DE1613387A1 - Anordnung zum Betrieb von elektrischen Schlupfkupplungen in Verbindung mit elektrischen Bordnetzen - Google Patents

Description

• .Anordnung zum Betrieb von- elektrischen Schlupfkupplungen in Verbindung mit elektrischen Bordnetzen Generatoren, die von der Antriebswelle=-eines Fahrzeuges, z.B. von der Schraubenwelle eines Schiffes., angetrieben werden, erzeugen den Ström für das Fahrzeug besonders wirtschaftlich, weil die im Fahrzeug benötigte-elektrische Leistung meistens klein gegenüber der Antriebsleistung des Fahrzeuges ist. Die auf die elektrische-Energie-entfallenden Kosten sind daher wesentlich geringer, als wenn diese Energie mit-eigenen Antriebsmotoren erzeugt werden müßte. Die Wellengeneratoren liefern dabei den Strom als Gleichstrom, entweder unmittelbar als Gleichstrommaschinen oder als Drehstrom-Synchronmaschinen mit nachgeschalte-Ist das Bordnetz ein Gleichstromnetz, so kann der so erzeugte Strom unmittelbar verwendet werden, handelt es sich dagegen - wie heute vorwiegend - um Drehstrombordnetze, so muß der Gleichstrom z.B. über einen Wechselrichter in Drehstrom kondanter Frequenz und Spannung umgeformt werden. Die für den Hafenbetrieb benötigten Drehstromgeneratoren arbeiten dabei als Blindleistungsmaschinen und übernehmen die Spannungshaltung. Für den Antrieb solcher Fährzeuge, insbesondere von Schiffen, werden neuerdings sogenannte elektrische Schlupfkupplungen verwendet, mit denen man die Nachteile vermeiden kann, die beim Antrieb durch Brennkraft-Kolbenmaschinen (Dieselmotoren) entstehen. Zu diesen Nachteilen gehören die ungünstige mechanische Beanspruchung von zwischengeschalteten Getrieben durch Stöße und das Auftreten von unerwünschten Drehschwingungen. Solche Schlupfkupplungen haben meistens im erregenden Teil ausgeprägte Pole und im erregten Teil eine Käfigwicklung. Der magnetische Kreis des erregten Teils besteht gewöhnlich aus massivem Eisen. Wenn zeitweise mit großen Schlupf gefahren werden muß, z.B. bei sehr kleinen Schraubendrehzahlen oder beim Umsteuern von voraus auf zurüdk, muß die Käfigwicklung in der Lage sein, die in ihr auftretende Schlupfwärme abzuführen. Man kann natürlich den erregten Teil auch mit einer Phasenwicklung versehen und die Schlupfleistung über Schleifringe in ruhende Widerstände leiten,' doch müßten dann. diese Widerstände steuerbar sein, damit man sich allen Verhältnissen anpassen kann, was einen nicht vertretbaren Aufwand erfordern würde. Außerdem verschlechtern die Verluste in diesem Widerstand den Wirkungsgrad.

  Hier zeigt nun die vorliegehdeiErfänduüg, wie -man unter Ver=

  wendüng einer Phasennicklung im errsgteii'fieil der @`ehlupfkupplung

  die auftretende Schlupfleistung: dem Bordnetz zufüh-ren-kann@, -wo-

  bei aber das Betriebsverhalten. der Kupplung ledigZ:@ch durch ihre

  Erregung bestimmt wird. Die --SchlupfsPannung an 'der Phasenwicklung

  stellt sich dabei selbsttätig-richtig ein. Dies vrl=rd d:fidürch er-

  reicht, daß man die an der: Phasen%vcklung -der .Schlupfkupplung auf-

  tretende Schlupfleistung,. tüe - ja Schlupffreguenz-_aufweist; -einem

  Gleichrichter zuführt, dessen Gleiehstromanschlüese mit denen

  des Wellengenerators in Reihe-geacha tet ei-nd, wenn dieser als

  Gleichstrommaschine ausgeführt ist: Wenn als Wellengenerator

  eine Synchronmaschine verwendet wird.,.-die über eixien Gleichrich-

  ter auf das Gleichstrombordnetz. bzri: über einen -Gleichr'iähter-

  Wechselrichterkreis auf dasDrehstrombordnet arbeitet,:- so werden

  die Gleichstromanschlüsse des Wellengeneratoz-Gleiehri_chters mit

  denen des Scnlunfleistung-Gleichrzchters in Reihe-gegci@altet:

  Wenn nun Spannung an der- Phaaenwcklung der Schlupfküpplung auf-

  tritt, so wird die Erregung -'des Nellengenerators @---so beei.nflußt,

  daC,die Spannung bzw. die I'regu:enz-m Bordnetz konstant -bleiben.

