Verfahren zur Synchronisierung von Synchronmaschinen. Zur schnellen Inbetriebnahme von Syn- ehronmaschinen, wie sie beispielsweise bei der Einsetzung von bTaschinen zur Deckung von Spitzenleistungen im Netz erforderlich ist. hat man Synchronisierungseinrichtungen geschaffen, bei denen die Synchronmaschine, nachdem sie eine mit der Netzfrequenz an n*hernd übereinstimmende Drehzahl erlangt hat, unter Vorschaltung von Drosselspulen oder Ohmschen Widerständen unmittelbar an das Netz angeschlossen wird. Die Erregung der Synchronmaschine ist dabei auf einen Wert eingestellt, der etwa 10 bis 20 % der normalen Erregung beträgt.
Die Maschine synchronisiert sich dann mit einer der Er regungsverminderung entsprechenden grossen Eigenschwingungsdauer, wobei sich der Sta- torstrom unter Pendelungen allmählich aua' den der grossen Untererregung entsprechen den erheblichen Blindstrom einstellt. Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem diese Eigenschwingungspendelungen der Syn- chronmaschine erheblich abgekürzt werden und bei dem ausserdem die für das Netz schädliche Blindstromaufn.ahme der Syn chronmaschine auf ein Minimum reduziert wird.
Erfindungsgemäss wird zur Synchroni sierung von Synchronmaschinen, die unter Vorschaltung von Impedanzen an das Netz angeschlossen werden und bei denen beim Schliessen des Hauptschalters an der Syn chronmaschine bereits eine geschwächte Er regung vorhanden ist, unmittelbar nach dem Schliessen des Hauptschalters und vor dem Ausschalten der Impedanzen die Erregung der Synchronmaschine verstärkt. Die An ordnung zur Ausführung dieses Verfahrens kann derart sein, dass Mittel vorgesehen sind, die beim Schliessen des Hauptschalters die Verstärkung der Erregung der Synchron maschine selbsttätig herbeiführen.
Durch die Verstärkung der Erregung wird das synchronisierende Moment der einschwin- genden Maschine erhöht, was dann besonders wichtig ist, wenn die Synchronisierung un ter Last oder unter Antrieb der Maschine vor sich geht. (Letzteres pflegt bei Wasser- turbinenantrieben aus Reguliergründen der Fall zu sein.) Die Verstärkung der Erregung ist ferner vorteilhaft, wenn bei Vorhanden sein eines Kraftmomentes im übersynchronen Verlauf synchronisiert werden soll" bezie hungsweise im untersynchronen Verlauf bei Vorhandensein eines Lastmomentes.
Mit der Verstärkung der Erregung nach dem Ein legen des Hauptschalters sinkt, trotzdem die Synchronmaschine noch Schwingungen aus führt, auch die aufgenommene Blindleistung. Man kann nun diese Verminderung des die vorgeschalteten Drosselspulen oder Ohm- sehen Widerstände durchfliessenden Blind stromes bei Unterschreitung einer bestimm ten Grösse zur selbsttätigen Ausschaltung der Drosselspulen oder Ohmschen 'Widerstände (zum Beispiel durch Schliessen eines K'urz- schlussschalters) benutzen.
Dadurch wird die Zeitdauer des gesamten Synchronisierungs- vörganges weiterhin abgekürzt.
Die Erfindung ist anhand der Fig. 1 an einem ersten Ausführungsbeispiel erläu tert. Der Synchrongenerator 1 soll über den Transformator 2 und den. Hauptschalter 3 an das Drehstromnetz 4 angeschlossen wer den. 5 ist die mit dem Synchrongenerator gekuppelte eigenerregte Erregermaschine, die den Erregerstromkreis 6 des Generators speist.
7 ist ein Ohmscher Widerstand in diesem Erregerstromkreis. der bei voller Einschal tung die Erregung der Maschine 1 auf etwa 10 bis 20 % der normalen Erregung herab setzt. ä ist ein in Abhängigkeit von dem Schalter 3 stehendes Relais,, das den Wider stand 7 beim Schliessen des Schalters 3 kurz schliesst. 9 sind der Synchronmaschine vor ,geschaltete Drosselspulen.
Der #Synchro)ni- sierungsvorgang vollzieht sich nun folgen dermassen: Der beispielsweise mit einer Wasserturbine gekuppelte Generator 1 wird zunächst auf annähernd synchrone Drehzahl gebracht, wobei seine Erregung infolge der Einschaltung des Widerstandes 7 auf den genannten Betrag vermindert ist. Hierauf wird der Schalter 3 geschlfl!ssen, so dass die Maschine 1 unter Pendelungen in den syn chronen Zustand übergeht. Gleichzeitig mit dem Schliessen des Schalters 3 wird nun durch die Kurzschliessung des Widerstandes 7 auch die Erregung der Maschine 1 ge stärkt.
