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Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen oder Zuschalten von Generatoren an in Betrieb befindliche Wechselstromnetze Die Erfindung beschäftigt sich mit einer Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen bzw. Zuschalten von Generatoren an in Betrieb befindliche Wechselstromnetze. Eine solche Schaltungsanordnung löst bekanntlich die Aufgabe, zwei asynchrone Netze im Synchronpunkt zusammenzuschalten oder einen asynchron laufenden Generator im Synchronpunkt an ein Netz zu schalten.
Um zu erreichen, dass sich die Kontakte des von der Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen beeinflussten Kommandoschalters genau im Synchronpunkt berühren, muss das Zuschaltekommando um die Eigenzeit des Kommandoschalters vorher gegeben werden. Diese Vorgabezeit ist eine Konstante des jeweilig verwendeten Kommandoschalters, und es besteht daher die messtechnische Aufgabe, einen Messpunkt zu finden, der unabhängig vom Schlupf der zusammenzuschaltenden Netze bzw. des anzuschaltenden Generators eine konstante Vorgabezeit ergibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist u. a. eine Parallel- schalteinrichtung bekannt, in der ein polarisiertes Relais verwendet wird, auf welches eine Spannung einwirkt, die gleich der Differenz aus einer gleichgerichteten Schwebungsspannung und dem Differentialquotienten dieser Schwebungsspannung ist. Dadurch erreicht man, dass stets bei einer konstanten Vorgabezeit der Kontakt eines Relais bzw. Kommandoschalters umgeschaltet wird, durch den das, Kommando zum Parallelschalten gegeben wird. Diese bekannte Parallelschalteinrichtung ist derart aufgebaut, dass sie unabhängig von der Grösse der Netzspannungen arbeitet, wenn sie dahingehend erweitert wird, dass die Differenz zweier Schwebungsspannungen mit dem Differentialquotienten einer Schwebungsspannung verglichen wird.
Bei einem weiteren bekannten Parallelschaltgerät ist die eingangs beschriebene messtechnische Aufgabe in der Weise gelöst worden, dass in nichtlinearen Vier- polen entsprechend den beiden zu synchronisierenden Spannungen verhältnismässig schmale Impulse gebildet werden, die über einen Koinzidenzdetektor und ein Speicherglied eine Schwellwertschaltung beeinflussen und dann eine Parallelschaltung herbeiführen, wenn aufeinanderfolgende, aus der ersten Spannung gewonnene Impulse wenigstens teilweise zeitlich mit entsprechenden aufeinanderfolgenden Impulsen zusammenfallen, die aus der zweiten Spannung gewonnen sind.
Dabei werden die erzeugten Impulse derart um einen der Frequenzdifferenz der zu synchronisierenden Spannungen proportionalen Phasenwinkel gegeneinander verschoben, dass gerade nach Ablauf der Eigenzeit des Kupplungsschalters das Paralle1Schalten erfolgt.
Es ist ferner eine Parallelschalteinrichtung bekannt, die im Rahmen einer Synchronisiereinrichtung zur automatischen Kupplung von Netzen verwendet wird. In der bekannten Parallelschalteinrichtung werden drei Schwebungsspannungen gebildet, von denen die eine die Differenzspannung einander entsprechender Phasenspannungen der beiden Netze darstellt, während die beiden anderen Schwebungsspannungen von einer Phasenspannung des einen Netzes und jeweils einer gegen- über :ihrer normalen Phasenlage verschobenen Spannung des anderen Netzes gebildet sind.
Von den in. Brückengleichrichtern gleichgerichteten Schwebungs- spannungen :arbeiten die beiden letztgenannten auf eine gemeinsame Last, an der demzufolge eine neue Spannung gebildet wird, die unabhängig davon, ob die Spannungen der parallel zu schaltenden Netze ungleich gross ,sind oder Oberwellen besitzen, itzen,
ein eindeutüg auy geprägtes Minimum bei Phasenübereinstimmung der beiden Netze aufweisen. Dieses Minimum wird un't!er gegebenenfalls erforderlicher Berücksichtigung der Eigenzeit des Kupplungsschalters als Kriterium für den P.arallelschaltbefehl verwendet. Nachteilig ist .diese P.ar- alleIschalteinrichtung insofern, als durch die Verwendung
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von sechs Wandlern ein verhältnismässig grosser Aufwand erforderlich ist.
