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Selbsttätige Parallelschaltvorriehtung.
Die bis dahin bekannt gewordenen Einrichtungen zur selbsttätigen Ermittlung des Parallelschaltzeitpunktes und zur Betätigung des Kontaktgebers für elektromagnetisch oder motorisch gesteuerte Schalter zwischen synchronen Wechselstromkraftquellen beruhen auf dem Prinzip, die Übereinstimmung der Phasen magnetisch oder elektrodynamisch durch Vergleichen der Einzelspannungen mit der Summenspannung festzustellen und zur Betätigung des Schalters zu benützen. Die verhältnismässig einfachen \pparate, die nach diesem Prinzip gebaut sind, arbeiten für viele praktische Bedürfnisse zu ungenau.
Sie sind daher dadurch verbessert worden, dass man die Wirkung der Summenspannung durch einen die
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der durch die Summenspannung ausgeübten Zugkraft eine Gegenkraft entgegenwirken liess, die nur bei Übereinstimmung der Phasen der parallel zu schaltenden Spannung Null wurde und somit nur in diesem Falle die Parallelschaltung ermöglichte. Während die Summenspannung wie früher zur Erregung eines Relaismagneten benutzt wurde, wurde die Phasenkontrolle durch ein nach dem Induktions-oder Ferrarisprinzip gebautes Instrument ausgeübt. Die Zugkraft des Relaismagneten und der Phasenkontrolle wirkten dabei rein mechanisch aufeinander.
Diese Vorrichtung weist jedoch einerseits noch nicht die erwünschte Schaltgenauigkeit auf, weil das Relais im Scheitel der Sinuskurve ansprechen soll, andrerseits unterbleibt die Anziehung, wenn die Summe der Spannungen um ein geringes zu klein ist.
Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass dem Relais bei Phasenübereinstimmung, und zwar nur dann ein erheblicher Kiaftüberschuss geliefert wird. Dies wird durch die elektrische Verbindung zwischen dem Phasenkontroller und dem Relais erreicht z. B. derart, dass der Phasenkontroller einen Kontakt bedient, durch den bei Phasenübereinstimmung ein grösserer Vorschaltwiderstand des Relais plötzlich kurzgeschlossen wird. Das Relais steht somit unter der elektrischen Kontrolle des Phasenkontrollers und seine Funktion ist elektrisch verriegelt, so lange die Phasen nicht übereinstimmen. Bei
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Schaltgenauigkeit so gross gemacht werden, dass die Parallelschaltung auch bei kleiner
Summenspannung und bei erheblicher Grössenabweichung der parallel zu schaltenden Spannungsvektoren dennoch stattfindet.
Die Phasenübereinstimmung beim Parallelschalten braucht trotzdem nicht mathematisch genau zu sein, sondern es ist dem Fachmann überlassen, dem Relais- seinen Kraftüberschnss bereits bei irgendeiner gewollten Winkelabweichung zu geben.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt, an Hand dessen die Wirkungskreise der Vorrichtung für den Fall der Parallelschaltung eines Dreiphasenstromerzeugers mit seinem Netz erläutert werden soll.
Mit R, S, T sind die Sammelschienen bezeichnet, zu denen der Generator G mittels des Schalters H parallel zu schalten ist. Der nach Ferrarisprinzip ausgebildete Phasenkontroller a ist mit seinen beiden Wicklungen b, b'an die unterspannungsseitig hintereinander geschalteten Messtransformatoren c und c'angeschlossen ; d und d'sindVorschalt- widerstände, durch welche das Drehmoment bzw. der Ausschlag der Ferrarisscheibe f bei einem bestimmten Phasenwinkel gegeben ist.
Kleine Momente werden durch die Feder e
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kompensiert, wogegen grössere Momente bei Abweichungen, die zum Parallelschalten nicht mehr in Betracht kommen, den Rotorf an die Anschläge g, g'bringen. Mit dtn Rotorf werden auch die Wälzkontaktsektoren lz, A'gesteuert, die einen als Spannungsteiler ge- schalteten Widerstand t, t'verstellen. Bei völliger Übereinstimmung der Phasen stehen die Wälzsektoren in der Mitte, so dass der praktisch als Maximalzeitrelais ausgebildete Magnetschalter l die Summenspannung der beiden Transformatoren c und c'erhält, infolgedessen seinen Kern anzieht und den Steuerstromkreis des Hauptschalters H mit dem Kontakt M schliesst.
Bei 1800 Phasenverschiebung, bei der ja die Wälzsektoren ebenfalls in der Mitte stehen, spricht das Relais Z nicht an, weil es ja von der Resultierenden der beiden parallel zu schaltenden Spannungen gespeist wird, die bei 180"Phasenverschiebung und gleichen Einzelspannungen Null ist. Die Widerstände i, i'sind so abgestuft, dass der Magnetschalter l schon bei einigen Grad Vor-oder Nacheilung der Phase des Generators G anzuziehen vermag, also wenn der Phasenkontroller und damit die Wälzsektoren nicht genau in der Mitte stehen. Mit dem Widerstand n hat man es in der Hand, den Schaltbereich nachträglich für mehr oder weniger Grad Abweichung einzustellen.
Die Parallelschaltung unterbleibt natürlich, wenn die Summe von Sammelschienen- und Generatorspannung nicht ausreicht, die Anziehung des Magnetschalters zu bewirken. Der Betrag, um welchen die Spannung des Generators G geringer sein darf als die Sammelschienenspannung, lässt sich ebenfalls mittels des Widerstandes n einstellen.
Bei kleinen Schalteinheiten kann das Zwischenrelais t fortgelassen werden und der Apparat unmittelbar auf den Schalter H einwirken. Die Wälzsektoren h, h'können durch einfache Kontakte ersetzt werden, durch die bei Phasenübereinstimmung die Widerstände i, i' ausgeschaltet bzw. kurzgeschlossen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Einrichtung zum selbsttätigen Parallelschalten von Synchronmaschinen mittels eines unter dem Einfluss der Summenspannung stehenden Schaltkontaktes (Elektromagnetschalter oder Höchststromzeitrelais) und eines zweckmässig als Ferrarisinstrument ausgebildeten Phasenkontrollers, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkontakt unter der elektrischen Kontrolle des Phasenkontrollers steht, derart, dass seine Funktion bei Nichtübereinstimmung der Phasen verriegelt ist, bei Phasenübereinstimmung jedoch der dem Schaltkontakt gelieferte Kraftüberschuss so gross ist, dass die Parallelschaltung auch bei kleiner Summenspannung und bei erheblicher Grössenverschiedenheit der parallel zu schaltenden Spannungsvektoren stattfindet.