Anordnung, um das Wiederfangen aussertrittgefallener gekoppelter Synchronmaschinen, Synchronkraftwerke oder Netze zu bewirken. Es kommt häl":f'g vor, dass im Gefolge irgendwelcher Störungen, bei denen Teile der Erzeuger- and Verbrauchergruppen eines gro ssen Netzes oder ganze Netzverbände vonein ander get. ennt wurden, das Parallelschalten nach der Störung dadurch lange Zeit nicht gelingt, dass diej( iigen Netzteile,
in denen die noch zusammenhängenden Verbraucherlei stungen geringer sind als die Erzeugerleistun gen, zwar mit Hilfe ihrer normalen Regler schnell wieder auf die Sollfrequenz zurück kommen; in den andern Netzteilen dagegen, in denen die Verbraucherleistungen grösser sind als diejenige, die erzeugt werden kann, bleibt die Frequenz so tief unter dem Soll wert, dass die beiden Netze nicht zusammen kommen, ohne dass vorher wesentliche Ver braucherteile vorübergehend abgeschaltet werden.
Um das Wiederfangen der durch solche Störungen ausse,-trittgefallener, noch mitein- amder gekoppelter Synchronmaschinen, Syn chronkraftwerke oder ganzer Netze zu be wirken, kann man unabhängig von,der Höhe der Sollfrequenz die aussertrittgefallenen ge koppelten Maschinen be._. ?lr, -#twerke bezw. Netze oder einen Teil \^ ihnen in Richtung auf eine Frequenz rege.-- , die zwis '-:en den augenblicklich vorhandenen Frequenzen liegt.
Man erreicht dadurch, dass unmittelbar nach einer Störung bei Beginn des Durcheinandei- laufens die gekoppelten Maschinen unabhän gig von :der absoluten Höhe der Frequenz so geregelt werden, dass sich die Netze wieder fangen, so dass sie nicht voneinander getrennt werden müssen.
Bei der Anordnung gemäss der Erfindung sind Mittel zur Feststellung des Vorzeichens des Frequenzuntersehiedes vorgesehen, die lediglich von den ,Strömen in und .Spannun gen an den Kuppelleitungen der Maschinen bezw. Kraftwerke oder Netze (ein oder meh- rere Kraftwerke mit Abnehmern) beeinflusst werden. Diese Mittel dienen zugleich dazu, die Regelung der Maschinen etc. im oben genannten Sinne zu veranlassen.
Ein erstes Ausführungsbeispiel :der Er findung zeigt Fig. 1. 20 und 21 sind die beiden Netze, welche über die Leitung 26 miteinander verbunden sind. Zur Feststel lung des Richtungssinnes des Frequenzunter- schiedes sind drei Wagebalkenrelais 1, 2 und 3 mit möglichst kleiner Eigenzeit vorgesehen, auf welche je zwei Spannungen einwirken, deren Grössenunterschied durch die Lage des Wagebalkenrelais gekennzeichnet wird.
Die Kontakte 4 bezw. 5 bezw. 6 der Wagebalken relais sind im Ausführungsbeispiel geschlos sen, wenn .die Zugkraft .der zweiten Spule 31 bezw. 32 bezw. 33 der Differentialrelais die Zugkraft der entsprechenden ersten Spule 21, 22 bezw. 23 überwiegt. Die auf .das Re lais einwirkenden Spannungen werden dem Spannungswandler 23 und der mit einer Se kundärwieklung versehenen Drosselspulen 25, die an die Stromwandler 24 angeschlossen sind, entnommen.
Zu jeder Phasenspannung wird eine d em Strom eines Phasenleiters pro portionale Spannung addiert, und zwar ist die Summenbildung so vorgenommen, dass eine zyklische Vertauschung der .den Strö men proportionalen Zusatzspannungen statt findet. Im Ausführungsbeispiel wird zur Phasenspannung -der Phase B eine Zusatz spannung addiert, die dem Strom derselben Phase proportional ist. Diese Summenspan nung (41) wirkt auf die Spulen 21 und 33 ein. Zur Phasenspannung .der Phase S wird eine Spannung addiert, die dem Strom in der Phase T proportional ist.
Diese so gebildete Summenspannung (43) wirkt auf die Spulen 32 und 23 ein. Zur Phasenspannung T wird eine .dem Strom im Phasenleiter S proportio nale Spannung addiert, welehe Summenspan nung (42) auf die Spulen 31 und 22 ein wirkt. Diese drei Summenspannungen 41, 42 und 43 sind in Fig. 2 in Abhängigkeit von der Zeit t für den Fall :dargestellt, dass die Frequenz des Netzes 21 grösser als die,des Netzes 20 ist, Die Summenspannungen än- .dern nacheinander ihre Grösse in der Reihen folge 41, 42 und 43.
Ist dagegen die Fre quenz des Netzes 21 kleiner als die des Net zes 20, so. vertauschen die Spannungen 42 und 43 ihre Lage, die Spannung 41 bleibt die gleiche, die Spannungen 41, 42 und 43 ändern jetzt ihre Grösse in der Reihenfolge 41, 43, 42. Durch die in Fig. 1 dargestellte Schaltung wird erreicht, dass :die Reihenfolge, in der die Relais 1, 2 und 3 zum Ansprechen kommen, abhängig wird vom Unterschied der Frequenzen in den Netzen 20 und 21. Hier durch hat man es in der Hand, die beiden Netze jeweils auf eine Frequenz hinzuregeln, ,die zwischen den augenblicklich vorhandenen Frequenzen liegt. Zu diesem Zweck sind zwei Impulsrelais 10 und 15 vorgesehen.