In einer anderen Synchronisiereinrichtung zur automatischen Kupplung von Netzen wird eine Parallelschalteinrichtung verwendet, in der aus den einander entsprechenden Spannungen der beiden Netze zwei um 180 verschobene Schwebungsspannungen gebildet werden. Die beiden Schwebungsspannungen werden gleichgerichtet und je einem Impulserzeuger zugeführt, der bei jedem Amplitudenwert Null der gleichgerichteten Schwebungsspannungen einen Nadelimpuls erzeugt.
Die Nadelimpulse des einen Impulserzeugers werden dazu verwendet, um einen ersten Phasenkomparator in einem bestimmten Zeitabschnitt untersuchen zu lassen, ob die ihm zugeführten Spannungen der beiden Netze während dieses Zeitabschnitts die gleiche Phasenlage aufweisen. Ist dies der Fall, dann wird eine bistabile Kippstufe angereizt, die einen zweiten Phasenkompara- tor zur Messung des Phasenwinkels zwischen den Spannungen der beiden Netze veranlasst. Erreicht der Phasenwinkel einen Wert, der der Eigenzeit des Kupplungsschalters entspricht, dann liefert der zweite Komparator einen Impuls, der den Kupplungsschalter betätigt.
Die Erfindung geht einen anderen Weg, um eine Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen oder Zuschalten von Generatoren an in Betrieb befindliche Wechselstromnetze zu erhalten, bei der die Amplituden- und Phasenmessung der Spannungen dar parallel zu schaltenden Netze unabhängig von möglichen, den Spannungen überlagerten Störgrössen nicht störend beeinflusst werden kann und ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Spannungen der parallel zu schaltenden Wechselstromnetze oder aus diesen Spannungen abgeleitete Spannungen hinsichtlich ihrer Phasenlage in einer aus Triggern und einem mit diesen über ein Kopplungsglied in Reihe geschalteten Filter bestehenden Phasenvergleicheinrichtung und hinsichtlich ihrer Amplitude in einer aus Filtern und mit diesen in Reihe geschalteten Triggem aufgebauten Amplitudenvergleicheinrichtung verglichen werden, und dass eine an die Phasenvergleicheinrichtung angeschlossene Schal tungseinrichtung zusammen mit der Amplitudenvergleicheinrichtung eine Verriegelungseinrichtung zur Abgabe eines Parallelschaltkommandos veranlasst, wenn das Amplitudenverhältnis sowie die Phasen- und die Frequenzdifferenz der Spannungen vorgegebene Werte einhalten.
Die Phasenvergleicheinrichtung, die vorzugsweise entsprechend einem älteren Vorschlag aufgebaut ist, enthält zwei vorzugsweise symmetrische Trigger, die mit einem unsymmetrischen Filter in Reihe geschaltet sind. Die Phasenvergleicheinrichtung kann jedoch auch aus zwei unsymmetrischen Triggern und einem in Reihe geschalteten symmetrischen Filter oder aus symmetrischen Triggern und einem symmetrischen Filter bzw. unsymmetrischen Trigger und einem unsymmetrischen Filter bestehen.
Die Amplitudenvergleicheinrichtung ist vorteilhafterweise aus zwei symmetrischen Filtern aufgehaut, die mit zwei unsymmetrischen Triggern derart in Reihe geschaltet sind, dass jedes der beiden symmetrischen Filter mit jedem nachgeschalteten unsymmetrischen Trigger verbunden ist.
Um ein zulässiges Amplitudenverhältnis der Spannungen der beiden Netze festzulegen, ist z. B. der eine Ausgang eines jeden symmetrischen Filters der Ampli- tudenvergleicheinrichtung über einen festen Widerstand mit dem Eingang jeweils des einen unsymmetrischen Triggers und der andere Ausgang eines jeden symmetrischen Filters über umschaltbare Widerstände mit dem Eingang jeweils des anderen unsymmetrischen Triggers verbunden.
Es ist zweckmässig, der Amplitudenvergleicheinrichtung eine Prüfschaltung zuzuordnen, die über felge Widerstände vorteilhafterweise mit den Ausgangsspannungen der symmetrischen Filter der Amplitudenvergleicheinrichtung gespeist wird. Die Prüfschaltung enthält z. B. einen in seinem Aufbau mit den in der Amplitudenvergleicheinrichtung verwendeten Triggern übereinstimmenden, unsymmetrischen Trigger, dessen Ausgangsspannung als eines der Freigabesignale auf die Verriegelungseinrichtung wirkt, wenn die Amplitude der Spannung des Netzes eine vorgegebene, minimale Amplitude überschreitet. Damit ist sichergestellt, dass bei Spannungsamplituden, die kein einwandfreies Ar- b2iten des Parallelschaltgerätes gestatten, die Ausgabe eines Parallelschaltkommandos blockiert ist.