  Pn Hand .e irriger Figuren soll der.- Erfindungsgedanken- näher er-.

  läutert zrerd.en. In Fig: 1- bezeichnet 1 einen $rennkraft.mo-tor-,

  der über eine elektrische -Schlupfkupplung@2 die Schraube 3 eines

  Schiffes antzeibt. Der erregende- Teil- -der- Sehlupfkupplung ist in

  der üblichen Weise mit Polen. versehen, die -über, äehlefringe

  mit GleiCnstrom erregt werden. Der erregte 'Teil hat eIne.-Dren-.-

  stromwicklung, die über drei Schleifringe mit den Wechselstromanschlüssen des -Gleichrichters 4 verbunden ist. Mit dem Brennkraftmotor 1 ist außerdem noch der Wellengenerator-5 gekuppelt, der als Synchronmaschine ausgeführt ist und dessen Ständerklemmen zu den Wechselstromanschlüssen des Gleichrichters & führen. Die Gleichstromklemmen Gleichrichter 4 und 6 sind in Reihe geschaltet-und speisen so das Gleichstrombordnetz oder, wie in Fig: 1, über einen Wechselrichter 7 das Drebstrombordnetz B. Die Spannung in diesem Netz wird in bekannter Weise durch die Blindi leistungsmaschine 9 konstant gehalten, die z.B. über den_Gleich-_ richter 10e den Gleichrichterumspanner 11 und die Drosselspule . 12 lastabhängig erregt wird. Im Hafen wird die Blindleistungsmaschine 9 mit einem Brennkraftmotor gekuppelt und speist dann an Stelle des Wellengenerators 5 das Bordnetz.
• Die Anordnung wirkt folgendermaßen: Bei normaler Fahrt des Schiffes treibt der Motor 1 über die Schlupfkupplung 2 die Schraube 3 an, außerdem noch den Wellengenerator 5, der hierbei über den Gleichrichter 6 und den Wechselrichter 7 das Bordnetz allein versorgt. Demgemäß liegt die ganze Netzspannung am Gleichrichter 6 bzw. am Generator 5.@Am Gleichrichter 4 tritt eine Spannung auf, die dem Spannungsabfall entspricht, den 'der Strom IG des Gleichstromzwischenkreises in den Brückenzweigen dieses Gleichrichters verursacht. Der von der SenluDfkupplung in den Gleichrichter 4 eingespeiste Strom Ib ist-nach Gleichrichtung Bestandteil des gleichgerichteten Wellengenerator- _ stromes Ia = IG ,- Solange Ib kleiner ist als Ia, oder ihm gleich wird. Solange der Strom Ib.kleiner bleibt als Ia (vergl. Fig. 2), 'anbetet die_Drehstromwicklung im Kurzschluß. Das Feld und die Frequenz in der Kupplung stellen sich so ein, daß die Spannungsabfälle in der Drehstromwicklung gedeckt werden. Von dem Augen- ' blick an, in dem der Ström Ib so groß wird wie Ia, kann das Feld durch den Erregerstrom der Schlupfkupplung zusätzlich geändert werden, weil nun der Strom I, -= IG durch die in das Bördnetz gelieferte Leistung vorgeschrieben ist, die durch die Erregung des Wellengenerators so beeinflußt wird, daß die Frequenz im Bordnetz konstant bleibt. Man hat es nun in der Hand, den Schlupf der Kupplung durch die Erregung.. zu beeinflussen, und zwar wird durch stärkere Erregung der Schlupf. vermindert, durch schwächere dagegen vergrößert. Die von der Kupplung bei Schlupf in das Netz gelieferte Schlupfl.eistung hat zur Folge, daß sich von der gesamten Netzspannung, die bisher-allein am Gleichrichter -6 lag, ein Teil- auf den Gleichrichter 4 und damit auf die Phasenwicklung der. Kupplung verlagert...Damit die ins Netz gelieferte Leistung so groß bleibt wie zuvor, muß die Erregung des Wellengenerators etwas zurückgenommen werden,. weil sonst die Frequenz im Netz ansteigen würde.
• In Pig. 2 ist der Verlauf der Ströme und Spannungen über dem Schlupf der-Schlupfkupplung dargestellt. Der Wellengenerator 5 speist zunächst. allein das Bordnetz mit dem Strom I-, der-nach Gleichrichtung dem Strom IG im Gleiehstrbmzwischenkreis entspricht. Demgemäß entfällt die volle Netzspannung allein auf den Wellen- -gellerator 5: Wird nun die Schlupfkupplung erregt, so beginnt der Strom Ib zu steigen,bis er beim Schlupf an dem Strom I, bzw. IG gleichkommt. Wird nun die Erregung-der Schlupfkupplung weiter gesteigert, so bleibt ib gleich groß wie Ia. Bei zunehmendem Erregerstrom und gleichbleibendem Ankerstrom Ib wächst das Feld in der Kupplung und damit das Drehmoment; der Schlupf der Kupplung wird so klein wie möglich. Verringert man nun den Erregerstrom,so nimmt das Feld ab und der Schlupf zu, um die Spannung Ub zu erzeugen, die zu-der bei diesem Schlupf zwangsläufig auftretenden Schlupfleistung gehört. Die Scnlupfleistung ist eindeutig durch das zu-der jeweiligen Schraubendrehzahl gehLrende Gegenmoment und die Schlupffrequenz gegeben. Mit wachsendem Schlupf beginnt die Spannung an der Ankerwicklung der Kupplung zu steigen, während die Spannung Va am Wellengenerator zurückgehen muß, denn die Summe beider Spannungen muß die Netzspannung ergeben.
• Da Schlupfleistung nur abgegeben-Werden kann, wenn an der Schraube ein Gegenmoment auftritt, muß das Bordnetz bei schwerer See, wenn die Schraube zeitweise aus dem Wasser taucht, vom Wellengenerator allein gespeist werden oder die Blindleistungsmaschine muß mit ihrem Antriebsmotor gekuppelt werden,.um auch noch Wirkleistung zu liefern.
• Iran wird den Betrieb zweckmäßig in der Weise führen, daß man die Frequenz im Bordnetz durch Beeinflussung der Erregung den

