本發(fā)明涉及一種傳動(dòng)系統(tǒng)，其包括驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)裝置和差速器，所述差速器具有三個(gè)驅(qū)動(dòng)器或從動(dòng)器，其中，一個(gè)從動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)軸連接，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)裝置連接，并且第二驅(qū)動(dòng)器與電氣的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器連接。

此外，本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的方法，所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)裝置和差速器，所述差速器具有三個(gè)驅(qū)動(dòng)器或從動(dòng)器，其中，一個(gè)從動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)軸連接、一個(gè)驅(qū)動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)裝置連接，并且第二驅(qū)動(dòng)器與電氣的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器連接。

背景技術(shù)：

對(duì)做功機(jī)械、例如輸送裝置(如泵、壓縮機(jī)和通風(fēng)機(jī))或者例如磨碎機(jī)、軋碎機(jī)、車輛或者例如能量產(chǎn)生設(shè)備等經(jīng)常提出的要求是高效的轉(zhuǎn)速可變的運(yùn)行。

此外，電機(jī)被考慮為在這一點(diǎn)上使用的驅(qū)動(dòng)裝置的示例，但是該原理適用于所有可能類型的驅(qū)動(dòng)裝置，例如內(nèi)燃機(jī)。

現(xiàn)在最經(jīng)常使用的電驅(qū)動(dòng)器是三相電機(jī)、例如異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。為了使所述電驅(qū)動(dòng)器能轉(zhuǎn)速可變地運(yùn)行，所述電驅(qū)動(dòng)器與變頻器相結(jié)合地連接到電網(wǎng)上。因此，雖然可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速可變的運(yùn)行，但該解決方案是昂貴的并且與顯著的效率損失相關(guān)聯(lián)。

相對(duì)來(lái)說(shuō)更低成本的并且在效率方面也更好的備選方案是使用例如按照文獻(xiàn)at507394a的差動(dòng)系統(tǒng)。差動(dòng)系統(tǒng)的核心在于差速器，該差速器在一種簡(jiǎn)單的實(shí)施方式中是具有三個(gè)驅(qū)動(dòng)器或從動(dòng)器的簡(jiǎn)單的行星齒輪變速器級(jí)，其中，一個(gè)從動(dòng)器與做功機(jī)械的驅(qū)動(dòng)軸連接，一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)裝置連接，并且一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)器與差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器連接。因此，驅(qū)動(dòng)裝置可以在驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速恒定的情況下轉(zhuǎn)速可變地運(yùn)行，其方式為：轉(zhuǎn)速可變的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器補(bǔ)償所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速差。轉(zhuǎn)速該可變的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器通常是與驅(qū)動(dòng)裝置相比小的三相電機(jī)，該三相電機(jī)借助于相應(yīng)的小的變頻器連接到電網(wǎng)上。

然而，變頻器比電機(jī)更易出故障并且具有明顯更短的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種開(kāi)頭提到的類型的裝置和方法，利用其可以在沒(méi)有變頻器的情況下運(yùn)行傳動(dòng)系統(tǒng)。

該任務(wù)利用具有權(quán)利要求1的特征的傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)解決。

此外，該任務(wù)在具有權(quán)利要求8的特征的方法中得到解決。

當(dāng)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器能選擇性地經(jīng)由變頻器或與變頻器并聯(lián)的導(dǎo)線接通到電網(wǎng)上時(shí)，按照本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于，傳動(dòng)系統(tǒng)如本身已知的那樣可以經(jīng)由變頻器運(yùn)行，但即使變頻器具有缺陷或者出現(xiàn)故障，傳動(dòng)系統(tǒng)也可以繼續(xù)運(yùn)行，即使該傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速變化性取消或者受限。

本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的方案。

附圖說(shuō)明

下面參照附圖闡述本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。在附圖中：

圖1示出用于按照現(xiàn)有技術(shù)的泵的驅(qū)動(dòng)器的差動(dòng)系統(tǒng)的原理；

圖2示出差動(dòng)系統(tǒng)的按照本發(fā)明的第一實(shí)施方式；

圖3示出差動(dòng)系統(tǒng)的按照本發(fā)明的另一種實(shí)施方式；

圖4示出泵的按照本發(fā)明的差動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速參數(shù)和功率參數(shù)；以及