Diese Verstärkung tritt nicht mo- inentan ein, sondern in Abhängigkeit von einer Zeitkonstanten, die im wesentlichen durch die Induktivität und den Ohmschen Widerstand des Erregerkreises gegeben ist.
Je nach der Grösse des durch Kurzschliessen ausgeschalteten Widerstandes 7 kann das aIlmäkliche Anwachsen der Erregung in weiten Grenzen beeinflusst werden. Nähere Untersuchungen haben ergeben, da,B bei den üblichen Anfangserregungen;
von 10 bis 20 % die Zeitkonstante, gemäss der die Erregung nach dem Schliessen des. Hauptschalters an wächst, etwa den doppelten Wert der Eigen schwingungsdauer der Synchronmaschine haben soll, wobei für diese Eigenschwin- gungsdauer volle Erregung vorausgesetzt ist.
In diesem Falle wird der Stator-Pendelstrom im weiteren Verlauf der P'endelung von sei nem Anfangswert schnell heruntergedrüch und besonders schon die ersten Amplituden. des Polradwinkels, welche die Stabilität der Maschine beeinflussen, stark vermindert.
Zur rechtzeitigen und automatischen Aus schaltung der Drosselspulen 9 nach bezvF. am Ende der E;inschwingungsp,eriode der Maschine 1 ist ein Relais 10 vorgesehen. das von der Spannung an den Drosselspulen 9 gesteuert wird und das beim Unterschreiten einer bestimmten Spannung die Drossel spulen durch Schliessen eines E!ur7,schluss- achalters 11 ausschaltet.
Da während der Einschwingungsperiode der die Drosselspulen. 9 durchfliessende Strom sich nicht kontinuier lich vermindert, sondern mit überlagerten Schwingungen, so besitzt zweckmässig das Relais 10 eine Zeitverzögerungsvorrichtung,
die den Einfluss dieser Schwingungen aus gleicht und ein zu frühzeitiges Ansprechen bei einem durch die überlagerten Schwin- 6 -mngen herbeigeführten Stromminimum ver- hindert. Selbstverständlich könnte das Re lais 10 statt durch die Spannung der Dros selspulen auch durch einen Stromtransfor mator im Primärkreis der Maschine 1 ge steuert werden.
Wenn der Synchronmaschine Ohmsche Widerstände vorgeschaltet sind, so ist es zweckmässig" mit der Verstärkung der Er regung gleichzeitig auch die Grösse dieser Ohmqchen Widerstände zum Beispiel durch allmähliches Kurzschliessen zu vermindern. Geschieht dies nicht, so können unter Um ständen die Ohmschen Widerstände das Syn- ehronisierungsmoment bei steigender Er- re!ri?ng: verkleinern.
Die Kurzschliessung der @@'iderstände kann selbsttätig mit bekannten Nitteln durchgeführt werden.
Bei dem eingangs geschilderten Verfah ren wird die Maschine zu einem bezüglich der Phasenübereinstimmung willkürlichen Zeitmoment an das Netz angeschlossen. Aus diesem Grunde ist auch die Maschine unter erregt, um einen Stosskurzschlussstrom nach Möglichkeit zu verhindern.
Trotzdem kann auch hier ein Einlegen des Hauptschalters im ungünstigsten Moment bei Phasen opposition starke Ausgleichsströme hervor rufen und den Synchronisierungsvargang -,egebenenfalls gefährden oder verzögern. Man kann aber auch bei dem geschilderten Verfahren Relaisschaltungen - vorsehen, die difiir sorgen,
da.ss das Einlegen des Haupt schalters nur in der Nähe der Phasengleich heit und unterhalb eines bestimmten Be trages der gegenseitigen Schlupffrequenz der zu synchronisierenden Spannungen möglich i@t. wobei ausserdem die Anordnung zweck- mässim derart sein kann. dass der Impuls für cla-_-:
Einle,-en des Hauptschalters bereits vor dem Erreichen der Phasengleichheit erteilt wird, um die durch den Schaltmechanismus me!rebene Verzögerung zu kompensieren. Der artige selbsttätige Sperrschaltungen für S S ynehronisierungsvorrichtungen sind an sich bereits bekannt.
Ihre Anwendung für das Verfahren der Erfindung ist jedoch insofern zweckmässig, als man hier nicht auf eine aena.ue Übereinstimmung der Phasenspan- nung des Netzes und der Maschine zu achten braucht, sondern wegen der Untererregung und Jer Drosselspulen grössere Abweichungen unbedenklich zulassen kann. Auch die Ab weichungen der beiden Frequenzen können erheblich grösser sein.
Ist der Genauigkeits grad der Relais sicher, so ist es auch mög lich, die Anfangserregung des Generators bei entsprechender Sicherung von vornherein zu erhöhen, wodurch die Stabilität, namentlich bei erheblichen Überschussdrehmomenten der . Antriebsmaschine gesichert wird.