  Wellengenerators -konstant hält» »ie $rregung -der_ Scl?xupfkupplung

  wird man von-der Drehzahl- det Onhäubp1le abhängig machen,

  Zunächst, 'Wird man mit dem B@rerr@nkaftmctor-auf die--tiefste, zu-

  lässige Drehzahl heruntefifehren@ und erreicht: :danri° eine° -noch =

  tiefere Drehzahl- >der Bchrauben-eile, indem man -die Erregung ü er -

  Schlupfkupplung schwächt: 8s Cist--vorteilhaft., den _-Sol-lvrert dieser

  rt -durch -einen- Regler-- einhalten

  Drehzahl vorzugeben und- den- ster

  zu lassen: Da man im allgemeinen, .nur bei .-den tiefsten Drehzahlen

  den Schlupf der Kupplung über-deü`natürlichen eert ei#hcrhen wird,

  kann der Gleichrichter für den äibrigen. Irehzahlbereichau der

  Gleich- c@nd Wechselstromseite kurzgesehlossen-verden. Dadurch

  ist es 'auch möglich, ihn-fÜr dlez-bcden, kleinen lY°ekjzahlen

  vorhandenen kleinen Strüme . bemessen., =durch -taan eine sehr

  wrtecbaftliche Lösung erbäll _

  ,Der dem

  $--.zuefuh2#te 'Strom--der Sch .pfküpglung

  ist ein Bestandteil @de$ im @ 01-o%ebitromzwiacbcnkreia vorhandenen

  Stromes .1 G. Dieser möge beispielsweise 6t3_ 1- betragen. _ Er ver-

  teilt sich dann zu gleichen Teilen. von je- 2-0''A' .auf- .die drei

  Brückenzweige des Gleichrichters.solage --der von der .Schlupf-

  küpplung -elieferte Strom Null =lst, Dieser .8trori möge-- -li'n f

  einen Zeitpünkt 10 A in zwei Thesen betragen, .die:- über den` -

  Mittelpunkt des mittleren Bruckenzweiges zufli60en. und- über den

  MittelpunkL.des .rechten Bräckeeiges ab:tließen._.lnf'ölgedessen.-

  fließen in den oberen Hälftender.. beiden -$rtekenzveige jfl .bzw.

