DE977874C - Elektrischer Gleichstromantrieb - Google Patents
Elektrischer GleichstromantriebInfo
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- DE977874C DE977874C DES70180A DES0070180A DE977874C DE 977874 C DE977874 C DE 977874C DE S70180 A DES70180 A DE S70180A DE S0070180 A DES0070180 A DE S0070180A DE 977874 C DE977874 C DE 977874C
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
- B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
- B63H23/24—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing electric
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
- B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
- B63H23/24—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing electric
- B63H2023/245—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing electric with two or more electric motors directly acting on a single drive shaft, e.g. plurality of electric rotors mounted on one common shaft, or plurality of electric motors arranged coaxially one behind the other with rotor shafts coupled together
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Gleichstromantrieb für Schiffe, bei dem ein oder
mehrere mechanisch miteinander gekuppelte Antriebsmotoren oder ein Mehrankermotor von einer
oder mehreren Stromquellen mit wenigstens nahezu konstanter Spannung gemeinsam gespeist werden,
wobei eine Drehzahl-Stufenschaltung durch wahlweise Reihen- oder Parallelschaltung der Stromquellen
und/oder der Motoranker erfolgt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Antrieb aufzubauen, der eine Motorantriebsdrehzahl unterhalb der durch die Parallelschaltung
der Stromquellen und Serienschaltung der Antriebsmotoren bei maximalem Erregerstrom bestimmten
Motordrehzahl (Normaldrehzahl) bei gutem Wirkungsgrad und einfachem, d. h. übersichtlichem
und weitgehend wartungsfreiem Aufbau zuläßt.
Für Antriebe mit sehr kleinen Drehzahlen wurde bereits vorgeschlagen, einen zusätzlichen Antriebsmotor
geringer Drehzahl einzusetzen, der nach dem Abkuppeln der eigentlichen Antriebsmotoren über
einen Riemenantrieb od. dgl. auf die Antriebswelle arbeitet. Insbesondere bei Fahrzeugantrieben, z. B.
U-Booten, bei denen auf große Geräuscharmut Wert gelegt wird, ergab diese Lösung insgesamt
einen sowohl in mechanischer als auch elektrischer Hinsicht komplizierten Gesamtaufbau. Es mußten
neben den mechanischen Kupplungen auch erhebliche elektrische Schaltmittel und geräuschdämp-■fende
Montagemittel für den langsam laufenden Motor eingesetzt werden.
Um die Anwendung von Getrieben, Kupplungen, Untersetzungen und zusätzlichen, wegen der geringen
Drehzahl zwangsweise großen Maschinen für die kleinen Drehzahlstufen zu vermeiden, werden
109 651/4
beim Antrieb gemäß der Erfindung die Motoren auf einen hinsichtlich der Ausgangsspannung
Steuer- oder regelbaren Motor-Generator-Satz (Umformer) geschaltet, der in den Normaldrehzahlbereichen
die Erregerwicklungen der Antriebsmotoren speist.
Während sich bei der erstgenannten Ausführungsform auch bei kleinsten Drehzahlen eine gute
Regelmöglichkeit der Drehzahlen durch Verändern ίο des Generatorfeldes des Umformersatzes ergibt, ermöglicht
die letztgenannte Aufbauform eine zwar hinsichtlich der Drehzahl nicht bzw. nur in den
durch die Feldänderungen bestimmten Grenzen regelbare, aber dafür außerordentlich geräuscharme
Betriebsweise bei erträglichen Verlusten.
Da die für den Umformer benötigten Erregerleistungen relativ klein sind, können die'Erregerspannungen
und damit auch die Ausgangsspannungen des Umformers in einfacher Weise gesteuert
ao oder geregelt werden.