Abb. 2' der Zeichnung zeigt ein Aus- fÜhrungsbeispiel der geschilderten Anord nung. Die Drosselspulen J der Abb. 1 ;sind dabei der Einfachheit halber weggelassen. 21 ist das Drehstromnetz, an das über den Transformator 2'2 der Drehstromgenerator 23 anzuschliessen ist. 24 ist der Iiauptscha.l- ter. dessen Betätigungsspule 25 von der Stet,terleitung 26 aus dem. Einscbaltimpuls n bekommt.
In die Steuerleitung 26 sind nun Relais eingeschaltet, die bewirken, dass die Spule 25 den Schalter 24 nur dann einlegen kann, wenn annähernde Phasengleichheit: und die Schlupffrequenz nicht zu gross ist. _Es@ ist dazu ein Synchronoskop 27 vorgesehen.
Dieses besteht zum Beispiel aus einer klei nen 1-synchronmaschine, deren Ständerwick- l.ung vom Netz 21 aus und deren Läufer wicklung von dem Transformator 22 aus mit gleichsinnig umlaufenden Drehfeldern erregt werden,: so da.ss das Synchronoskop mit Schlupffrequenz umläuft. Infolge des syn chronen Verhaltens der Vorrichtung 27 ist daher dem Zeitmomente der Phasengleich heit der beiden zu synchronisierenden Span nungen eine bestimmte räumliche Lage des umdrehenden Teils der Vorrichtung 27. zu geordnet.
Mit dem Synchronoskop sind zwei umlaufende Scheiben 28 und 218 gekuppelt. Die Scheibe 28 besitzt auf einem Teile ihre .Umfanges ein metallisches Segment 29, das (zum Beispiel über einen Schleifring) mit der Leitung 21.0 in Verbindung steht und auf dem eine Bürste 211 schleift. Eine Gleichstromsteuerquelle 212 ist über die Bürste und über die Leitung 210 geführt und beeinflusst das Relais 213. Da das Seg ment 29 die Scheibe 28 am Umfange nur teilweise bedeckt, so bekommt das Relais 213 Steuerimpulse, die in ihrer Zeitdauer pro portional der Umdrehungszahl der.
Vorrich tung 27 bezw. der -Schlupffrequenz zwischen den beiden zu synchronisierenden Spannun gen sind. - Das Diagramm der Fig. 3 der Zeichnung zeigt an der Kurve a den zeit lichen Verlauf der (Schlupffrequenz auf weisenden Differenzspannung OP zwischen dem Netze 21 und dem zu synchronisieren den Generator 23. In ,dem Zeitpunkt der Phasengleichheit ist die Differenzspannung gemäss Fg. 3 gleich Null.
beziehungsweise sie besitzt bei verschiedener Grösse .der Netz- und der Maschinenspannung, dann ihr Mini mum. In diesem Momente oder einige Zeit vorher muss der Schalter 2'4 eingelegt wer den.
Das Segment 29 an der Scheibe 28 ist nun derart bemessen und eingestellt, dass es im Zeitpunkte, der durch die Vertikale b in Abb. 3 dargestellt ist, einen Steuerimpuls am Relais 213 einleitet, der bis,
zum Zeit punkte -der Vertikalen c andauert. Das Re lais 2'13 ist mit Zeitverzögerung ausgestattet. Es erteilt daher erst zum Zeitpunkte der Vertikalen d dem Relais 214 einen Steuer impuls. Das Relais 2,14 verursacht über das Relais 215 .das Schliessen des Hauptschalters )4.
Das Relais 214 ist ähnlich wie eine Schaltuhr derart ausgebildet, dass es von dem Moment an, von dem es von dem Relais 213 dem Impuls bekommt, eine bestimmte Zeit hindurch das Schliessen dies Schalters 24 er möglicht. Diese Zeit ist in Ab@b. <B>3</B> durch den Abstand, zwischen den Geraden d und e veranschaulicht.
Damit der Impuls zur Ein legung des Schalters 24 ausserdem bereits zu einem bestimmten Zeitpunkte vor der Er reichung der ;Phasengleichheit erfolgt, ist noch in dem vom Relais 214 gesteuerten Strom kreis ein Relais 216 eingeschaltet, das von dem Steuerstromkreis 212 über die zweite rotierende Scheibe 218 gesteuert wird.
Diese zweite Scheibe besitzt am Umfang einen schmalen Belag 217, so dass der Steuer stromkreis 212 nur während einer kurzen, durch die Geraden c und f in Abb. 3 an gedeuteten Zeit imstande ist, die Sperrung des Stromkreises für die Betätigung des Schalters 4 durch Schliessung des vom Re lais 216 gesteuerten Stromkreises aufzuheben. Dieser zwischen den Geraden c und f lie gende kurze Zeitmoment kann an der :Scheibe 218 auf einen vor Erreichung der Phasen gleichheit liegenden Wert eingestellt wer den.