圖5示出三相電機(jī)的特征曲線。

具體實(shí)施方式

圖1以泵為例示出用于傳動(dòng)系統(tǒng)的差動(dòng)系統(tǒng)的原理。在此，做功機(jī)械1是泵的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸2和差速器3被驅(qū)動(dòng)裝置4驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置4優(yōu)選是中壓三相電機(jī)，該中壓三相電機(jī)連接到電網(wǎng)12上，該電網(wǎng)在示出的實(shí)例中基于中壓三相電機(jī)是中壓電網(wǎng)。然而，所選擇的電壓水平與使用情況并且尤其是與驅(qū)動(dòng)裝置4的功率級(jí)有關(guān)并且可以在不影響按照本發(fā)明的系統(tǒng)的基本功能的情況下具有任何期望的電壓水平。按照驅(qū)動(dòng)裝置4的極對(duì)數(shù)得出結(jié)構(gòu)型式特定的運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍。在此，運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍是這樣的轉(zhuǎn)速范圍，在該轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)裝置4可以提供限定的或者期望的或者所需的轉(zhuǎn)矩或者在電氣的驅(qū)動(dòng)裝置的情況下可以與電網(wǎng)12同步。行星齒輪架7與驅(qū)動(dòng)軸2連接，驅(qū)動(dòng)裝置4與齒圈8連接并且差速器3的太陽(yáng)輪9與差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5連接。因此，在該實(shí)施方式中，差動(dòng)系統(tǒng)的核心是具有三個(gè)驅(qū)動(dòng)器或從動(dòng)器的簡(jiǎn)單的行星齒輪傳動(dòng)級(jí)，其中，一個(gè)從動(dòng)器與做功機(jī)械1的驅(qū)動(dòng)軸2連接，一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)裝置4連接，并且一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)器與差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5連接。

因此，傳動(dòng)系統(tǒng)基本上包括驅(qū)動(dòng)裝置4、差速器3和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5。

為了可以優(yōu)化地匹配差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的轉(zhuǎn)速范圍，執(zhí)行在太陽(yáng)輪9和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5之間的匹配變速器10。備選于所示出的正齒輪級(jí)，匹配變速器10例如也可以是多級(jí)的或者構(gòu)造成齒形皮帶或者傳動(dòng)鏈和/或行星齒輪級(jí)或者錐齒輪傳動(dòng)裝置。此外，利用匹配變速器10可以實(shí)現(xiàn)用于差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的軸向偏移，該軸向偏移基于做功機(jī)械1和驅(qū)動(dòng)裝置4的同軸地布置結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的簡(jiǎn)單的實(shí)施方式。差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5與一個(gè)馬達(dá)制動(dòng)器13連接，該馬達(dá)制動(dòng)器在需要時(shí)制動(dòng)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5。差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5借助于優(yōu)選低壓變頻器以及變壓器11電地結(jié)合到電網(wǎng)12上，所述低壓變頻器包括(根據(jù)作為馬達(dá)或者發(fā)電機(jī)的運(yùn)行類型)在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器側(cè)的整流或變流器6a和電網(wǎng)側(cè)的變流或整流器6b。變壓器補(bǔ)償在電網(wǎng)12和電網(wǎng)側(cè)的變流或整流器6b之間的可能存在的電壓差并且可以在驅(qū)動(dòng)裝置4、電網(wǎng)側(cè)的變流或整流器6b和電網(wǎng)12之間的電壓一致時(shí)省去。整流或變流器6a以及變流或整流器6b通過(guò)直流中間電路連接并且可以在需要時(shí)局部地分離，其中，優(yōu)選差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器側(cè)的整流或變流器6a盡可能接近差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5地定位。

為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的高的可靠性，變頻器也可能冗余地構(gòu)造，例如在文獻(xiàn)wo2012/001138a中提出的那樣。

差動(dòng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)在于，只要驅(qū)動(dòng)裝置是電機(jī)，則驅(qū)動(dòng)裝置4可以直接(即無(wú)需動(dòng)力電子設(shè)備地)連接到電網(wǎng)12上。在連接電網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)裝置4的可變的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和固定的轉(zhuǎn)速之間的補(bǔ)償通過(guò)轉(zhuǎn)速可變的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5實(shí)現(xiàn)。