In der Phasenvergleicheinrichtung sind gemäss einem älteren Vorschlag zweckmässig symmetrische Trigger über ein als Logikschaltung ausgebildetes Kopplungsglied mit einem unsymmetrischen Filter verbunden, das eine dem Phasenwinkel zwischen den beiden Spannungen der parallel zu schaltenden Wechselstromnetze proportionale Ausgangsgrösse liefert; die Ausgangsgrösse wird einer an die Phasenvergleicheinrichtung angeschlossenen Schaltungseinrichtung zugeführt.
Die Schaltungseinrichtung, die vorzugsweise über einen Impedanzwandler an die Phasenvergleicheinrichtung angeschlossen ist, enthält z. B. eine Schlupfbegrenzungsschaltung und eine Zeitvorgabeeinrichtung. Die Zeitvorgabeeinrichtung soll ein um die Eigenzeit des verwendeten Kommandoschalters vor denn Zeitpunkt des periodisch wiederkehrenden Phasenwinkels Null einsetzendes Freigabesignal an die Verriegelungseinrichtung liefern und enthält beispielsweise zu diesem Zwecke u. a. ein von einer Ausgangsgrösse des Impe- danzwandlers gesteuertes Differenzierglied und eine von einer weiteren Ausgangsgrösse beeinflusstes Proportionalglied; die Ströme durch das Differenzierglied und das Proportionalglied werden einem gemeinsamen Schaltungspunkt .zugeführt.
Mit :dem gemeinsamen Schaltungspunkt sind z. B. die, weiteren ,Bausteine der Zeitvorgabeeinrichtung, be- stehend: aus einem Versitiärker und einem nachgeschalteten Trigger, verbunden, :der :dem jeweiligen Vorzeichen :der Stromsumme im gemeinsamen Schaltungspunkt ein bastimmtes Ausgangspotential zuordnet, das :
der Ver- rie-elungseinrichtung zugeführt wird. Zweckmässiger- weise ist die Zeitvorgabeeinrichtung derart diemensio- niert, dass der in .ihr angeordnete Trigger ein als Freigabesignal wirkendes Ausgangspotential an die Verrie- gelungseinrichtung liefert, sobald ein Vorzeichenwechsel ,der Stromsumme am gemeinsamen Schaltungspunkt eintritt.
Die Schlupfb.egrenzungsschaltung soll ein Kommandosignal an die Verriegelungseinrichtung abgeben, wenn die Frequenzen der miteinander verglichenen Spannungen :eine vorgegebene Differenz nicht überschreiten. Diese Aufgabe wird vorzugsweise in der Weise gelöst, dass die weiter-, Ausgangsgrösse das Impe- danzwandlers hinsichtlich ihrer Amplitude beobachtet wird; hält die Amplitude der waiteren Ausgangsgrösse einen vorgegebenen Wert ein, dann ist dies ein Zeichen,
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dass die zulässige Frequenzdifferenz nicht überschritten isst, und es erfolgt die Abgabe eines Kommandosignals an die Verriegelungseinrichtung.
Schaltungstechnisch lässt sich dies beispielsweise durch einen Trigger erreichen, der unter Vorschaltung einer Verstärkerschaltung an den Impedanzwandler angeschlossen ist.
Sollen synchrone Netze parallel geschaltet werden, dann ist ausser der Schlupfbegrenzungsschaltung eine an sich bekannte Winkel-Zeit-Kontrolle vorzunehmen. Diese Winkel-Zeit-Kontrolle, die beispielsweise ebenfalls an den Ausgang des Impedanzwandlers angeschlossen sein kann, gestattet die Ermittlung eines sehr kleinen Schlupfes. Zu diesem Zwecke enthält die Win- kel-Zeit-Kontrolle ein Zeitwerk, das beim Unterschreiten einer vorgegebenen Amplitude der Ausgangsgrösste des Impedanzwandlers angelassen wird.