Bei der Anordnung nach Abb. 2 wird bereits der Stromimpuls, der das Einlegen des Hauptschalters mittelst der Spule 25 herbeiführt, zu einem Zeitpunkte gegeben, der vor dem Moment der Phasenüberein stimmung der beiden zu synchronisierenden Spannungen liegt. Diese Vorverlegung des Stromimpulses ist notwendig, um die Ver zögerungszeit, die durch den Schaltmecha, nismus am Ölschalter bedingt ist, auszu gleichen.
Man kann durch die Vorverlegung erreichen, da.ss das effektive Schliessen -der Xontakte am ülschalter genau mit dem Zeitpunkte der Phasengleichheit der beiden zu synchronisierenden Spannungen überein- .stimmt. Dies gilt jedoch nur, wenn der Im puls für das Einlegen des Hauptschalters stets bei ein und! .derselben Grösse der Schlupf frequenz gegeben wird.
Besitzt hingegen die Schlupfspannung im Zeitpunkte des Strom impulses eine andere Schlupffrequenz, dann ändert sich auch die absolute Zeitdifferenz zwischen dem Moment des Stromimpulses und dem Moment der Phasenübereinstimmung der beiden zu synchronisierenden Spannun gen, da bei der Anordnung nach Abb. der Impuls für das Einlegen des Haupt schalters stets bei derselben Phasenlage des Vektors der Schlupfapannung gegeben wird.
so dass zwar die Zahl: der Perioden der Schlupfspannung zwischen den beiden Zeit punkten konstant bleibt, hingegen in folge der 'Änderung der Schlupffrequenz die absolute Zeit zwischen 'den beiden Zeit punkten sich derart ändert, dass sie bei wach sender @Schlupffrequenz kleiner wird.
Nach dem nun die .durch den Schaltmechanismus gegebene Verzögerungszeit am Ölschalter konstant bleibt, so sieht man, dass bei der Anordnung nach Abb.2 das effektive Schlie ssen der Schaltkontakte bei Änderungen der ;schlupf f requenz nicht mehr mit deal Momert der Phasengleichheit der beiden zu synchro nisierenden Spannungen genau übereinstimmt.
1_'m diesen Nachteil zu vermeiden, kann man noch Einrichtungen vorsehen, die proportio nal dein Anwachsen der Frequenz der Schlupfspanllung eine Vergrösserung der auf die Sch:lupffrequenz bezogenen Phasenver- sehiebung zwischen dem Zeitpunkte, in dem der Stromimpuls für das Einlegen des Haupt- ,#chalters"gegeben wird, und dem Zeitpunkte di=r Phasenübereinstimmung der beiden zu Synchronisierenden Spannungen herbeiführt.
Diese Vergrösserung ist zweckmässig derart, da.ss der zeitliche Abstand der beiden Zeit punkte bei wachsender Schlupffrequenz kon stant bleibt.
Die Zeichnung zeigt in den Abb. 4, 5 und (-) Ausführungsbeispiele für die oben beschriebene Anordnung. In Abb. A-- ist 31 ein Drehstromnetz, an das eine Synchron maschine 32 mittelst sogenannter Grob- oder Schnellsynchronisierung anzuschliessen ist. Die Synchronmaschine wird dazu auf etwa. 30 % ihrer normalen E.rregu@lg erregt und Über Drosselspulen 33 an das Netz durch Einlegen des Hauptschalters 34 im geeigneten Zeitmomente angeschlossen.
Im einzelnen lledeuten 35 und 36 von der Netz- und von der 14laschinenspannung gespeiste Transfor matoren, die den Ständer und den Läufer eines wie ein Asynchronmotor ausgebildeten Synchronoskops 3 7 speisen. Zwischen dem Transformator 36 und der zugehörigen Wicklung am Synchronoskop ist ein weiterer Transformator 38 eingeschaltet.
In dem Se l;undä.rstromkreis dieses Transformators ist ausser der Wicklung des Sytlchronoskops noch ein Schalter 39 eingeschaltet, der mit dem Hauptschalter 34 mechanisch gekuppelt ist, und zwar derart, dass er nur bei geöff netem Hauptschalter geschlossen ist. 310 ist der Gleichstromkreis für das Einlegen des Hauptschalters mittelst der Spule 311.
Dieser Gleichstromkreis wird von dem Syn- chronoskop 37 über die beiden Relais 312 und 3:13 derart überwacht, dass die Spule 311 nur dann Strom bekommen und,#den Sthal- ter einlegen kann, wenn annähernde Phasen- und Frequenzübereinstimmung vorhanden ist. Die Frequenzübereinstimmung wird da bei durch die Zeitverzögerung an den Relais 312) und 313 in derselben Weise erreicht, wie dies anhand der Fig. 2 geschildert ist.
Das Synchronoskop 37 ist nun ausserdem noch derart ausgeführt, dass es den Schalter 34 bei wachsender Schlupf frequenz bereits früher freigibt.
