DE6918595U

DE6918595U - Hilfsstromaggregat

Info

Publication number: DE6918595U
Application number: DE6918595U
Authority: DE
Inventors: Richard Gaul
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-05-17
Filing date: 1969-05-08
Publication date: 1969-10-16
Also published as: JPS4716221B1; US3609426A; GB1207934A; FR1576528A

Description

DIPL.-ING. ROLF CHARRlER. ' Patentanwalt

D 78 Freiburg

Gattenstraße 18

Richard Gaul, Metz (Frankreich)

Hilfsstromaggregat

Die Neuerung betrifft ein Hilfsstromaggregat, welches in der Zeit zwischen Ausfall des Speisenetzes und Inbetriebnahme des eigentlichen Notstromaggregats die Stromversorgung des Verbrauchernetzes übernimmt.

Bei Verbrauchernetzen, welche bei Ausfall des Speisenetzes durch ein Notstromaggregat versorgt werden, tritt eine Unterbrechung in der Stromversorgung von einigen Sekunden auf, wenn die Versorgung vom Speisenetz auf das Notstromaggregat umgeschaltet wird.

Bei manchen Verbrauchern darf jedoch eine solche Unterbrechung nicht auf«reten. Dies ist beispielsweise der Fall bei bestimmten elektronischen Einrichtungen, wie Radaranlagen oder Rechenmaschinen.

Es ist bekannt, ein Hilfsstromaggregat zu verwenden, das die Versorgung des Verbrauchernetaes überni nun t,, bis das Notstromaggregat angelaufen ist und sodann das Verbrauchernetz speist. Als Hilfsstromaggregat dient ein laufender Generator, z.B. eine WecLselstrommaschine, auf deren Welle eine Schwungscheibe hohen Trägheitsmoments angeordnet ist. Die notwendige Energie zum Antrieb des Generators liefert diese Schwungscheibe bzw. die darin gespeicherte kinetische Energie.

Soll das Verbrauchernetz mit ziemlich konstanter Frequenz gespeist werden, d.h. wenn beispielsweise die Frequenzabweichung - 1 i» der Nennfrequenz betragen darf, ist man gezwungen, sehr schwere Schwungscheiben zu verwenden. Diese bekannten Vorrichtungen sind daher sehr teuer und der Energieverbrauch während des Bereitschaftszustandes, also zwischen den Betriebsperioden, ist relativ hoch.

Aufgabe der Neuerung ist die Vermeidung dieser Nachteile. Insbesondere sollen die Schwungscheiben relativ leicht sein und der Wirkungsgrad des Aggregats soll hoch sein, was zu einem geringeren Energieverbrauch führt.

Gelöst wird diese Aufgabe neuerungsgemäß dadurch, daß zwischen der sich drehenden Rotorwelle eines Generators und einer sich schneller drehenden Welle mit einer ersten Schwungscheibe eine steuerbare Schlupfkupplung angeordnet und die Schwungscheibe mechanisch mit einem Antriebsmotor verbunden ist.

Als Schlupfkupplung dient vorzugsweise eine Magnetpulverkupplung, Die Schwungscheibe weis⁴^ eine Drehzahl auf, die etwa 1,5- bis 2-fach über der Prenzahl des Generators liegt, der vorzugsweise aus einer Wechselstrommaschine besteht.

Mit einer solchen Anlage kann ohne Unterbrechung eine frequenzstabile Versorgung des Verbrauchernetzes über mehrere Sekunden hinweg, beispielsweise für 10 Sekunden, gewährleistet werden.

Damit auch während der Ansprechzeit der Schlupfkupplung kein Frequenzabfall auftritt, kann die Generatorwelle eine

zweite Schwungmasse aufweisen.