  #i0 Ä , die übrige Stromver-teilurig' bie-ibt_ -gleich. Wie r:än daraus _

  .erkennt,- bleibt der vor' !dost Achlugfkupplung*- gelieferte Strom

  ein Bestandteil des schon vorhandenen Gleichstroms, solange dieser größer ist als der Strom der Kupplung. -Grundsätzlich ist es möglich, das. Bordnetz auch Im Hafen nur über den Wellengenerator und die Schlupfkuppiung mit Strom zu versorgen und, außer für Notfälle, auf besondere Antiiebsmotorenfür, . die Blindleistungsmasehinen zu verzichten. Dafür bestehen-mehr ere Möglichkeiten. Man kann z.8. die Schlupfkupplung völlig entregen und das Bordnetz nur vom Wellengenerator allein speisen. Man kann auch die Schraubenwelle festbremsen und die Schlupfkupplung auf diese Weise ala Generator benutzen, so daß der Wellengenerator -entbehrlich wäre. Auch wenn die Schraube läuft, könnte. auf den-Wellengenerator verzichtet werden. In diesem Fall müßte Über die Schlüpfkupplung sowohl die Schraube angetrieben als auch das Bordnetz gespeist werden.
• Eine solche Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Soweit diegleichen Bezugszeichen-verwendet sind, haben sie die gleiche. -Bedeutung vie in Fig. 1. Eine zweite Schraube 13 wird*ebenfall g__ über eine Schlupfkupplung 14 von einem zweiten Brennkraftmotor 15:--angetrieben. Die Ankerwicklung der Kupplung ist über dm Gleichrichter 16 auf den Gleichstromzwischenkreis geschaltet: Die beiden Gleichrichter 4 und 16 liegen in Reihe, sie können aber-auch parallel geschaltet sein. Sie speisen gemeinsam den techeelriahter-7der w.echselstromseitig unmittelbar auf des Drehstromnetz gescheitet sein könnte._-Dann müßte der Wechselrichter jeweils-auf die im Gleichstromzwiechenkreia herrschende Spannung ausgesteuert. werden, wodurch aber im Drehstromnetz erhebliche Blindleistung auftreten würde. Um dies zu vermeiden, ist zwischen Netz 8 und Wechselrichter 7 ein Konstantstromkreis 19 (Boucherot-Kreis), bestehend aus Drosselspulen und köndensatoren, geschaltet. Dieser Konstantstromkreis 19 hat die Eigenschaft, daß erden@Zweitstrom (am Wechselrichter 7) konstant hält, während der Erststrom (am Netz 8) und die Zweitspannung (am Wechselrichter 7) der ins Netz gespeisten Leistung entsprechen. Die steuerbaren Gegenbrücken 17 und 18, deren Mittelpunkte mit dem Mittelpunkt je einer Teilbrücke der Gleichrichter 4 und 16 verbunden $ind, ermöglichen im Störungsfall, z.B. bei Kurzschlüssen im. Netz, das-Kurzschließen der Gleichrichter-4 und 16 bzw. des Gleichstromzwischenkreises. Da nämlich bei Netzkurzschlüssen die Steuezrung des fremdgeführten Wechselrichters versagt, würde der Gleicheti'om auf den zuletzt stromführenden Zellen des Wechselrichters stehen bleiben und diese gefährden: Die Anordnung wirkt folgendermaßen: Durch die Spannung des Netzes 8 und den Konstantstrornkreis ist der-Strom im Gleichstromzwischenkreis vorgeschrieben. Der Stromrichter 7 arbeitet hierbei als Gleichrichter: Werden nun die Schlupfkupplungen -erregt, so beginnt der .den Gleichrichtern 4 und 16 zufließehde Strom: zu wachsen, bis er den Strom imr Gleichstromzwischenkreiserreicht hat. Bis dahin verhalten sich die Gleichrichter 4 und 16 für die zugehörigen Ankerwicklungen der Schlupfkupplungen so,} als ob sie.kurzgeschlossen wären., weil an ihnen keine Spannungsauftritt. Bei weiterer Steigerung der- Erregung geht der Stromrichter 7 auf Wechselrichterbetriebüber und liefert über den Konstantstromkreis Leistung ins Netz. Im Drehstromteil der Schlupfkupplung tritt hierbei S chlupfleistung auf. Der Brennkraftmotor 1 muß dann sowohl die Leistung der Schraubenwelle als auch die Schlupfleistung liefern; bei gleichbliebender Drehzahl des Brennkraftmotors muß daher die Schraubendrehzahl abnehmen. Je stärker dabei die Kupplung erregt wird, desto stärker ist das Feld und desto kleiner kann die Frequenz,im Drehstromteil der Kupplung sein, damit die für die Leistungsabgabe erforderliche Spannung erzeugt werden kann. Der Unterschied zwischen der Drehzahl des Brennkraftmotors und der der Schraube wird dadurch am kleinsten. Wird dagegen der Erregerstrom des Polrades verringert, so steht für die Feldbildung ein kleinerer Gesamtatrombelag (geometrische Summe aus den Strombelägen des.Polrades und des Ankers) zur Verfügung, d.h. aber, das Feld wird kleiner, und die Frequenz im Anker der Kupplung muß zunehmen, damit bei kleinerem Feld die gleiche Spannung wie zuvor für die gleiche Leistung erzeugt werden kann. Bezeichnen N,, N2 und N3. die Leistungen des Brennkraftmotors, des Drehstromteiles der Kupplung und an der Schraube, _f1, f2 und f3 die zugehhrigen Frequenzen bzw. Drehzahlen, so gelten folgende Beziehungen: N@ = N2 + N3 f1 i2 + f3 (2i Nun ist die Leistung N3 an der Schraube eine eindeutige Funktion