Ist die Amplitude der Ausgangsgrösse nach einer durch den Ablauf des Zeitwerkes vorgegebenen Zeitdauer nicht über eine vorbestimmte Amplitude angestiegen, dann bedeutet dies, dass sich der Schlupf unterhalb eines vorgegebenen Wertes hält; die Winkel-Zeit-Kontrolle liefert dann ein weiteres Kommandosignal an die Verriegelungseinrichtung.
Sowohl die Amplitudenvergleicheinrichtung mit der Prüfschaltung als auch die aus der Zeitvorgabeeinrichtung und der Schlupfbegrenzungsschaltung bestehende Schaltungseinrichtung und die Winkel-Zeit-Kontrolle sind dabei zweckmässig an die Verriegelungseinrichtung angeschlossen, die nur dann den Kommandoschalter zum Parallelschelten der Netze durch eines der Kommandosignale veranlassen soll, wenn alle Freigabesignale vorliegen. Dies lässt sich z. B. mit einer Verriegelungseinrichtung erreichen, die eine Gleichrichterschaltung und einen mit der Gleichrichterschaltung verbundenen Trigger enthält, der mit einem den Kommandoschalter betätigenden Relais ausgerüstet ist.
Die Gleichrichterschaltung ist zweckmässigerweise aus mehreren mit den positiv leitenden Anschlüssen (p-Anschlüsse) an getrennte Eingänge der Verriegelungseinrichtung angeschlossenen und mit ihren negativ leitenden Anschlüssen (n Anschlüsse) untereinander verbundenen Gleichrichterelementen und einem Brückengleichrichter aufgebaut, dessen eines Paar von Diagonalpunkten einerseits mit den n-Anschlüssen der Gleichrichterelemente und anderseits über einen Widerstand mit Masse verbunden ist und dessen anderes Paar von Diagonalpunkten an weitere Eingänge der Verriegelungseinrichtung angeschlossen ist.
Die Gleichrichter- schaltung ist vorzugsweise über in Reihe liegende, entgegengesetzt gepolte Gleichrichterelemente mit der Basis eines Transistors des Triggers verbunden, wobei ein zwischen den entgegengesetzt gepolten Gleichrichterelementen liegender Schaltungspunkt über einen zur Einstellung der Vorspannung für diesen Transistor dienenden, einstellbaren Widerstand mit der Betriebsspannungsquelle verbunden ist.
Fliesst z. B. infolge entsprechender Spannungsverhältnisse an den Eingängen der Gleichrichterschaltung bzw. der Verriegelungseinrichtung ein Strom über den einstellbaren Widerstand, dann wird das von dem Trig- ger der Verriegelungseinrichtung gesteuerte Relaisbetätigt. Dieser Fall tritt dann ein, wenn zum Zeitpunkt eines Kommandosignals alle Freigabesignale vorhanden sind.
Als Betriebsspannungen für die einzelnen Schaltungsteile der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung werden vorzugsweise Spannungen verwendet, die über Gleichrichter aus einer der Spannungen der Wechselstromnetze gewonnen sind.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung zum Parallelschelten von Wechselstromnetzen bzw. Zuschalten von Generatoren an in Betrieb befindliche Wechselstromnetze wird an Hand der folgenden Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In der Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung dargestellt. Die Schaltungsanordnung ist über einen Wandler W1 an die Spannung U1 des in Betrieb befindlichen Wechselstromnetzes und unter Verwendung des Wandlers W2 an die Spannung U2 beispielsweise eines dem Wechselstromnetz parallel zu schaltenden Generators angeschlossen. Jeder der beiden Wandler W1 und W2 besitzt ausser der Primärwicklung w1 bzw. w2 zwei Sekundärwicklungen w1' und w1" bzw. w2' und w2", von denen die Sekundärwicklungen w1' und w2' mit den Eingangsklemmen 1-2 und 3-4 der Phasenvergleicheinrichtung P und die Sekundärwicklungen w1" und w2" mit den Eingangsklemmen 5-6 und 7-8 der Amplitudenvergleicheinrichtung A verbunden sind.
Die Ausgangsklemmen 9-10 der Phasenvergleicheinrichtung P sind direkt an die Eingangsklemmen 9'-10' der Schaltungseinrichtung S angeschlossen, die eine Schlupfbegrenzungsschaltung und eine Zeitvorgabe- einrichtungenthält. Die mit der Zeitvorgabeeinrichtung verbundenen Ausgangsklemmen l1-12 der Schaltungseinrichtung S stehen mit den Eingangsklemmen 11'-12' der Verriegelungseinrichtung V in Verbindung und die mit der Schlupfbegrenzungsschaltung verbundenen Ausgangsklemmen 13-14 der Schaltungseinrichtung S sind an die Eingangsklemmen 13'-14' der Verriegelungseinrichtung V angeschlossen.