Besonders günstig sind die Bedingungen, wenn die Hilfsstromanlage zum Speisenetz parallel geschaltet ist. Die Wechselstro.maschine liegt hierbei am normalen Speisenetz und ihre Drehung wird von diesem Netz unterhalten. Die aufgenommene Leistung entspricht hierbei der Verlustleistung dieser Maschine. Der Antrieb der ersten Schwungscheibe wird durch einen Elektromotor bewirkt, dessen Leistungsaufnahme praktisch gleich der Verlustleistung dieses Motors ist. Die Schlupfkupplung überträgt kein Moment während dieses Betriebszustandes.

Dadurch, daß die erste Schwungscheibe mit relativ hoher Drehzahl rotieren kann, _3t die in ihr gespeicherte Energie, trotz eines relativ geringen Trägheitsmoments, beachtlich hoch.

Die Figuren 1 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele. Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform.

Die Fig. 2 zeigt ein Schaltbild mit einem Aggregat nach Fig. 1.

Die Fig. 3 stellt ein weiteres Beispiel dar, bei welchem zusätzlich ein Verbrennungsmotor verwendet wird.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der an Stelle des Verbrennungsmotors ein Elektromotor Verwendung findet.

Fig. 5 stellt ein v1er-t6a Ausführungsbeispiel dar, während die Fig. 6 eine fünfte Mo₁^Li chkeit zeigt.

Das Hilfsstromaggregat nach Pig. 1 dient zur Speisung eines Verbrauchernetzes 1 (Pig. 2) während der Zeit zwischen dem Auftreten einer Störung im normalen Speisenetz und dem Zeitpunkt, zu dem das Notstromaggregat 3 die Versorgung des Verbrauchernetzes 1 übernehmen kann. Dieses Notstromaggregat 3 übernimmt sodann während des Ausfalls des Speisenetaes 2 die Speisung des Verbrauchernetzes.

Das Hilfsstromaggregat umfaßt einen sich drehenden Generator 11, beispielsweise eine Wechselstrommaschine, eine erste Schwungscheibe 12, die über eine drehzahlgesteuerte Kupplung 14 mit der Welle 13 des Generators kuppelbar ist, einen mit zwei Drehzahlen arbeitenden Asynchronmotor 15, der mit der Schwungscheibe 12 über ein Übersetzungsgetriebe 16 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1,06 verbunden ist. Weiterhin ist auf der Welle 13 eine zweite Schwungscheibe 18 angeordnet.

Für einen 40 KW-Generator beträgt das Gewicht der ersten Schwungscheibe 12 etwa 180 kg und der zweiten Schwungscheibe 18 etwa 500 kg.

Die Kupplung 14 ist vorzugsweise eine Magnetpulverkupplung, deren Erregerstrom durch einen Regler 21 gesteuert wird. Dieser Regler 21 ist mit der Wechselstrommaschine 11 verbunden und er spricht an, wenn die i/echselstrommaschine durch die kinetische Energie der ersten Schwungscheibe angetrieben wird, wobei die Kupplung so gesteuert wird, daß durch Veränderung des Schlupfes in der Kupplung die Drehzahl der Wechselstrommaschine konstant gehalten wird.

Die Drehzahl des Generatcrs 11 beträgt beispielsweise 1500 U/min. Der Asynchronmotor 15 trägt eine erste Wick-

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lung 23 für 1500 U/min und eine zweite Wicklung 24 für 3000 U/min. Das Übersetzungsgetriebe erfüllt den Zweck, den Schlupf der Magnetpulverkupplung 14 und des Asynchronmotors 15 auszugleichen. Der Asynchronmotor 15 ist mit einem Fliehkraftschalter 26 ausgerüstet.

Im Schaltbild nach Fig. 2 ist weiterhin ein Phasenregler 31 gezeigt, der dazu dient, den Generator bzw. die Wechselstrommaschine in Phase mit dem Netzstrom zu bringen. Außerdem sind ein Einschalter 32, ein Trennschalter 34, ein Spannungssensor 35» ein Leistungssensor 36 und zwei Schalter 38, 39 zur Speisung der beiden Wicklungen 23 und 24 des Asynchronmotors vorhanden.