用于差動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩方程式為：

差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩＝驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩*y/x，

其中，參數(shù)因子y/x是用于在差速器3中和在匹配變速器10中的傳動(dòng)比的大小。差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的功率基本上同泵轉(zhuǎn)速與其基本轉(zhuǎn)速x的偏差百分比與驅(qū)動(dòng)軸功率的乘積成正比。與此相應(yīng)地，大的轉(zhuǎn)速范圍原則上需要差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的相應(yīng)大的尺寸。這也正是為什么差動(dòng)系統(tǒng)特別良好地適用于小的轉(zhuǎn)速范圍但原則上能實(shí)現(xiàn)任意轉(zhuǎn)速范圍的原因。

圖2示出差動(dòng)系統(tǒng)的一種按照本發(fā)明的實(shí)施方式。所示出的傳動(dòng)系統(tǒng)在這里也如在圖1中那樣具有驅(qū)動(dòng)裝置4、差速器3、差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5和變頻器6a、6b，所述變頻器借助于變壓器11連接到電網(wǎng)12上。做功機(jī)械1在這里也借助于驅(qū)動(dòng)軸2驅(qū)動(dòng)。

變壓器在需要時(shí)補(bǔ)償在電網(wǎng)12和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5之間存在的電壓差并且可以在電壓一致時(shí)取消。

馬達(dá)制動(dòng)器14在該實(shí)施變型方案中(備選于在圖1中的馬達(dá)制動(dòng)器13的位置)在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5和太陽(yáng)輪9之間定位。所述馬達(dá)制動(dòng)器示例性地與匹配變速器10的齒輪軸連接，但是按照結(jié)構(gòu)上的需求原則上可以設(shè)置在太陽(yáng)輪9和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5之間的任意位置處。因此，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5可以為了可能需要的修理而拆卸并且差動(dòng)系統(tǒng)仍然以基本轉(zhuǎn)速“t”(圖4)繼續(xù)運(yùn)行。

備選于馬達(dá)制動(dòng)器13和/或14，可以設(shè)置任何類型的力鎖合和/或形鎖合的鎖定或者鎖止。所述鎖定要么標(biāo)準(zhǔn)化地設(shè)置要么在需要時(shí)使用。

然而，變頻器6a、6b如開(kāi)始時(shí)已經(jīng)提到的那樣比電機(jī)更易出錯(cuò)并且具有明顯更短的使用壽命。出于該原因，一種解決方案對(duì)于設(shè)備使用者來(lái)說(shuō)是重要的：一旦變頻器不(再)為運(yùn)行準(zhǔn)備就緒，則該解決方案能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的延續(xù)。

按照本發(fā)明，所述任務(wù)通過(guò)如下方式解決，即，在變頻器6a、6b的故障情況下，將所述變頻器與差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5分離并且將差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5直接(或者如果需要的話經(jīng)由變壓器11)通過(guò)導(dǎo)線15與電網(wǎng)12連接。為此，設(shè)置兩個(gè)開(kāi)關(guān)16、17，利用這兩個(gè)開(kāi)關(guān)可以將差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5備選地接通到變頻器6a、6b或者導(dǎo)線15上。因此，可以設(shè)定至少一個(gè)轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)。

如果差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5構(gòu)造成能換極的三相電機(jī)，則可以實(shí)現(xiàn)至少兩個(gè)、然而在需要時(shí)也實(shí)現(xiàn)多個(gè)同步轉(zhuǎn)速，其方式為：在三相電機(jī)的定子中安裝兩個(gè)或更多個(gè)電分離的繞組。常見(jiàn)的是4和6或者4和8對(duì)電極。因此，例如在50hz電網(wǎng)中4極的三相電機(jī)具有15001/min的同步轉(zhuǎn)速，6極的三相電機(jī)具有10001/min的同步轉(zhuǎn)速，并且8極的三相電機(jī)具有7501/min的同步轉(zhuǎn)速。

即，因此可以按照所實(shí)施的換極可能性實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或者更多個(gè)用于做功機(jī)械(1)的轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)。但是，即使差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5不可換極，傳動(dòng)系統(tǒng)也還總是以所述(其中一個(gè))同步轉(zhuǎn)速繼續(xù)運(yùn)行。

