TW517425B - A method and a connector arrangement for connecting and disconnecting a generator to a circuit with an existing alternating current - Google Patents

Description

517425 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明關於一方法及一連接器配置用以連接及拆接一發 電機，如一主發電機驅動式交流發電機，至一具有一存有 交流電路如主要電氣供給的電路。 當連接及拆接一交流發電機至一具有一存有交流電流如 主要電氣供給之電路則面臨多個問題。 一種交流發電機可以啓始於絕緣直至其到達適切電源品 質及適切頻率及相位，及接著連接至主要電氣供給。無論 如何，提供一控制設備以監控該一交流發電機的電源品質 及接著連接該發電機至主要電氣供給於該適切之品質已獲 致時是相當昴貴的，增加該設備的複雜性及可能有誤失。 當從主要電氣供給拆接該發電機時，電弧發生在用以拆 接之開關的接點處。此電弧穿透該開關的接點影響性能及 必要的定時更換是不方便及筇貴的。電弧也干擾到主要電 氣訊號的品質且是被禁止的。電弧也會導致對其他組件之 損壞及導致火災及其防止例如經由提供一惰性氣體環境是 筇貴的。 本發明的一目的是克服一個或多個上述問題。 根據本發明的第一層面，一種連接一具有兩個端子的主 要發電機驅動電氣交流煢電機至一具有一存有交流電流的 電路之方法包含 ， 連接一主要發電機驅動交流發電機的兩個端子經由一適 切低阻抗以使得該主要發電機配置以驅動該交流發電機不 實質移動及不會使得該交流發電機產生一電流， 啓始該主要發電機配置以驅動該交流發電機以使得其可 -4- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 517425 A7 B7 五、發明説明（2 ) 以在適切狀況於電路内交流電流的頻率下驅動其被連接的 該交流發電機及 連接交流發電機的端子至一具有一存有交流電流的交流 發電機以導致該交流發電機啓始主要發電機的運動以使得 主要發電機驅動該交流發電機爲該電路產生一具有一適切 電源品質的父流電流。 一史特靈引擎則較佳被是用做主轉子於其可經由一外部 熱源加熱啓始及接著保持在準備快速動作的準備狀態。啓 動史特靈引擎僅需小量能源因爲該活塞，其是移動組件， 是相對較輕及可以簡單地從其他處加速。該活塞的加速經 由線性簡單和諧的運動在引擎的平常作動中持續著。 該啓動的引擎經由從該電路提供交流電流至主轉子驅動 發電機被連接處，其一般是主電源，至發電機的定子經由 一適切的阻抗來限制流入電流及將發電機帶入主機的相位。 根據本發明的一第二層面，一種拆接一主轉子驅動電氣 交流發電機與具有一存有交流電流的電路之方法包含 並聯連接一阻抗至主轉子驅動電氣交流發電機，該阻抗 具有一足夠低阻抗以需要一超過其之電流使得該交流發電 機可以傳遞來防止主轉子驅動該交流發電機機因此停止該 交流發電機及 ， 以一存有交流電流來拆接使該交流發電機與該電路。 經由在使其與主機拆接前停止該交流發電機，在拆接時 所導致之電弧因而實質地減少。 根據本發明的第三層面’一種裝置用以連接一主轉子驅 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

裝 訂 517425 A7 B7 五、發明説明（3 ) 動交流發電機至一具有一存有交流電流的電路，包含 一種阻抗可切換至或離開交流發電的一並聯配置，該阻 抗是非常低値的因此該主轉子不能驅動該交流發電機產生 一電流在該並聯阻抗及一開關用以連接該主轉子驅動交流 發電機至該具有一存有交流電流的電路。 根據本發明的第四層面，一種裝置用以拆接一主轉子驅 動交流發電機與一具有一存有交流電流的電路，包含 一阻抗可切換至一交流發電機的並聯裝置，該阻抗是非 常低値故該主轉子不能驅動該交流發電機產生一電流在並 聯阻抗及一開關用以將該主轉子驅動交流發電機與具有一 存有交流發電機之電路拆接。 一用以展示本發明的範例現將參考附圖予以描述其中： 圖1展示一連接器配置用以連接一主轉子驅動交流發電機 與一具存有交流電流的電路， 圖2至7展示該電路在不同區間之有效狀態， 圖8展示一控制系統用以控制連接器配置内的開關， 圖9展示控制系統連接一主轉子驅動交流發電機至一具存 有交流電流的電路之步驟順序及 圖1 0展示控制系統拆接一主轉子驅動交流發電機至一具 存有交流電流的電路之步驟順序。 ， 圖1所示本範例的該驅動交流發電機1 0的主轉子是一本 技藝所習知之史特靈引擎，如W0 94/04878所示。無論如何 ，所有其他適切的主轉子如一蒸氣引擎，一内燃引擎或一 蒸氣渦輪機皆可。所有適切之交流發電機可以被使用但在 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 裝 訂