Die Schaltung ist dabei so getroffen, .dass die Ein schaltzeit der Relais 10 und 15 stets nur auf .die Kontaktdauer des Relais 1 beschränkt ist, und dass je nach der Reihenfolge, in welcher die Relais 1, 2 und 3 ansprechen, nur das eine oder nur das andere Relais 10 bezw. 15 zum Ansprechen kommen kann. Die Erreger wicklung des Relais 10 ist zu diesem Zweck über einen Ruhekontakt 16 des Relais 1,5 und .den Arbeitskontakt 6 des Relais 3 und den Arbeitskontakt 4 des Relais 1 mit der Span nungsquelle 19 verbunden.
Die Erregerwick lung des Relais 15 ist über einen Ruhekon takt 11 des Relais 10 und den Arbeitskon takt 5 -des Relais 2 und den Arbeitskontakt 4 des Relais 1 an dieselbe Spannungsquelle angeschlossen. Das Relais 10 besitzt ausser dem noch einen Arbeitskontakt 12, der pa rallel zu der Serienschaltung aus den Kon takten 16 und 6 liegt, während das Relais 15 einen Arbeitskontakt 17 besitzt, der pa rallel zu den Kontakten 11 und 5 liegt. In Fig. 3 ist für einen bestimmten Fall in Ab hängigkeit von der Zeit .die Einschaltdauer der Relais 1, 2 und 3 dargestellt.
In Fig. 2 ist die die Schliessung des Kontaktes bewir kende Kraft durch .Sühraffur hervorgehoben. Wie aus Fig. <B>3</B> ersichtlich, ist in dem Au genblick, in dem das Relais 1 seinen Kontakt 4 schliesst, das Relais 3 in seiner Arbeits stellung. Es wird daher über :den Kontakt 4, Kontakt 6 und :den Ruhekontakt 16 des Re lais 15 das Relais 10 erregt.
Dieses hält sich für die Dauer,der Kontaktgabe,des Relais 1 mittelst .des Arbeitskontaktes 12, verhindert aber gleichzeitig mit seinem eigenen, jetzt beöffneten Ruhekontakt 11 .das Ansprechen des Relais 15, wenn im weiteren Zeitverlauf das Relais 2 ,seinen Kontakt schliesst. Die ser Zustand bleibt erhalten, so lange das Relais 1. erregt ist.
Mit dem Abfallen des Relais 1 müssen beide Impulsrelais 10 und 15 stets in die Ruhelage zurückfallen, und das Spiel wiederholt ;sich demgemäss bei jeder Periode von neuem, wobei bei der in Fig. 3 dargestellten Folge nur das Relais 10 zum Ansprechen kommt, während .das Relais 15 nur erregt werden kann, wenn sich die Rich tung der Frequenzdifferenz und damit die Phasenfolge der entstehenden Schwebungen umkehrt.
Die Relais 10 und 15 besitzen Kon takte 13 und 18, durch welche Impulse für die Veränderung der Kraftmittelzufuhr der Maschinen, beispielsweise über den Drehzahl verstellmotor, gegeben werden. Diese kurz zeitigen Impulse können in eine längere Kon taktgabe, beispielsweise mit Ililfe eines Zeit relais, umgesetzt werden. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise durch den Kontakt 12 bezw. 18 je ein Zeitrelais erregen, welches nach Erregung sofort einen .Selbsthaltekreis schliesst, der erst nach Ablauf des Zeitrelais unterbrochen wird.
Um ein fälschliches Ansprechender An- ordnungbei unsymmetrischen Kurzschlüssen zu verhindern, wird die Anordnung zweck mässigerweise bei .einem unsymmetrisehen Kurzsehluss, beispielsweise in Abhängigkeit von der gegenläufigen Spannung des Sy stems, gesperrt. Diese Sperrung ist in Fig.1 nicht zur Darstellung gebracht. Zur Erzeu gung der gegenläufigen Spannung können die an sich bekannten Drehfeldscheider An wendung finden.
Um ein Ansprechen der Differenzrelais 1, 2 und 3 im ungestörten Betrieb zu verhin dern, sind Federn 7, 8 und 9 vorgesehen.
Eine derartige Steueranordnung kann beispielsweise in der Mitte der Verbindungs- leitung angebracht werden. Vorteilhaft wird man jedoch die Steueranordnung beiderseits jeder Verbindungsleitung zwischen grossen Kraftwerken vorsehen. Sie wirken auf die frequenzfahr@enden bezw. die Übergabelei stung zum nächsten frequenzfahrenden Kraftwerk bestimmenden Maschinen unmit telbar ein. Die Anordnung wird hierbei so gewählt, dass beim Ansprechen der Steuer anordnung der normale Frequenz- oder Lei- stungsregler gesperrt wird.
Dies kann man beispielsweise durch Ruhekontakte an den Relais 1, 2 und 3 erreichen, die die normale Regelung unterbrechen, wenn die Relais an sprechen. Zweckmässigerweisse wird man die Anordnung so treffen, dass die in ,der Figur dargestellte Steueranordnung auf die Mehr zahl der Maschinen zweckmässigerweise auf alle Maschinen der Kraftwerke oder Netze einwirkt.
Die Regelung erfolgt dann so, dass .die Maschinen in dem Netz mit überschüs siger Leistung gedrosselt, während die Ma schinen des andern Netzes in ihrer Leistung gesteigert werden. Man kann auch nur in einem der Kraftwerke die normalen Regler abschalten und dafür .die Steueranordnung gemäss' der Erfindung auf die Maschinen dieses Kraftwerkes einwirken lassen. Wenn sich die Maschinen wieder gefangen haben, setzt dann selbsttätig die normale Regelung in den Kraftwerken wieder ein.