用于做功機(jī)械(1)的另一個(gè)轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)處于基本轉(zhuǎn)速“t”。例如當(dāng)制動(dòng)器13、14激活時(shí)，該基本轉(zhuǎn)速是太陽(yáng)輪(9)所處的運(yùn)行點(diǎn)。

圖3示出按照本發(fā)明的差動(dòng)系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式。原則上，差動(dòng)系統(tǒng)與在圖2中示出地相同地構(gòu)建。在系統(tǒng)的按照本發(fā)明的擴(kuò)展中，構(gòu)造成三相電機(jī)的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5可以以不同的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與電網(wǎng)12連接。

為了改變旋轉(zhuǎn)方向，必須改變標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向。在此，在三相電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，兩個(gè)外導(dǎo)體、例如外導(dǎo)體l1和l3的交換是足夠的。為此，常見(jiàn)的電路是換向保護(hù)電路。

在實(shí)際的應(yīng)用中，馬達(dá)端子u2、v2和w2橋接并且在右邊的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中：l1接通到u1上，l2接通到v1上并且l3接通到w1上，或者在左邊的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中：l1接通到w1上，l2接通到v1上并且l3接通到u1上。通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的改變，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5要么作為馬達(dá)(功率流方向“a”)要么作為發(fā)電機(jī)(功率流方向“b”)工作。因此，針對(duì)做功機(jī)械1得出另一個(gè)轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)。如果三相電機(jī)是可換極的，則相應(yīng)地獲得多個(gè)附加的轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)。

在圖3的按照本發(fā)明的實(shí)施方式中，導(dǎo)線15象征旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5利用該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)到馬達(dá)的范圍內(nèi)并且由此沿功率流方向“a”進(jìn)行?？梢越柚陂_(kāi)關(guān)19與差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5連接的另一個(gè)導(dǎo)線18象征旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5利用該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)電機(jī)的范圍內(nèi)并且由此沿功率流方向“b”進(jìn)行。當(dāng)然，在實(shí)際中，也可能僅存在所述兩個(gè)導(dǎo)線15、18中的一個(gè)導(dǎo)線并且為了改變旋轉(zhuǎn)方向例如將外導(dǎo)體如所描述的那樣連接。

即，在按照?qǐng)D3的差動(dòng)系統(tǒng)中，能實(shí)現(xiàn)至少三個(gè)轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)，在使用可換極的三相電機(jī)的情況下能實(shí)現(xiàn)至少五個(gè)。在差動(dòng)系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)化的實(shí)施方式中，變頻器6a、6b可以省去并且做功機(jī)械1以多個(gè)轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)運(yùn)行。

圖1至圖3示出差動(dòng)系統(tǒng)，在該差動(dòng)系統(tǒng)中，第一驅(qū)動(dòng)器與齒圈連接，從動(dòng)器與行星齒輪架連接，并且第二驅(qū)動(dòng)器與太陽(yáng)輪連接。在另一種按照本發(fā)明的變型方案中，第二驅(qū)動(dòng)器可以與行星齒輪架7連接，第一驅(qū)動(dòng)器與齒圈8連接，并且從動(dòng)器與太陽(yáng)輪9連接。其它備選的組合同樣被本發(fā)明所包含。

圖4示出例如用于泵的按照本發(fā)明的差動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速參數(shù)和功率參數(shù)。視圖示出用于作為做功機(jī)械1的泵的功率值和轉(zhuǎn)速值，驅(qū)動(dòng)裝置4和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5分別關(guān)于驅(qū)動(dòng)軸2的轉(zhuǎn)速值(“泵轉(zhuǎn)速”)繪出。驅(qū)動(dòng)裝置4與電網(wǎng)12連接并且由此該驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速(“馬達(dá)轉(zhuǎn)速”)是恒定的，在所示出的實(shí)例中針對(duì)在50hz電網(wǎng)中的四極三相電機(jī)大約為15001/min。用于驅(qū)動(dòng)軸2的工作轉(zhuǎn)速范圍處于68％至100％，其中，在100％時(shí)是差動(dòng)系統(tǒng)的所選擇的額定點(diǎn)或者最大點(diǎn)。在此，按照差動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的轉(zhuǎn)速(“伺服轉(zhuǎn)速”)處于-20001/min至15001/min，其中，大約15001/min的轉(zhuǎn)速是差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的對(duì)于所述實(shí)例所選擇的同步轉(zhuǎn)速(在所示的實(shí)例中同樣是在50hz電網(wǎng)中的4極三相電機(jī))。大致在該同步轉(zhuǎn)速中差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5提供額定轉(zhuǎn)矩。在此，額定轉(zhuǎn)矩看作是三相電機(jī)在給出的環(huán)境條件下可以持續(xù)提供的最大轉(zhuǎn)矩。

