CH153311A - Device for automatic synchronization and parallel connection of alternating current networks. - Google Patents

Device for automatic synchronization and parallel connection of alternating current networks.

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CH153311A
CH153311A CH153311DA CH153311A CH 153311 A CH153311 A CH 153311A CH 153311D A CH153311D A CH 153311DA CH 153311 A CH153311 A CH 153311A
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CH
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windings
relay
relays
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sensitive organ
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German (de)
Inventor
Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

  

  Einrichtung zum selbsttätigen Synchronisieren und     Parallelschalten     von     Wechselstromnetzen.       Zum selbsttätigen Synchronisieren von  Wechselstromgeneratoren an ein Netz wur  den bereits Vorrichtungen benutzt, bei denen  der Ständer     bezw.    der Läufer eines Induk  tionsmotors am Netz liegt, während der  Läufer     bezw.    Ständer mit den Klemmen des       parallelzuselialtenden    Generators in Verbin  dung steht. Der Läufer des Motors dreht  sich so lange im einen oder andern Sinne,  wie die Periodenzahl des zuzuschaltenden       Generators    grösser oder kleiner ist als die des  Netzes.

   Die Drehung des Läufers wird dazu  benutzt, den Geschwindigkeitsregler der An  triebsmaschine des     Generators    abhängig vom       Frequenzunterschied    mechanisch zu ver  stellen. Diese Vorrichtung erfordert ver  hältnismässig grosse und teure Motoren, deren  Ständer und Läufer     dreipliasig    gespeist wer  den müssen.  



  Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein  richtung zum selbsttätigen Synchronisieren  und     Parallelschalten    von Wechselstroms    netzen und besteht darin,     dass    jedem parallel  zu schaltenden Stromkreis<B>je</B> ein die     Syn-          ehronisiervorrichtung    steuerndes Relais mit  zwei     Magnetwicklungen    zugeordnet ist, wo  von<B>je</B> eine von der Summenspannung der  Stromkreise dauernd in Reihe gespeist wer  den, während die beiden andern durch das       frequenzuuterschiedempfindliche    Organ ge  steuert werden, derart,     dass    abhängig von  der Phasenlage der Stromkreise eine dieser  beiden Wicklungen eine Zusatzspannung er  hält.  



  <B>In</B> der Zeichnung sind zwei     AusfUh-          rungsbeispiele    der neuen Einrichtung veran  schaulicht, wobei in beiden Fällen für glei  che Einzelteile gleiche Bezugszeichen ge  wählt sind.  



  In     Fig.   <B>1</B> bezeichnet a einen selbsttätigen       Parallelschaltapparat    der     Wälzsektorregel-          kontakt-Bauart.    Seine wesentlichen Teile  sind das Zeitrelais<B>b</B> und die     Wälzsektoren-          Regelvorrichtung   <B>e.</B> Der Kontakt<B>d</B> des Zeit-           relais   <B>b</B> steuert den     EinschaItmagneten    des  Netzschalters<B>f,</B> der die     Parallelschaltuiig    der  Netze I,     II    bewirkt.

   An diesen liegen die       Synchronisierwandler   <B><I>g, h.</I></B> Ausserdem sind  zwei Relais<I>i,<B>k</B></I> zum Steuern des     Piegel-          motors    m vorgesehen, der die Synchronisie  rung des parallelzuschaltenden Netzes     II          veranlasst.    Jedes Relais i,     k    hat zwei Magnet  wicklungen n, o     bezw.   <B><I>p, q.</I></B> Die Wick  lungen n und<B>p</B> liegen in Reihe mit den  Sekundärwicklungen der Wandler<B><I>g,</I></B>     rh    und  werden infolgedessen von der Summenspan  nung der Netze 1,<B>11</B> gespeist.

   Jede der bei  den andern Wicklungen o,     q    wird für sich  an die Spannung der Sekundärwicklung des  Wandlers<B>g</B> gelegt,<B>je</B> nachdem sieh die Dreh  trommel r der Regelvorrichtung     c    im einen  oder andern Sinne dreht und so sich der  Kontakt s an den linken oder rechten     Gegen-          konfakt        t    legt.  



  Die Bewegungen der Drehtrommel r wer  den hier nach dem     Ferraris-Prinzip    durch  ein Magnetsystem erzeugt, dessen Wick  lungen u, v derart     abgegliellen    sind,     dass    bei  gleicher Phasenlage der Netze<B>1,</B> 11 keine  Drehkraft auf die Trommel r ausgeübt wird.  Falls jedoch ein Phasen-     bezw.        Frequenz-          unterschied    besteht--, dreht sie sich und damit  auch ihr Kontakt s nach der einen oder an  dern Richtung, wodurch entweder die Wick  lung o oder     q    an die Sekundärspannung des       \ffandlers   <B>g</B> angeschlossen wird.  