An Stelle die Phasenspannungen und Phasenströme zu verwenden, kann man auch die verketteten Spannungen und die verket teten Ströme verwenden. Es ist nicht unbe dingt erforderlich, :dass sowohl die Spannun gen, als auch die Ströme dreiphasig zusam mengesetzt werden, sondern es genügt zum Beispiel, allen drei Spannungen des Span nungswandlers 23 denselben stromproportio nalen Vektor zuzusetzen oder umgekehrt.
In jedem Falle werden F'requenzunterschiede der Sehwebungen an .den Relais 1, 2 und 3 mit .der gewünschten Abhängigkeit des Zyklus vom Frequenzunterschied erhalten.
Ein anderes Ausführungsbeispiel --der Er findung, bei dem keine Sperrung bei unsym metrischen Nurzsehlüssen erforderlich ist, zeigt Fig. 4. Bei der Anordnung nach Fig. 4 wird ein nach dem Prinzip .eines Drehstrom motors gebautes Relais 50 verwendet. Dieses besitzt einen Kurzschlussanker 51 und .drei um 120 versetzte Feldwicklungen 55, 56 und 57.
Jede Wicklung wird über einen Gleichrichter ', von einer :Spannung bezw. einem Strom gespeist, die aus den Spannun gen und Strömen der Leitung so zusammen gesetzt sind, dass sie zyklisch nacheinander je nach der Richtung .des Frequenzunterschie- ,des ihre Grösse ändern.
Im Ausführungs- beipiel ist die Wicklung<B>U</B> an den Gleich richter 58 angeschlossen, der von der Summe aus -der Phasenspannung der Phase T (Span- nungswandler 61) und einer dem Strom in der Phase 8 proportionalen Spannung erregt wird, die der Sekundärwicklung einer Dros selspule 62 entnommen wird,,die vom Strom wandler 63 erregt wird.
Die Wicklung 56 wird vom Gleichrichter 59 .gespeist, der von der Summe aus der Spannung der Phase S und einer dem Strom in der Phase S propor tionalen Spannung erregt wird, während der die Wicklung 57 speisende Gleichrichter 60 von der Summe aus der Phasenspannung,der Phase R. und einer dem :Strom in der Phase S' proportionalen Spannung erregt wird. So langedie beiden Netze miteinander synchron laufen, kann in diesem Relais kein Drehfeld auftreten.
Tritt dagegen eine Synchronismus störung ein, eo ändert .der stromabhängige Zu satzvektor seine Phasenlage gegenüber den drei Spannungen fortwährend. Die von .den Gleichrichtern gleichgerichteten Ströme bezw. Spannungen ändern daher nacheinander ihre Grösse, so dass je nach der Richtung ,des er zeugten Drehfeldes das Relais nach ,der einen oder andern 'Seite ausschlägt, wodurch der Kontakthebel 54 mit einem der feststehenden Kontakte 52 oder 53 in Berührung kommt, wodurch ein Stromkreis zur Beeinflussung der Kraftmittelzufuhr der Maschinen betätigt wird.
Gleichzeitig kann beim Ansprechen des Relais durch einen Kontakt der normale Regler abgeschaltet werden.
In .Fig. 5 ist ein anderes Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt. Das Re- lass 50 ist dabei so ausgebildet, .dass stets die Summe aller Gleichflüsse gleich Null ist. Zu diesem Zweck ,sind noch besondere Wicklun gen 55', 56' und 57' vorgesehen, von ,denen .die erste der Wicklung i55, die zweite der Wicklung 56 und die dritte der Wicklung 57 entgegenwirkt.
Die Wicklung 55' wird von der Spannung des Gleichrichters 59, die Wicklung 56' von .der Spannung :des Gleich- richters 60 und die Wicklung 57' von der Spannung des Gleichrichters 58 erregt.
An .Stelle ,der in Fig. 4 und 5 dargestell ten dreiphasigen Anordnung kann auch eine zweiphasige gewählt werden. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise ein nach Art eines Zählers gebautes Ferraris-System ver wenden, dessen eine Wicklung von der am Gleichrichter 58 herrschenden Spannung er regt wird, während die andere Wicklung von ,der Summe der an den Gleichrichtern 59 und 56 herrschenden Spannungen erregt wird. Tritt eine Synehronismusstörung auf,
so ändern die Felder nacheinander ihre Grösse und die Ferrariss,cheibe läuft nasch der einen oder andern Seite um und schliesst fdie Kon takte zur Betätigung der Verstellmotoren der Kraftwerke.
An Stelle jeder Spannung denselben stromabhängigen Zusatzvektor zuzusetzen, kann man auch zur Erzeugung der auf die Wicklung des Relais einwirkenden Spannun gen eine Anordnung benutzen, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Man kann auch, wie in Fig. 5 dargestellt, jede Wicklung aus zwei gegeneinander wirkenden Teilwicklungen zu sammensetzen, in denen zwei Spannungen miteinander verglichen werden, wie es bei den Differenzrelais in Fig. 1 dargestellt ist.
Zur Feststellung :des Vorzeichens des Fre- quenzunterschiedes können auch die Dreh zahlen zweier Synchronmaschinen miteinan der verglichen werden, die so gespeist wer den, dass die eine mit der Frequenz des einen und die andere mit der Frequenz des andern Netzes bezw. Kraftwerkes umläuft. Zu die sem Zweck kann man beispielsweise an einem Ende der Kuppelleitung, an dem ge- regelt werden soll, wie in Fig. 6 dargestellt ist, eine kleine Synchronmaschine 71 an sehliessen, die dann mit der Frequenz des Kraftwerkes 21 umläuft.
