NO137316B - Lastbank for kj¦ret¦y. - Google Patents

Description

Anordning ved en asynkrongenerator som drives fra en aksel med variabel hastighet.

Foreliggende oppfinnelse angår en' re-guleringsanordning for en asynkrongenerator som drives fra en aksel med variabel hastighet.

På fartøyområdet foreligger et almin-nelig ønske om så lite som mulig å anvende dieseldrevne hjelpegeneratorer og i stedet erstatte disse generatorer med så-danne som kan drives fra propellakselen eller de maskiner som driver denne. Et slikt anlegg kan selvsagt bare brukes når far-tøyet er i fart, men da hovedmotorenes driftomkostninger per effektenhet i almin-nelighet er meget lavere enn for de mindre dieselmotorer som ofte anvendes for å drive hjelpegeneratorene, innebærer dette en betraktelig besparelse.

Det er kjent å anvende likestrømge-neratorer som drives fra propellakselen og dette innebærer ikke noen vanskeligheter hva reguleringen angår, da det ved like-strøm bare gjelder ved hjelp av en tilstrekkelig rikelig akselgenerator og en spenningsregulator å opprettholde nettets normale spenning innenfor det omdrei-ningstallområde for hvilket akselgenerato-ren er beregnet å skulle forsyne fartøyet med elektrisk kraft. For store fartøy stipu-leres vanligvis omdreiningstallområdet mellom 100—80 % av propellomdreiningstallet og for små fartøy mellom 100—50 % av propellomdreiningstallet.

Fra driftsikkerhetssynspunkt er det

dog ønskelig at de elektriske maskiner ombord skal være vekselstrømsmaskiner, med med hastighetsvariasjoner mellom 100—80 % av propellomdreiningstallet på propell-

akselen og dermed på akselaggregatet er det klart at det ved vekselstrømsdrevne hjelpekraftanlegg ikke kan anvendes kon-vensjonelle synkrongeneratorer som aksel-generatorer, da hjelpekraftanleggenes frekvens i så fall ville følge propellomdreiningstallet og dermed igjen avspeiles i om-dreiningstallet for alle elektriske motorer. Belysningen ombord, elektriske komfyrer og andre varmeapparater krever konstant spenning, mens induksjonsmotorer som normalt anvendes, krever en spenning som er proporsjonal med frekvensen. Det er utenkelig å kjøre en motor med eksempel-vis 80 % av normalfrekvensen og full spenning, da tomgangsstrømmen i så fall ville bli utillatelig stor og det aktive jern ville bli for varmt.

For å løse dette problem er det foreslått å anvende en asynkrongenerator forsynt med sleperinger hvis rotor drives oversynkront innenfor det variable hastighetsom-råde. For å regulre asynkrongeneratoren for ikonstant frekvens er det blitt brukt en variabel motstand tilsluttet generatorens rotorvikling. Denne motstand forbruker en betraktelig mengde energi når generatoren kjøres med høyeste omdreiningstall. For en generator som skal avgi bortimot 300 kw og hvis rotoromdreiningstall kan va-rieres mellom 75—100 % av høyeste propellomdreiningstall forbrukes bortimot 100 kw ved 100 % propellomdreiningstall, slik at generatoren vil få en meget lav virk-ningsgrad. For å holde konstant spenning og for å forsyne generatoren og de effekt-forbrukerne som er tilsluttet med nødven-dig reaktiv effekt, har det vært anvendt et kondensatorbatteri koblet over generatorens statorvikling, og dette batteri må kunne reguleres i overensstemmelse med generatorens belastning. Det er også for-søkt å utnytte den energi som forbrukes i motstanden ved å utføre den i form av var-mespiraler i en vannvarmer som frembrin-ger damp og driver en turbindreven generator som har ført den energi som tas ut over sleperingene tilbake til hovednettet. På denne måten er det oppnådd bedre virk-ningsgrad og en del av kondensator-ut-styret har kunnet sløyfes. Motstandsregu-leringsanordningen krever dog et omfat-tende reguleringsutstyr som blir meget sterkt belastet i anordninger som hittil er kjent, da strømmen i synkrongeneratorens rotor avhenger av generatorens belastning mens frekvensen bare avhenger av slepe-ringsspenningen. Dette gjør at motstanden må endres for hver belastningsendring hvis frekvensen ikke skal avvike for meget fra normalverdien.

