Selbsttätige Synehronisiereinrichtung. Es sind selbsttätige Synchronisiereinrich- tun en bekannt, bei denen die Kupplung des Generators mit dem Netz durch eine Vor richtung bewirkt wird, die das Einschalt kommando selbsttätig auslöst, wenn ein be stimmter Schlupf und eine bestimmte gegen seitige Phasenlage erreicht ist. Zu dem Zweck wird beispielsweise die Differenz spannung an dem zu schliessenden Schalter von einem Relais überwacht, welches nur dann arbeitet, wenn die Schwebungsfrequenz eine bestimmte Mindestgrösse erreicht hat. Dabei ist nachteilig, dass die Genauigkeit, mit der das Relais arbeitet, von der Span nungshöhe beeinflusst wird.
Weiterhin be reitet es Schwierigkeiten, das Einschaltkom mando bei dem jeweils richtigen Voreilwin- kel zu geben, weil sonst unter Umständen die Einschaltung zu spät oder zu früh er folgt. Diese Gefahr wird dadurch vergrö ssert, dass bei der Synchronisierung nicht nur mit der langsamen und stetigen Frequenz- änderung des zu synchronisierenden Genera- tors, sondern häufig auch mit erheblich schnelleren entgegengesetzten Frequenz- schwankungen des Netzes zu rechnen ist.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, welche die Eigenschaft hat, dass der Augenblick, in dem das Einschaltkommando gegeben wird. vom Schlupf abhängig ist.
Erfindungsgemäss wird die Frequenzdif- ferenz in eine Grösse übersetzt, welche auch der Netzspannung proportional ist, so dass also die Frequenzdifferenz gewissermassen in Prozenten der Netzspannung übertragen wird.
Mit dieser der Frequenzdifferenz pro portionalen Grösse wird eine zweite Grösse verglichen, die ebenfalls von der Netzspan nung abhängig ist und deren Mamentanwerte der jeweiligen Differenz zwischen den Span nungen der zu synehronisierenden Netze ent spricht (Schwebungsspannung). Die Syn- chronisiereinrichtung ist nun derart beschaf fen, dass das Einschaltkommando dann erfol- gen kann, wenn die von der Soliwebungs- spannung,
abhängige Grösse nach vorherigem Überse-hreiten wieder gleich der von der Fre quenzdifferenz abhängigen Grösse wird.
Zur Erläuterung der Erfindung werden mehrere Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Abb. <B>1</B> ist mit<B>1</B> eine Leitung des in Betrieb stehenden Wechselstromnetzes dar gestellt, an welches über einen Schalter<B>7</B> ein Wechselstromgenerator 2 angeschlossen wei- Jen soll. An der Leitung<B>1</B> hängt ein Span- nungswandler 4, die Generatorspannung wird über einen Spannungswandler<B>5</B> entnommen. Die Sekundärspannung des Wandlers 4 wird einer Doppelweggleichrichtung <B>G,</B> zugeführt.
Die eine<U>Klemme</U> des Spannungswandlers 4 ist geerdet, desgleichen die eine Klemme des Spannungswandlers <B>5.</B> An einer Doppel- gleichriehterschaltung <B>G,</B> liegt infolgedessen die Differenz der Sehundärspannungen der Wandler 4 und<B>5.</B> Die Doppelgleichrichter- schaltung <B>G,</B> übersetzt -die der Leitung<B>1</B> ent nommene Spannung in eine Gleichspannung, welche zur Erregung der Feldwichlung <B>6</B> eines Gleichstromgenerators<B>60</B> dient.
Der Generator<B>60</B> wird durch ein auch zur Tou renregelung dienendes Aggregat<B>90</B> angetrie ben mit einer Tourenzahl, die der Differenz der Frequenzen des Netzes<B>1</B> und,des Gene- rators 2 entspricht. Die vom Generator<B>60</B> erzeugte Gleichspannung ist daher propor tional -dem Schlupf und ausserdem proportio nal der Netzspannung. Die Spannungen des Netzes<B>1</B> und des Generators 2 sind im übri gen als gleich anzunehmen,<B>da</B> für den Gene rator 2 in der Darstellung nicht wiedergege bene Spannungsregler vorauszusetzen sind.