五、發明説明（4 本範例—線性交流發電機與反覆式史特靈㈣作動特別好 。在圖1所π的本範例，該中性線21及—活動端子Μ間的 主電氣供給2〇作動如具有-存有交流電流之電路。該交流 發電機具有兩個端子"，12，其一"被連接至中性線。該 交流發電電機1〇的另—端子12則經由兩個並聯路徑3〇 , 40連接至帶電主要供給22。該第—電氣路徑以具有串聯的 一開關31及一表32及第二電氣路徑4〇具有-第一阻抗41 ’其在本發明是10歐姆，一第二阻抗42，其在本發明是27 歐姆，一開關43及一表44串聯。在阻抗41和42間是一連 接至該中性點21的線50。該線50具有兩個串聯開關51， 52 〇 在啓動史特靈開關及連接該交流發電機至主供給前，開 關3i和43被打開及開關51和52被關閉以產生圖2所示有效 電路具有電阻4i連接至交流發電機1〇。該電阻“的阻抗被 選定爲非常低以使得該主轉子驅動交流發電機i 〇不能產生 一需通過該電阻41的電流以使得該引擎停止及保持在穩定 狀悲。孩引擎（未示）在本例是一史特靈引擎，則接著被帶 入一準備使用將熱施於其活塞室及冷卻另一終端。當該引 擎加熱足夠以獲致穩定狀態動作及其希望可連接該交流發 包機1 0至主電氣供給2 0，開關5 2被打開及開關4 3被關閉 。開關52和43則經由一業界習知的，，作動前斷路”切換配置 提供以確保開關52在開關43關閉時爲開路。該連接器配置 則接著有效於圖3所示的組態具有交流發電機丨〇經由兩個 ’聯阻抗4 1和4 2連接至主電源2 0。阻抗4 1和4 2的特定總 517425 A7 -—— —__B7 五、發明説明（5 ) 値依照特定的主轉子及使用的交流發電機組合被選定。在 本範例，孩等串聯阻抗的和已被選爲3 7歐姆，此表示通過 义心發包機的電流及因此依序表示施於線圈内交流發電機 的和動4伤之力’該移動部份在本例爲活塞，及也不能太 過因爲其產生許多力而使得該活塞危害到交流發電機或主 轉子。可以發現，該選定之特定阻抗値將依主轉子及使用 <叉泥發電機的特定型式而變。本發明的連接器配置丨則特 別通合於使用一史特靈引擎做交流發電機的主要轉子，因 爲史特里引擎可以經由外部熱源加熱及接著保持在快速進 入動作的狀態。此外，啓動該引擎僅需一小量能量因爲該 活塞比較輕及可以很簡單地從其他加速。該活塞的加速在 引擎正常作動下經由簡單和諧動作持續著。 啓動本方式之主轉子驅動交流發電機可以確保該交流發 %機1 〇爲王電力供給產生具有相同頻率及相位之適切之電 源品質的電力。 本發月的連接器配置1則被提供予一表4 4來提供流經線 4 〇的電流指示。在開關4 3閉合後，該表4 4測量之電流被檢 "、J以確保其疋在期望之參數内。此檢測提供一標示該阻抗 4 1 ’ 4 2及開關3 1，4 3，5 1，5 2的接點皆適切地工作。該 表44測量之電流此經由一控制器丄〇丨讀取，該控制器比較 琢電流與預期値以確保該連接器配置1正確地作動。若該測 量的値是在期望値以外，該控制器裝置執行一如後述之緊 急關機程序。無論如何，在正常狀況下，該表44的讀取將 在期望參數内及開關3 1被閉合及開關5 1被打開以產生圖4 -8- 517425 A7