Abweichend von der Anordnung nach Fig. 2 ist dazu die mit dem Synchro- noskop gekuppelte Kontaktscheibe mit dem für die bestimmten Kon takt drehbar zum Gehäuse angeordnet. Die Verdrehung aus der Lage der Frequenzüber- einstimmung muss proportional der Schlupf frequenz und entgegengesetzt dem Triebdreh feld des Ankers sein.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Scheibe durch ein im ent gegengesetzten Sinne umlaufendes Schlupf drehf eld nach dem Prinzip des F'erraris- Systems (Wirbelstromanker) und entgegen der Kraft einer Feder gedreht wird. Für eine gröbere Anordnung genügt es, durch ein oder mehrere an der Synchronoskop- zeigera,chse anliegende Schlupfhebel zwei oder mehrere Elektromagnete zu steuern, welche die Kontaktscheibe in die für Über bezw. Untersynchronismus richtige Lage umlegen.
Parallel zu den Drosselspulen 33 ist ein Schalter 314 geschaltet, der wie in Abb. 1 nach dem Einlegen des Hauptschalters ge schlossen wird" wenn die Maschine 32 be reits derart erregt ist, dass ihre Spannung der Netzspannung annähernd gleicht. Um nun ein zu frühzeitiges Ausschalten der Drosselspulen 33 durch Schliessen des Schalters 314 zu vermeiden, wird die vom Stromkreise 310 aus gespeiste Schalterspule 315 von drei Relais 316, 317 und 318 in Hintereinanderschaltung überwacht.
Das Re lais 316 wird von der Spannung an den Drosselspulen<B>33</B> gesteuert und ermöglicht in der Spule 315 nur dann einen Strom und damit das Schliessen des Schalters 314, wenn die Spannung .an den Drosselspulen unter einen gewissen Betrag gesunken ist.
Dementsprechend ist dann auch der Aus gleichsstrom zwischen dem Netze 31 und der Maschine gering. Das Relais 317 wird von dem Erregerstrom in der Maschine 32 (im Nebenschluss zu einem Widerstand 329 im Erregerstromkreis) gesteuert. Erst wenn der Erregerstrom der Maschine 32 eine be stimmte Grösse erreicht hat, wird die Sper rung des Stromes in der Spule 315 durch das Relais 317 aufgehoben.
Im Momente des Schliessens des Hauptschalters 34 tritt ein erheblicher Ausgleichstromstoss zwischen dem Netz und der Maschine 32 auf. Dieser Stoss überträgt sich infolge magnetischer Kupp lung auch den Erregerstromkreis der Ma schine 32, so dass das Relais 317 auf Grund dieser vorübergehenden Verstärkung des Er regerstromes schon zu frühzeitig zum An sprechen kommen könnte. Um dies zu ver meiden, ist das mit Zeitverzögerung arbei tende Relais 318 vorgesehen, dessen Steuer stromkreis über den ,Schalter 39 geleitet ist.
Die Anordnung am Schalter 39 ist derart, dass erst mit dem Schliessen des Hauptschal ters 34 auch. der Steuerstromkreis des Re lais 318 ,geschlossen wird. Nach Ablauf der Zeitverzögerung gibt dann das Relais<B>31,8</B> den Strom für die Schaltspule 3,15 frei.
In dem die verschiedenen Relais und da,s Syn- ehronoskop speisenden Gleichstromsteuerkreis 310 ist noch ein Schalter 319 eingeschaltet, dessen Einschaltspule 320 von einem Relais < 321 überwacht wird,.
das seinerseits von der Spannung - der Gleichstromerregermaschine 322 gesteuert wird. Das Relais<B>321</B> schliesst den Schalter 310 erst, wenn die Erreger maschine 322 eine bestimmte Spannung bezw. eine bestimmte Drehzahl erreicht hat. Es wird also erst bei einem gewissen Schlupf der Maschine 32 ein Einschalten der Appa rate ermöglicht. Hierdurch werden Beschä digungen der Apparate bei hohem Schlupf vermieden.
Die Gleichstromerregermaschine 322 ist als sogenannte "Ossanna"-Erreger- masehine gebaut, wobei ein Zusatzerreger- Feld vorhanden, ist, das zuerst gegen das Haupterregerfeld geschaltet ist.
Nach dem Einlegen des Hauptschalters wird eine schnelle Erregung an. der "Ossanna"-Maschine dadurch erreicht, dass mittelst der Schalt spule 323 das gegengeschaltete Zusatzfeld reversiert wird und so das Hauptfeld ver stärkt.
Die Anordnung nach Abb. 5 bezieht sich nur auf eine spezielle Vorrichtung, die da für sorgt, dass die in Perioden der ,Schlupf frequenz gemessene Phasendifferenz zwischen dem Moment der Freigabe der Hauptschalter spule unfidemMo@ment der-Phasenübereinstim- mung der beiden zu synchronisierenden Span nungen proportional der Schlupffrequenz ver grössert wird,
so dass trotz der konstanten Schalterverzögerungszeit auch bei variablem Schlupf die Kontakte am Hauptschalter stets im Momente der vollen Phasenübereinstim mung geschlossen werden.