Es ist auch möglich, den Generator vor dem Zuschalten an das Netz nur teilweise zu erregen und ihn über eine Drosselspule mit entsprechender Reaktanz mit Hilfe der Ein richtung gemäss der Erfindung ans Netz zu schalten, worauf die Drosselspule nach voller Auferregung des Generators und nach Be endigung der Einschwingvorgänge in an sieh bekannter Weise kurz--eschlossen wird.
Die von Generator<B>60</B> zelieferte <U>Spannung</U> speist die eine Spule<B>65</B> eines Differenzrelais. Die zweite Spule<B>66</B> ist an die Gleichrichter- spannun.c, <B>G,</B> angeschlossen. Die Erregung der Spule<B>66</B> entspricht in ihrer Stärke der Grösse der Schwebungsspannung. Der Strom in der S-Pule <B>66</B> hat Wellenform. In Fig. 2 ist der Strom in der Spule<B>65</B> und der Strom in der Spule<B>66</B> dargestellt.
Der Strom der Spule<B>65</B> entspricht der Ordinate zwischen der nach rechts schräg abfallenden Kurve und der Strom der Spule<B>66</B> entspricht der Ordinate der wellenförmigen Gleichspannung von abnehmender Frequenz. Wenn der Strom der Spule<B>66</B> den Strom in der Spule<B>65</B> überwiegt, wird ein Anker 66a nach links umgelegt, so dass ein Relais<B>62</B> zur Schlupf- überwachung erregt wird. Der Relaisstrom kreis bleibt über den Kontakt 62t ges#chlos- sen, sofern die Einschaltung eine gewisse, zweckmässig einstellbare Zeit dauert.
Die Verzögerungszeit ist so gewählt, dass das Re lais erst bei einem gewünschten Maximal schlupf ansprechen kann.
Sinkt die Schwebungsspannung wieder unter die Schlupfspannung, dann schlägt der Anker 66a nach rechts aus und bewirkt da durch Einschaltung des Relais<B>63,</B> sofern das Zeitrelais<B>62</B> während des vorangehenden Schaltvorganges angesprochen hat und seine Kontakte<B>621</B> und 62t geschlossen sind. Re lais<B>63</B> gibt das Schaltkomman#do für den Schalter<B>7,</B> gleichzeitig, wird das Zeitrelais <B>62</B> durch den Kontakt 631'1-,urz,(,eschlo'ssen, so dass es nach kurzer Verzögerung von etwa <B>0,2</B> bis<B>0,3</B> Sekunden abfällt.
Die Abfallver zögerung wird beispielsweise durch eine Kurzschlusswicklung <B>620</B> verursaüht.
Das Schaltkommando muss vor Aberre- gung des Relais<B>62</B> weitergegeben sein. Die Gleichrichterschaltung <B>G,</B> kann unter Um ständen in Fortfall kommen. Das Differenz relais wird dann derart ausgebaut, dass der Effekti-vwert der Erregung der Spule<B>66</B> zur Wirkung kommt.
Dann ist es sowohl bei Übersynchronismus, als auch bei Untersyn chronismus möHich zu schalten, während bei der in Fig. <B>1</B> angegebenen Anordnung Un tersynchronismus bezw. nur Übersynchronis- mus vorausgesetzt ist, sofern nicht Relais systeme genommen werden, welche die erfass- ten Spannungen quadrieren.
Es kann nun leicht vorkommen, dass die Tourenzahl des Generators infolge plötzlicher Änderung der Netzfrequenz über die synchrone Tourenzahl hinausschiesst, so dass es dann im Interesse einer Zeitersparnis erwünscht ist, die Syn chronisierung sowohl unter-, wie auch über synchron vornehmen zu können.
Um die Ansprechgenauigkeit der Einrieli- tung in gewünschtem Masse zu bekommen, wird zweckmässig das Differenzrelais erst dann an die Schlupfspannung angeschlossen, wenn der Schlupf ein für die Schaltung zu- lässirres Mass erreicht hat.
In Fig. <B>3</B> ist eine der Schaltuno- in Fig. <B>1</B> ähnliche Anordnung wiedergegeben, wobei jedoch die Schlupfspannung nicht durch eine Gleichspannung dargestellt wird. Mit der Welle des Generators 2 sind zwei Asyn- ehronmaschinen gekuppelt, so dass ihre<B>An-</B> ker mit der gleichen oder einer proportio nalen Geschwindigkeit wie der Anker des Generators 2 umlaufen.