Die Leitungen 42 und 43 vom bzw. zum Phasenregler 31 dienen der Meßwertübermittlung, die Leitung 44 ist eine Steuerleitung, die Leitung 45 eine Speiseleitung und die Leitung 46 dient zur Übertragung der Signale"schneller" oder "langsamer". Zum Regler 21 verlaufen noch die Speiseleitung 48 und die Leitung ^l vom Wattmesser.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 ist folgende: Um die Vorrichtung, d.h. das Hilfsstromaggregat, in Bereitschaftszustand zu bringen, wird der Unterbrecher 34 geschlossen, wobei dann die Magnetpulverkupplung 14 so erregt wird, daß das maximale Kupplungsmoment wirksam ist. Dies erfolgt automatisch dadurch, daß der Wechselstromgenerator 11 stillsteht und damit auch der Regler 21 und so die Kupplung 14 voll bestromt wird.

Man schließt sodann den Schalter 38 zum Speisen des Asynchronmotors 15 und zwar zum Speisen der Wicklungen 23, die den Motor auf eine Drehzahl von 1500 U/min bringen. Der

Rotor des Asynchronmotors 15 treibt somit über das Übersetzungsgetriebe 16 und die Magnetpulverkupplung 14 den Rotor des Wechselstromgenerators 11 an. Dieser erreicht nach einiger Zeit seine Nenndrehzahl von 1500 U/min, wobei der Schlupf des Asynchronmotors 15 und der Kupplung durch die Übersetzung vcn 1,06 des Getriebes 16 ausgeglichen wird.

Sobald der Wechselstromgenerator seine Nenndrehzahl erreicht hat, wird er in Phase mit dem Netz 2 gebracht. Dies erfolgt über den Phasenregler 31, der über den Drehzahlregler 21 den Erregerstrom der Magnetpulverkupplung 14 steuert. Sobald der Generator und das Netz in Phase sind, schließt der Phasenregler 31 den Schalter 32, so daß der Generator ans Netz 2 angeschlossen ist.

Nach erfolgtem Anschluß wird der Erregerstrom von der Kupplung 14 abgeschaltet, so daß vom Asynchronmotor 15 keine Kraft mehr auf den Generator 11 übertragen wird.

Gleichzeitig wird die Speisung der Wicklung 23 für die niedere Drehzahl des Asynchronmotors unterbrochen und die Wicklung 24 für die hohe Drehzahl des Asynchronmotors gespeist. Hierbei wird die Schwungscheibe 12 soweit beschleunigt, bis sie ihre maximale Drehzahl von etwa 3000 U/min erreicht hat.

Sobald die .Schwungscheibe 12 ihre iV.a-ximaldr dhzahl erreicht hat und da der Generator 11 ana Netz angeschlossen ist, ist die Vorrichtung im ßpreitschaftszustand.

Beim Ausfall des Speisenetzes 2 wird die Notstromanlage 3 über den Umschalter 21 zugeschaltet und die Anlage 3 übernimmt die Speisung d^J^xbrauchernetzes 1. Während dieser

Umschaltung und bis die Notstromanlage voll Energie liefert, übernimmt die neuerungsgemäße Vorrichtung die Speisung des' Verbrauchernetzes, so daß keinerlei Betriebsunterbrechung im Verbrauchernetz auftreten kann.

Sobald ein Spannungs- oder Frequenzabfall auftritt, wird der Wechselstromgenerator 11 augenblicklich vom Netz 2 abgetrennt. Die in der Schwungscheibe 18, welche auf der Welle 13 sitzt, gespeicherte kinetische Energie sichert zeitweise, beispielsweise während 0,3 Sekunden, den Betrieb des Generators 11 in seiner Nenndrehzahl und damit ohne irgend eine Unterbrechung die Speisung des Verbrauchernetzes. Während dieser kurzen Zeit wird die Magnetpulverkupplung so bestromt, daß ein Teil der in der ersten Schwungscheibe 12 gespeicherten kinetischen Energie auf die Welle 13 übertragen wird, so daß der Generator 11 seine Nenndrehzahl beibehält. Der Regler 21 steuert hierbei die Stärke des Erregerstromes für die Kupplung stets so, daß die Nenndrehzahl des Generators konstant bleibt, wobei der Schlupf in der Kupplung abhängig ist von der fortschreitenden Geschwindigkeitsabnahme und dem Verlust an kinetischer Energie eier Schwungmasse 12.