Ausserdem wird noch eine zweite Syncb.ronmas,chine 70 an das Kraftwerk angeschlossen, auf welche die Summe aus der Netzspannung und durch die Stromwandler 72 über die Impedanzen 73 (Induktivitäten, Kapazitäten, ohmsche Mri- derstände) erzeugte Zusatzspannungen ein wirken. Diese sind so gewählt, dass die Pha senlage und die Frequenz der an der Syn chronmaschine 70 herrschenden Spannungen gleich der Phasenlage und .der Frequenz der am Kraftwerk 20 herrschenden Spannungen sind. Dadurch erreicht man, dass die Syn chronmaschine 70 mit. der Frequenz des Kraftwerkes 20 umläuft.
Mit den beiden Synchronmaschinen können beispielsweise kleine Gleiehstromdynamomaschinen ver bunden sein, deren Spannungen miteinander verglichen werden, oder sie können über ein Differentialgetriebe in an sich bekannter Weise hinsichtlich ihres Drehzahlunterschie ds miteinander verglichen werden. Zu die sem Zweck kann man beispielsweise mit der Planetenradachse eine Bremsscheibe kuppeln, deren Bremsmagnet, wie in Fig. 8 gezeigt wird, drehbar angeordnet ist und den Kon taktarm trägt.
Mit der in Fig. 6 dargestell ten Anordnung kann man das Netz 21 un mittelbar regeln, während das Netz 20 mit- telst Fernsteuerung geregelt werden könnte. Um dies zu vermeiden, wird man auch an dem beim Netz 20 liegenden Ende der Kup- pelleitung 26 eine Anordnung der in Fig_ 6 rechts dargestellten Art verwenden.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass man am Ende jeder Kuppelleitung zwei der artige Synchronmaschinen vorsieht, sondern man kann auch beispielsweise in der Mitte der Kuppelleitung zwei Synchronmaschinen vorsehen, die mit Hilfe von durch Wider stände erzeugten Netznachbildungen so er regt werden, dass die eine entsprechend der Frequenz des einen, und :die andere entspre chend der Frequenz des andern Netzes um läuft. In Fig. 7 ist eine derartige Ausführung dargestellt. 20 und 21 sind wieder die Kraft werke, 26 die Kuppelleitung, 75 und 76 sind die beiden Synchronmaschinen.
Sie werden über die Spannungswandler 77 erregt. Au sserdem erhält jede Synchronmaschine noch von den Stromwandlern 72 an den Impedan zen 74 erzeugte Zusatzspannungen zugeführt. Die Impedanzen werden so gewählt, dass die im Stromkreis der Syn.chronmasehine 75 lie genden Impedanzen, ,die vom Anschlusspunkt der Synchronmaschine 75 bis zum Kraft werk 20 liegenden Leitungsstrecke nachbil- den,
während die Impedanzen im Stromkreis der Synchronmaschine 76 den Leitungs widerstand vom Anschlusspunkt .der Syn chronmaschine 7 6 bis zum Kraftwerk 21 nachbilden. Man erreicht dadurch, dass die Phasenlage und die Frequenz der an -der Synchronmaschine 75 herrschenden Span nungen mit der Phasenlage und der Frequenz ,der Spannungen des Kraftwerkes 20 über einstimmt, während die an der Maschine 76 herrschenden Spannungen in Phase und Fre quenz mit den Spannungen am Kraftwerk 21 übereinstimmen. Zweckmässig wird man die Impedanzen so wählen, dass noch die In duktivität der Kraftwerksmaschinen mit be rücksichtigt ist.
Die Anordnung nach Fig. 7 wird man vorteilhaft .dort- anwenden, wo nur kurze Kuppelleitungen vorhanden .sind und man unmittelbar regeln kann, weil man durch die Anordnung nach Fig 7 die Mög lichkeit hat, die Induktivität der Maschinen mit zu berücksichtigen.
Man kann auch das Vorzeichen des Fre- quenzunterschiedes dadurch Feststellen, dass man mittelst eines Phasenmessinstrumentes den Winkel zwischen einander zugeordneten Spannungsvektoren, zum Beispiel zweier Phasenspannungen, an verschiedenen Punk ten der Kuppelleitung misst.
Es ist dabei nicht erforderlich, dass die eine Spannung von einem vom Aufstellungsort .des Instrumentes entfernten Punkte durch besondere Leitun gen übertragen wird, sondern man kann ähn lich, wie bereits beschrieben, zur Erzeugung dieser Spannung eine Zusatzspannung ver- wenden, die durch einen Strom der Kuppel leitung in einer geeigneten Impedanz erzeugt wird.
Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt Fig. 8, bei dem ein Leistungsfaktormesser 80 verwendet ist. Die Stromspule 81 wird von der ,Summe aus einer Phasenspannung, die mittelst der Stützdrosselspule 86 gebildet wird, und einer von :dem Strom derselben Phase abgeleiteten Spannung erregt (Impe danz 84 und Stromwandler 85). Die Span nungssysteme 82 und 88 werden von der ver ketteten Spannung erregt.
Der coscp-Zeiger misst somit den Winkel zwischen der Span nung am Aufstellungsort und einer Span nung an einer entfernten Stelle der Kuppel leitung 26, die :durch die Grösse der Impe danz 84 bestimmt ist. Das bewegliche Sy stem des Leistungsfaktormessers, .das über Schleifringe erregt wird, ist im Ausführungs beispiel mit einer Ferrarisscheibe 87 gekup pelt, deren Bremsmagnet -88 drehbar angeord net ist.
