DE1563719C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur gleichmäßigen Spannungsversorgung von Drehstromverbrauchern durch einen mit stark schwankender Drehzahl angetriebenen Drehstromgenerator, insbesondere auf Dieseltriebfahrzeugen, bei der eine drehzahlabhängige Polumschaltung des Drehstromgenerators zum angenäherten Ausgleich der durch die Drehzahlschwankungen hervorgerufenen Frequenzänderungen vorgenommen ist.

Drehstrommotoren werden heute häufig für den Antrieb von Hilfsmaschinen auf elektrischen und dieselelektrischen Triebfahrzeugen oder kleinen Schiffen eingesetzt. Auf Dieselfahrzeugen war der Einsatz von Drehstrommotoren, beispielsweise als Antriebsmotoren für Kompressoren, Fahrmotorlüfter und Kühlwasser-Kühlerlüfter, bisher dadurch behindert, daß ein Drehstromgenerator bei direkter Kupplung mit dem Dieselmotor eine Spannung liefert, deren Frequenz der Drehzahl des Dieselmotors proportional ist. Entsprechend den möglichen großen Änderungen der Dieseldrehzahl (im Betrieb etwa zwischen 30 bis 100 %) schwankt dann die Frequenz des abgegebenen Drehstromes in gleicher Weise mit.

Um Drehstrom-Asynchronmotoren dennoch benützen zu können, wurden daher auf dieselelektrischen Triebfahrzeugen besondere Hilfsdieselmaschinen eingesetzt, welche einen Drehstromgenerator mit konstanter Drehzahl antreiben. Diese Anordnung arbeitet zwar technisch einwandfrei, ist aber sehr aufwendig und verteuert die Anschaffungs- und Unterhaltskosten. Außerdem entsteht hierdurch erhöhter Platz- und, Gewichtsbedarf. Es ist auch bekannt, in elektrischen Anlagen mit asynchronen Drehstromgeneratorenzwei dieser Generatoren in Kaskadenschaltung mit gleichen, verschiedenen oder umschaitbaren Polpaarzahlen zu betreiben (schweizerische Patentschrift 44 282). Hierbei ist der Aufwand der Erzielung gleichbleibender Drehzahlen der Antriebsmotoren groß.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung nimmt man die stark schwankenden Drehzahlen in Kauf und kuppelt den Drehstromgenerator direkt mit dem Hauptdieselmotor. Durch Absinken oder Ansteigen der Generatorspannung proportional zur jeweiligen Drehzahl, d. h. durch Fortfall der Spannungsregulierüng, ist dann ein Betrieb mit normal ausgelegten Drehstrom-Asynchronmotoren möglich. Dies beruht darauf, daß die sich ändernden Blindwiderstände der Antriebsmotoren die Betriebsströme der Motoren einigermaßen konstant halten.

Die absinkende Betriebsdrehzahl der Antriebsmotoren hat aber beim Antrieb von Lüftern und Kompressoren ein beträchtliches Absinken der geförderten Luftmenge und der Kompressorleistung zur Folge. Diesen Nachteil versuchte man durch Überdimensionieren der Lüfter oder Kompressoren zu begegnen. Dies führte jedoch zu unwirtschaftlichen Auslegungen

ίο dieser Maschinen. Abgesehen davon benötigt eine derartige Lösung auch stets noch eine getrennte Stromversorgung für Verbraucher, die eine konstante Spannung benötigen, wie beispielsweise Ladegeräte von Batterien.

Bei Dieseltriebfahrzeugen ist es auch bekannt, die vorgenannten Nachteile durch Polumschaltung der die Fahrmotoren speisenden Generatoren zu vermeiden (USA.-Patentschrift 2157 830).

Es ist ferner bekannt, einen Drehstromgenerator im Hauptstromkreis mit Hilfe von Thyristoren zu regeln (britische Patentschrift 803 957).