圖4示出，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5發(fā)電機(jī)式(-)地并且馬達(dá)式(+)地運(yùn)行。因?yàn)椴顒?dòng)驅(qū)動(dòng)器5在發(fā)電機(jī)式(-)的范圍中的最大的所需功率(大約110kw)小于在馬達(dá)式(+)的范圍中的最大的所需功率(大約160kw)，所以差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5可以在發(fā)電機(jī)式(-)的范圍內(nèi)在所謂的去磁范圍內(nèi)持續(xù)地運(yùn)行，借此，對(duì)于差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5能實(shí)現(xiàn)更高的(高于其同步轉(zhuǎn)速的)轉(zhuǎn)速(然而具有減小的轉(zhuǎn)矩)。因此，可以以簡(jiǎn)單的方式將用于做功機(jī)械1的轉(zhuǎn)速范圍擴(kuò)展至運(yùn)行點(diǎn)“c”。如果配置按照?qǐng)D3的差動(dòng)系統(tǒng)，則可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的改變達(dá)到工作點(diǎn)“a”和“b”。即，差動(dòng)系統(tǒng)可以在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5按照本發(fā)明直接連接到電網(wǎng)12上的情況下(對(duì)應(yīng)于如圖3所描述的按照本發(fā)明的實(shí)施方式在沒(méi)有變頻器6a、6b的情況下)實(shí)現(xiàn)在做功機(jī)械1的幾乎整個(gè)運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍上的運(yùn)行點(diǎn)。

在差動(dòng)系統(tǒng)的一種特別簡(jiǎn)單的實(shí)施方式中，變頻器可以設(shè)計(jì)為所謂的2q系統(tǒng)(二象限變頻器)，由此，差動(dòng)系統(tǒng)接著僅設(shè)計(jì)用于馬達(dá)式(+)的范圍。因此，電網(wǎng)側(cè)的整流器6b例如也可以構(gòu)造成簡(jiǎn)單的二極管整流器。在差動(dòng)系統(tǒng)的所述設(shè)計(jì)變型方案中，在這里也可以使做功機(jī)械1在將差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5按照本發(fā)明直接連接到電網(wǎng)12上的情況下(對(duì)應(yīng)于圖2所描述的按照本發(fā)明的實(shí)施方式在沒(méi)有變頻器6a、6b的情況下)不僅以其最小點(diǎn)而且以其最大點(diǎn)運(yùn)行。

如果差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5設(shè)計(jì)為可換極的三相電機(jī)，則也可以通過(guò)極對(duì)數(shù)的相應(yīng)的切換實(shí)現(xiàn)在最小轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速。

在圖4中點(diǎn)“t”標(biāo)出驅(qū)動(dòng)軸2的所謂的“基本轉(zhuǎn)速”，在該基本轉(zhuǎn)速時(shí)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的轉(zhuǎn)速等于零。點(diǎn)“t”以理想的方式處于一個(gè)工作范圍中，在該工作范圍中在大的時(shí)間份額內(nèi)運(yùn)行設(shè)備。在所述運(yùn)行點(diǎn)中可以激活馬達(dá)制動(dòng)器13、14，借此，不必運(yùn)行差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5并且因此避免與此相關(guān)的損失和損耗。在特征曲線的馬達(dá)式(+)的范圍內(nèi)，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)裝置4和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)功率的總和是扣除累積的系統(tǒng)損失之后的用于驅(qū)動(dòng)軸2的驅(qū)動(dòng)功率(“系統(tǒng)功率”)。在發(fā)電機(jī)式(-)的范圍中驅(qū)動(dòng)裝置4必須補(bǔ)償差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的功率(“伺服功率”)，由此，系統(tǒng)總功率(“系統(tǒng)功率”)是扣除差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的功率之后的驅(qū)動(dòng)裝置4的驅(qū)動(dòng)功率(“馬達(dá)功率”)。即，馬達(dá)式(+)的范圍的效率更高。

