Anordnung zur Synehronisierung von Synehronmaschinen mitteist -wattinetriselier Relais. Die Erfindung betrifft eine*Einrielitung, die auf selbsttätigem Wege dafür sorgt, dass bei der Synchronisierung von Synchron- niaschinen bezw. von Wechselstromnetzen der Hauptschalter im Moment der mindestens annähernden Pliasenübereinstimmuno- der beiden zu synchronisierenden Spannungen ges <B>,</B> chlossen wird.
Eine solche Synchronisie rung ist beispielsweise für die sogenannte Selinellsynellronisierung erforderlich, bei der die zunächst schwach erregte Maschine in der Nähe der Phasen--leichlieit eventuell über eine Drossel ans Netz geschaltet wird und sieh nun bei schneller Erregungssteigerung rasch und sicher einseliwingt. Für diese Synchronisierung ist ausser dem Schalten in" der Nähe der Phasenuleichheit erforderlich, dass beim Schliessen des Schalters die beiden Spannungen in ihrer Frequenz nicht mehr sehr voneinander abweichen,
beziehungsweise dass die Schlupffrequenz dieser beiden Span- nungen bereits einen bestimmten Vert un- tersch.ritten hat; wird bei einem bestiminten Schlupf geschaltet, so muss der Steuerstrom kreis, dessen Stromimpuls das Schliessen des Hauptschalters bewirkt. zu einem Zeitpunkte unter Strom gesetzt werden. der eine be stimmte Zeit vor dem Moment der Phasen übereinstimmung der beiden zu synchroni sierenden Spannungen liegt.
Diese Zeit stimmt überein mit der Verzögerung, die am Schalter vom Stromimpuls bis züm effektiven Schliessen der Kontakte vorhanden ist. Die Kontakte des Hauptschalters werden dann im Momente der Phasenübereinstimmung ge schlossen. Wird die Maschine beim Durch fahren des Fangbereiches bei einem bestimin- ten Grenzschlupf geschaltet, so genügt für die Automatik die Einstellung einer bestimm ten konstanten Voreilung. Zür selbsttäligen Überwachung des Steuerstromkreises kann man ein Relais in der Bauart eines watt- metrischen Relais, kombiniert mit andern Re lais verwenden,
dessen zwei Spulen<B>je</B> an eine der beiden zu synchronisierenden Span nungen angeschlossen sind und dessen Zeiger daher im Takte der Schlupfirequenz nach links und nach rechts ausschlägt und so durch Schliessen und Öffnen von Kontakten während einer Halbperiode der Selilupf- frequenz den Steuerstromkreis freigibt, wäh rend der zweit-en ihn sperrt.
Die Kontakt- umsehläge des wattmetrischen Relais müssen in diesem Falle gegenüber dem Zeitpunkte der Phasenübereinstimmung der beiden züi synchronisierenden Spannungen um die Win kel<B>0</B> und<B>180 '</B> oder<B>90</B> und<B>270 '</B> verschoben sein. Ist dies nämlich nicht der Fall, so er geben sich zwischen dem Beginn der Frei gabezeit und dem Moment der Phasenüber einstimmung verschiedene Zeitabstände, je nachdem die zuzusehaltende Maschinenspan nung sich in ihrer Frequenz von oben oder von unten der Netzfrequenz nähert.
Man ist daher in der Wahl einer die Schaltverzöge rung genau berücksichtigenden Vorverlegung des Stromimpulses für die, Auslösung des Schalters sehr behindert, da diese Vorver- legungszeit immer den vierten Teil oder die Häffte einer Schlupfperiode beträgt Wünscht man zum Beispiel den Synchroni- sierungsvorgang nach Unterschreitung einer Schlupffrequenz von 2<B>%</B> sich vollziehen zu lassen, so ist dies mit einem watimetri- sehen Relais nur möglich,
wenn die Eigen zeit des Olschalters etwa, eine halbe Sekunde beträgt.
Die Erfindung betrifft eine Synehroni- sierungseinrichtung, die den gesehildertün Nachteil vermeidet, insofern, als man den Stromimpuls für die Auslösung des Schalters eine beliebige Zeit vor den Moment der Pha- .senübereinstimmung legen kann, und zwar g gleie hgültig, ob die zuzuschaltende Maschine aus dem unter- oder übersynchronen Zustand sich dem Synchronismus nähert.
Es ist da bei auch möglich, die Vorverlegungszeiten verschieden gross zu machen,<B>je</B> nachdem die zuzuschaltende Maschine vom über- oder un-. tersynehronen Zustande in den Synclironis- mus eintritt. Dies hann in vielen Fällen vor teilhaft sein.