Die erste Asynchron- maschine wird im Ständer von den Netzspan nungen erregt; dadurch wird in ihrem Läu fer eine der Netzspannung und dem Schlupf proportionale Spannung hervorgerufen, die zur Erregung des Rotors der zweiten Ma schine verwendet wird. Von den Klemmen der zweiten Maschine kann dann eine Span nung, von Netzfrequenz abgenommen werden, deren Höhe dem Schlupf und der Netzspan nung proportional ist. Statt dessen kann auch eine Kollektormaschine angeordnet wer den. Diese Spannung wird zur Erregung der Spule<B>65</B> in Fig. <B>1</B> benutzt. Die Er regung der Spule<B>66</B> kann unmittelbar von der Differenzspannung aus erfolgen.
Der Vorteil der in Fig. <B>3</B> beschriebenen Anord nung gegenüber der in Fig. <B>1</B> beschriebenen Anordnung besteht darin, dass der Hilfs- t' crenerator 60, der eine Gleichstromerregung aus dem Wechselstromnetz erhalten muss, in Fortfall kommt. Die Anordnung gemäss Fig. <B>3</B> besitzt ferner keine schleifenden Kon takte.
Bei Überwiegen der der Schwebungsspan- nung- proportionalen Grösse über die der Fre- quenzdifferenz proportionale Grösse wird von dem Differentialrelais ein Zeitrelais<B>62</B> er regt, das beim Geben des Einschaltkomman dos stromlos wird und das Kommando nach einer bestimmten Verzögerungszeit wieder sperrt.
An Stelle des Zeitrelais<B>62</B> kann man einen Kondensator verwenden, dessen Lade- oder Entladezeit von der Schwingungsdauer der Schlupffrequenz abhängig gemacht ist. Sobald diese Zeit,einen bestimmten Wert er reicht, wird dann der zum Parallelschalten erforderliche weiter,- Vorgang eingeleitet bezw. das Kommando wieder gesperrt.
Ein Ausführungsbeispiel für eine der artige Anordnung ist in der Fig. 4 dar gestellt.<B>101</B> ist ein wattmetrisches Relais, beispielsweise ein sinus (p-Relais, dessen eine Spule von der Netzspannung und dessen an dere Spule von der Spannung des zuzuschal tenden Generators erregt wird. Das Relais besitzt einen Kontakt<B>103,</B> der periodisch mit der Schlupffrequenz umgeschaltet wird. Be- -findet sich der Kontakt in der untern Schalt stellung, so wird der Kondensator 104 über den Widerstand<B>105</B> an die Gleichstromquelle angeschlossen und auf geladen.
In der obern Schaltstellung wird der Kondensator über die Erregerwicklung des Relais 102 entladen. Ist die Schlupffrequenz noch zu hoch, so ladet sich der Kondensator in der zur Verfügung stehenden Zeit nicht genügend auf, so dass seine Ladung zu klein ist, um das Relais 102 zum Ansprechen zu bringen. Ist die Sclilupf- frequenz genügend klein, so wird die Lade menge genügend gross, um das Relais 102 durch den Entladestrümstoss fast unverzögert im Augenblick, des Umschaltens zum An sprechen zu bringen.
Beim Ansprechen des Relais -wird dessen Kontakt<B>107</B> in dem .Stromkreis<B>108</B> geschlossen, wodurch bei spielsweise die Einschaltepule des Haupt schalters oder eine andere Vorrichtun(r zum ParalleIschalten erregt wird.
Genügt diese kurzzeitige KGntaktgabe d-es Relais 102 zur -Betätigung des Rauptschalters oder der Vor- rielitung nicht, so kann man :das Relais 102 noch mit einem zweiten Kontakt<B>106</B> ver sehen, der einen Selbsthaltekreis für das Re lais schliesst, oder man kann auch von dem Relais 102 ein Zwisehenrelais in Selbsthalte- schaltung erregen, welches seinerseits den Hauptschalter oder die Vorrichtung steuert.
Uin zu verhindern, dass der Kondensator 104 nach dem Ausschalten der Vorrielitun <B>g</B> noelt geladen bleibt, und dadurch beim Wie- dereinsellalten der Einrichtung unter Uin- ständen einen fehlerhaften Schaltvorgang verursacht, muss der Kondensator beim Aus schalten der Vorrichtung wieder entladen werden, was beispielsweise dadurch ge- sch.ehen kann,
dass beim Ausschalten der VorrichtungJer Kondensator über einen Wi- dersta.nd kurzgeschlossen wird.