  der Drehzahl und. angenähert -

  worin N , n3 und i die - Nennvierte . bedeuten_--Da de -.:Dreh-

  -3N 31q

  -3N

  moment für alle drei- Leistungen ,gleich= ist, verhalten.-sieh die

  LeiatÜngen wie die Frequenzen -- --- -

  N2 : H3- f' ' @2= ` ß3_. -

  Ebenso ist

  - x2 a -2 #=-f _

  Werden die äleiehungen (2) und 43jn-.dfe=GTe_claurg (5:@ e=i ge-_

  setzt, so erhält man

  Bleiben Bchraubenlelnif=, geh aebenf>rq@ttn kosten=

  so- ,ändert sich die ]Fteguens: @,@ nee =rtntikycatmoture =aeah-= des=

  #leücäteangen (?) @br@s, wenn h die -ins-Jett @ ebgeg_e@$ae=

  Leistung ändert..

  Beträgt z.B. die Schraubenfrequenz (bezogen auf die Pdlz-ahl der Kupplung) f3 = 50 Hz bei voller Schraubenleistung.N3N = und werden an das Netz als Höchstwert 10 gb dieser Leistung abgegeben (N2 =.0,1 und f2 dementsprechend 5 Hz), so ist die Drehfrequenz f1 des Brennkraftmotors 55 Hz. Der gleiche giert ergibt sich nach der Gleichung (?a): f1 = 50( 1 + O 55 Hz: Bei,halber Schraubendrehzahl f3 = 25 Hz-, N3 = 0,125 und gleicher Leistung N2 = 0,1 erhält man für die Frequenz fl = 45 Hz.
• Ist die Schraubenfrequenz auf 20 Hz und die Schraubenleistung auf 0,064 abgesunken, so muß die Drehfrequenz f1 des Brennkraftmotors 51,5 Hz betragen, damit noch die gleiche Leistung y N2 = 0,1 abgegeben werden kann. Die Frequenz f2 beträgt dabei 31,5 Hz; d.h. bei gleicher Spannung und gleichem Laststrom arbeitet die Kupplung mit sehr schwachem Feld und nahezu eingeprägtem Strom, so daß sich das Feld jederzeit wieder an geänderte Verhältnisse anpassen kann.
• Man kann die Anlage in verschiedener Weise betreiben. Wenn man bei zunächst gleichbleibender Drehzahl des Brennkraftmotors den folradstrom verkleinert, so muß bei gleichbleibender elektrischer. Leistung N2 (gleicher Strom und gleiche Spannung) wegen des kleiner gewordenen Feldes die Frequenz f2 zu- und die Schraubenfrequenz abnehmen. Da aber - wie aus Gleichung (2) hervorgeht - eine bestimmte elektrische Leistung N2 nur bis zu bestimmten Mindestwerten von N3 und f3 geliefert werden kann, muß von da an ein anderer Generator Strom liefern. Andererseits kann man-.auf diese Weise eine sehr einfäche Steuerung-der Schraubendrehzahl in weiten Grenzen bei gleichbleibender Drehzahl des-Brennkraßtmotors erreichen, wenn man nur die sich nach Gleichung (6)' ergebende elektrische Leistung ins Netz liefert. und den Unterschied zlvischen dieser Leistung und-der tatsächlich im Bordnetz benötigten-Leistung auf andere Weise deckt, z.B: über einen eigenen Wellengenerator oder indem man die Blindleistungsmaschine 9-mit einem besonderen Motor kuppelt. @- --Klan könnte auch die Drehzahl des Brennkraftmotors 1 (bzw. 15) nach Gleichung (7) von der Frequenz i.m.Netz beeinflussen lassen d:h. vronn N2 zu groß ist und infolgedessen die Netzfrequenz steigt, müßte f1 kleiner