Erfindungsgemäss sind für die Steuerung des das Einlegen des Hauptschalters bewir kenden Hilfsstromkreises drei Relais vor gesehen, von denen mindestens das erste und das dritte wattmetriseher Art sind und in Parallelschaltung<B>je</B> innerhalb einer Halb periode der Schlupfspannung denHilfsstrom- kreis freigeben, innerhalb der zweiten -Halb periode ihn sperren. Die Freigabezeiten die ses ersten und dritten Relais überdecken sich dabei infolge Pliasenverschiebung der die beiden Relais speisenden Spannungen nur teilweise.
Das zweite Relais gibt in der einen Kontaktlage in Hintereinanderschaltung raU dem ersten Relais, in der zweiten Kon taktlage in Hintereinanderschaltung mit dem dritten Relais den Hilfsstromkreis für das Einlegen des Hauptsehalters frei.
Die Erfindung ist anhand des Ausfüh rungsbeispiels nach Abbildungen näher erläu tert. Abb. 2 und<B>3</B> sind Kontahtschlussdia- ,-ramme zur näheren Veransehauliehung der Wirk.ungsweise der Anordnung nach Abb. <B>1.</B> In Abb. <B>1</B> bedeuten<B>10</B> und<B>11</B> die drei Pha sen des Netzes und der Maschine, die über den Schalter '12 miteinander verbunden wer den sollen.<B>13</B> ist ein Gleichstromsteuerkreis, der den Schalter 12 durch Erregung der Spule 14 schliesst, sofern das Relais<B>15</B> durch Schliessen des Kontaktes<B>16</B> dies gestattet.
Der Vorgang wird dabei durch Schliessen des von Hand zu befäligenden Schalters<B>17</B> eingeleitet. Für die Steuerung des Strom kreises der Spule 1.4 über das Relais<B>15</B> sind nun drei Relais<B>18, 19</B> und 20 in der Bauart von Wattmetern vorgesehen. Die wattmetri- sehen Relais besitzen in bekannter Weise je zwei Spulen, von denen die einen über einen Transformator 40 von der Netzspannung, die zweiten ebenfalls über Transformatüren 41 und 42 von der Haschinenspannung gespeist werden.
Die Zeiger 21, 22 und<B>23</B> der watt metrischen Relais schlagen daher im Takte der Schlupffrequenz zwischen der Netz- und der Masehinenspannung nach rechts und links aus und liegen während der einen Halb- Veriode an dem linken, während der andern Halbperiode an dem rechten obern Kontakt.
Die obem Kontakte<B>1</B> und 2,<B>5</B> und<B>6, 3</B> und 4 der drei wattmetrischen Relais liegen nun in Zweigen des Gleielistromsteuerkreises <B>13,</B> die über das Relais<B>15</B> durch Schliessen des Kontaktes<B>16</B> die Spule 14 zur Auslösung bringen, sofern die Lage der Zeiger der drei wattmetrischen Relais dies gestattet.
Die Schaltung der Kontakte<B>1</B> bis<B>6</B> im Gleich stromkreis ist dabei derart, dass die beiden äussern Relais<B>18</B> und<B>9.0</B> in Parallelschaltung (das heisst also jedes unabhängig von dem andern) den Strom für die Spule 14 frei- f,-übeil, wenn der Zeiger beim Relais<B>18</B> auf dem rechten Kontakt 2, beim Relais 20 auf dem linken Kontakt<B>3</B> liegt..
Das mittlere Relais<B>19</B> gibt in der einen Kontaktlage des Zeigers in Hintereinanderschaltung mit dem linken, in der zweiten Kon'taktlage mit dem rechten wattmetrischen Relais den Strom für die Spule 14 frei, wobei der Zeiger des mitt leren Relais<B>19</B> für das Relais<B>18</B> am linken Kontakt<B>5,</B> für das Relais 20 am rechten Kontakt<B>6</B> liegt-. Dies ist in den Diagrammen der Abb. 2 und<B>3</B> näher veranschaulicht, die einen mit Schlupffrequenz umlaufenden Zeit- vel,-for mit dem Drehpunkte<B>0</B> zur Voraus setzung haben.