Die Amplitudenvergleicheinrichtung A ist über ihre Ausgangsklemmen 15-16 und 17-18 mit den Eingangsklemmen 15'-16' und 17'-18' der Verriegelungseinrichtung V verbunden, un deren Ausgangsklemmen ein das Parallelschaltkommando auslösendes Relais R angeschlossen ist.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende: In der Phasenvergleicheinrichtung P, die über den Wandler W1 an eine der Spannung U1 im Wechselstromnetz proportionale Spannung U1p und über den Wandler W2 an eine der Spannung U2 des parallel zu schaltenden Generators! proportionale Spannung U2p angeschlossen ist, wird eine dem jeweils vorhandenen Phasenwinkel zwischen den Spannungen U1 und U2 proportionale Spannung Up erzeugt;
.diese Spannung wird der Schaltungseinrichtung S über die Klemmen 9'-10' zugeführt.
Die Spannung Up beeinflusst sowohl die in der Schaltungseinrichtung S vorhandene Zeitvorgabeeinrich- tung als .auch ,die Schlupfbegrenzungs:schaltung und lässt dann eine ein Kommandosignal darstellende Spannung Usz an den mit der Zeitvorgabeeinrichtung verbundenen Ausgangsklemmen 11-12 der .Schaltungseinrichtung S entstehen, wenn bis zum Zeitpunkt des Phasenwinkels Null, d. h. der Spannung Up gleich Null, eine der Eigenzeit des verwendeten Kommandoschalters entsprechende Zeitdauer vorhanden ist.
Ebenfalls durch die Spannung Up wird die @in der Schaltungseinrichtung S enthaltene Schlupfbegrenzungsschaltung angereizt, die an, den Ausgangsklemmen 13,14 der Schaltungseinrichtung S eine ein Freigabesignal für die Verriegelungsein- richtung V darstellende Spannung Uss erzeugt, wenn
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die Frequenzen der Spannungen U1 und U2 eine vorgegebene Differenz nicht überschreiten, d. h. wenn der Schlupf zwischen dem Wechselstromnetz und dem par- allei zu schaltenden Generator einen vorgegebenen Wert einhält.
Hinsichtlich ihrer Amplitude werden die Spannungen U1 und U2 in der Amplitudenvergleicheinrichtung A verglichen, an deren Eingangsklemmen 5-6 eine über den Wandler W1 aus der Spannung U1 des Wechselstromnetzes abgeleitete Spannung Ula und an deren Eingangsklemmen 7-8 eine über den Wandler W2 aus der Spannung U2 des parallel zu schaltenden Generators abgeleitete Spannung Uta liegt. Hält das Amplitudenverhältnis der Spannungen U1 und U2 einen vorgegebenen Wert ein, dann werden von der Amplitu- denvergeicheinricbtung über ihre Ausgangsklemmen 15-16 und 17-18 weitere Freigabesignale Us1 und Us2 an die Verriegelungseinrichtung T geliefert.
Werden der Verriegelungseinrichtung V von der Schaltungseinrichtung S dass Kommandosignal Usz und das Freigabesignal Uss und von der Amplitudenvergleicheinrichtung A die Freigabesignale Usl und Us2 zugeführt, dann ist dies ein Zeichen dafür, dass das Amplitudenverhältnis sowie die Phasen- und Frequenzdifferenz der Spannungen U1 und U2 vorgegebene Werte einhalten; die Verriegelungseinrichtung V bringt dann das Relais R zum Ansprechen, das den Kommandoschalter betätigt, wodurch der Generator dem Wechselstromnetz parallel geschaltet wird.
Zur näheren Erläuterung des Aufbaues und der Funktionsweise der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung zum Parallelschalten zweier Wechselstromnetze bzw. zum Zuschalten eines Generators an ein im Betrieb befindliches Wechselstromnetz sollen im folgenden die einzelnen Schaltungsteile nacheinander für sich behandelt werden.