Alle diese bekannten Lösungen haben den Nachteil, daß zur Anpassung häufig schaltende, dem Verschleiß unterworfene Kontaktschaltgeräte erforderlieh sind und trotz der häufigen Umschaltungen Drehzahlsprünge und damit eine schlechte Ausnutzung der Maschinen in Kauf genommen werden müssen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Vermeidung verschleißender Teile eine möglichst einfache und gleichmäßige Versorgung durch den mit stark schwankender Drehzahl angetriebenen Drehstromgenerator zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Polumschaltung benutzte, drehzahlabhängig angesteuerte Thyristoren gleichzeitig zum Regeln der Generatorspannung dienen. Auf diese Weise lassen sich unter Kleinhaltung der Anzahl der Bauelemente Drehstromverbraucher — bei Dieseltriebfahrzeugen die Asynchronmotoren und alle sonstigen Hilfsgeräte - mit einer weitgehend konstanten Spannung speisen, während gleichzeitig die großen Frequenzschwankungen auf einen Bruchteil der bisherigen Werte herabgesetzt werden.

Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert:

Wie ersichtlich, ist ein Drehstrom-Asynchrongenerator 1 über ein Getriebe direkt mit einem Hauptgenerator 2 und dem Dieselmotor 3 einer Diesellokomotive gekuppelt. Die eine Ständerwicklung 6 des Asynchrongenerators 1 ist 8pölig, die andere Ständerwicklung 7 4/6polig ausgelegt. Beide Ständerwicklungen liegen am gleichen Drehstromnetz RST, an das auch die Verbraucher, z.B. Drehstromasynchronmotoren 10 oder über Gleichrichter gespeiste Batterien 11 angeschlossen sind. Gleichzeitig sind an dieses Drehstromnetz RST Erregerkondensatoren S in Dreieckschaltung angeschlossen.

Zur Polumschaltung sind Gruppen von antiparallel geschalteten Thyristoren 8 vorgesehen, die durch Signale eines von der Tacnometermaschine 4 mit dem Drehzahlistwert gespeisten Reglers 9 drehzahlabhängig Polpaare zu- und abschalten.

Bei einem angenommenen Drehzahlbereich des Dieselmotors von 600 bis 1500 U/min und einer Übersetzung von 1:2 zwischen Dieselmotor 3 und Drehstrom-Asynchrongenerator 1 würde der Drehstrom-Asynchrongenerator in einem Drehzahlbereich

von 1200 bis 3000 U/min arbeiten. Dabei schalten dann die Thyristoren 8 zwischen 1200 und 1750 U/ min die 8polige Wicklung, zwischen 1750 bis 2400 U/min die opolige Wicklung und zwischen 2400 und 3000 U/min die 4polige Wicklung zu, wodurch beim gewählten Beispiel eine Frequenzschwankung von 80 bis 120 Hz bei einem Nennwert von 100 Hz, also um ± 20 % auftritt.

Die Spannung des Netzes RST kann durch Kompensation der Bündstromänderung oder durch entsprechende Anschnittsteuerung der zur Polumschaltung vorgesehenen Thyristoren 8 konstant gehalten werden.

Durch Verändern der im Beispiel gewählten Polumschaltungen könnten auch andere Frequenzbe-

, reiche überdeckt werden.

Durch die mehrfach-polumschaltbare Wicklung wird also erreicht, daß die gewählte Nennfrequenz zur Speisung der Drehstrom-Asynchronmotoren in von der Anzahl der Polumschaltungen abhängigen Grenzen konstant gehalten werden kann, indem - abhängig

ι ο von der j eweiligen Drehzahl des Asynchrongenerators - die zur Drehzahl passende Wicklung zugeschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur gleichmäßigen Spannungsversorgung von Drehstromverbrauchern durch einen mit stark schwankender Drehzahl angetriebenen Drehstromgenerator, insbesondere auf Dieseltriebfahrzeugen, bei der eine drehzahlabhängige Polumschaltung des Drehstromgenerators zum angenäherten Ausgleich der durch die Drehzahlschwankungen hervorgerufenen Frequenzänderungen vorgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Polumschaltung benutzte, drehzahlabhängig angesteuerte Thyristoren (8) gleichzeitig zum Regeln der Generatorspannung dienen.