Die obere Scheitellage des Vektors stimmt mit dem Momente der Pha,- senopposition der Netz- und der Maschinen spannung überein, che nach abwärts gerich- lete Lage mit dem Momente der Pha sengleichheit. Das Diagramm der Abb. 2 be zieht sieh auf das Zusammenarbeiten der Relais<B>18</B> und<B>19,</B> das Diagramm der Abb. <B>3</B> auf das Zusammenarbeiten der Relais<B>19</B> und 20.
Die durch eine vertikale Linie lialbier- fen äussern Kreisrin-e der Diagramme be- C ziehen sich auf das zeitliche Arbeiten des mittleren Relais<B>19,</B> wobei die vertikalen Li nien den Moment des Kontaktwechsels ver anschaulichen, das heisst also an diesem mitt leren Relais schlägt der Zeiger<B>22</B> zur Zeit der Phasenopposition und der Phasengleieli- heit von dem einen zum andern Kontakt um. Dies ist durch passende Phasenlage der das R(Iais <B>19</B> speisenden Netz- und Maschinen- spannung erreicht.
Die durch schrägliegende Halbierungslinien gekennzeichneten innern Kreise der beiden Diagramme beziehen sich auf den Konfaktumschlag der beiden äussern Relais<B>18</B> und 20, wobei die schrägen Hal bierungslinien die Zeitpunkte der Umschläge veranschaulichen. Die schraffierten Teile der Kreisringe bezw. der Kreise bedeuten, dass die entsprechenden wattmetrischen Relais während dieser Zeit den Strom für die Spule 14 freigeben.
Zum besseren Vergleich der Dia,gramme mit der Schaltung der Abb. <B>1</B> sind dabei in die einzelnen Kreis- und Kreis- ringflächen die Nummern der Kontakte<B>1</B> bis<B>6</B> eingetragen, an denen zur jeweiligen Zeit die Zeiger der wattmetrischen Relais liegen.
Das<U>Diagramm</U> der Abb. 2, beziehungs weise die Relais<B>18</B> und<B>19</B> kommen zur Geltung, wenn der Vektor im Sinne des Uhrzeigers umläuft, wenn also beispielsweise die MaschiDenspannuno- vom Untersynehronis- mus aus sich der Netzspannung nähert. Ebenso kommt Abb. <B>3,</B> beziehungsweise die Relais<B>19</B> und 20 zur Geltung, -wenn der Vektor entgegen dem Uhrzeigersinne um läuft, beziehungsweise die.Maschinenspannung vom Übersynchronismus aus synchronisiert wird.
Man sieht, dass die Relais<B>18</B> und<B>19</B> gemäss Abb. <B>2</B> den Strom für die Spule 14 inlEintereinanderschaltung zu einem Zeit punkte 24 freigeben, der dem Momente der Phasengleiellheit um etwa<B>315 '</B> voreilt. Dasselbe gilt für das Diagramm der Abb. <B>3,</B> wobei im Zeitpunkte<B>25</B> der Stromimpuls frei gegeben wird. Diese Voreilungswinkel kann man nun beliebig einstellen, da es dazu bloss erforderlich ist, die Phasenlage der die Re lais<B>18</B> und<B>19</B> speisenden Netz- und Maschi nenspannungen durch bekannte Mittel zu ver ändern.
Ferner ist es, wie schon angegeben, auch möglich, die Voreilungszeit des Strom impulses für die Spule 14 verschieden zu bemessen,<B>je</B> nachdem die Maschine vom Un ter- oder vom Übersynchronismus aus syn- Aronisiert wird,<B>je</B> nachdem man also mit dem Diagramm der Abb. 2 (mit den Relais <B>18</B> und<B>19)</B> oder mit dem Diagramm der Abb. <B>3</B> (den Relais<B>19-</B> und 20) arbeitet, da, man die Phasenlage des Umschlages an den Relais<B>18</B> und 20 unabhängig voneinander einstellen kann.
Die Phasenvers6hiebung des Kontakt wechsels an den drei wattmetrischen Relais ist in Abb. <B>1</B> durch verschiedenphasigen An- sehluss der die Relais speisenden Transfor matoren 40 bis 42 erreicht.
Selbstverständ- licIL kann man sich zur Herbeiführung der Phasenversehiebung beliebiger anderer be kannter Mittel bedienen, indem man etwa dreiphasige Transformatoren verwendet, von Stern(Ireieckschaltung, Zickzackschaltung oder auch unsymme'rischen Anzapfungen usw. Gebrauch macht-. Ebenso könnte man die drei Relais über Drehtransformatoren von der Ma schine oder dem -Netze aus speisen.