Dieser trägt den Kontaktarm 89, der durch eine Feder 92 zwischen den beiden feststehenden Kontakten 90 und 91 gehalten wird. Im Normalbetrieb stellt .sich der coe- Zeiger je nach dem Winkel, der zwischen den Spannungen besteht, ein.
Es kann dabei aber nie zu einer langen Kontaktgabe kom men, sondern eine Kontaktgabe kann höch stens bei Schaltstössen kurzzeitig auftreten, da -der Kontaktarm 89 durch die Feder 92 jeweils in seine Ruhestellung zurückgeführt wird.
Fallen aber die Netze ausser Tritt, so läuft das bewegliche System des cosp-Zei- gers je nach dem Vorzeichen des Frequenz untersehiedes nach .der einen oder andern Seite um, wodurch der Kontaktarm 89 dauernd mit einem der feststehenden Gegen- konfakte 90 und 91 in Berührung kommt und, wie bereits beschrieben, die Frequenzen der Kraftwerke aufeinander zu geregelt wer- @den. Die Bemessung der Anordnung muss dabei so gewählt werden,
dass im Falle des Aussertrittfallens der vom Strom abgeleitete Zusatzspannungsvektor grösser als der Pha- senspannungsvektor ist, weil sonst keine Drehbewegung des Leistungsfaktormessers, sondern nur eine Pendelbewegung zustande- kommt. Statt der Ferrarisscheibe 87 und des Bremsmagnetes 88 kann man auch andere Anordnungen verwenden, die es gestatten,
dass nur bei umlaufendem beweglichen Sy stem eine dauernde Kontaktgabe stattfinden kann. Statt des dargestelltenLeistungsfaktor- messers können auch andere bekannte Anord nungen zum Phasenwinkelvergleich verwen det werden.
Bei den beschriebenen Anordnungen, bei denen dreiphasige Spannungswandler ver wendet werden, muss, wenn man grössere Leistungen zum Betrieb des Relais entnehmen will, der dreiphasige Spannungswandler einen festgelegten Sternpunkt bekommen, .das heisst die einzelnen Wicklungen müssen auf einem gemeinsamen dreischenkligen Kern unterge bracht .sein oder eine geschlossene Dreiecks wicklung erhalten.
Gemäss einer weiteren Ausbildung .der Er findung werden zur Feststellung des Rich tungssinnes des Frequenzunterschiedesdrei Spannungen (Ströme) verwendet, von denen die erste einem Spannungs- oder Stromvektor proportional ist, die zweite einen Strom- und einem Spannungsvektor und die dritte einem Stromvektor proportional ist, oder sich aus einem Spannungs- und Stromvektor zusam mensetzt. Die Anordnung bietet den Vorteil, dass man auch Spannungswandler verwenden kann, die keinen gemeinsamen Eisenkern be sitzen, und dass man trotzdem grosse Leistun gen der Anordnung entnehmen kann.
In Fig. 9 ist ein Ausführungsbeispiel dafür dargestellt, bei dem die erste Spannung einem Stromvektor proportional ist, während die andern beiden Spannungen sich aus der diesem Stromvektor proportionalen Span nung und je einer verketteten .Spannung zu sammensetzen. P, <B>8</B> und T sind wieder die drei Phasen eines Wechselstromnetzes, an welches die Kraftwerke 20 und 21 ange schlossen sind.
An die Leitung sind .drei Ein- zelspannungswandler 101, 102 und 103 ange- schlossen, deren Primärwicklungen in Stern geschaltet sind. Um drei Spannungen zu er halten; die bei einer Störung .des Synchronis- mus ihre Grösse in einer Reihenfolge ändern; die vom Richtungssinne des Frequenzunter- sehiedes abhängig ist, wird der Sternpunkt dieser drei Spannungswandler im Rythmus der Änderung des Stromes der Phase R ver schoben.
Zu diesem Zweck liegt die Sekun- därwicklung des Stromwandlers 104 parallel zur Sekundärwicklung des Spannungswand- lers 101; ausserdem ist noch ein Widerstand 1.1.8 parallel zur Sekundärwicklung des Stromwandlers 104 geschaltet.
Ist der Stromwandler stromlos, so fällt, wenn der Widerstand 118 klein genug ist, der Sternpunkt nahezu mit dem Punkt R des in Fig. 10 dargestellten .Spannungsdia grammes zusammen. Die 'Sekundärspannung des Wandlers 102 wäre dann ungefähr gleich der verketteten Spannung zwischen den Phasen S und R und die Sekundärspannung des Wandlers 103 ungefähr gleich der ver ketteten Spannung zwischen den Phasen T und R. Führt der Stromwandler Strom, so wird der Sternpunkt, der bei stromlosem Zu stand annähernd mit dem Punkt R zusam menfiel, verschoben, und zwar wandert der Sternpunkt bei einem Aussertrittfallen der beiden Kraftwerke auf einen Kreis.
Im Aus führungsbeispiel :speist jede Sekundärwick lung Glichrichter <B>111,</B> 112, 113, die aus je vier Gleichrichtern in Graetz'scher Schaltung bestehen. Die gleichgerichteten Spannungen sind über Widerstände 114, 115 und 116 in Dreieck geschaltet. Von der Differenz je zweier Spannungen wird das Relais 117 er regt.
Dies kann beispielsweise ein Relais sein, wie -es in Fig. 4 beschrieben ist, nämlich ein nach dem Prinzip eines Drehstrommotors ge bautes Relais, welches einen Kurzschlussanker und drei um 120 versetzte Feldwicklungen besitzt. Die Wicklungen des Relais können in Stern oder Dreieck geschaltet werden.