裝 訂

517425 五、發明説明（7 ) A7 B7

轉子驅動交流發電機1 〇而選定以使得該 發電機不能產生足夠電流以經由電阻4 1 停止。 主要轉子驅動交流 驅動以使得該引擎 在主要轉子驅動夂流發電機停止一適切時間後，在本例 是l_5ms，開關31和51的，，斷路前作動，，開關”配置被打開 以知王要轉子驅動交流發電機與主要電源2 〇拆接以產生有 效電路如圖7所示。在主要轉子驅動交流發電機與主電源 2〇拆接前，主要轉子驅動交流發電機準備停止時，實質地 較少或無電弧發生。 當主要轉子驅動交流發電機與主要電源2 0在一緊急狀況 下拆接，例如因爲表3 2或44檢測的電流超過正常參數値， 接著開關5 1被閉合及開關3 1被打開而無需等待史特靈引擎 的餘熱被用完。此應該可以防止主要轉子驅動交流發電機 因爲超過正常狀況之作動而損壞。 該用於上述方法用以控制開關3 1，5 1，4 3，5 2的控制系 統配置則如圖8所示。 该控制器101可以是一微處理機或一電腦例如具有資料連 結110 ’ 111各別至表32及44及一資料連結112至史特靈引 擎上的溫度檢測器1 5。該控制器101也可以具有作動連結 115，116各別至”斷路前作動”開關配置3 1，5 1及”斷路前 作動π開關配置4 3，5 2。 該用以連接主要轉子驅動交流發電機1 0至主電源供給2 〇 的控制系統所遵循之作動順序則如圖9所示。 在步驟201，該連接器配置1被初始地置於狀況其中： -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐)

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發明説明 開關3 1爲打開 開關43爲打開 開關5 1爲閉合 開關5 2爲閉合 在步驟202 開關5 2爲打開及 開關4 3爲閉合 在步驟203 採表4 4的項値及若其超過預期狀況則步驟2 〇 8之緊急 兮機狀悲啓動。若該讀値在期望値内則控制裝置進行至步 驟 204。 在步驟204 開關3 1爲閉合及 開關5 1爲打開 在步驟205 採表3 2的一讀値及若其超過預期狀況則步驟2 〇 8之緊急 停機狀態啓動。若該讀値在期望値内則控制裝置進行至^ 驟 206。 在步驟206 開關4 3爲打開及 開關5 2爲閉合 在步驟207 表3 2的讀値被監控及若其超過預期狀況則步驟208之緊魚 停機狀態啓動。否則系統持續此開關配置直至需要如圖9所 -11 -