Die Betriebsdauer hängt von verschiedenen Charakteristiken ab und beträgt beispielsweise zwischen 5 und 10 Sekunden.

Sobald die Notstromanlage 3 in der Lage ist, das Verbrauchernetz 1 zu speisen, d.h. vor Ablauf der 5 bis 10 Sekunden, spricht der Phasenregler 31 an und bringt den Generator in Phase mit dem Wechselstrom der Anlage 3. Diese Regelung erfolgt in gleicher Weise wie beim Zuschalten des Generators an das eigentliche Speisenetz 2. Selbst wenn die Zeit recht lang ist, beispielsweise eine Minute, bis Phasen-

gleichheit erreicht ist, ist die Speisung des Verbrauchernetzes während dieser Zeit durch das Notstromaggregat 3 gesichert. Es ist jedoch erforderlich, den Generator 11 während dieser Zeit auf Nenndrehzahl zu halten. Sobald die Drehzahl der Schwungscheibe 12 unter die Drehzahl von 1500 U/min abzusinken droht, wird die Wicklung 23 für die niedere Drehzahl des Asynchronmotors 15 bestromt und aodann die Wicklung 24 für die hohe Drehzahl, wodurch die Drehzahl der Schwungscheibe 12 wieder erhöht wird.

Das vorbeschriebene Hilfsstromaggregat ergibt durch seine Parallelschaltung eine hohe Funktionssicherheit, die bei -iner Kaskadenschaltung nicht gegeben wäre, da dort bei Ausfall irgend einer Maschine die Wirkungskette für die Notstromversorgung unterbrochen wäre.

Während des Bereitschaftszustandes läuft die Wechselstrommaschine 11 leer, da die vom Verbrauchernetz aufgenommene Leistung ausschließlich vom Speieenetz oder vom eigentlichen Notstromaggregat 3 geliefert wiru. Das neuerungsgemäße Aggregat verbraucht hierbei lediglich die Energie, die erforderlich ist, um die Rotoren in Drehung zu halten-, beispielsweise etwa 5 KW bei einer Leistungsabgabe von 4-0 KW während der Umschalt pause.

Der Wirkungsgrad ist im Vergleich zu einer Kaskadenschaltung höher. Bei einer Kaskadenschaltung ist der Wirkungsgrad des Wechselstromgenerators etwa 0,9, derjenige des Asynchronmotors etwa 0,85, so daß sich ein Gesamtwirkungsgrad von etwa 0,765 ergibt. Polglich sind die Gesamtverluste etwa doppelt so hoch als wie bei der neuerungsgemäßen Anlage. Außerdem sind die Verluste in der Kupplung während der Bereitschaftszeit gleich Null, während sie

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bei einer Kaskadenanordnung proportional dem übertragenen Moment und dem Schlupf sind.

Weiterhin ist der Verschleiß der einzelnen Teile absolut vernachlässigbar, da einesteils der Generator 11 praktisch nie in Betrieb ist, d.h. nur dann Strom erzeugt, wenn eine Umschaltung vom Netz 2 zum Notstromaggregat 3 oder umgekehrt erfolgt. Andererseits wird die Kraftübertragung, d.h. die Kupplung und das Getriebe, praktisch niemals beansprucht, so daß die Lebensdauer beachtlich ist.