An Hand der Zeichnung seien Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt zwei Gleichstrommotoren 1 und
2, die auf eine gemeinsame Welle 3 zum Antrieb einer Schiffsschraube 4 arbeiten. Die Motoren 1
und 2 werden aus Sammelschienen 5 und 6 gespeist, die ihrerseits an eine Serien- oder Parallelschaltung
von Stromquellen, z. B. Batterien, angeschlossen sind. Bei der Schaltung der Batterien ist es vorteilhaft,
drei gleichartige Batteriesätze zu verwenden, da sich hier in Verbindung mit der Serien-Parallelschaltung
der Motoren 1, 2 ohne Benutzung von verlustreichen Widerständen bereits vier Fahrtstufen
ergeben. Die Erregerwicklungen 7 der Motoren 1, 2 werden im normalen Fahrbetrieb, d.h. in
einem ,Drehzahlbereich, dessen unterste Grenze durch die Parallelschaltung der Stromquellen und
Serienschaltung der Motoren gegeben ist, durch einen an den Sammelschienen liegenden Umformersatz
8 eingespeist, der aus einem Motor 9 und einem Generator 10 besteht. Die Erregerspannung für die
Motoren 1 und 2 kann durch Steuerung der Erregung des Generators 10 unter Einsatz eines an sich
bekannten Regelsatzes 11 geändert werden. Der Regelsatz 11 besteht im einfachsten Fall aus einem
fernsteuerbaren Widerstandssteiler. Mit einer derartigen Schaltung ergibt sich bei sehr hohem Wirkungsgrad
eine praktisch stufenlos veränderbare Drehzahl über den gesamten Fahrbereich. Soll auf eine sehr geringe Antriebsdrehzahl übergegangen
werden, so wird vorzugsweise selbsttätig durch geeignete Schaltmittel die ini wesentlichen
aus Fig. ι ersichtliche Schaltung aufgebaut. Der Umformersatz 8 wird von den Erregerwicklungen 7
abgetrennt und unmittelbar auf die Anker der Motoren ι und 2 geschaltet. Die Anker liegen hierbei,
je nach Auslegung der Anlage, in Reihen- oder Parallelschaltung. Die Speisung der Erregerwicklungen
7 erfolgt bei diesem Betrieb über einen mit der Welle des Motors 8 gekuppelten Zusatzgenerator
12, dessen Erregerwicklung 13 im Hauptstromkreis des Umformer-Generators 10 liegt. Durch diese
laststromabhängige Steuerung der Erregung des Zusatzgenerators und damit auch der Motoren wird
eine gute Stabilität des Antriebes sichergestellt, denn der Antrieb besitzt damit ein Reihenschlußverhalten. Bei geeigneter Auslegung, d. h., wenn
die Summe der Erreger- und Eisenverluste etwa gleich den Kupferverlusten im Ankerkreis ist, ergibt
sich der bestmögliche Wirkungsgrad.
Die aus Fig. 1 ersichtliche Schaltung ergibt bei kleinsten Drehzahlen noch einen gerade bei Speisung
aus Batterien erträglichen Wirkungsgrad. Da jede Art von mechanischen Getrieben und Kupplungen
fehlt, arbeitet ein derartiger Antrieb sehr geräuscharm, so daß mit diesem Antrieb auch sogenannte
Schleichfahrten gefahren werden können. Der Umformersatz wird zweckmäßig für derartige
Antriebe unter Einsatz an sich bekannter Mittel schallisoliert aufgestellt. Gegenüber den bekannten
Ausführungsformen mit sogenannten Schleichfahrtmaschinen ergibt sich bei der beschriebenen
Ausführungsform vor allem der Vorteil, daß man mit kleineren Maschinenteilen auskommt und auf
Getriebe und Kupplungen ganz verzichten kann. Insbesondere der Umformer ist, da er hochtourig
laufen kann, wesentlich kleiner und billiger als die bekannten sogenannten Schleichmaschinen, die entsprechend
ihrer kleinen Drehzahl und den Geräuschbedingungen groß ausgeführt werden müssen, um
das notwendige Drehmoment aufzubringen. Damit ergibt sich selbstverständlich auch der Vorteil des
geringeren Gewichtes. Da im Regelsatz 11 nur relativ
geringe Leistungen umgesetzt werden, ist es möglich, in einfacher Weise den gesamten Antrieb
zu steuern bzw. zu regeln. Darüber hinaus können für die Herstellung der verschiedenen Schaltkombinationen
einheitliche, leicht austauschbare Bauteile Verwendung finden.
Kann auf die Regelbarkeit der Antriebe in dem unter der Normaldrehzahl liegenden Drehzahlbereich
verzichtet werden, so kann für besonders geräuscharme Fahrtstufen ein Schaltungsaufbau gewählt
werden, wie er aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Motoren 1, 2 werden über die Sammelschienen 5, 6
in Serienschaltung gespeist. In dieser Serienschaltung sind die Erregerwicklungen 7 als Vorwiderstände
eingeschleift. Sofern nötig, kann durch einen weiteren Widerstand 14 eine gewisse Anpassung an
die gewünschte .Fahrtstufe erzielt werden. Bei entsprechender Wahl dieser Fahrtstufe und geeigneter
Auslegung der Maschinen ergibt sich der Vorteil, daß keinerlei Hilfsmaschinen benötigt werden, so
daß mit nahezu absoluter Geräuschfreiheit gefahren werden kann. Da bei einer derartigen Schaltung die
Verluste in den Motoren 1 und 2 außerordentlich gering sind, wird man in der Praxis auch ohne
Hilfsantriebe, wie Gebläse für die Kühlung der Motoren, auskommen und damit auch geringe,
durch Hilfsmaschinen verursachte Geräusche ausschließen.