Für die Über a.e. les die Hauptschalterspule spei- w 'hung c senden Stromkreises 424 ist ein mit Zeitver- zögerung arbeitendes Minimalspannungsrela.is 425 vorgesehen, das von einer Spannung ,ge speist wird, die sich aus einer Spannung mit. Netzfrequenz und einer solchen mit Maschi- nenfrequenz zusammensetzt und so eine Sch.lupffrequenz aufweisende Spannung er gibt.
Das Relais 425 spricht dann an, wenn annähernde Phasenübereinstimmung in den beiden zugeführten Spannungen herrscht. Die Zeitverzögerung des Relais bewirkt da bei, dass das Ansprechen nur unterhalb einer bestimmten ,Schlupffrequenz mög lich ist. Die dem Relais 425 zuge führten Spannungen werden in zwei Hilfs- syncUronmaschinen 426 und 427 erzeugt, deren Gleichstromerregerkreise hinterein ander geschaltet sind, um. gleiche Grösse für die beiden Spannungen zu .erreichen.
Die Maschine 426 ist mit einem vom Netz ge speisten Synchronmotor 428 gekuppelt, die Maschine 427 mit einem von der zuzuschal- tenden Maschinenspannung gespeisten Syn chronmotor 429. Zwischen den Maschinen 427 und 429 ist eine elastische Kupplung 430 eingefügt. Zwischen der Kupplung 430 und der Synchronmaschine 427 ist ein Asy n- chronmotor 431 angeordnet, dessen Läufer auf einer die Welle der Maschine 427 um schliessenden und gesondert gelagerten Hohl welle sitzt.
Die rechte Seite der Kupplung 4-3J ist nun einerseits mit der Hohlwelle der :Maschine 431, anderseits mit der Welle der Maschine 427 verbunden. Die elastische Kupplung ist in an sich bekannter Weise derart ausgeführt, dass eine Verdrehung der Hohlwelle gegenüber dem mit dem Läufer der Maschine 429 starr verbundenen linken 'feil der Kupplung beispielsweise im Uhr zeigersinne eine entgegengesetzte relative Verdrehung der die Hohlwelle durchdringen den Welle der Maschine 427 (entgegen dem Uhrzeigersinne) herbeiführt.
Die Ständer- lvicklung des Asynchronmotors 431 ist an die Netzspannung angeschlossen. Stimmen nun die Frequenzen der Netz- und der Na schinenspannung nicht miteinander überein, so schlüpft der Läufer des Asynchronmotors 4,31 gegenüber dem Ständerdrehfeild, dadurch wird in der Läuferwicklung ein Strom und ein Drehmoment erzeugt, das, wie oben ge schildert, eine Verdrehung des Läufers der Maschine 427 relativ zum Läufer der Ma schine 429 herbeiführt,,
und zwar entgegen der Umlaufrichtung des Drehfel-d'es im Asyn- ehronmotor 431. Infolge dieser Verdrehung des Läufers der Snychronmaschine 427 än dert sich auch die Phasenlage der von der Maschine 427 gelieferten Wechselspannung und damit auch die Phasenlage der von den Maschinen 427 und 426, gemeinsam erzeug ten Spannung mit Schlupffrequenz. Diese Änderung ist derart,
dass bei wachsender Schlupffrequenz die Schlupfspannung der Hilfsmaschinen 426 und 427 gegenüber der durch die Netz- und die Maschinenspannung gegebenen Schlupfspannung in der Phase voreilt.
Da nun die Schlupfspannung der Maschinen 426 und 427 den Impuls für das Einlegen des Hauptschalters steuert, so kann man bei passender Bemessung dieser Vor- eilung erreichen, dass der Zeitintervall zwi schen dem Stromimpuls für das Einlegendes Hauptschalters und dem Moment der Pha- senübereinstimmung der beiden zu synchro nisierenden Spannungen trotz steigender Slchlupffrequenz ko@nstaät bleibt.
Zur Re gelung der Verdrehung an der Kupplung 430 sind in den Sekundärstromkreis des Asyn- ehronmotors 431 regelbare Ohmsohe Wider stände 432 eingeschaltet.
Bei der Anordnung nach Abb. 6 ist die Funktion des Synchronoskops 37 der Abb. 4 durch Relais ersetzt; im übrigen ist die An ordnung der Abb. 6 ähnlich wie die der Abb. 4.