Die bisher beschriebenen Mittel berück sichtigen noch nicht, dass im Synchronisie- rungsmoment die Schlupffrequenz einen<B>be-</B> <U>stimmten</U> kleinen Betrag bereits erreicht haben muss. Dazu wird der von dem Relais <B>1,3</B> gesteuerte Teil des Gleichstromsteuerkrei- ses in Hintereinandersolialtung noch von einem Zeitrelais<B>2,6</B> überwacht, ebenso der von dem Relais 20 gesteuerte Teil von einem Zeitrelais<B>27.</B> Diese beiden Zeitrelais geben den Strom für die Spule 14 mittelst der Kontakte<B>28</B> und<B>29</B> nur dann frei,
wenn sie erstens genügend lange und zweitens über haupt erregt sind. Der Stronischluss durch die ]Kontakte<B>28</B> und<B>29</B> hört also sofort auf, wenn die Erregung für die Zeitrelais aus bleibt. Die Zeitrelais<B>26, 27</B> werden nun von der Gleichstromquelle<B>13</B> aus dann erregt, wenn der Zeiger des Relais<B>18</B> am Kontakt<B>1</B> und der Zeiger des Relais 20 am Kontakt 4 liegt.
Die Zeitrelais geben entsprechend ihrer Bauart den Strom für die Spule 14 nur dann frei, wenn die Zeiger der Relais<B>18</B> und 20 genügend lange an den Kontakten<B>1</B> bezw. 4 liegen, das 'heisst wenn die Schlupffrequenz zwischen den beiden zu synchronisierenden Spannungen genügend klein ist, und sie sper ren den Strom für die Spule 14 sofort wie der, wenn die Zeiger die Kontakte<B>1</B> und 4 verlassen haben.
Dadurch wird erreicht, dass in den Diagrammen der Abb. 2 und<B>3</B> der Stromimpuls für die Spule 14 nur zu den Zeilpunkten 24 oder<B>25</B> ausgelöst wird und nicht etwa zum Zeitpunkte der Phasengleich heit oder Phasenopposition. Nachdem das eine Zeitrelais (mit dem zugehörigen watt metrischen Relais) nur für Übersynchronis mus und das andere Zeitrelais nur für Un- #ersynchronismus in Wirksamkeit tritt, so sieht man, dass man bei der Anordnung nach der Erfindung mit verschiedenen Grenz schlupfen arbeiten kann,
<B>je</B> nachdem vom Unter- oder vom Übersynchronismus aus synchronisiert wird, da man die Verzöge- runo,szeiten der beiden Relais<B>26</B> und<B>27</B> ver schieden einstellen kann.
Um zu verhüten, dass die Zeitrelais<B>26</B> und<B>27</B> die von ihnen gesteuerten Kontakte <B>28</B> und<B>29</B> wieder abfallen lassen, wenn die Relais<B>18</B> und 20 Kontaktweehsel vornehmen, sind diese beiden watt-metrischen Relais der art ausgebildet,. dass der Umschlaghebel 21 bezw. <B>23</B> während des Kontalitwechsels für kurze Zeit sowohl mit dem alten, als auch mit dem neuen Kontakt elektrisch verbunden ist.
Das zweite wattmetrische Relais<B>(19)</B> kann auch durch ein Spannungsrelais (Spaa- nungsminimalrelais) ersetzt werden.
Die beschriebene Synchronisierungsein- richtung hat noch den Vorteil, dass man die beiden Zeitrelais<B>9-6</B> und<B>27</B> auf verscIieden grosse Ansprechverzögerung, einstellen kann, so dass das eine ZeitreIais den Strom für das Einlegen des Hauptschalters bei einer andern Sohlupffrequenz freigibt als das zweite Zeitrelais.
Dementsprechend ist dann die grösste zulässige Schlupffrequenz zwi- sehen den beiden zu synchronisierender, Span nungen verschieden,<B>je</B> nachdem die Synchro nisierung vom unter- oder übersynchronen Zustande aus erfolgt.
Dies ist insofern vor teilhafte, als bei vielen Maschinen, beispiels weise durch Wasserturbinen angetriebenen Generatoren, das Synchronisieren im über synchronen Bereiche bei geringerem Schlupte vorteilhaft sein kann (beispielsweise wegen des bei diesem Synchronisieren erfolgenden Wasseriückschlages in dem Zuführiiiigs- rohr infolo-o der Drehzahlverminderung beim zz Einschalten) und daher für den Untersyn- ehronismus eine grössere maximale Schlupf- frequenz zulässig ist als für den Übersyn chronismus.