Werden und umgekehrt: Man kann auch die beiden Eingriffe vertauschen, d.h. die Netzfrequenz auf den Erregerstrom einwirken lassen und die Schraubendrehzahl auf die Drehzahl des Brennkraftmotors: -Die gleichen Steuermöglichkeiten erhält man,'wenn man den Konetantstrofkreis-wegfallen-läBt und den Wechselrichter 7 für die Steuerung benutzt. Man kann dann die Ne-tzfrequeriz auf die Steuerung des Wechselrichters einwirken lassen und die SehraUh(endrehzahl auf den Brennkraftmotor oder umgekehrt. Den Polraderregerstrom kann man hierbei konstant lassen oder zusätzlich noch beeinflussen. - Figur 4 zeigt eine solche vereinfachte Anordnung. Soweit die gleichen Bezugszeichen verwendet sind, haben sie die gleiche Bedeutung vrie zuvor. Die Blindleistungsmaschine 9 kann noch durch einen Brennkraftmotor 20 über eine lösbare Kupplung 27, z.B. eine elektrische Schlupfkupplung, angetrieben werden, wenn die Schraube mit so niedriger Drehzahl betrieben wird, daB die dann noch verfügbare Schlupfleistung nicht mehr ausreicht, um den Bedarf des Bordnetzes zu decken. Man kann hierbei die Gleichrichter 4 und 16 in Reihen- oder in Parallelschaltung über den Wechselrichter 7 auf das Netz arbeiten lassen.
• Die in den Gleichungen (1) bis (7-) angegebenen Beziehungen gelten auch hierbei. Man kann dabei den Gleichstromzwischenkreis gegen die volle oder nur gegen einen Teil der Netzspannung arbeiten lassen. Der Betrag des Feldes in den Kupplungen und der Betrag der ausgesteuerten Netzspannung am Wechselrichter 7 bestimmen den Betrag des Schlupfes und damit je nach der Drehzahl des Brennkraftmotors auch den Betrag der Schraubendrehzahl. Je nachdem, wie man auf die Erregung der Schlupfkupplung auf die Drehzahl des brennkraftmotors und auf die Steuerung des Wechselrichters einwirkt, kann man die Schraubendrehzahl und die ins Netz gelieferte Leistung in weiten Grenzen unabhängig voneinander beeinflussen.
• J Bei S chlunfkupplungen herkömmlicher Art mit Käf igv! icklung im erregten Teil bewirkt die mit Schlupffrequenz durchsetzte Käfigwicklung, die ja eine Parallelwicklung sämtlicher pole darstellt,

  daß alle Polflüsse gleich eind, bo- daß keltre elnaeitigen Kräfte

  auftreten, durch die die fliegend geksxppelten Kupplungshwten

  sich berühren und aufe inand er . sehle if eh ;c8»e. Wenn man gemäß

  vorliegender Erfindung den erregten Teil tait einer Drehstrom-

  wicklung versieht, empfiehlt es sich, die-Wicklungen der einzel-

  nen Pole oder zumindest der eänz`lnen Polpaare parallel-zu schal-

  ten, uni die gleiche ausgleichende Wirkung Zu erglelen. ä Wo das

  nickt möglich ' ist, äeann man io.ellerte Kurzschlußwindungen vorsehen,

  die sich über zwei benachbarte Pole erstrecken, in-allen oder nur

  in einem Teil der Nuten unterebrecht -sind und die-für-Gleichheit

  der Polflüsse sorgen. .

