[发明专利]带有同步发电机和异步电机的组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有同步发电机(Synchrongenerator)的组件以及一种发电机组(Genset)和一种用于运行发电机组的方法。

背景技术

为了分散的能量产生(Energieerzeugung)经常使用所谓的发电机组，其是与发电机(大多数为同步发电机)相联接的内燃机。对于该应用而言常用的内燃机可获得直至10MW(兆瓦)或甚至在其之上的功率且具有与之相应的尺寸。

在运行中，这些内燃机在由电网频率预先给定的转速(例如在50Hz电网频率的情形中每分钟1000转)和为3的极偶数(Polpaarzahl)的情形中运转。

通常，同步电机的在转动体(Läufer)处被需要的励磁功率经由无刷辅助电机被传递到转动体处。

对于一般的背景而言例如参照文件DE2235058(A1)，其指出了一种用于异步启动的同步电机(Synchronmaschine)的励磁的组件。

为了克服较高的启动力矩，这样的内燃机的起动要求带有较大功率的起动装置。对于超过5MW的内燃机而言一般使用气动式起动装置，在其之下大多数使用电气起动器。尤其，气动式起动装置非常昂贵且要求许多空间。

于是不仅对于同步发电机的励磁而言而且为了内燃机的起动需要昂贵的附加机组(Zusatzaggregate)。

发明内容

本发明的任务是说明一种绕开现有技术的缺点的带有同步发电机的组件、发电机组或者用于运行发电机组的方法。

这些任务通过根据权利要求1的组件、根据权利要求7的发电机组或者根据权利要求9的方法来实现。有利的实施形式在从属权利要求中进行说明。

通过一种组件，其带有

- 带有被预先给定的极偶数的用于将机械功率转换成电功率的同步发电机，

- 带有有特征的转子绕组(Läuferwicklung)的异步电机(Asynchronmaschine)，其与同步发电机的转子(Rotor)机械联接且相比同步发电机具有大了至少1的极偶数

实现如下，即，异步电机在同步发电机的被预先给定的转速的情形中相对同步发电机超同步地(übersynchron)且进而自身充当发电机地运转，也就是说异步电机被同时用作同步发电机的励磁机和用作起动马达。

在一种数例处，这以举例说明的方式意味着如下，即，在同步发电机的极偶数为3的情形中异步电机例如具有为4的极偶数、即具有8个极。

“有特征的转子绕组”意味着如下，即，其是被缠绕的线圈而不是短路转子(Kurzschlussläufer)(笼式转子)。

优选地，异步电机关于电功率相比同步发电机小得多地(例如以因子100)构造。

在同步发电机的被视作给定的、例如1000转每分钟的转速的情形中，异步电机由于较高的极偶数以恒定的滑差(Schlupf)、即在发电机式运行中运转。滑差通常以“s”来缩写，其中，负的滑差表示发电机式运行。该运行状态是相应于s<0的。

这开启了如下可能性，即，异步电机可被用于以电功率经由转子供应同步发电机的励磁绕组。

为了控制同步发电机的由异步电机所产生的励磁电压，不同的变型方案是可能的：

因此可作如下设置，即，在异步电机的转动体处布置有至少一个受控制的旋转整流器单元，优选地实施成旋转的晶闸管组。晶闸管组的控制信号可例如无线地借助于已知的系统被传递到转动体处。

因此，由异步电机的所感应的转子电压(Läuferspannung)可产生用于同步发电机的可变的励磁电压。以该方式可有针对性地调节同步发电机的励磁场。

根据另一变型方案可作如下设置，即，在异步电机的转动体处布置有至少一个不受控制的整流器。

以该方式，同步发电机的励磁电压可通过改变异步电机的定片电压、例如经由静态的晶闸管组被控制。

在该组件处特别有利的是，如此构造的异步电机同样可被用于开动同步发电机，或者当同步发电机与驱动机(Antriebsmaschine)、例如往复活塞式机器(内燃机)相连接时同样可被用于起动驱动机。在该情况中，异步电机以常规的方式作为电动机被运行。表述为滑差，该运行状态那么是0<s<1。

为此，异步电机对于为了开动同步发电机且为了起动驱动机待施加的力矩须被定义大小。

以该方式，异步电机可被用作用于同步发电机的励磁电机且同时可被用作用于驱动机的起动马达。额外的起动装置和励磁机可被取消。