541 bedeutet ein Relais in der Bau art eines Wattmeters, dessen zwei gegenein ander verdrehbare Spulen einerseits über den Spannungstransformator 35 von der Netz spannung, anderseits über den Spannungs- transfromator 36 von der Maschinenspannung gespeist werden, und zwar mit einer derarti gen Phasenlage, dass der mit der drehbaren Spule gekuppelte Kontakthebel 552 des Relais umschlägt, wenn die Netz- und die Maschinenspannung gleiche Phasenlage besit zen, beziehungsweise eine bestimmte Zeit vor diesem Momente.
Der Hebel 552 des wattmetrischen Relais steuert den von der Gleichspannung 553 gelieferten Erregerstrom für die Zeitrelais 543 und 544 derart, dass beim Ausschlag des Hebels 552 nach links das Relais 543 erregt wird, beim Ausschlag nach rechts das Relais 544. In dem in der Zeichnung dargestellten Momente des Kon taktumschlages steht der Hebel 552 sowohl mit seinem linken, als auch mit seinem rech ten Kontakte in Verbindung.
Die beiden Zeitrelais werden,, wie dargestellt, durch das Relais 541 abwechselnd während einer Halb periode der Schlupfspaunung erregt, sie über wachen den von ihnen gesteuerten Strom kreis der Schalterspule 554 in Hinterein- anderschaltung. Durch die Zeitrelais wird ein Schliessen des Hauptschalters bei zu gro ssem Schlupf verhindert, da dann während der eine Halbperiode der Schlupfspannung andauernden Erregung die Verzögerung an den Relais noch nicht abgelaufen ist, so dass die beiden Relais den Strom für die Spule 554 nicht freigeben können.
Der Strom für die Schalterspule 554 wird noch von den beiden Relais 542 und 555 in Hintereinander schaltung überwacht. Von diesen beiden Re lais wird das Relais 542 von der Spannung des Netzes und der Maschine über die Trans formatoren 35 und 3,6 und 546 in Reihen schaltung gespeist.
Das Relais ist derart eingestellt, dass es den Strom der Spule 55 freigibt, wenn es voll erregt ist, was infolge geeigneter Wahl der Phasenlage der das Relais 542 erregenden Spannungen während eines Zeitintervalles der Fall ist, der dein Zeitpunkt, in dem der Impuls für das Ein legen des Hauptschalters gegeben werden soll, überdeckt.
Das Relais 555, das von der Gleichspannung 553 erregt wird, ist ein Mi- nimalspannungsrelais, das heisst,, es gibt den 'Strom für die Spule 554 nur dann frei, wenn es unerregt ist. Dies ist dann der Fall, wenn der Hebel 552 des wattmetrischem Relais 541 die dargestellte Mittellage einnimmt, wo bei die Erregung des Relais 555 kurz geschlossen ist. Das Relais 555 gewährleistet daher, dass der Strom für die Spule 554 nur in einem kurzen ,Zeitmomente, der im Bereich der Phasengleichheit der beiden zu synchronisierenden Spannungen liegt, frei gegeben wird.
Der Zeitpunkt, in dem der Hebel 552 des wattmetrischen Relais Kontaktumschlag vornimmt, und damit auch der Zeitpunkt für den Stromimpuls der Spule 554, hängt davon ab, welche Phasenlage die das Relais 541 speisenden Netz- und Maschinenspannungen besitzen.
Die mit den Bezugsziffern 545 bis 551 versehenen Einrichtungen der Abb. 6 dienen nun dazu, eine Abhängigkeit der Phasenlage der von der Netzspannung her rührenden Erregerspannung am Relais 541 in Abhängigkeit von der Grösse der Schlupf- fr.equenz herbeizuführen, und damit' auch den Zeitpunkt des Stromimpulses, in der Spule 554 im oben geschildeitex,
Sinne der art zu beeinflussen" dass die in Perioden der Schlupfspa.nnung gemessene Differenz zwi schen dem Momente des Stromimpulses und dem Momente der Phasengleichheit der bei den zu synchronisierenden Spannungen mit wachsender Schlupffrequenz grösser wird, be- ziehungsweise, dass die absolute Zeitdifferenz zwischen diesen beiden Momenten bei wach sender Schlupffrequenz konstant bleib. Um dies zu erreichen, ist zwischen dem Span nungstransformator 35 und der von ihm er regten Spule am Relais 541 ein Autotrans formator 546 dazwischen geschaltet.
Die Windungen des Autotransformators zerfallen in zwei Hälften, die in Parallelschaltung die Spulen des Relais 541 speisen. Mit der einen Hälfte ist dabei noch der Ohmsehe Wider- s;and 545, mit der andern Hälfte die regel bare Induktivität 556 bezw. die regelbare Kapazität 557 in Reihe geschaltet.