In der Fig. 2 ist zunächst ein Ausführungsbeispiel der Phasenvergleicheinrichtung P in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. Die beiden miteinander hinsichtlich ihrer Phase zu vergleichenden, aus den Span- nunglen U1 und U2 abgeleiteten Spannungen Ulp und U2p liegen an den Eingangsklemmen 1 und 2 bzw. 3 und 4 der Phasenvergleicheinrichtung P, die zwei Trigger Tpl und Tp2 enthält. Die beiden Trigger Tpl und Tp2 sind mit einem gemeinsamen Kopplungsglied K verbunden, das vorzugsweise über ein Anpassungsglied Ag an das Filter Fp angeschlossen ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Phasenvergleicheinrichtung P, bei der die Trigger symmetrisch und das Filter unsymmetrisch ausgeführt sind, ist als Blockschaltbild in der Fig. 3 gezeigt. Zur Symmetrierung der symmetrischen Trigger Tpsl und Tps2 besitzen die Sekundärwicklungen w1' und w2' der Wandler Mittenanzapfungen 19 und 20, die miteinander verbunden und sowohl an Masse M als auch an die Eingangsklemmen 21 und 22 der Trigger Tpsl und Tsp2 angeschlossen sind. Die Endender Sekundärwicklungen w1' und w2' der Wandler sind über einstellbare Widerstände R1 und R2 bzw. R3 und R4, die zur genauen Symmetriedung dienen, mit den Eingangsklemmen 23 und 24 des Triggers Tpsl bzw. mit den Eingangsklemmen 25 und 26 des Triggers Tps2 verbunden.
Der symmetrische Trigger Tpsl besitzt die Ausgangsklemmen 27, 28 und 29 und der symmetrische Trigger Tps2 die Ausgangsklemmen 30, 31 und 32; von diesen Ausgangsklemmen der beiden Trigger Tpsl und Tps2 sind die Ausgangsklemmen 29 und 32 gemeinsam an die Eingangsklemme 33 des vorzugsweise als Logikschaltung ausgeführten Kopplungsgliedes K geführt. Die anderen Ausgangsklemmen der symmetrischen Trigger Tps1 und Tps2, das sind die Ausgangsklemmen 27 und 28 sowie 30 und 31, sind an getrennte Eingangsklemmen 27' und 28' sowie 30' und 31' das Kopplungsgliedes K herangeführt.
Das Kopplungsglied K besitzt die beiden Ausgangsklemmen 34 und 35, von denen die Ausgangsklemme 34 über ein Anpassungsglied Ag an die Eingangsklemme 34' des unsymmetrischen Filters Fp und die Ausgangsklemme 35 an Masse M angeschlossen sind. Ebenfalls mit Masse M verbunden ist die Eingangsklemme 35' des unsymmetrischen Filters Fp. An den Ausgangsklemmen 9 und 10 des unsymmetrischen Filters Fp, die mit den Ausgangsklemmen der Phasenvergleicheinrichtung identisch sind, kann die dem Phasenwinkel zwischen den beiden Spannungen U1 und U2 bzw. Ulp und U2p proportionale Ausgangsgrösse abgenommen und der Schaltungseinrichtung S zugeführt werden.
Zur Gleichspannungsv ersorgung der Phasenvergleicheinrichtung P dient eine Gleichspannungsquelle, deren positive Klemme +U direkt an die Speiseklemme 36 des Kopplungsgliedes K und über einen Widerstand R5 sowohl mit den Ausgangsklemmen 29 und 32 der beiden symmetrischen Trigger Tpsl und Tps2 als auch mit der Eingangsklemme 33 des Kopplungsgliedes K verbunden ist.
Werden der Phasenvergleicheinrichtung P über die Sekundärwicklungen w1' und w2' der Wandler die beiden hinsichtlich ihrer Phasenlage miteinander zu vergleichenden Spannungen U1 und U2 bzw. Ulp und U2p zugeführt, dann erzeugen die symmetrischen Trigger Tpsl und Tps2 an ihren Ausgangsklemmen 27 und 28 bzw. 30 und 31 Rechteckspannungen Url und Ur2 bzw. Uri und Ur4, die jeweils gegeneinander um 180 in der Phase verschoben sind.