原則上確定：經(jīng)過(guò)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的功率流越小進(jìn)而系統(tǒng)總效率越高，則泵轉(zhuǎn)速(“泵轉(zhuǎn)速”)越接近基本轉(zhuǎn)速“t”。然而，因?yàn)樗璧尿?qū)動(dòng)功率隨著泵轉(zhuǎn)速的增加也提高，所以與按照現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動(dòng)器相比可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置4和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的平行驅(qū)動(dòng)將驅(qū)動(dòng)裝置4的所需的尺寸減掉差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的尺寸。

不言而喻地，用于在所描述的運(yùn)行點(diǎn)中停止或者運(yùn)行差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的各個(gè)所描述的措施可以要么單獨(dú)地要么以相互間任意的組合使用，從而根據(jù)使用情況至少一個(gè)運(yùn)行點(diǎn)也能夠?qū)崿F(xiàn)用于傳動(dòng)系統(tǒng)的任意多個(gè)運(yùn)行點(diǎn)，即使變頻器或者甚至差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器沒(méi)有運(yùn)行。

在傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行期間，也可以在所描述的運(yùn)行點(diǎn)之間變換，由此轉(zhuǎn)速可變的運(yùn)行是可能的。在所述運(yùn)行點(diǎn)中，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5(如果所述差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器處于運(yùn)行中)分別以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，但是所述轉(zhuǎn)速分別涉及同步轉(zhuǎn)速，因?yàn)椴顒?dòng)驅(qū)動(dòng)器直接地或者必要時(shí)僅通過(guò)變壓器11連接到電網(wǎng)12上。

作為做功機(jī)械1，在圖1至圖3中示例性地象征性地示出泵。然而，在這里描述的概念也能在用于所有其它類型的做功機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置中使用，比如壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)和輸送帶、磨碎機(jī)、軋碎機(jī)等或者能量產(chǎn)生設(shè)備和類似物。

在能量產(chǎn)生設(shè)備中使用按照本發(fā)明的系統(tǒng)的情況下，驅(qū)動(dòng)裝置4基本上在發(fā)電機(jī)式的運(yùn)行中工作并且因此反轉(zhuǎn)在整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中的功率流。

如果具有能直接(沒(méi)有變頻器6a、6b)連接到電網(wǎng)12上的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的按照本發(fā)明的差動(dòng)系統(tǒng)提高功率，則優(yōu)選首先將驅(qū)動(dòng)裝置4接通到電網(wǎng)上，而將第二驅(qū)動(dòng)器(太陽(yáng)輪軸9或者差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5)優(yōu)選借助于運(yùn)行制動(dòng)器13、14或者借助于鎖定裝置保持制動(dòng)。因此，做功機(jī)械1實(shí)現(xiàn)運(yùn)行點(diǎn)“t”。接著，差動(dòng)系統(tǒng)要么在所述運(yùn)行點(diǎn)中運(yùn)行要么將差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5接通到電網(wǎng)上。在此，隨后在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5上出現(xiàn)如下轉(zhuǎn)速，所述轉(zhuǎn)速通過(guò)在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5上所選擇的/預(yù)調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向或者極對(duì)數(shù)得出。隨后對(duì)于做功機(jī)械1設(shè)定的運(yùn)行點(diǎn)按照對(duì)于差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5所選擇的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向或者極對(duì)數(shù)以及差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器3和匹配變速器級(jí)10的傳動(dòng)比得出。

但是，所述系統(tǒng)當(dāng)然也可以以任意其它方式提高功率，例如通過(guò)如下方式：驅(qū)動(dòng)裝置4和差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5同時(shí)接通到電網(wǎng)上或者首先將差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5并且接著將驅(qū)動(dòng)裝置4接通到電網(wǎng)上。在例如非電氣的驅(qū)動(dòng)裝置中，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5同樣可以在驅(qū)動(dòng)裝置之前、與驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)和在驅(qū)動(dòng)裝置之后接入。