Der Anlauf des Notstromaggregats 3 wird wesentlich erleichtert, da während dieser Anlaufzeit, bis der Wechselstromgenerator und das Notstromaggregat zusammengeschaltet sind, der Wechselstromgenerator Strom liefert und zwar durch Verbrauch der kinetischen Energie der Schwungscheiben 18 und 20 und sodann durch Antrieb von Asynchronmotor 15.

Die Betriebssicherheit kann noch erhöht werden, wenn man einen Zusatzantrieb vorsieht, welcher den Antrieb übernimmt, sobald nach etwa 6 oder 7 Sekunden die kinetische Energie der Schwungmassen verbraucht ist.

Einen solchen Zusatzantrieb zeigt beispielsweise die Fig. 3, wo der Verbrennungsmotor 61 über die Kupplung 63, beispielsweise eine Magnetkupplung, die Welle 62 des Asynchronmotors 15 anzutreiben vermag.

Bei einem längerzeitigen Ausfall des Speisestromnetzes 2 oder/und des Notstromaggregats 3, wird nach Verbrauch der kinetischen Energie der Schwungmassen die Kupplung 63 bestromt, so daß nunmehr der Verbrennungsmotor 61 den An-

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trieb des Generators 11 übernimmt, der das Verbrauchernetz mit Energie versorgt.

Die Ausführungsform nach Pig. 4 unterscheidet sich von jener nach Pig. 3 dadurch, daß der Verbrennungsmotor durch einen Elektromotor 65 ersetzt ist, der durch Akkumulatoren gespeist wird. Bei diesem Elektromotor kann es sich um einen Nebenschlußmotor handeln, dessen Drehzahl etwas über der Nenndrehzahl des Generators 11 liegt.

Bei Ausfall des Speisenetzes 2 und einer Störung im Notstromaggregat 3 wird das Verbrauchernetz 1 ohne Betriebsunterbrechung vom Wechselstromgenerator 11 gespeist, der seinerseits durch den Verbrennungsmotor 61 nach Pig. 3 oder den Elektromotor 65 nach Pig. 4 über eine bestimmte Zeitspanne angetrieben wird.

Bei der oben beschriebenen und in Pig. 2 dargestellten Schaltung kann bei einer Störung des Speisenetzes 2 durch einen Kurzschluß für zwei oder drei Perioden die Spannung absinken. Die abgesunkene Spannung kann z.B. nur noch 70 $ der Nennspannung betragen. Diesen Spannungsabfall kann man beträchtlich vermindern, wenn in ^erie mit dem Wechselstromgenerator ein Transformator geschaltet ist, dessen Impedanz die Wirkung des Stromabfalls vermindert, so daß der kurzzeitige, sich über ein oder zwei Perioden erstreckende Abfall 10 bis 15 io der Nennspannung nicht übersteigt.

Bei dem parallelgeschalteten Aggregat nach Pig. 2 wird eine Kupplung verwendet, die von einem Regler gesteuert wird. Beim Ausführungsbeispiel nach Pig. 5 wird ebenfalls eine Wechselstrommaschine 11, eine auf der Welle dieser Maschine angeordnete Schwungscheibe 18, eine vom Regler 21, der von

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der Wechselstrommaschine 11 angetrieben wird, gesteuerte Kupplung 14 und ein Übersetzungsgetriebe 16 verwendet. Der Asynchronmotor 71 arbeitet mit niederer Drehzahl, beispielsweise 1500 U/min.

Weiterhin ist eine Magnetpulverkupplung 72, ein zweiter Asynchronmotor 73 hoher Drehzahl, beispielsweise 3000 U/min, und eine Schwungscheibe 12 vorgesehen, welche auf der Welle des zweiten Motors angeordnet ist.

Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen liefert der Asynchronmotor 71 mit niederer Drehzahl die notwendige Energie für den .. echselstromgenerator 11. Die Drehzahl wird im Getriebe 16 um den Betrag angehoben, welcher dem Schlupf des Asynchronmotors entspricht. Die Regelung der Drehzahl des Generators 11 erfolgt durch die Steuerung des Erregerstromes für die Magnetkupplung 14 durch den Regler 21 . _ -

Normalerweise, d.h. im Bereitschaftszustand, ist die Kupplung 72 nicht erregt, so daß keine Kraft vom Motor 73 übertragen werden kann. Die Schwungscheibe 12 und der Motor 73 drehen mit der um den Schlupf verminderten Maximaldrehzahl von 3000 U/min.