Man er reicht dadurch, dass bei einer Änderung der Grösse der Induktivität 556 bezw. der Ka pazität<B>557</B> die Phasenlage der vom Auto transformator der Spule des Relais 541 zu geführten ,Spannung gegenüber der den Auto transformator speisenden Spannung sich än- dert. Die mit Anzapfungen versehenen In- duktivitäten 556 und Kapazitäten<B>557</B> wer den proportional den Änderungen der Schlupffrequenz in den,
.Stromkreis des Auto transformators eingeschaltet. Es ist dazu ein auf den Anzapfkontakten gleitender Schalthebel 547 vorgesehen, der von der Differenzspannung zweier Gleichstromma schinen 548 und 549 gesteuert wird. Die Gleichstrommaschinen werden von zwei Syn- ehronmotoren 550 und 551 angetrieben, von denen der eine an das Netz, der andere an die zu synchronisierende Hauptmaschine an geschlossen ist. Der Ausschlag des Hebels 547 ist daher proportional dem Schlupf zwi schen den beiden zu synchronisierenden Span- nungen.
Die Einschaltung der Synchronisier- apparatur ist noch von der Spannung der Gleichstromhilfsmaschinen 5-19 und 548 ab hängig. Die beiden Gleichstrommaschinen speisen dazu je ein Relais 558 und 449 Diese Relais steuern ihrerseits in Hinter einanderschaltung den Strom für eine Spule 560.
Die Spule 560 wirkt auf den die Syn- chronisierapparatur mit Gleichstrom versor genden Schalter<B>561</B> derart ein, da.ss der Schalter nur bei Erregung der Spule 560 geschlossen wird, beziehungsweise nur dann, wenn die Gleichstrommaschinen 548 und 549 infolge genügend hoher Drehzahl eine ge nügend hohe Spannung den Relais 558 und 559 zuführen. Dadurch wird erreicht, dass die Synchronisiera.pparatur nur bei Frequen zen des Netzes und der zuzuschaltenden Ma schine in Tätigkeit treten kann, die von der normalen Frequenz nicht allzusehr ab weichen.
An Stelle der Gleichstromhilfsmaschinen 548 und 549 kann jedoch auch eine andere Sehlup:fkontrolleinrichtung verwendet wer den, beispielsweise ein Synchronoskop, des sen Zeigergeschwindigkeit elektromagnetisch nach dem Ferrarissystem gemessen wird.
Abb. 7 der Zeichnung zeigt eine Aus bildung der Synchronisierapparatur, die in ihrer Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. 2 ähnlich ist. Zur Überwachung des Stromimpulses für das Einlegen des Haupt schalters sind zwei wattmetrische Relais 64'. und 642 vorgesehen, deren Spulen ähnlich wie das Relais 541 der Abb. 6 einerseits an die Maschinenspannung, anderseits an die Netzspannung angeschlossen sind. Die mit a.
bezeichneten Herausführungen führen bei spielsweise zu einem von der Maschinen spannung gespeisten Transformator, :die mit b bezeichneten zu.einem von der Netzspän- nung gespeisten Transformator. c und d sind die zu der Auslösespule des Ölschalters (554 in Abb. 6) führenden Leitungen, die von der Gleichstromquelle 646 über die watt metrischen Relais und über die beiden Hilfs relais 643 und 645 gespeist werden.
Dia Phasenlage der die beiden wattmetrischen Relais 641 und 642 speisenden Wechsel spannungen ist derart eingestellt, da.ss der Kontakthebel des Relais 641 dann von der einen auf die andere Seite umschlägt und dabei für einen kurzen Zeitpunkt den Kon takt 647 berührt, wenn der Kontakthebel des Relais 642 bereits die linke oder die rechte Schaltlage eingenommen hat. Die Hebel der beiden wattmetrischen Relais besitzen also in ihrem periodischen Kontaktumschlag eine Phasenverschiebung von 90 .
Der Zeitpunkt, in dem der Hebel des Relais 641 den Schalt kontakt 647 berührt; stimmt dabei mit dem Zeitpunkt der Phasengleichheit der beiden zu synchronisierenden Spannungen überein, beziehungsweise er liegt eine bestimmte Zeit vor diesem Zeitpunkt. 6.43 ist ein Zeitrelais, das wieder dem Zweck dient, eine Einschal tung des Stromimpulses für den Hauptschal ter bei zu grosser Schlupffrequenz zu ver hindern.
Das Zeitrelais wird von dem Kipp- relais 645 gesteuert, welches der Schaltung gemäss' -das Zeitrelais bei Phasenopposition einschaltet und bei Phasengleichheit aus schaltet und hierdurch die geschilderte Schlüpfkontrolle bewirkt.
Das Kipprelais 645 besitzt zwei Erregerspulen, die bei Kon- taktumsehlag am Relais 642 abwechselnd während einer Halbperiode der Schlupfspan- nung mit Gleichstrom .erregt werden, und die entsprechend den Schalthebel am Relais 645 abwechselnd nach links und nach rechts legen. Die zeitlich richtige Auslösung wird dann nach Ablauf des Zeitrelais beispiels weise in der Stellung der Phasengleichheit durch Hintereinanderschaltung der Relais arbeitskontakte 641, 642, 643 analog den früher beschriebenen Schaltungen bewirkt.