De ulemper som er nevnt ved en asynkrongenerator som drives fra en aksel med variabel hastighet unngås ved hjelp av foreliggende oppfinnelse hvis særegne trekk består i at mens asynkrongeneratorens rotor er forsynt med sleperinger og drives oversynkront innenfor det variable hastig-hetsområde, er det for å oppnå en i det vesentlige konstant frekvens og spenning fra asynkrongeneratoren til generatorens rotorvikling koblet en regulerbar belastningsanordning som utgjøres av en likeretter og en likestrømmotor over hvilken den effekt som tas ut over asynkrongeneratorens rotorvikling tilføres et fordelingsnett som forsynes fra asynkrongeneratoren.

Ved å anvende en likeretter og en li-kestrømmotor som belastning for asynkrongeneratoren oppnås at reguleringsut-styret blir enklere og ikke så sterkt belastet som i den kjente motstandsregulerings-anordningen som er beskrevet ovenfor. Dette har sin årsak i at en endring i asynkrongeneratorens rotorstrøm, som også fly-ter gjennom likestrømmaskinens rotor, ikke forårsaker noen endring i børstespen-ningen, slik at endringer i generatorens belastning ikke krever noen regulering av likestrømmotoren for å holde konstant frekvens. Når asynkrongeneratoren endrer omdreiningstall må dog likestrømmotorens børstespenning endres, men dette kan gjø-res meget enkelt ved å endre likestrøm-motorens statorfelt. Likestrømmotoren kan f. eks. være mekanisk koblet til asynkrongeneratorens aksel for på denne måte mekanisk å føre tilbake den energi som er tatt ut over sleperingene eller i en videre ut-vikling av oppfinnelsen kan likestrømmo-toren være mekanisk koblet til en synkron-generator som er parallellkoblet med asynkrongeneratoren og som i det minste i en del tilfeller leverer en del av den reaktive effekt som trenges for de elektriske effektforbrukere som er tilsluttet generatorene. Dette gjør at kondensatorbatteriet kan gjø-res betraktelig mindre enn tidligere og at batteriets reguleringsutstyr kan forenkles.

Oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til vedføyede tegning som skje-matisk viser et vekselstrømaggregat med tilhørende reguleringsutstyr for et fartøy.

På tegningen betegner 1 en asynkrongenerator som drives fra en aksel 2 over en drivanordning 3 og som er forsynt med sleperinger 6. 4 betegner en primærmotor som driver akselen 2 og propellen 5. 9 betegner et trefaset vekselstrømnett som er tilsluttet generatoren 1. 7 betegner en likeretter som er koblet til sleperingene 6 på generatoren 1 og 8 betegner en regulator. 10 er en likestrømmotor med magnetiseringsvikling 11, kommutator 12 og børster 13. Den er mekanisk koblet til en synkron-generator 14 med magnetiseringsvikling 15. Synkrongeneratoren er koblet til veksel-strømnettet 9, og 16 betegner en magnetiseringsmaskin for generatoren 14 med magnetiseringsvikling 17, kommutator 18 og børster 19. Maskinen 16 og generatoren 14

(og likestrømmotoren 10) er mekanisk

sammenkoblet. 20 betegner en regulator og 21 er et kondensatorbatteri.

Generatoranlegget arbeider på følgen-de måte: Asynkrongeneratoren 1 drives oversynkront og for å oppnå konstant frekvens og spenning tas en del av rotorenergien ut over sleperingene 6, likerettes i likeretteren 7 og føres til likestrømmotoren 10 over regulatoren 8. Denne regulator regulerer den

effekt som tas ut fra rotoren i generatoren 1 og hvis denne ikke er tilstrekkelig til å

drive motoren 10, drives denne fra nettet 9 av maskinen 14. Motoren 10 driver så synkrongeneratoren 14 med magnetiseringsmaskin 16 og dens omdreiningstall reguleres av regulatoren 8 for å oppnå ønsket frekvens fra generatoren 14. Spenningen på

generatoren 14 reguleres ved hjelp av regulatoren 20 som påvirker magnetiserings-maskinens magnetisering. Generatoranlegget er ikke selvstartende. Nettet 9 må der-for stå under spenning når akselgenerato-ren kobles til. Deretter leverer synkrongeneratoren 14 den reaktive effekt som kreves for asynkrongeneratorens magnetisering slik at generatorsystemet er selvfor-

sørgende. Kondensatorbatteriet 21, som ik-ke behøver å være regulerbart, er koblet til

nettet og bidrar til å forsyne generatoren 1

og belastningen med reaktiv effekt. Angå-ende forholdet mellom størrelsen av kondensatorbatteriet 21 og den maksimale ka-pasitet av reaktiv effekt fra generatoren