所述做功機(jī)械1可以在所述配置中、即在沒(méi)有變頻器的情況下非連續(xù)地轉(zhuǎn)速可變地運(yùn)行。當(dāng)做功機(jī)械1例如是在管路系統(tǒng)中的輸送裝置時(shí)，在管路系統(tǒng)中在做功機(jī)械1下游可以設(shè)置有節(jié)流閥或者蓋板或者旁通閥或者閥門(mén)。因此，必要時(shí)可以在基于差動(dòng)系統(tǒng)的固定的轉(zhuǎn)速設(shè)定的同樣固定的流量或者輸送高度之間實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。

對(duì)于高的設(shè)備可用性具有很大的優(yōu)點(diǎn)的是：在變頻器6a、6b故障時(shí)整個(gè)系統(tǒng)可以無(wú)中斷地繼續(xù)運(yùn)行。然而，在此要注意以下邊界條件：

這一方面是系統(tǒng)特性，特別是在運(yùn)行點(diǎn)“b”和“c”之間的系統(tǒng)運(yùn)行范圍，在該系統(tǒng)運(yùn)行范圍中差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5發(fā)電機(jī)式(-)地以高的轉(zhuǎn)速工作。如果在所述運(yùn)行范圍中變頻器6a、6b出現(xiàn)故障，則差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5瞬間加速并且出現(xiàn)達(dá)到有害的超轉(zhuǎn)速范圍的危險(xiǎn)。

這可以利用按照本發(fā)明的運(yùn)行系統(tǒng)防止，其方式為：優(yōu)選制動(dòng)器13、14或者任何其它對(duì)第二驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)速起作用的減速裝置這樣快地激活，使得所述減速裝置雖然不是一定會(huì)使第二驅(qū)動(dòng)器停止，但會(huì)防止差動(dòng)系統(tǒng)或者差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的第二驅(qū)動(dòng)器的對(duì)系統(tǒng)有害的超轉(zhuǎn)速。

如果期望達(dá)到運(yùn)行點(diǎn)“t”，則使差動(dòng)系統(tǒng)的第二驅(qū)動(dòng)器制動(dòng)。

如果應(yīng)達(dá)到所述運(yùn)行點(diǎn)“b”或“a”中的一個(gè)運(yùn)行點(diǎn)，則在另一個(gè)優(yōu)選并行的步驟中將差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5直接與電網(wǎng)12連接。如果這足夠快地發(fā)生，則可以省去其中一個(gè)上面描述的減速裝置的激活。此外，如果省去達(dá)到運(yùn)行點(diǎn)“b”的可能性，則節(jié)省例如換向保護(hù)電路并且同時(shí)要么優(yōu)選達(dá)到運(yùn)行點(diǎn)“t”要么備選地達(dá)到運(yùn)行點(diǎn)“a”，其方式為：差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5沿標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的為此所需的旋轉(zhuǎn)方向與電網(wǎng)12連接。

如果達(dá)到運(yùn)行點(diǎn)“b”，則也可以將減速裝置用于差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的電網(wǎng)同步，其方式為：所述減速裝置這樣激活，使得在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器與電網(wǎng)12連接之前，在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5上基本上設(shè)定差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的同步轉(zhuǎn)速。

利用減速裝置原則上也可以在運(yùn)行點(diǎn)“c”和“t”之間的系統(tǒng)運(yùn)行范圍中實(shí)現(xiàn)連續(xù)的轉(zhuǎn)速可變的運(yùn)行。這例如適宜的是，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5故障，或者差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5或逆變器6a、6b的功率不足以提供所要求的運(yùn)行轉(zhuǎn)矩。