Bei einer Störung im normalen Speisenetz halten die Massenträgheitskräfte der Schwungscheibe 18 und des Generatorrotors diesen Generator auf Nenndrehzahl, bis der Regler 21 und die Kupplung 72 ansprechen. Dies dauert etwa 0.2 bis 0,3 Sekunden. Danach wird die Antriebsenergie von den Drehmassen der Schwungscheibe 12 und des Rotors des mit hoher Drehzahl laufenden Asynchronmotors 73 geliefert, dessen Drehzahl allmählich von 3000 auf 1500 U/min absinkt.

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Das in Fig. 6 gezeigte Aggregat ist unter folgenden Betriebsbedingungen verwendbar:

a) Die Kurzzeitige Abweichung der Spannung, beispielsweise über die Jauer von vier Perioden, soll - 15 "M der Maximalspannung nicbt überschreiten, selbst bei einem Kurzschluß im Speisenetz. (Die Maximalspannung beträgt das 1,44-fache der Nennspannung.)

b) Die abzugebende Leistung braucht etwa 20 KW nicht zu übersteigen, und die Betriebssicherheit entspricht derjenigen bei einer Kaskadenschaltung.

c) Die Frequenzabweichung kann - 4 1» der Nennfrequenz betragen.

Das Aggregat umfaßt eine Wechselstrommaschine 11, die ans Verbrauchernetz 1 angeschlossen und auf deren Welle eine Schwungscheibe 18 angeordnet ist, einen Asynchronmotor 71 niederer Drehzahl, welcher direkt mit der Generatorwelle verbunden ist, einen Asynchronmotor 73 hoher Drehzahl, dessen ,/eile die Schwungscheibe 12 trägt und über eine Schlupfkupplung Iz mit der Welle des Asynchronmotors 71 verbindbor ist.

Der Asynchronmotor 71 dreht mit einer Drehzahl zwischen 1500 und 1460 U/min bei einer Frequenz des Generators von 50 Hz. Der Motor 73 arbeitet bei einer Drehzahl zwischen 2850 und 3000 U/min.

Weiterhin weist die Anlage das Speisenetz 2, das eigentliche Notstromaggregat 3 und einen die Kupplung 72 steuernden Regler 21

Die Funktionsweise ist folgende:

Um das Aggregat in Bereitschaft ^u bringen, wird der Schalter 75 geschlossen und damit der Asynchronmotor 71 bestromt und gleichfalls der Schalter 76, durch den dann der Motor 73 bestromt wird. Die Kupplung 72 ist nicht erregt.

Der Motor 71 bringt die Schwungscheibe 18 und den Generator 11 auf Nenndrehzahl in der Größe von 1500 ü/min, während der Motor 73 mit der Schwungscheibe 12 auf etwa 3000 U/min kommt. Sodann wird der Schutzschalter 81 geschlossen und die Wechselstrommaschine 11 liegt am Netz 1. Das Aggregat ist somit bei Stromunterbrechungen betriebsbereit. Das Speisenet!? 2 dient also zum Speisen des Motors 71 , der mit niederer Drehzahl dreht und den Wechselstromgenerator 11 antreibt, welcher ins Verbrauchernetz 1 speist. Die Frequenzabweichung hat eine Toleranz, die einzig vom Schlupf des Asynchronmotors 71 abhängt, der seinerseits abhängig ist von der Belastung des Motors.