  Grundsätzlich ist ea rauch mölickg d@ht@'`.1 der Schlupf-

  Kupplung ohne Verweneur"r"7, GizsGl@[email protected]@t¢hel"-0chter-

  kreises unmittelbar auf Aaacc@t@,@"<@`: Imoseno Da

  jedoch auch hierbedie

  sein muB, 1Y3 und . aber du2e"2 dz-s@@ 2 f nrc11-2 ü22

  Dordne to szl requenz gegeben G-iLCid nv 'y-'jcS5q# SVant#,##'inach

  Gleichung f.5), aor-li dis Ü<g@ü'aber üer,@ät ä

  wäre. Es empfiehlt sich dG""2iez,?.9 d.ci,°` i9."@@üllC>1@ zAGeli von ei- e2

  anderen, unabhgng- >n Quelle sneic@nn eie rn @ntx schied

  "wischen Gier von L: Im F,0-'>g C.tWzsiJ®

  ten Leistung bes 1trei 7t7 E'4 umeemüns#f".t'h «V 21S equag LDoastQnt -hält.

  Auch die Spannungshaltung Kate Aeser Stronquel'le zugewiesen

  werden, obwohl säe auch von der Mapplunng übernoen- werden könnte.

  Wenn- bei dieser Lösung das VerhEltnis 113N zu 1.T. sehr groß ist, er--

  hält man wegen des könatanten Wertes von f2 fair f3 sehr hohe 'Werte,

  d.h. hohe Polzahlen für die Kupplung, so daß diese Lösung nur für Sonderfälle in Frage kommen dürfte.
• Figur'5 zeigt eine solche vereinfachte Schaltung, die im wesentlichen der von Figur 4 entspricht, lediglich der Gleici,richter-Wechselrichterkreis ist weggefallen. Die Drehstromwicklungen s der beiden Schlupfkupplungen sind unmittelbar auf das Bordnetz 8 geschaltet. Die Ancrdnung wird in der Weise betriebe:z, daß die zunächst vom Netz abgeschalteten Kupplungen durch ihre Brennkraftmotoren im Leerlauf bei stillstehenden Schrauben angetrieben verden, bis ihre Spannung gleich der des Netzes ist. Nach dem Zuschalten geben die Drehstromteile der Kupplungen bei weiter gesteigerter Drehzahl der Antriebsmotoren Leistung an das Netz ab. Infolge des hierbei an den Kupplungen auftretenden Drehmomentes wird die Schraube mitgenommen, und des stellt sich die durch Gleichung (5) gegebene Beziehung der Leistungen und Frequenzen ein. Der Betrieb wird zweckmäßig so geführt, daß man den gewünschten So111rert der Schraubendrehzahlen auf die Drehzahlen der Brennkraftmotoren 1 und 15, den Sollwert der Netzfrequenz dagegen auf den Antriebsmotor 20 der Synchronmaschine 9 einwirken läßt. Die Spannungshaltung kann ebenfalls von dieser Maschine, aber auch von den Kupplungen übernommen werden, vtobei in beiden Fällen lastabhängige Gleichrichterregung möglich ist. Durch Anordnungen nach der vorliegenden Erfindung gelingt es, die Schwierigkeiten zu vermeiden, die bei den herkömmlichen Kupplungen entstehen, wenn mit ganz kleinen Schraubendrehzahlen gefahren werden muß, der Brennkraftmotor aber nicht so weit herabgesteuert werden kann. Man muß dann besonders darauf achten, daß die in den Kurzschlußwicklungen dieser Kupplungen auftretende Schlupfwärme gut abgeführt wird, weil sonst Wärmeschäden auftreten. Dieser Nachteil entfällt bei erfindungsgemäßen Anordnungen, weil die Scnlupfleistung dem Bordnetz nutzbar zugeführt wird, Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Bordnetz während der Fahrt ganz oder zusätzlich aus dem Drehstromteil dieser Kupplungen zu versorgen. Auch für die erhöhte Leistung bei der Löscharbeit im Hafen können die Schlupfkupplungen verwendet werden, wenn man den mit der Schraube gekuppelten Teil festbremst. Dann kann die Kupplung sogar wie ein normaler Generator lastabhängig erregt auf das Bordnetz arbeiten. Voraussetzung ist dabei, daß der Wechselstromteil geblecht ist, wie dies auch der Fall sein -rollte, wenn die Kupplung während der Fahrt mit größeren Schlupffrequenzen betrieben wird.