Die Synchronisiereinrichtungen gemäss der Erfindung können auch so ausgebildet sein, dass als von der Frequenzdifferenz ab hängige Grösse die Leistung gewählt ist, die von einer Asynchronmaschine aufgenommen wird, welche an das Netz angeschlossen und mit einer der Frequenz der Synchron maschine entsprechenden Drehzahl angetrie ben wird. Die Asynchronmaschine kann auch umgekehrt an die, zuschaltende Syn- ehronmaschine angeschlossen und mit einer der Netzfrequenz entsprechenden Drehzahl angetrieben werden.
In den Fig. <B>5</B> und<B>6</B> sind Ausführungs beispiele für diese abgeänderte Synchr(3ni- siereinricUtung dargestellt. Der Synchron generator<B>203</B> soll mit Hilfe des Schalters 2<B>2</B> 02 an das Netz 201 angeschlossen werden.
Der Schalter 202 erhält sein Einschaltkom mando, von dem Differenzrelais 204, das mit einem Spannungsglied 243 und mit einem Leistungsglied 244 ausgerüstet ist. Das Spannungsglied enthält zwei Spannungs- .spulen, die über die beiden Gleichrichter 241 und 242 an den Generator<B>203</B> und das Netz derart angeschlossen sind, dass durch das Spannungsglied #die Schwebungsspannung <B>t></B> ID zwischen dem Generator und dem Netz ge- messen wird.
Die von der Frequenzdifferenz zwischen Generator und Netz abhängige Grösse wird durch das Leistungsglied 244 liefert, durch welches die von der Asyn- ehronmaschine 205 aufgenommene elektrische Leistune --emessen wird.
Die Asynchron- maschine <B>205</B> ist mit dem Generator<B>203</B> oe- kuppelt. Der Rotor läuft demnach mit einer Drehzahl, die der Frequenz des Generators <B>203</B> entspricht"<B>und</B> die von der Asynchron- maschine aufgenommene Leistung hängt so wohl von der Netzspannung, als auch von der Frequenzdifferenz zwischen dem Gene rator und dem Netz ab.
Die Abhängigkeit der Drehzahl der Asynchronmaschine von der Frequenz des Generators<B>9-03</B> kann auch dadurcherreicht werden, dass die Asynchron- ma,gebine von einem besonderen Synchron motor angetrieben wird, der an den Genera tor<B>203</B> angeschlossen ist.
Der Vorteil einer Synchronisiereinrichtung, wie sie in Fig. <B>5</B> beschrieben ist, liegt darin, dass nur eine Hilismaschine notwendig ist, um die von der Frequenzdifferenz zwischen Generator und Netz abhängige Grösse zur Beeinflus8ung des tD Differenzrelais 204 zu gewinnen.
el Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in FiLgl. <B>6</B> dargestellt. Die Asynchronmaschine <B>-205</B> wird von einer Synchronmaschine<B>251</B> angetrieben, die in diesem Fall an das Netz 201 angeschlossen ist, während die Asyn- chronmaschine an den Generator<B>203</B> an geschlossen ist.
Eine Schaltung nach Fig. <B>6</B> hat den Vorteil, dass die Angaben des Lei stungsgliedes 244, das in die Zuführungs leitung zu der Asynthronmaschine <B>205</B> ge schaltet ist, nicht durch Unsymmetrien be- einflusst werden, die unter Umständen in dem Netz 201 auftreten können. Das Lei stungsglied kann deshalb im Gegensatz zu andern Schaltungen einphasig angeschlossen werden.
Bei der Verwendung einer Asynchron- maschine zur Gewinnung der von der Pre- quenzdifferenz abhängigen Grösse kann èr- C ner in einfacher Weise der Zeitpunkt, in dem das Parallelschaltkommando gegeben werden soll, dadurch eingestellt werden, dass ein in dem Roterkreis, der Asynchron- maschine <B>5205</B> liegender Reg"elwiderstand <B>252</B> verändert wird.
Die Schnittpunkte zwischen der Kurve der Scliwebungsspannung und der frequenzabhängigen Leistungsangabe des Leistungsgliedes 244 werden dadurch ver ändert, so dass der Zeitabstand zwischen dem Einschaltkommando und der Phasengleich heit auf den jeweils gewünschten Wert ein gestellt werden kann.