Diese Rechteckspannun- gen, deren bezogene Amplituden die Werte 0 oder l aufweisen, werden dem Kopplungsglied K zugeführt und rufen dann eine Rechteckspannung Urs an den Ausgangsklemmen 34 .und 35 des Kopplungsgliedes K hervor, wenn zur gleichen Zeit einander entsprechende Ausgangsklemmen 27 und 30 bzw. 28 und 31 der beiden symmetrischen Trigger Tpsl und Tps2 unterschiedliche Potentiale ( 0 und 1 ) aufweisen.
Aus dieser am Ausgang des Kopplungsgliedes K auftretenden Rechteckspannung Urs werden in dem unsymmetrischen Filter Fp die Wechselanteile ausgesiebt, so dass an den Ausgangsklemmen 9 und 10 des ,unsymme- trischen Filters Fp eine Gleichgrösse auftritt, deren Amplitude :dem Phasenwinkel zwischen den beiden Wechselgrössen proportional ist.
Zur Erläuterung der funktionellen Wirkungsweise der Phasenvergl.eicheinrichtung P soll im folgenden ausführlich auf ihre einzelnen Schaltungsteile eingegangen werden.
Inder Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines sym- metrischen Triggers dargestellt, wie er beispielsweise als ,symmetrischer Trigger Tpsl bzw. Tps2 in der Pha- senvergleicheinrichtung P nach Fig. 3 Verwendung finden kann. Dieser symmetrische Trigger, der zur genauen Erfassung des Nulldurchganges der Spannungen Ulp bzw. U2p eine möglichst kleine Steuerbreite besitzen soll, ist aus den beiden Transistoren T1 und T2 aufgebaut.
Die Emitter der beiden, vorzugsweise als NPN- Si-Transistoren ausgeführten Transistoren sind mitein-
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arider verbunden und direkt an Masse M angeschlossen. Zwischen dem Verbindungspunkt der Emitter der beiden Transistoren T1 und T2 und jeweils einer Basis der beiden Transistoren sind Gleichrichterelemente D1 und D2 angeschlossen und derart gepolt, dass bei jeder Halbwelle der dem symmetrischen Trigger an seinen Eingangsklemmen 23 und 24 bzw. 25 und 26 zugeführten Spannung nur jeweils ein Transistor leitend ist. Im übrigen ist der symmetrische Trigger in allgemein bekannter Weise aufgebaut, so dass auf eine weitere Ausführung bezüglich der Funktion seiner übrigen Schaltungselemente verzichtet werden kann.
Die Ausgangsklemmen 27, 28 und 29 bzw. 30, 31 und 32 der symmetrischen Trigger Tpsl und Tps2 sind, wie oben bereits erwähnt, mit den Eingangsklemmen 27, 28', 30', 31' und 33 des Kopplungsgliedes K verbunden, das vorzugsweise als Logikschaltung ausgeführt ist. Wie dem in der Fig. 5 dargestellten Schaltbild der Logikschaltung zu entnehmen ist, enthält diese eine Gleichrichtersteueranordnung G und einen Transistor T3. Die Basis B dieses Transistors ist über Gleichrichterelemente D3 und D4 der Gleichrichtersteueranordnung G mit jeweils einem Schaltungspunkt P1 und P2 verbunden. Der Schaltungspunkt P1 steht über die Gleichrichterelemente D5 und D6 der Gleichrichtersteueranordnung G mit den Eingängen 28' und 31' des Kopplungsgliedes K bzw. mit den Ausgängen 28 und 31 der symmetrischen Trigger Tpsl und Tps2 in Verbindung.
Ausserdem ist der Schaltungspunkt P1 über einen Widerstand R6 mit der Eingangsklemme 33 des Kopplungsgliedes K und damit auch mit den Ausgangsklemmen 29 und 32 der symmetrischen Trigger verbunden. Der Schaltungspunkt P2 steht über die Gleichrichterelemente D7 und D8 der Gleichrichtersteueranordnung G mit dem Eingängen 27' und 30' des Kopplungsgliedes K und damit mit den Ausgängen 27 und 30 der symmetrischen Trigger in Verbindung. Ferner ist der Schaltungspunkt P2 über einen Widerstand R7 an die Eingangsklemme 33 des Kopplungsgliedes K angeschlossen. Zwischen Basis B und Emitter E des Transistors T3 liegt der Widerstand R8. Der Kollektor C des Transistors T3 äst über einen Widerstand R9 mit der Klemme +U der Gleichspannungsquelle verbunden.
Die Ausgangsklemmen 34 und 35 sind einmal vom Kollektor C des Transistors T3 und zum anderen vom Emitter des Transistors T3 herausgeführt. Die Ausgangsklemme 35 ist direkt mit Masse M verbunden.
