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Anordnung zum Synchronisieren von Wechselstromanlaen.
Die Erfindung hat eine neue Anordnung zum Synchronieren von Wechselstromanlagen (Netzen,
Maschinen) zum Gegenstand, durch die es möglich ist, Wechselstrommaschinen völlig selbsttätig und unter grösstmöglicher Betriebssieherheit einander parallel zu schalten. Der Erfindung gemäss werden im
Ständer und Läufer der zu synchronisierenden Maschinen Kontakte und Gegenkontakte angeordnet, die, sobald Ständer und Läufer der zu synchronisierenden Maschinen sich in gleicher relativer Lage zu einander befinden, gemeinsam einen Betätigungsstromkreis für die Hauptschalter schliessen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. In Fig. 1 sind zwei
Drehstrommaschinen a und b dargestellt, die an dem Netze c liegen. Die Hauptschalter sind mit d und e bezeichnet. Im Ständer und Läufer der Maschinen sind Kontakte y. y und Gegenkontakte A, t angeordnet, die in Reihe geschaltet den aus einer beliebigen Spannungsquelle k gespeisten Betätigungsstromkreis für den Hauptschalter schliessen, sobald sieh bei beiden Maschinen Ständer-und Läuferpolpaare in gleicher relativer Lage zu einander befinden. Im Betätigung-Stromkreis liegt das Relais 1, das seinerseits einen
Stromkreis schliesst, der auf die Schalterspulen m, n einwirkt.
Durch Anordnung von Hi]fsschaltern 0, p in diesem Kreise wird die Spule m oder n eingeschaltet, deren Schalter e oder d zum Synchronisieren ge- schlossen werden soll. Durch die Anordnung der Kontakte derart, dass sie sich nur bei gleicher relativer
Lage der Ständer- und Läuferpolpaare zu einander berühren, wird erreicht, dass unter allen Umständen in beiden Maschinen der Ankerstrom die gleiche Phase hat, so dass damit die wichtigste Bedingung zur
Synchronisierung erreicht ist. Die Genauigkeit der Phasenüberein, timmung kann beliebig gross gewählt werden, indem man die Berührungszeit von Kontakt und Gegenkontakt genügend klein durch geeignete
Wahl der Abmessungen der Kontakte bestimmt.
Wird das Relais genügend träge ausgeführt, beispiels- weise durch eine Dämpfung, so kann man erreichen, dass das Relais nur dann anspricht, wenn bei einer grösseren Zahl von aufeinanderfolgenden Umläufen die Phasenübereinstimmung der zu synchronisierenden
Maschinen vorhanden ist.
Die Übereinstimmung der Spannung der zu synchronisierenden Maschine mit der Netzspannung kann ohne weiteres durch Regelung von Hand erreicht werden. Man kann aber auch in den Betätigung.- stromkreis ein zweites Relais legen, das den Spannungsvergleich selbsttätig durchführt, den Stromkreis also nur dann schliesst, wenn zugleich mit der Phasenübereinstimmung Spannungsgleichheit der zu vergleichenden Spannungen oder Sollspannung an den zu überbrückenden Hauptschalterkontakten vorhanden ist.
Eine selbsttätige Synchronisiereinrichtung, mit der das Schliessen des Betätigungsstromkreipes
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auch eine Anordnung, mit Hilfe deren das Synchronisieren mehrerer Maschinen vollkommen selbsttätig vorgenommen werden kann. Zugleich sind in diesem Beispiel mehrpolige Maschinen veranschaulicht.
Bei zweipoligen Maschinen kommt man nämlich mit je einem Kontakt und einem Gegenkontakt ; m Stän- der und Läufer jeder Maschine aus, bei mehrpoligen Maschinen wird man im Ständer oder im Läufer für jede doppelte Polteilung einen Kontakt oder Gegenkontakt anordnen, während der andere Maschinenteil nur mit einem Kontakt ausgeführt zu werden braucht. Wie die Kontakte im einzelnen in der Pol-
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gelegt werden, sobald die Synehronisiening der Maschine vorgenommen ist.