In Fig. 10 ist .das Vektordiagramm der Anordnung dargestellt.
R, S' und T bilden die drei Punkte des Spannungsdreieckes. Ui ist die Spannung, die vom Stromwandler 104 erzeugt wird, und welche auf den Gleichrichter 101 einwirkt. Der Endpunkt des Vektors P ist :der Stern- punkt des Spannungsdreieckes. Der Punkt P fällt ungefähr mit dem Punkt R zusammen. wenn Ui gleich Null ist. Fallen aber -die Kraftwerke ausser Tritt, so wandert der Punkt P auf einen Kreis. U2 ist die Sekun därspannung des Wandlers 102.
Sie ist gleich der Entfernung des Punktes S vom Punkt P. Diese Spannung wirkt auf den Gleich richter 112. U3 ist die Spannung der Sekun- .därwickluiig des .Spannungswandlers 103; sie ist gleich der Entf ernung des Punktes T vom Punkt P. Sie wirkt auf :den Gleichrichter 113 ein.
Wie erwähnt, beschreibt der Vektor Ui beim Durcheinanderlaufen der Kraft werke mit seiner Spitze P einen Kreis, der in der Nähe des Punktes R vorbeiläuft. Er würde genau durch den Punkt R hindurch gehen, wenn der Widerstand 118 gleich Null sein würde. Der Mittelpunkt dieses Kreises soll nach Möglichkeit mit dem Schwerpunkt 0 des Spannungsdreieckes zusammenfallen. In diesem Falle bekommt man ein konstantes Drehmoment im Relaismotor.
Das Dreh moment wird aber pulsierend, wenn der Mit telpunkt des .Stromverlaufkreises mit dem Schwerpunkt nicht zusammenfällt und kann sogar vorübergehend seine Richtung wech seln, falls .der Schwerpunkt des Spannungs dreieckes 0, wie in Fig 10 für den gestrichelt gezeichneten Fall mit dem Mittelpunkt M" gezeigt ist, gänzlich ausserhalb .des Strom laufkreises zu liegen kommen. In den beiden Lagen mit dem Mittelpunkt 1V1 und 11' da gegen ergibt sich zwar ein pulsierendes Mo ment, es behält aber stets ein gleichbleibendes Vorzeichen.
Wählt man nun die Anordnung so, dass bei den kleinsten .Syn.chronismus- störungen, .die noch angezeigt werden sollen, der Kreismittelpunkt ungefähr mit -dem Schwerpunkt .des Spannungsdreieckes zusam menfällt, so tritt zwar bei grösseren Syn- chronismusstörungen ein pulsierendes Mo ment auf, dieses kann aber nicht vorüber gehend seine Richtung wechseln.
Man kann aber auch die Bemessung so treffen, dass bei dem .Strom, der im allgemeinen bei einer Syn- chronismusstörung .auftritt, der Mittelpunkt des Kreises mit dem Schwerpunkt des Spän- nungedreieckes zusammenfällt und -las he lais so bemessen, .dass bei kleinen Strömen, wenn das Moment negativ wird, die Kraft nicht mehr genügt, um das Relais zum An sprechen zu bringen.
Statt dreier Einzelspannungswandler kann man auch einen dreiphasigen Wandler, dessen Eisenkern einen oder mehrere zusätz liche Schenkel besitzt, verwenden, da man auch in diesem Falle die Lage des Stern punktes des Spannungsdreieckes willkürlich verschieben kann.
Die Relaiseinrichtung beim Kraftwerk 20 ist der Übersichtlichkeit halber nicht darge stellt. Sie kann genau so aufgebaut sein, wie die Relaiseinrichtung beim Kraftwerk 21.
In Fig. 11 ist ein anderes Ausführungs beispiel -der Erfindung dargestellt, und zwar ist hierbei die erste .Spannung einem Strom vektor proportional, .die zweite und .dritte Spannung ist je aus einem Stromvektor und einem Spannungsvektor zusammengesetzt. R, S, T sind wieder die einzelnen Phasenleitun gen der Koppelleitung. 121, 122, 128 sind Stromwandler. Die Sekundärwicklungen der Stromwandler sind über Drosselspulen 124, 125, 126 geschlossen. 127 ist ein Spannungs- wandler, der zwei Sekundärwicklungen be sitzt.
Die eine Sekundärwicklung wird in Reihe mit der Drosselspule 125 geschaltet, die andere Sekundärwicklung ist in Reihe mit der Drosselspule 126 geschaltet, und zwar sind diese Zusatzspannungen in beiden Stromkreisen um 180 gegeneinander phasen verschoben. Der Stromwandler 121 speist eine Gleichrichteranordnung 111. Die Summe aus der Spannung des Stromwandlers 122 und .des Spannungswandlers 127 wird einer Gleichrichteranordnung 112 zugeführt und die Summe aus der .Spannung des Strom wandlers 128 und des Spannungswandlers 127 wird einem Gleiehriehter 118 zugeführt.
Diese Gleichrichter sind wieder über Wider stände 114; 115; 116 in Dreieck geschaltet, genauso wie bei der Anordnung nach Fig. 1. Die Differenz der gleichgerichteten Spannun gen bezw. Ströme wirkt wieder auf ein Re lais 117 ein.
Die Dreieckschaltung der Gleichrichter und die Erregung der Relais von der Dif ferenz zweier Spannungen bezw. Ströme bie tet,den Vorteil, dass das Gleichfeld im Relais kompensiert werden kann Man braucht dann keine besondere Kompensationswicklung zu verwenden, wie sie beispielsweise bei der Anordnung nach Fig. 5 angewendet wurde.