Sobald ein Frequenz- oder Spannungsabfall an der Speiseleitung des Asynchronmotors 71 auftritt, bzw. der Drehzahlregler 21, der von der Wechselstrommaschine 11 angetrieben wird, anspricht, wird automatisch das Notstromaggregat 3 in Gang gesetzt. Bis dieses mit voller Leistung arbeiten kann, übernimmt das neuerungsgemäße Aggregat völlig allein die Stromversorgung des Verbrauchernetzes 1.

Die Arbeitsweise während dieses Hilfsbetriebes ist folgende; Sobald eine Störung im Speisenetz 2 auftritt, werden die Schalter 75 und 76, über welche die Asynchronmotoren gespeist werden, geöffnet. Außerdem nimmt der Umschalter 77 die gestrichelte Stellung ein. Der Wechselstromgenerator

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speist ohne Unterbrechung des Verbrauchernetzes 1, wobei während einer ersten Phase von etwa 0,05 bis 0,3 see der Antrieb des Rotors der Wechselstrommaschine 11 durch die in der Schwungmasse 18 und den Sotoren des Motors 71 und des Generators 11 gespeicherte kinetische Energie erfolgt. Me Dauer dieser ersten Phase entspricht der Ansprechzeit der Kupplung 72, deren Erregerstrom vom Regler 78 gesteuert wird, Die Massenträgheit der Schwungscheibe 18 und der Rotoren des Generators 11 und des Motors 71 ist so gewählt, daß eine DrehzahlabnaLme von 1 $> bei voller Belastung des Generators 11 durch das Verbrauchernetz 1 auftritt.

Sobald die Kupplung 72 wirksam wird, wird die kinetische Energie der Schwungseheibe 12 und des Rotors des Asynchronmotors 73 zum Antrieb des Generators 11 herangezogen. Während dieser zweiten Phase wird durch entsprechende Steuerung der Kupplung 72 die Drehzahl des Generators 11 konstant gehalten.

Die Regelung der Drehzahl und mithin der Frequenz des Generators 11 erfolgt während dieser zweiten Phase durch Verändern dea von der Kupplung 72 übertragenen Drehmoments. Die Steuerung der Kupplung bewirkt der Regler 78, der nach dem wattmetrischen System oder elektronisch arbeitet. Dieser Regler 78 wird seinerseits durch den Drehzahlregler 21 gesteuert, welcher direkt auf der Welle des Generators 11 angeordnet ist. Die Steuerung der Kupplung 72 erfolgt also in Abhängigkeit der Sollwertabweichungen des Reglers Ζλ ,

V/ährend dieser zweiten Phase vermindert sich die Drehzahl der Schwungscheibe 12 und des Rotors des Motor.; 73, der wie der Motor 71 nicht gespeist wird, von beispielsweise 2850 auf 1500 U/min. Die von diesen Drehmasaen aufzubringen-

de Energie teilt sich in zwei Leistungsteile, nämlich in die an das Verbrauchernetz 1 abgegebene Leistung und in eine Verlustleistung, insbesondere die Wärmeverlustleisüung der mechanischen Schlupfkupplung, deren beide Kupplungshälften mit unterschiedlicher Drehzahl arbeiten. Ein Schlupf tritt in dieser Kupplung nur während einiger Sekunden (ungefähr maximal 7 Sekunden) auf, so daß bei entsprechender Auslegung der Kupplung diese nicht schadhaft wird.

Am Ende dieser zweiten Phase ist das Notstromaggregat 3 angelaufen und vermag Leistung abzugeben. Die am Ausgang des Aggregats 3 auftretende Spannung bewirkt ein Schließen der Schalter 75 und 76, so daß die beiden Asynchronmotoren wieder gespeist werden. Das Notstromaggregat 3 speist über den Umschalter 77 und den Schalter 75 den mit geringer Drehzahl arbeitenden Asynchronmotor 71, dessen Drehzahl am Ende der zweiten Phase nicht unter seine Nenndrehzahl abgesunken ist. In einer dritten Phase treibt der durch das Aggregat 3 gespeiste Motor 71 den Generator 11 an, der während der gesamten Umschaltdauer in Betrieb war und mit seiner Nenndrehzahl arbeitete.