Die Wirkungsweise der Anordnung ergibt sich ohne weiteres aus der Zeichnung. Liegt beispielweise die Maschine b am Netze, so ist der Schalter e geschlossen und durch den Überbrückungskontakt y
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Schalter eingeschaltet und kann ebenso wie der Schalter e durch die bekannten Sicherheitseinrichtungen bedient werden.
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geschaltet werden muss, wie es beispielsweise der Fdll ist, wenn mehrere zwei verschiedene Wechselstromnetze miteinander kuppelnde Synchron-Synchron-Umformer parallelgeschaltet werden sollen. Man wird dann nach den Angaben der Leistungszeiger bzw. Phasenverschiebungsanzeiger, beispielsweise den Ständerkontakt einer Maschine, verschieben und kann so auch unter diesen schwierigen Verhältnissen die Maschine synchronisieren.
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Zentrale arbeiten.
Handelt es sich darum, Maschinen zu synchronisieren, die an voneinander entfernten Stellen aufgestellt sind, so kann man die Mittel verwenden, die für gemeinschaftliche Betätigungsstrom- kreise voneinander entfernt liegender Zentralen verwendet werden. So kann man den Strömen in den
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geeignete Stromsperren, Kondensatoren oder Kombinationen von Kondensatoren mit Selbstinduktion kann man das Übertreten des Starkstromes in die Betätigungsstromkreise verhindern.
Wenn die parallel zu schaltenden Maschinen mit grosser Phasenverschiebung arbeiten, so erfüllen die bisher beschriebenen Anordnungen ihre Aufgabe nicht, d'1 sie wohl auf den Synchronismus der Generatoren, nicht aber auf den der gespeisten Netze ansprechen. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäss dadurch behoben, dass die Phase der parallel zu schaltenden Anlagen (Netze, Maschinen) nicht von den Stromerzeugern, sondern von Stromverbrauchern abgeleitet wird, die stets mit dem Netz in Phase arbeiten, so dass eine Phasenverschiebung zwischen Netz und Maschine keinen Einfluss auf die Synchronisiervorrichtung ausübt. Zur Übertragung der Netzphase auf die Synchronisiervorrichtung eignen sich u. a. kleine leerlaufende Synchronmotoren. Die Kontakte und Gegenkontakte, die z.
B. bei der Anordnung nach Fig. 2 an Ständern und Läufern der parallel zu schaltenden Generatoren angebracht sind, sitzen jetzt an den entsprechenden Teilen der Hilfssynchronmotoren. Im übrigen bleibt die Anordnung die gleiche wie früher. Die Kontaktpaare sind in Reihe geschaltet und betätigen gemeinsam den Steuerstromkrei."
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Anordnung auch für Anlagen, bei denen die zu synchronisierenden Maschinen voneinander entfernt stehen.
Eine entsprechende Ausführungsform ist in Fig. 3 veranschaulicht. Das Dreiphasennetz a wird von dem Generator b gespeist und soll mit der aus einer entfernt liegenden Zentrale herangeführten Lei-
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Diese Hilfsmotoren tragen in gleicher Weise, wie bei der früher beschriebenen Anordnung die Generatoren selbst, an Ständern und Läufern Kontakte und Gegenkontakte f und g bzw. h und i, die in Reihe geschaltet und so eingestellt sind, dass sie bei eintretendem Synchronismus den von der Stromquelle k gespeisten Hilfsstromkreis J ! schliessen. In diesem Stromkreis liegt ein Relaisschalter in, der die Hauptschalter n bzw. o betätigt. Die Schalter ql und q2 sind vorhanden, um die Synchronisiervorrichtung sowohl zum Zuschalten der Maschine b auf d1ts ptwa von einer andern Stromquelle her unter Spannung stehende Netz a, als auch zum Parallelschalten der Netze a und c verwenden zu können. Zum Schutz gegen das Übertreten von Hochspannung wird der Steuerstromkreis zweckmässig geerdet.
Diese Anordnung eignet sich auch zum Zusammenschalten von Versorgungsgebieten in Unterwerken. Das Schaltbild einer solchen Anlage ist an dem Beispiel der Fig. 4 wiedergegeben. Die aus verschiedenen Kraftwerken gespeisten Fernleitungen 1 und 2 sollen zusammengekoppelt werden. Zum Parallelschalten der beiden Netzhälften dient der Hauptschalter 4, der von dem Schalterrelais 5 betätigt wird.