  Die     Wieklungen        ii,    o     bezw.   <B><I>p, q</I></B> beider  Relais<I>i,<B>k</B></I> sind so abgestimmt,     dass    nur das  Relais i oder<B>k</B> anspricht, wenn nicht nur  die Wicklungen<B>p</B> und n an der Summen  spannung der Wandler<B>g,</B>     li,    liegen, sondern  auch die zweite Wicklung o oder     q    Span  nung erhält, das heisst an der Sekundär  wicklung des Wandlers<B>g</B> liegt.

   Ausserdem  ist hier vorausgesetzt,     dass    die den Wick  lungen n., o     bezw.        p#        q    der     Relais    i     bezw.   <B>k</B>       aufgedrückten    Spannungen     phasengleieli    oder  annähernd     phasengleieli    sind.

   Je nachdem  das eine oder     ande're    Relais anspricht, wer  den die Klemmen des Motors in im einen oder  andern Sinne an das Hilfsnetz<B>x</B> angesehlos-         sen.    Er dreht sieh somit nach der einen oder  andern Richtung und verstellt zum Beispiel  den Drehzahlregler     iv    der Antriebsmaschine  <B>y</B> des parallel zu schaltenden Generators<B>v.</B>  Das Schalten der Relais<I>i.</I>     lg    erfolgt demnach  impulsweise, und zwar abhängig vom     Fre-          quenzunterschied    der Netze I,     II,   <B>je</B> nach  dem, ob der Kontakt s der Drehtrommel r  den rechten oder linken Gegenkontakt<B>1</B> be  rührt.

   Werden diese Relais als Zeitrelais aus  gebildet, deren Ablaufzeit grösser ist,     als    die  zwischen zwei     aufeinanderfolgenden    Im  pulsen liegende Zeitdauer, so bleibt somit  das eine Relais während der Impulse dauernd  geschlossen, und der Motor m, regelt dauernd  im Sinne der Annäherung der Frequenz des  Netzes     II    an die des Netzes I. Stimmen  beide Frequenzen überein, so schliessen sieh  die Kontakte<B>d,</B> des Relais<B>b.</B> der Einschalt  magnet des Netzschalters<B>f</B> erhält Spannung  vom Hilfsnetz<B>x</B> und schliesst den Schalter,  womit die Parallelschaltung der Netze<B>1</B> und       II        vollzo#,en    ist.  



  Bei der Schaltung nach     Fig.    2, dient als  <B>1 ,</B>     requenzunterschiedempfindliches        Orgar        eiii          na-eh    dem     -Drehfeldprinzip    arbeitendes     Syn-          ehronoskop,    dessen Ständer<B>1</B> nur     ei-nphasjt-r          iind    dessen Läufer<B>2,</B> dreiphasig, oder um  gekehrt, gespeist wird.

   Die Speisung erfolgt,  über die     Synchronisierwandler   <B>g,</B> h. wovon  der erste an zwei Phasen des Netzes I und  der zweite<B>-</B> abweichend von der     Ausfüb-          rung        naeh        Fig.   <B>1 -</B> an die drei Phasen des  Netzes     II    angeschlossen ist. Je     nacb    dem  Unterschied zwischen den Frequenzen der  Netze<B>1, 11</B> dreht sich der Läufer 2- in der  einen oder andern Richtung und nimmt die  mit ihm     gekuppelte    Trommel r samt deren  Kontakt s mit. Das übrige Arbeitsspiel  stimmt mit dem der Ausführung nach     Fig.   <B>1</B>  überein.  



  Das Ansprechen der     Synchronisierrelais     i..<B>k</B> kann in beliebiger relativer Phasenlage  der Spannungen der Netze I,     II    erzwungen  werden, zum Beispiel in der     Phasen-Oppo-          sitionsstellung.    Zu diesem Zweck ist beim  Ausführungsbeispiel nach     Fig.    2 in die       Stromleit-ung    der von der Summenspannung           p,e          rf    speisten Magnetwicklungen     n,   <B>p</B> der Re  lais     i'        ic    ein Umkehrtransformator<B>3</B>     ein-          Ceschaltet,

      der die Phase der Spannung der  <B>n</B>  Wicklung n oder<B>p</B> gegenüber der Phase der  Spannung der Wicklungen des     Zeitschalt-          relais        b    um<B>180 '</B> verschiebt.



  Device for automatic synchronization and parallel connection of alternating current networks. For the automatic synchronization of alternators to a network were already used devices in which the stand BEZW. the runner of an induction motor is on the network, while the runner BEZW. Stand is connected to the terminals of the generator to be connected in parallel. The rotor of the motor rotates in one sense or the other as long as the number of periods of the generator to be connected is greater or less than that of the network.