圖5示出(例如可用作差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的)三相電機(jī)的特征曲線，在該三相電機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)這樣連接到電網(wǎng)上，使得按照本發(fā)明按照?qǐng)D4設(shè)定運(yùn)行點(diǎn)“a”(在圖5中三相電機(jī)的“額定點(diǎn)”)。在此，在點(diǎn)“c”和“t”之間的系統(tǒng)運(yùn)行范圍中，三相電機(jī)沿著特征曲線的點(diǎn)線的部分(“反向電流制動(dòng)范圍”)運(yùn)動(dòng)。由在圖5中視圖可以看出，能通過(guò)三相電機(jī)在反向電流制動(dòng)范圍中典型地實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩(mi/mik)明顯小于該三相電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。然而，在反向電流制動(dòng)范圍中的轉(zhuǎn)矩可以通過(guò)例如三相電機(jī)的轉(zhuǎn)子桿的特定的設(shè)計(jì)提高。如果這不足以將差動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)到所期望的轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)，則優(yōu)選附加地激活減速裝置、例如激活已經(jīng)所描述的制動(dòng)器。也優(yōu)選的是，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5在變頻器6a、6b故障時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)行范圍中在“t”上方(馬達(dá)式(+)的范圍)達(dá)到按照?qǐng)D4的特征曲線的發(fā)電機(jī)式(-)的范圍中。減速裝置在兩種情況下優(yōu)選這樣長(zhǎng)時(shí)間地激活，直至一方面差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5直接與電網(wǎng)連接并且另一方面系統(tǒng)運(yùn)行轉(zhuǎn)速在特征曲線的發(fā)電機(jī)式(-)的范圍中(<“t”)運(yùn)動(dòng)。

具有做功機(jī)械1在能無(wú)變頻器6a、6b地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)之間的減少的輸送功率的、具有固定的轉(zhuǎn)速的可能的運(yùn)行點(diǎn)利用節(jié)流裝置調(diào)節(jié)。節(jié)流裝置例如可以調(diào)節(jié)節(jié)流閥、蓋板、旁通閥或者閥門(mén)，所述節(jié)流裝置例如可以在管路系統(tǒng)中在做功機(jī)械1下游定位。當(dāng)做功機(jī)械1例如是機(jī)械的驅(qū)動(dòng)器時(shí)，節(jié)流裝置例如可以是制動(dòng)器、緩行器或者類似物，以便降低驅(qū)動(dòng)裝置1的功率。

然而，在這種情況下，僅達(dá)到在相應(yīng)的轉(zhuǎn)速固定的(固定的)運(yùn)行點(diǎn)“之下”(沿更小的轉(zhuǎn)速或者輸送量或功率的方向)的運(yùn)行點(diǎn)。為了效率優(yōu)化地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行范圍，按照本發(fā)明，可以在固定的轉(zhuǎn)速點(diǎn)之間相應(yīng)地改變運(yùn)行的需求。為了使整個(gè)系統(tǒng)盡可能效率優(yōu)化地運(yùn)行，利用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5優(yōu)選始終設(shè)定高一級(jí)的(沿更高的轉(zhuǎn)速或輸送量的方向)的轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)(“b”、“t”或“a”)并且借助于節(jié)流裝置達(dá)到處于其下的運(yùn)行點(diǎn)。

然而，在一種優(yōu)選的、按照本發(fā)明的實(shí)施方式中，為了由運(yùn)行決定地按要求地調(diào)節(jié)流量和輸送高度，在轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)“a”、“t”和“b”之間變換，而不必使用節(jié)流閥。

如果所述系統(tǒng)在變頻器6a、6b故障的時(shí)刻處于在“b”和“t”之間的運(yùn)行點(diǎn)中，則優(yōu)選差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5要么直接接通到電網(wǎng)12上，從而達(dá)到運(yùn)行點(diǎn)“a”，要么通過(guò)制動(dòng)差動(dòng)系統(tǒng)的第二驅(qū)動(dòng)器設(shè)定運(yùn)行點(diǎn)“t”。

如果所述系統(tǒng)在變頻器6a、6b故障的時(shí)刻處于在“t”和“a”之間的運(yùn)行點(diǎn)中，則優(yōu)選差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5這樣直接接通到電網(wǎng)12上，使得直接達(dá)到運(yùn)行點(diǎn)"a"，而不必激活差動(dòng)系統(tǒng)的第二驅(qū)動(dòng)器的減速裝置(如果如上面所述系統(tǒng)運(yùn)行轉(zhuǎn)速例如不下降到低于“t”)。

按照本發(fā)明，具有轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)“a”、“t”和“b”的所描述的調(diào)節(jié)方案也能擴(kuò)展到具有可換極的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器5的系統(tǒng)上，由此，得出相應(yīng)更大數(shù)量的轉(zhuǎn)速固定的運(yùn)行點(diǎn)，接著可以在這些運(yùn)行點(diǎn)之間運(yùn)行優(yōu)化地轉(zhuǎn)換。