Diese Dreieckschaltung der Spannungen der Gleichrichter ist nicht auf die Anordnung nach den Fig. 9 und 11 beschränkt, sondern man kann sie auch beispielsweise bei der An ordnung nach Fig. 4 verwenden, wo der Spannungswandler 61 einen dreischenkligen Eisenkern erhält oder eine Dreieckswicklung bekommt, wenn man grössere Leistungen ent nehmen will.
In den Ausführungsbeispielen nach der Fig. 9 und 11 ist angenommen worden, dass ein Dreehstrommotorrelais verwendet wird. Man kann aber auch die erzeugten .Spannun gen verwenden, um beispielsweise eine An ordnung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, zu betreiben.
Die Anordnungen, bei denen zur Fest stellung ges Richtungssinnes des Frequenz unterschiedes .Spannungen (Ströme) verwen det werden, von denen die erste einem Span- nungs- oder Stromvektor proportional ist, .die zweite einem Spannungs- und einem Stromvektor und die dritte einem Strom vektor oder wieder einem Strom- und Span nungsvektor proportional ist, sind nicht auf ,die Ausführungsbeispiele nach Fig. 9 und 11 beschränkt, bei denen Phasenstrom- und Phasenspannung bezw. Phasenstrom und ver kettete Spannung verwendet sind,
sondern man kann auch beispielsweise bei der An ordnung nach Fig. 11 verkettete Ströme und eine Phasenspannung oder eine verkettete Spannung verwenden.
In Fig. 12 ist ein anderes AusfühTungv- beispiel der Erfindung dargestellt, bei dem ein Zweiphasenmotorrelais verwendet wird, und bei dem eine dem Strom proportionale Spannung, eine der Spannung proportionale Spannung und eine .Spannung verwendet wird, die einem Stromvektor und einem Span nungsvektor proportional sind. Zunächst soll im Vektordiagramm der Fig. 13 die Wirkung erläutert werden. R, S und T sind die End punkte des Spannungsdreieckes.
Der dem Strom in der Phase R proportionale Vektor a, der für einen bestimmten Moment eines Pen delvorganges dargestellt, ist, .durchläuft bei einer Pendelung einen Kreis, der durch den Punkt R hindurchgeht, wenn nur Pendel leistung übertragen wird. In Fig. 13 ist an genommen, ,dass der bei einer Pendelung von dem Vektor a durchlaufene Kreis auch -durch die Punkte T und<B>S</B> hindurchgieht. Zum Vektor a wird eine Spannung b hinzugefügt, die bei Pendelungen im wesentlichen konstant bleibt.
Die Summe aus den Vektoren a und b ist der Vektor c. Da bei Pendelungen der Vektor a einen Kreis beschreibt, so ändert icli seine Grösse und Phasenlage. Ebenso ändert ,sich auch Grösse und Phasenlage des Vektors c. Das Durchlaufen des Kreises durch den Vektor a bedeutet, dass die beiden Spannungsvektoren der ausser Tritt gefal lenen Kraftwerke einen Winkel von 360 durchlaufen haben.
Verfolgt man in Abhän gigkeit von diesem Winkel die Grössen der Vektoren a und c, so ergibt ,sich, dass, wenn der Vektor a den Kreis im Uhrzeigersinne durchläuft, der Vektor c sein Maximum um ungefähr 90 früher erreicht als der Vektor a. Durchläuft :der Vektor<I>a</I> den Kreis ent gegen .dem Uhrzeigersinne, ist also das Vor zeichen des Frequenzunterschiedes .der beiden Netze ein anderes, so erreicht der Vektor c sein Maximum 90 später als der Vektor a.
Subtrahiert man von den beiden Vektoren a und c einen konstanten Vektor, dessen Ampli tude zweckmässig gleich der halben maxi malen Amplitude von a; bezw. c ist, so be kommt man um Null schwankende Differenz spannungen, .die um<B>901</B> gegeneinander ver setzt sind.
Lässt man nun die eine Differenz spannung auf die eine Wicklung, .die andere Differenzspannung auf die um 90 versetzte Wicklung eines Zweiphasenmotorrelai.s ein wirken, so entsteht im Relais ein Drehfeld, dessen LTmlaufsrichtung von dem Vorzeichen des Frequenzunterschiedes der beiden Netze abhängig ist, da :
die eine der beiden Dif ferenzspannungen gegenüber der andern be zogen auf die Schwebungsfrequenz um 90 je nach dem Richtungssinne des Frequenz unterschiedes vor- oder nacheilt, ebenso wie auch der Vektor a gegenüber dem Vektor c nm 90 je nach dem Richtungssinne des Fre- quenzunterschiedes vor- oder nacheilt, je nachdem, ob die Frequenz des einen Netzes höher oder tiefer ist als die des andern.
Wie die auf die Spulen des Motorrelais einwirkenden Spannungen erzeugt werden, zeigt Fig. 12. An .den Stromwandler 134 ist ein Widerstand 135 angeschlossen. Die an diesem Widerstand herrschende Spannung ist also dem Vektor a proportional. Die an dem Widerstand 135 herrschende Spannung wird über eine Gleichrichteranordnung 136 gleichb riehtet, die den Widerstand 137 speist, an dem also eine Gleichspannung ent steht, die dem Vektor a proportional ist.
