke coil iii, the time constant of which is higher than that of the circuit of the winding 95 and the resistor iog; the choke coil is parallel to the field winding 95 and to the resistor iog and forms a shunt for part of the direct current supplied by the rectifier 97. The arrangement is such that the total current from the secondary windings 59, 61, 63 of the current transformers can be represented by curve 113 in FIG. The current is subdivided so that curve 115 represents the current of field winding 95 and curve 117 represents the current through choke coil III. Resistor IO9 can also be used to tune the current through field winding 95.

Der Betrieb der Anlage nach Fig. 5 gleicht im allgemeinen demjenigen des Antriebs nach Fig. q., nur wird, wenn der Belastungsstrom so ansteigt, daß- der Gesamtstrom durch die Gleichrichter 97 von II9 bis I2I (Fig.6) wächst, der Strom durch die Feldwicklung 95 schneller ansteigen als durch die Drosselspule III wegen der verschiedenen Zeitkonstanten dieser Schaltungsteile. Ferner wird, wenn der Belastungsstrom zu wachsen beginnt, der Strom in der Feldwicklung 95 über den Wert hinaus steigen, den er haben wird, sobald der Strom in der Wicklung 95 und der Drosselspule III den Gleichgewichtszustand erreicht. Diese Stromwelle ist bei 123 in Fig. 6 angedeutet. Die Dauer der Welle ist abhängig von den Zeitkonstanten der Feldwicklung 95 und der Drosselspule III, sie hat die Wirkung, daß die Erregermaschine 31 schneller auf einen Wechsel im Belastungsstrom anspricht und deshalb einen schnelleren Wechsel in der Generator- und Motorerregung herbeiführt, was die Stabilität des Betriebes sichert.The operation of the system according to FIG. 5 is generally the same as that of the drive according to FIG increase faster through the field winding 95 than through the choke coil III because of the different time constants of these circuit parts. Furthermore, when the load current begins to increase, the current in the field winding 95 will increase beyond what it will be once the current in the winding 95 and the reactor III reach equilibrium. This current wave is indicated at 123 in FIG. 6. The duration of the wave depends on the time constants of the field winding 95 and the choke coil III, it has the effect that the exciter 31 responds more quickly to a change in the load current and therefore brings about a faster change in the generator and motor excitation, which increases the stability of the Operation.

Wird die Belastung so verringert, daß der durch die Gleichrichter 97 gehende Gesamtstrom 113 (Fig. 6) von 121 auf 125 abfällt, so ergibt sich ein Abfall 127 im Feldstrom 115, sobald die Belastungsänderung eintritt. Ein schneller Abfall des Erregerstromes ist nicht wichtig zur Aufrechterhaltung der Stabilität des Maschinensatzes. Theoretisch würde sogar ein zu schnelles Absinken der Erregung die Stabilität zu gefährden scheinen, doch wird durch die Erfindung eine schnelle Selbstkorrektur erreicht. Falls die Erregung so weit sinkt, daß die Stabilitätsgrenze unterhalb eines bestimmten Wertes bleibt, so steigt der Belastungsstrom wieder bei jeder Neigung des Motors zum Kippen, dies aber hat ohne weiteres eine Steigerung des Erregerstromes bis zu einem betriebssicheren Werte zur Folge, und so wird jede Neigung zu einer Überregelung der Erregung, also zu einer Untererregung des Generator- und des Motorfeldes beim Absinken der Belastung oder zur Übererregung der Felder beim Steigen der Belastung sofort durch die damit verbundene Änderung im Belastungsstrom verhindert.The load is reduced so that the rectifier 97 total flow 113 (FIG. 6) drops from 121 to 125, the result is a Drop 127 in field current 115 as soon as the load change occurs. A quick one A drop in the excitation current is not important for maintaining stability of the machine set. In theory, it would even decrease the excitement too quickly seem to jeopardize the stability, but the invention makes a fast one Self-correction achieved. If the excitation drops so far that the stability limit remains below a certain value, the load current increases again every tendency of the engine to overturn, but this has an increase without further ado of the excitation current up to a reliable value, and so every Tendency to overregulate the excitation, i.e. to underexcitation of the generator and the motor field when the load drops or the fields are overexcited when the load rises immediately due to the associated change in the load current prevented.

Die Stromwandler und Gleichrichter sind bei den angegebenen Ausführungsbeispielen dreiphasig geschaltet. Die Erfindung ist aber auch anwendbar, indem die Stromwandler nur in ein- oder zweiphasiger Schaltung zur Überwachung der Erregung der Erregermaschine benutzt werden.The current converters and rectifiers are in the specified exemplary embodiments switched in three phases. But the invention is also applicable by the current transformer only in one- or two-phase circuit to monitor the excitation of the exciter to be used.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for ensuring the stability of electrical Vehicle drives, in particular ship drives, with at least one synchronous motor feeding synchronous generator with excitation machine, their excitation as a function is influenced by the load current of the synchronous motor, characterized in that that this exciter machine (3I) simultaneously excites the generator (I7) and the Motors (2I) supplies and influences it so that the synchronous operation of the main machines (I7, 21) is maintained even with load fluctuations on these machines.

2. Set up according to Claim I, characterized in that the excitation of the excitation machine (3I) over Current transformers, the primary windings of which through the connecting lines (71, 73, 75) formed between the generator (I7) and the motor (2I) fed by it are.

3. Device according to claim I and 2, characterized in that the excitation the exciter (3I) influenced by an auxiliary motor (55) depending on the load current which is a controller (4I) located in the excitation circuit of the excitation machine (e.g. Coal pressure regulator) controls.

4. Device according to claim I to 3, characterized in that that the excitation machine (3i) an adjustable constant basic excitation (g3) and receives an additional excitation (g5) dependent on the load current of the working motor (2i).

5. Device according to claim i to q., Characterized in that for additional excitation Direct current is used, which is supplied by the current transformers (65) via rectifiers (g7) will.

6. Device according to claim i to 5, characterized in that the of the exciter current supplied positive or negative to a constant Basic excitation for the main engines (i7, 21) is added.

7. Device according to claim q., Characterized in that in the current transformer (65) via rectifier (g7) fed circuit of the additional field (g5) of the exciter (3i) field influencing means in the form of a with the winding (g5) in series lying control resistor (iog) and a choke coil (iii) connected in parallel to this resistor and the winding (g5) are provided. Considered publications: German Patent Nos. 588 168, 652 997, 672 133, 68o 188; U.S. Patent No. 22 071855.