14, foreligger stor frihet til tilpasning etter

forholdene ombord. En fremgangsmåte består i å la kondensatoren 21 levere den kon-stante tomgangsbelastning av reaktiv effekt til generatoren 1 samt nettet 9 og la

generatoren 14 ta den del som avhenger av

belastningen. En annen fremgangsmåte består i å la kondensatorene ta den nevnte

reaktive tomgangseffekt pluss halvdelen

av den belastningsavhengige del. Synkron-maskinen 14 må da kunne pluss-minus-reguleres hva den reaktive effekt angår og

magnetiseringsmaskinen 16 med regulatoren 20 må også utføres for pluss-minus-regulering. Dette betyr en komplisering,

men gir den minst mulige størrelse av generatoren 14 og samtidig de laveste tap for

å dekke den reaktive effekt.

I fartøysgeneratoranlegg kreves det at

det skal foreligge et reservegeneratoraggre-gat som er uavhengig av andre kraftfrem-bringere ombord. Dette kan oppnåes ved at

generatoren 14 med magnetiseringsmaskin

16 over en manøvrerbar kobling kan sluttes

mekanisk til en primærmotor slik at generatoren 14 kan overta den elektriske kraft-forsyning når propellomdreiningstallet går

under den nedre grense for generatoren 1,

slik at det kan oppnås et momentant re-serveaggregat for akselaggregatet.

Claims (7)

1. Anordning ved en asynkrongenerator som drives fra en aksel med variabel

hastighet og hvis statorvikling er koblet til et elektrisk fordelingsnett og hvis rotor er forsynt med sleperinger og drives oversynkront innenfor det variable hastighets-område for akslen og hvor det for å oppnå en i det vesentlige konstant frekvens og spenning fra asynkrongeneratoren er koblet en regulerbar belastningsanordning til generatorens rotorvikling, karakteri- sert ved at belaS'tningsanordningen ut- gjøres av en likeretter og en likestrømmo-tor over hvilken den effekt som tas ut fra asynkrongeneratorens rotorvikling mekanisk eller elektrisk tilføres fordelingsnettet.

2. Anordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at en synkronge-nerator er mekanisk koblet til likestrøm-motoren og at synkrongeneratorens statorvikling er parallellkoblet med asynkrongeneratorens statorvikling, idet synkrongeneratoren i en del tilfeller leverer i det minste en del av den reaktive effekt som trenges for de elektriske effektforbrukere som er tilsluttet generatorene.

3. Anordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at en regulator er innrettet til å regulere den effekt som tas ut over sleperinger fra asynkrongeneratorens sekundærvikling og som føres til likestrømmotoren for å oppnå konstant frekvens på asynkrongeneratorens primær-side.

4. Anordning som angitt i påstand 3, karakterisert ved at regulatoren er innrettet til foruten å regulere den sle-peringseffekt som tas ut fra asynkrongeneratorens sekundærvikling også å regulere likestrømsmotoren på konstant omdreiningstall.

5. Anordning som angitt i påstand 4, karakterisert ved at synkrongeneratoren er innrettet til å reguleres av en annen regulator for å opprettholde ønsket generatorspenning.

6. Anordning som angitt i påstand 3, karakterisert ved at synkrongeneratoren kan kobles mekanisk til en driv-motor over en manøvrerbar kobling.

7. Anordning som angitt i påstand 6, karakterisert ved at et organ som er følsomt for hastigheten av den driven-de aksel eller asynkrongeneratoren er innrettet til å koble synkrongeneratoren til en primærmotor ved den nedre grense av om-dreiningsområdet og til å utløse nødvendi-ge manøvreringsoperasjoner for igangset-ting av drivmotoren slik at denne kan drive synkrongeneratoren.