Aus zwei Vektoren, von denen der eine mit dem Vektor RS, der andere mit .dem Vektor TS phasengleich ist, wird die Spannung b ge bildet. Zu .diesem Zweck dient .der Span- nungswandler 138, an dessen in Reihe ge schalteten Sekundärwicklungen eine Span nung auftritt, die dem Vektor b proportional ist. In Reihe mit den Sekundärwicklungen des Spannungswandlers 138 liegt noch die Sekundärwicklung des Spannungswandler 139, dessen Primärwicklung von der an dem Widerstand<B>135</B> herrschenden Spannung er regt wird.
Dadurch wird in dem Wechsel stromkreis der Gleichrichter 140 eine Span nung eingefügt, die dem Vektor a proportio nal ist, so dass an den Wechselstromklemmen der Gleichrichteranordnung 140 eine Span nung liegt, die .dem Vektor c proportional ist. Diese Spannung wird gleichgerichtet und e rse 'heint als Glei,-liopa-unung ZD am Widerstand 141.
Es herrscht also an dem Widerstand <B>137</B> eine Spannung, die dem Vektor a, an dem Widerstand 141 eine Spannung, die dem Vektor e proportional ist.
130 ist ein .Spannungswandler, welcher einerseits über die Gleiehrichteranordnung 131, anderseits über die Gleichrichteranord- nung 132 an den Widerständen 133 bezw. 134 Gleichspannungen hervorruft, .die der Spannung zwischen<B>S</B> und T proportional sind.
Die an den Widerständen 133 und<B>137</B> herrschenden Spannungen sind gegeneinander geschaltet, ihre Differenz speist die Wicklung 143 des Zweiphasenmotorrelais. Die Diffe renz aus den Spannungen an den Widerstän den 134 und 141 speist die andere Feldwick lung 144 .des Zweiphasenmotorrelais 142, das ähnlich wie das Drelistrommotorrelais bei den Anordnungen naeh den Fig. 9 und 11 gebaut ist, nur mit dem Unterschied, .dass es nur zwei Feldwicklungen besitzt.
Da, wie oben erwähnt, die eine Differenzspannung gegen über der andern bei Pen.delungen je nach der Ri;;htung des Frequenzunterschiedes, um 90 vor- oder nacheilt, so entsteht bei Pendelun- gen im Motorrelais 61n Drehfeld, dessen Dreh sinn von ,dem Vorzeichen des Frequenzunter- schiedes abhängig ist.
Vorteilhaft wird jeder Maschine oder jedem Kraftwerk eine solche Vorrichtung bei gegeben. Durch das Relais wird dann die Kraftmittelzufuhr zu der oder den Maschi nen beeinflusst, indem beispielsweise ein Steuermotor je nach dem Ausschlag des Re lais in der einen oder andern Richtung zum Umlauf gebracht wird und das Ventil der Dampfmittelzufuhr verstellt.
Um zu erreichen, dass bei kurzzeitig auf einanderfolgenden Impulsen der Steuermotor dauernd läuft, kann man Speicherschaltungen verwenden. Zu diesem Zweck kann man bei- ,:pi.elsweise, wie in Fig. 14 dargestellt ist, die Wicklungen der beiden Impulsrelais 150 und 151 über einen Widerstand 152 von der Spannungsquelle 153 erregen.
Das andere Ende der Wicklungen der beiden Relais 150 und 151 ist mit dem feststehenden Kontakt 155 bezw. 156 des von .der Frequenzdifferenz abhängigen Hauptrelais 154 verbunden. 158 ist ein Zeitrelais, dessen Wicklung in Reihe mit .den Haltekontakten 159 bezw. 160 :
der Relais 150 und 151 parallel zu dem beweg lichen Kontakt 157 und dem feststehenden Kontakt 155 bezw. 156 liegt. 161 und 162 regelt werden, die zwischen den augenblick lich vorhandenen ungleichen Frequenzen sind die .Steuerkontakte der beiden Relais, durch welche beispielsweise der Drehzahlver- stellmotor einer 3VIaschine beeinflusst wird. Die Kontakte, durch welche die normale Re gelung unterbrochen wird, sind in der Abbil- jung nicht dargestellt.
Der Ruhekontakt 163 des Zeitrelais liegt in dem von der Batterie 153 ausgehenden Stromkreis. Der Widerstand 152 hat den Zweck, zu verhindern, .dass, wenn beispielsweise da.s Relais 150 angezogen ist und das Relais 154 den Kontakt 155 öffnet und -den Kontakt 156 schliesst, auch das Re lais 151 zum Ansprechen kommt. Die Wir kungsweise der Anordnung ist folgende: Macht das Relais 154 nach links Kontakt, so wird. von der Batterie aus über den ge schlossenen Kontakt 163, den beweglichen Kontakt<B>157</B> die Spule :des Relais 150 er regt.
Dieses schliesst seinen Haltekontakt 159 und den Steuerkontakt 161. Sobald .das Re lais 154 den Kontakt 155 öffnet, wird über den Haltekontakt 159 die Spule des Zeit relais 158 erregt, welches nach seinem Ab lauf den Ruhekontakt 163 öffnet und damit das Relais 150 wieder zum Abfall bringt. Wenn daher kurzzeitig hintereinander das Relais 154 auf .die linke Seite Kontakt gibt, so wird, üa das Zeitrelais bei der Kontakt gabe immer kurzgeschlossen und dadurch in seine Anfangsstellung zurückgeführt wird, bei genügend schneller Kontaktgabe ein Dauerimpuls erfolgen.
Wie bereits erwähnt, wird durch den Widerstand 152 erreicht, dass bei schneller K ontaktgabeumkehr die Span nung am andern Impulsrelais so verringert ist, dass dieses nicht zum Ansprechen kommen kann.