517425 五、發明説明（9 ) 示的拆接。 該控制系統遵循此作動順序用以拆接圖1〇所示的主要 子驅動交流發電機與主要電源1 〇。 初始 開關3 1爲閉合 開關4 3爲打開 開關5 1爲打開及 開關5 2爲閉合 在步驟3〇1該史特靈引擎的加熱器被關閉及史特靈引擎 線m的溫度被監控直至其到達特定溫度在此該引擎開妒揭 取或將揭取主電源之能量。當此溫度到達時該控制裝置進 行至步驟302。 在步驟302”斷路前作動”開關配置31，川皮啓動以使得 開關5 1被閉合及接著 開關3 1被開啓 對緊急閉合而言該控制系統直接作動至步驟3〇2。 一史特靈引擎驅動交流發電機丨〇及連接器配置i可以傳 送存有該連接器配置i配置著開關31和43及開關51和52閉 奋以產生圖2和7所示的有效電路。在此史特靈引擎的活塞 狀況被穩足實質地保持以使得該史特靈引擎在傳送時移動 或振動時會導致損壞。 使用機械開關以執行停機程序而非一外部計時設備使得 4了機甚至疋在/又有私源供給下進行。該連接器配置1則可以 用相同組件提供與主電源連接與拆接因此經由提供雙功能 10X297公釐） 本紙張尺度適用中國國家標 -12- 517425 A7 B7 五、發明説明（1〇) 而降低組件數。 該連接器配置1提供一可靠的主要電源供給連接及一安全 即時拆接於失去電源供給狀況下。該方法係依賴以一存有 交流電流如主電源連接至一電路。 當使用全部電路設計，部份電路可使用於一特定連接或 拆接應用。例如該拆接電路可以使用在一單獨發電機及該 連接電路可以使用在柵格獨立啓動。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. A B c D 517425 六、申請專利範圍 1· 一種連接主要轉子驅動電氣交流發電機配置以產生一電 流在兩端子間至一具有一存有交流電流之電路的方法， 該方法包含 連接該一値的阻抗於交流發電機的端子間，其中該被 配置以實質驅動該交流發電機的主轉子不能移動且不能 使得該交流發電機產生一電流， 啓始該主轉子以使得其在一適切狀況下驅動該交流發 電機，此係於一其將連接之電路内交流電流的頻率下及 連接該交流發電機的端子至一具有存有交流電流之電 路以導致該交流發電機開始動作該主要轉子。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該主要轉子是一史 特靈引擎且該交流發電機是一線性交流發電機。 3 .如申請專利範圍第2項之方法，其中該史特靈引擎經由 加熱其活塞室的一終端來啓動。 4 .如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該具有一存有交 流電流之電路是·^主電氣供給。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該交流發電機的端 子經由一阻抗被連接至一具有一存有交流電流之電路。 6 ·如申請專利範圍第5項之方法，其中該經過交流發電機 的端子的阻抗被連接至一具有一存有袞流電流之電路的 阻抗爲實質短路。 7 .如申請專利範圍第6項之方法，其中在該交流發電機的 端子連接至一具有一存有交流電流之電路後，該流經該 連接的電流特徵被檢測以決定是否其在所期望之參數値 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 517425 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 内ο 8 .如申請專利範圍第6项之方法，其中流經該短路之電流 特徵被檢測以決定是否其在期望參敦内。 9.如申請專利範圍第7或8項之方法，其中若該電流特徵在 期望値外則交流發電機與具有一存有交流電流之電路拆 接。 1 0 . —種拆接主要轉子驅動交流發電機與具有一存有交流發 電機電流的電路之方法，包含 連接一阻抗與主要轉子驅動交流發電機並聯，該阻抗 具有一足夠低阻抗値以需要一超過交流發電機可以傳遞 以防止主要轉子驅動交流發電機及因此停止該主要轉子 之電流及 拆接交流發電機與具有一存有交流發電機電流的電路。 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項之方法，其中主要轉子是一史特 靈引擎及該交流發電機是一線性交流發電機。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中史特靈引擎具·有一 加熱器及該加熱器被關閉及史特靈引擎内的熱在阻抗與 交流發電機並聯以停止史特靈引擎前被耗盡。 1 3 .如申請專利範圍第1 〇，1 1或1 2項之方法，其中該具有 一存有交流電流的電路是一主電氣供.给。 14· 一種連接一主要轉子驅動電氣交流發電機至一具有一存 有交流電流之電路的裝置，包含 一阻抗可切換入或出具有該交流發電機的並聯配置， 該阻抗是非常低値其中該主㈣子不能驅％交流發電機 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨衣·-------訂---------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517425 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 以產生一電流在阻抗上於並聯連接交流發電機時’及 一開關以連接該交流發電機至一具有一存有交流電流 之電路。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之裝置，包括控制裝置配置以連 接該阻抗至一具有交流發電機的平行配置，配置以拆接 該交流發電機與具有交流發電機之平行配置及配置以連 接一交流發電機至一具有一存有交流電流之電路。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之裝置，其中該控制裝置被配置 以將該阻抗與一具交流發電機的平行配置拆接於其連接 該交流發電機至一具有存有交流電流之電路前。 1 7 .如申請專利範圍第1 5項之裝置，其中該控制裝置被配置 以將該阻抗與一具交流發電機的平行配置拆接於連接該 交流發電機至一具有存有交流電流之電路後。 1 8 .如申請專利範圍第1 4、1 5、1 6或1 7項之裝置，其中該 交流發電機經由一阻抗連接至一具有存有交流電流之電 路0 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之裝置，包括用以監控流經交流 發電機與一具有存有交流電流之電路間阻抗的電流特性 之裝置。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項之裝置，其中，該控制裝置被配置 以短路連接在交流發電機與一具有存有交流電流之電路 間阻抗，係若該流經該阻抗的電流特性是在期望參數内。 21. —種用以拆接一主要轉子驅動交流發電機與具有一存有 交流發電機電流的電路的裝置，包含 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) K.裝--------訂---------線| 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 …425 A8 B8 -----^___ 、申請專利範圍 一阻抗可切換入具有該交流發電機的一並聯配置，該 15且抗是非常低値其中該主要轉子不能驅動交流發電機以 產生一電流在阻抗上及 一開關以拆接該交流發電機至一具有一存有交流電流 之電路。 22·如申請專利範圍第21項之裝置，包括一斷路前作動開關 以連接該阻抗至一具交流發電機的一平行配置於將該交 >瓦發電機與具有一存有交流電流的電路拆接前。 23·如申請專利範圍第21項之裝置，其中該主要轉子驅動交 成發電機是一史特靈引擎。 2 4.如申請專利範圍第23項之裝置，其中供熱至史特靈引擎 被中斷於該阻抗被切換至一具有交流發電機的平行配置 前。 匕 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- ---------線丨. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 張 紙 本