Sehr günstige Betriebsverhältnisse und Aufbauformen ergeben sich durch den Einsatz bereits vor- .·
geschlagener Schützensteuerungen, durch die über einen Programmschalter die Parallel- und Serien- «5
schaltung von Stromquellen und Antriebsmotoren
erfolgt. Durch die Schützensteuerung wird die Ankerspannung und damit ein bestimmter Fahrbereich
vorgegeben. Die genaue Drehzahl wird dann durch einen z. B. mit dem Programmschalter gekuppelten
Sollwertgeber, z. B. ein Potentiometer, vorgegeben und über einen Regelsatz, gegebenenfalls
mit nachgeschalteter Verstärkermaschine in der gezeichneten Art über das Feld der Hauptmaschine
gesteuert.
Claims (6)
1. Elektrischer Gleichstromantrieb für Schiffe, bei dem ein oder mehrere mechanisch miteinander
gekuppelte Antriebsmotoren oder ein Mehrankermotor von einer oder mehreren Stromquellen
mit wenigstens nahezu konstanter Spannung gemeinsam gespeist werden, wobei eine Drehzahl-Stufenschaltung
durch wahlweise Reihenoder Parallelschaltung der Stromquellen und/ oder der Motoranker erfolgt, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Erzielung einer Motordrehzahl unterhalb der durch die Parallelschaltung der
Stromquellen, Serienschaltung der Antriebsmotoren und maximale Feldverstärkung bestimmten
Motordrehzahl (Normaldrehzahl) die Motoren auf einen hinsichtlich der Ausgangsspannung
Steuer- oder regelbaren Motor-Generator-Satz (Umformer) geschaltet werden, der in den Normaldrehzahlbereichen die Erregerwicklungen
der Antriebsmotoren speist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen vom Umformermotor getriebenen
Zusatzgenerator, durch den bei geringer Drehzahl die Erregerwicklungen der Antriebsmotoren
eingespeist werden.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung des Zusatzgenerators
in Abhängigkeit der Umformergeneratorlast gesteuert wird.
4. Antrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung des Umformersatzes
über einen an sich bekannten Regelsatz veränderlich ist.
5. Antrieb nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine selbsttätig arbeitende Steuereinrichtung,
durch die bei Anwahl einer unter der kleinsten Normaldrehzahl liegenden Drehzahlstufe
die Schaltung der Motoren in bezug auf die Einspeisung durch die Stromquellen aufgelöst
und die Umschaltung auf den Umformer einschließlich der Erregerumschaltung vorgenommen
wird.
6. Antrieb nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwahl der durch Reihen-
bzw. Parallelschaltung von Stromquellen und Antriebsmotoren bestimmten Grunddrehzahl
über einen Programmschalter nach Art einer Schützensteuerung erfolgt.
In Betracht gezogene Druckschriften
Deutsche Patentschriften Nr. 300745, 524021;
britische Patentschriften Nr. 291 056, 768390;
AEG-Mitt, 48 (1958), S. 517.
Deutsche Patentschriften Nr. 300745, 524021;
britische Patentschriften Nr. 291 056, 768390;
AEG-Mitt, 48 (1958), S. 517.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 109 651/4 12.71
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES70180A DE977874C (de) | 1960-09-02 | 1960-09-02 | Elektrischer Gleichstromantrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES70180A DE977874C (de) | 1960-09-02 | 1960-09-02 | Elektrischer Gleichstromantrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE977874C true DE977874C (de) | 1971-12-16 |
Family
ID=7501521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES70180A Expired DE977874C (de) | 1960-09-02 | 1960-09-02 | Elektrischer Gleichstromantrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE977874C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1987004303A1 (en) * | 1986-01-08 | 1987-07-16 | Horst Gehm | Electrical installation for submarines |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE300745C (de) * | ||||
GB291056A (de) * | 1927-05-25 | 1929-10-22 | Aktiengesellschaft Brown, Boveri And Cie. | |
DE524021C (de) * | 1926-07-04 | 1931-05-06 | Siemens Schuckertwerke Akt Ges | Regeleinrichtung fuer Asynchronmotoren fuer Kalanderantrieb |
GB768390A (en) * | 1954-12-14 | 1957-02-13 | Colchester Woods | Improvements in and relating to the control of electric motors |
-
1960
- 1960-09-02 DE DES70180A patent/DE977874C/de not_active Expired
Patent Citations (4)
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