   The rotation of the rotor is used to mechanically adjust the speed controller of the drive machine to the generator depending on the frequency difference. This device requires relatively large and expensive motors whose stator and rotor must be fed in three phases.



  The invention relates to a device for automatic synchronization and parallel connection of alternating current networks and consists in that each circuit to be connected in parallel is assigned a relay with two magnet windings that controls the synchronization device, where of < B> each </B> one of the total voltage of the circuits is continuously fed in series, while the other two are controlled by the frequency difference-sensitive organ in such a way that one of these two windings receives an additional voltage depending on the phase position of the circuits.



  In the drawing, two exemplary embodiments of the new device are illustrated, the same reference numerals being chosen for the same individual parts in both cases.



  In FIG. 1, a denotes an automatic parallel switching device of the rolling sector control contact type. Its essential parts are the timing relay <B> b </B> and the rolling sector control device <B> e. </B> The contact <B> d </B> of the timing relay <B> b </B> controls the switch-on magnet of the power switch <B> f, </B> which causes the parallel connection of the networks I, II.

   The synchronizing converters <B> <I> g, h. </I> </B> are connected to these. There are also two relays <I> i, <B> k </B> </I> for controlling the mirror motor m provided, which initiates the synchronization of the network II to be connected in parallel. Each relay i, k has two magnet windings n, o respectively. <B> <I> p, q. </I> </B> The windings n and <B> p </B> are in series with the secondary windings of the converters <B> <I> g, </ I > </B> rh and are consequently fed by the total voltage of networks 1, <B> 11 </B>.

   Each of the other windings o, q is applied separately to the voltage of the secondary winding of the converter <B> g </B>, <B> depending </B> as you see the rotary drum r of the control device c in one or the other Senses and so the contact s is placed on the left or right counter contact t.



  The movements of the rotary drum r are generated here according to the Ferraris principle by a magnet system whose windings u, v are adjusted in such a way that, given the same phase position of the networks <B> 1, </B> 11, there is no torque on the drum r is exercised. However, if a phase or If there is a difference in frequency, it rotates and thus its contact s in one or the other direction, whereby either the winding o or q is connected to the secondary voltage of the converter <B> g </B>.



  The weighings ii, o respectively. <B> <I> p, q </I> </B> of both relays <I> i, <B> k </B> </I> are matched so that only relay i or <B> k </B> responds if not only windings <B> p </B> and n are at the total voltage of converters <B> g, </B> li, but also the second winding o or q voltage received, that means on the secondary winding of the converter <B> g </B>.

   It is also assumed here that the windings n., O respectively. p # q the relay i respectively. <B> k </B> applied voltages are in phase or approximately in phase.

   Depending on whether one or the other relay responds, the terminals of the motor are connected in one way or the other to the auxiliary network <B> x </B>. It thus turns in one direction or the other and, for example, adjusts the speed controller iv of the drive machine <B> y </B> of the generator <B> v. </B> to be connected in parallel. The switching of the relays <I> i. </I> lg accordingly takes place in pulses, depending on the frequency difference of the networks I, II, <B> each </B> according to whether the contact s of the rotary drum r is the right or left counter contact <B> 1 < / B> touched.

   If these relays are designed as time relays whose expiry time is longer than the time between two consecutive pulses, one relay remains closed during the pulses and the motor m regulates continuously in the sense of approximating the frequency of the network II to that of the network I. If both frequencies match, see the contacts <B> d, </B> of the relay <B> b. </B> the switch-on magnet of the power switch <B> f </B> receives voltage from the auxiliary network <B> x </B> and closes the switch, whereby the parallel connection of networks <B> 1 </B> and II is complete.



  In the circuit according to FIG. 2, a synchronous sonoscope, which operates according to the rotating field principle, is used as the frequency difference-sensitive orgar, the stand of which is only single-phase whose rotor <B> 2 </B> is three-phase, or vice versa, is fed.

   The power is supplied via the synchronizing converter <B> g, </B> h. of which the first is connected to two phases of the network I and the second is connected to the three phases of the network II, unlike the embodiment shown in FIG. 1. Depending on the difference between the frequencies of the networks <B> 1, 11 </B>, the rotor 2- rotates in one direction or the other and takes the drum r coupled to it along with its contact s. The rest of the work cycle corresponds to that of the design according to FIG. 1.