Während dieser dritten Phase läuft der mit hoher Drehzahl arbeitende Asynchronmotor 73 wieder auf seine Nenndrehzahl hoch, von welcher er auf die untere Grenzdrehzahl von beispielsweise 1500 U/min abgesunken ist.

Das Öffnen der Kupplung 72 wird durcn die Regler 21 und 78 bewirkt.

Sobald das Speisenetz 2 wieder Spannung führt, wird der Umschalter 77 automatisch in seine angezogene Stellung ge-

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legt und das Notstromaggregat 3 außer Betrieb gesetzt.

Das neuerungsgemäße Aggregat ist somit von neuem betriebsbereit.

Zusätzlich kann, wie durch die Leitung 79 mit dem Schalter 82 angedeutet, ein Hilfsnebenschluß vorgesehen werden, der es gegebenenfalls ermöglicht, während eines bestimmten Betriebszustandes, beispielsweise beim Betrieb des neuerungsgemäßen Aggregats, dieses zeitweise im Nebenschluß zu betreiben.

Eine solche Kaskadenschaltung, obwohl weniger wirtschaftlich als eine Parallelschaltung, hat den Vorteil, recht einfach aufgebaut zu sein, was die Drehzahlregelung betrifft, d.h. eine Synchronisation ist ganz weggelassen. Weiterhin ermöglicht diese Schaltung die Verwendung von Schwungscheiben relativ geringen Trägheitsmoments.

Man begrenzt im allgemeinen die aufzubrir gende Leistung auf dreißig KW, da bis zu dieser leistung der Wirkungsgrad und damit die Verlustleistungen annehmbar sind.

Es ist jedoch zu bemerken, daß die Leistung nach oben nicht begrenzt ist, falls die Wirtschaftlichkeit nicht im Vordergrund steht.

Claims

1. Hilfsstromaggregat, welches in der Zeit zwischen Ausfall des Speisenetzes und Inbetriebnahme des eigentlichen Notstromaggregats die Stromversorgung des Verbrauchernetzes übernimmt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der sich drehenden Rotorwelle eines Generators und einer sich schneller drehenden Welle mit einer ersten Schwungscheibe eine steuerbare Schlupfkupplung angeordnet und die Schwungscheibe mechanisch mit einem Antriebsmotor verbunden ist.

2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator eine Wechselstrommaschine ist.y

5. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Generator bzw. auf dessen Rotorwelle ein die Schlupfkupplung steuernder Drehzahlregler angeordnet ist..

4. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rotorwelle des Generators eine zweite Schwungscheibe angeordnet ist.

5. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Asynchronmotor ist,,

6. Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Welle des Asynchronmotors und der die
erste Schwungscheibe tragenden Welle ein Übersetzungsgetriebe angeordnet ist.

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7. Aggregat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Asynchronmotor zwei Ständerwicklungen unterschiedlicher Polzahl aufweist./

8. Aggregat nach Anspruch t>, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmotor und eine die Motorwelle mit der Welle des Asynchronmotors verbindbare, ausrückbare Kupplung vorgesehen ist.,

9. Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Verbrennungsmotor ist*.

10. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der die erste Schwungscheibe tragenden Wells eines mit hoher Drehzahl arbeitenden ersten Antriebsmotors und der Welle eines mit niederer Drehzahl arbeitenden zweiten Antriebsmotors eine bei Stromausfall im Speisenetz ansprechende Schlupfkupplung angeordnet ist, wobei die Welle des zweiten Antri^bsmotors mechanisch mit der Generatorwelle verbunden ist./

11. Aggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Welle des zweiten Antriebsmotors und ''sr Generatorwelle eine drehzahlgesteuerte Schlupfkupplung angeordnet ist. ,

12. Aggregat nach Anspruch 10, wobei der zweite Antriebsmotor ein Asynchronmotor ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Motor- und der Generatorwelle ein Übersetzungsgetriebe angeordnet ist.