Claims (14)

1. Patentansprüche -1. Anordnung zum Betrieb von elektrischen Schlupfkupplungen, in Verbindung mit elektrischen Bordnetzen auf Fahrzeugen., Schiffen und Flugzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer Kraftmaschine (1) angetriebene elektrische Schlupfkupplung (2) im erregten Teil mit einer Drehstromwicklung versehen ist und sowohl der Fortbewegung des Fahrzeuges us<<i. als auch der Versorgung des Bordnetzes dient.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehstromwicklung bzw. die Drehstromwicklungen mehrerer Kupplungen unmittelbar parallel auf das Drehstromnetz geschaltet sind. -
3. 3. Anordnu ng nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des die Fortbewegung des Fahrzeuges usw. bewirkenden Gliedes, z.B. der Schiffsschraube (3), durch die Drehzahl der Kraftmaschine (2),die Frequenz des Bordnetzes durch die Drehzahl der dieses Netz speisenden unabhängigen Generatoren beeinflußt werden. f
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichi.et,-daß die Drehstromwicklung über einen Gleichrichter (4) auf das Gleichstrombordnetz oder auf einen Gleichstromzwischenkreis arbeitet, der über einen Wechselrichter (7) das Drehstrombordnetz speist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter ('4) der Schlupfkupplüng (2) mit einem unmittelbar oder mittelbar (über einen Gleichrichter) gleichstromliefernden Generator (5)(Wellengenerator) in Reihe geschaltet ist.,
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines Drehstrombordnetzes (8) die Spannung durch eine bzw. mehrere Blindleistungsmaschinen (9) konstant gehalten wird.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadVrch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (7) über einen Konstantstromkreis (19) euf das Drehstrombordnetz (8) geschaltet ist. B.
8. Anordnung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kraftmaschinen mit elektrischen Schlupfkupplungen vorhanden sind, deren Gleichrichter in Reihe oder parallel gechaltet sind.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 1, 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des die, Fortbewegung bewirkenden Gliedes (z.B. der Schiffsschraube) durch die Erregung der Kupplung, die Spannung (bei Gleichstrom) bzw. die Frequenz (bei Drehstrom) des Bordnetzes durch die Drei zahl der Kraftmaschine beeinflußt werden bzvl. umgekehrt.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 1, 4 bis 6 und 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung im Gleichstromzwischenkreis , durch den Wechselrichter in weiten Grenzen stellbar ist. .
11. 11.An;;rdnung nach Anspruch 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehstromwicklung der Schlupfkupplungen nur bei kleinen Drehzahlen des Antriebsmittels (Schiffsschraube) auf das Bordnetz arbeitet, bei höheren Drehzahlen und ,Leistungen dagegen kurzgeschlossen ist.
12. 12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stillstand des Fahrzeuges usw. der zu dessen Fortbewegung dienende Teil der Kupplung festgebremst wird und der andere mit dem Antriebsmotor gekuppelte Teil unmittelbar gegebenenfalls lastabhängig erregt das Bordnetz speist und umgekehrt.
13. 13. Anordnung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daA durch Parallelschaltung der Pole oder Polpaare der Drehstromwicklung gleiche Polflüsse erreicht werden.
14. 14. Altordnung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn keine Larallelschaltung der Pole oder Polpaare der Dreh-.stromwicklung möglich ist, die Gleichheit der Polflüsse durch isolierte Kurzschlußwindungen erreicht wird, die eine Schrittweite von einer Polpaarteilung aufweisen und in allen oder nur in einem Teil der Nuten des erregten Teils untergebracht sind.