Der Steuerstromkreis dieses Relais wird aus der Stromquelle k gespeist und kann durch einen zweiten Relaisschalter m geöffnet und geschlossen werden. Der Erregerstromkreis des Relaissehalters m, der aus der gleichen Stromquelle k gespeist werden kann, steht unter dem Einfluss der Kontaktvorrichtung, die, wie oben beschrieben, an den beiden Hilfsmotoren angeordnet ist.
Durch die Anordnung der Hilfsmotoren, die von den parallel zu sehaltenden Anlagen gespeist werden, wird erreicht, dass das Hinzuschalten des zweiten Netzes dann erfolgt, wenn tatsächlich Synchronismus vorhanden ist, und es werden Fehler vermieden, die dadurch eintreten können, dass dieNetzspannung gegenüber der Maschinenspannung infolge der Eigenart der Belastung oder aus sonstigen Gründen in der Phase verschoben ist.
Um beim Einregeln der Maschinen auf Synchronismus beurteilen zu können, ob der zuzuschaltende Generator dem bereits in Betrieb befindlichen in Phase vor-oder nacheilt, kann man mit der Anordnung eine Signalvorrichtung verbinden, die z. B. aus Lampen besteht und anzeigt, in welchem Sinne eine Phasenverschiebung vorzunehmen ist. Der Erfindung gemäss sind ausser den zwecks Schliessung des Relaisstromkreises vorgesehenen Kontakten im Umdrehungssinne vor bzw. hinter denselben am Ständer oder Läufer weitere Hilfskontakte angeordnet, die beim BerÜhren des Kontaktes einen Stromkreis zur Betätigung der Signalvorrichtung schliessen.
Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 5 veranschaulicht. Die Kontaktscheiben Sl und s2, welche an den Ständern der Hilfsmotoren befestigt sind, tragen drei oder auch mehr Kontakte a"i, yi, Si bzw. x2, y2, z2. Gegenkontakte p1 und p2 sind mit den Läufern der Hilfsmotoren verbunden. Diese umlaufenden Kontakte Pi und pz stehen über Schleifringe V1 und Vz sowie Bürsten Mi und u2 unter der Spannung einer Stromquelle t. Kommen die Kontakte und Gegenkontakte in Berührung, so werden dadurch Stromkreise
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Laufen die beiden Motoren synchron, so fliesst der Strom der Batterie t über die Bürste Mi und den Schleifring fi, ferner über das Kontaktpaar p1, x1 durch die Magnetwicklung des Schalterrelais zweiter über x2, p2, u2, v2 zurück zur Batterie t. Eilt dagegen die zugeschaltete Maschine der bereits im Betriebe befindlichen in der Phase vor oder nach, so wird nach einer gewissen Zeit der Fall eintreten, dass der Läuferkontakt, z. B. pi, mit yi in Berührung kommt, während gleichzeitig x2 und p2 sich berühren. Der Strom bringt dann die Lampe Mi zum Aufleuchten und gibt dadurch zu erkennen, dass die zuzuschaltende Maschine in der Phase vor-oder nacheilt. Die entgegengesetzte Phasenverschiebung macht sich durch Aufleuchten der anderen Lampe W2 bemerkbar.
Man kann noch eine Reihe weiterer Zwischenkontakte mit den zugehörigen Lampen anordnen, um den Grad der Annäherung an den Synchronismus erkennen zu lassen. Man ordnet dann die Lampen
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Man kann die Kontakte x1 oder a2 auch verschiebbar anordnen und dadurch eine unter Umständen erwünschte Phasenverschiebung zwischen den parallel zu schaltenden Maschinen erzielen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zum Synchronisieren von Wechselstromanlagen (Netzen, Maschinen), dadurch gekennzeichnet, dass an den Ständern und an den Läufern der zu synchronisierenden Maschinen Kontakte (f, g) und Gegenkontakte (h, t) angeordnet sind, die bei gleicher relativer Lage von Ständerpolpaar und Läuferpolpaar in den zu synchronisierenden Maschinen gemeinsam einen Relaisstromkreis für die Hauptschalter betätigen (Fig. 1).