  The response of the synchronizing relay i .. <B> k </B> can be forced in any relative phase position of the voltages of the networks I, II, for example in the phase opposition position. For this purpose, in the embodiment according to FIG. 2, the relay i'ic is a reversing transformer in the current line of the magnet windings n, p, e rf fed by the sum voltage p, e rf > switched on,

      which shifts the phase of the voltage of the <B> n </B> winding n or <B> p </B> by <B> 180 '</B> in relation to the phase of the voltage of the windings of the timer relay b.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zum selbsttätigen Syncliro- nisieren und Parallelschalten von Wechsel-- stromnetzen, dadurch gekennzeichnet, dass jedem parallel zu schaltenden Stromkreis<B>je</B> ein die Synchronisiervorrichtung steuerndes Relais mit zwei Magnetwicklungen zu- ,geordnet ist, wovon<B>je</B> eine von der Summen spannung der Stromkreise dauernd in Reihe gespeist werden, während die beiden andern durch das frequenzunterschiedempfindlielie Organ gesteuert werden, derart, PATENT CLAIM: Device for automatic synchronization and parallel switching of alternating current networks, characterized in that each circuit to be switched in parallel is assigned a relay with two magnetic windings controlling the synchronization device, of which <B > each </B> one of the total voltage of the circuits are continuously fed in series, while the other two are controlled by the frequency difference-sensitive organ in such a way, dass ab <B>hängig</B> von der Phasenlage der Stromkreise eine dieser beiden Wicklungen eine Zusatz spannung erhält. UNTERANSPRÜCHE: <B>1.</B> Einrichtung nach Patenta.nspruch mit einer vom frequenzunterschiedempfind- liehen Organ angetriebenen Drehtrom mel, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehtrommel einen Kontakt trägt, der <B>je</B> nach der Drehrichtung der Trommel die eine oder andere der zusätzlich er regten Magnetwicklungen der Relais an die die Zusatzspannung erzeugende Se kundärwicklung eines Synchronisier- wandlers legt, that from <B> depending </B> on the phase position of the circuits, one of these two windings receives an additional voltage. SUBClaims: <B> 1. </B> Device according to patent claim with a rotating drum driven by the frequency difference-sensitive organ, characterized in that the rotating drum carries a contact which <B> depending </B> on the direction of rotation of the The drum attaches one or the other of the additionally excited magnetic windings of the relays to the secondary winding of a synchronizing converter that generates the additional voltage, wodurch ein Regelmotor für die Antriebsmaschine des ans Netz zu schaltenden Wechselstromgenerators gesteuert wird. 2. Einrichtuno, nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als frequenz- unterschiedempfindliches Organ ein nach dem Ferraris-Prinzip arbeitendes Mag netsystem dient. whereby a variable speed motor for the drive machine of the AC generator to be connected to the mains is controlled. 2. Einrichtuno, according to claim, characterized in that a magnet system working according to the Ferraris principle is used as a frequency-sensitive organ. <B>3.</B> Einrichtung nach Patentanspruch, da durch üekennzeichnet, dass als frequenz- unterschiedempfindliches Organ ein nach dem Drelifeld-Prinzip arbeitendes Syn- chronoskop dient. 4. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die beiden Re lais zeitabhängige Relais sind. <B>5.</B> Einrichtung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass die Ablauf zeit der Zeitrelais einstellbar ist. <B> 3. </B> Device according to patent claim, characterized by the fact that a synchronoscope operating according to the Drelifeld principle is used as the frequency-sensitive organ. 4. Device according to claim, characterized in that the two Re lais are time-dependent relays. <B> 5. </B> Device according to dependent claim 4, characterized in that the expiry time of the timing relay is adjustable. <B>6.</B> Einrichtung nach Patentansprueh, ge kennzeichnet durch eine derartige<B>Ab-</B> stimmung der beiden Magnetwicklungen jedes Relais, dass nur eines dieser Relais anspricht, wenn die dessen Wicklungcn aufgedrückten Spannungen phasengleich sind. <B>7.</B> Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass beide Magnet wicklungen jedes Relais derart ab gestimmt sind, dass eines von diesen an spricht, wenn die Phasenlage des einen Netzes gegenüber der des zuzuschalten- den Netzes um<B>180 '</B> verschoben ist. <B> 6. </B> Device according to patent claim, characterized by such a <B> coordination </B> of the two magnetic windings of each relay that only one of these relays responds when the voltages applied to its winding are in phase. <B> 7. </B> Device according to claim, characterized in that both magnet windings of each relay are coordinated in such a way that one of them speaks to when the phase position of one network compared to that of the network to be connected is < B> 180 '</B>. <B>8.</B> Einrichtung nach Unteranspruch<B>7,</B> da durch gekennzeichnet, dass zur Phasen umkehrung ein in den Stromkreis der von der Summenspannung gespeisten Magnetwicklungen liegender Umkehr transformator dient. <B> 8. </B> Device according to dependent claim <B> 7 </B> characterized in that a reversing transformer located in the circuit of the magnet windings fed by the total voltage is used for phase reversal.
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