Wie aus den in den symmetrischen Triggern Tpsl und Tps2 erzeugten Rechteckspannungen Url bis Ur4 mittels des Kopplungsgliedes K eine Rechteckspannung Ur5 gewonnen wird, deren Gleichgrösse dem Phasenwinkel zwischen den beiden Spannungen Ulp und U2p proportional ist, soll an Hand der in der Fig. 6 dargestellten Diagramme erläutert werden.
Wird der Phasenvergleicheinrichtung P über die Sekundärwicklung w1' beispielsweise die aus der Spannung U1 des Wechselstromnetzes abgeleitete Spannung Ulp mit dem im oberen Diagramm der Fig. 6 dargestellten Zeitverlauf zugeführt, dann entstehen an den Ausgangsklemmen 27 und 28 des symmetrischen Trig- gers Tpsl Rechteckspannungen Url und Ur2, die um 180 phasenverschoben sind und deren bezogene Amplituden entweder die Werte 1 oder 0 besitzen. Ist die Spannung Ulp während der ersten Halbwelle positiv, dann besitzt die Rechteckspannung Url an der Ausgangsklemme 27 das Potential l und die Recht- eckspannung Ur2 an der Ausgangsklemme 28 das Potential 0 .
Während der folgenden negativen Halbwelle der Spannung Ulp nimmt die Rechteckspannung Url das Potential 0 und die Rechteckspannung Ur2 das Potential 1 an.
Wird gleichzeitig dem symmetrischen Trigger Tps2 über die Sekundärwicklung w2' beispielsweise die in der Phase bezüglich der Spannung Ulp um den Winkel α verschobene Spannung U2p mit dem im mittleren Diagramm der Fig. 6 dargestellten Zeitverlauf zugeführt, dann nimmt die an der Ausgangsklemme 30 des symmetrischen Triggers Tps2 stehende Rechteckspannung Uri während der positiven Halbwelle der Spannung U2p den Wert l und während der negativen Halbwelle der Spannung U2p den Wert 0 an. Umgekehrt dazu ist das Potential an der Ausgangsklemme 31 während der positiven Halbwelle der Spannung U2p 0 und während der negativen Halbwelle 1 .
Das jeweils bei einer bestimmten Polarität der beiden Spannungen Ulp und U2p an den Ausgangsklemmen der beiden symmetrischen Trigger Tpsl und Tps2 bzw. das an den Eingangsklemmen 27, 28', 30' und 31' des Kopplungsgliedes K vorhandene Potential ist in der Fig. 5 durch die Ziffern l und 0 an den entsprechenden Eingängen gekennzeichnet.
Wie bereits oben kurz ausgeführt wurde, soll an den Ausgangsklemmen 34 und 35 des Kopplungsgliedes K nur dann eine Ausgangsspannung auftreten, wenn die an den jeweils einander entsprechenden Ausgängen 27 und 30 bzw. 28 und 31 der beiden symmetrischen Trigger Tps1 und Tps2 auftretenden Rechteckspannungen Url und Uri bzw. Ur2 und Ur4 unterschiedliche Potentiale aufweisen. Das bedeutet für die Schaltung, dass in diesem Augenblick der Basistrom il des Transistors T3 des Kopplungsgliedes K Null sein muss. Dies ist dann und nur dann der Fall, wenn sowohl der über das Gleichrichterelement D3 der Gleichrichtersteueranordnung G fliessende Strom i2 als auch der über das Gleichrichterelement D4 fliessende Strom i3 Null ist.
Diese Ströme - i2 und i3 - sind .aber nur dann Null, wenn sowohl über das Gleichrichterelement D5 oder D6 als :auch über das Gleichrichterelement D7 oder D8 :der Gleichrichtezsteueranordnung G ein Strom fliesst. Voraussetzung dafür ist, dass an den Eingangsklemmen 27 oder 30' und an den Eingangsklemmen 28' oder 31' des Kopplungsgliedes K das Potential 0 vorhanden ist.
Nur dann nämlich fliesst von der mit der Klemme +U der Gleichspannungsquelle verbundenen Eingangsklemme 33 des Kopplungsgliedes K über den Widerstand R6 und das Gleichrichterelement D5 oder D6 und über den Widerstand R7 und das Gleichsichterelement D7 oder D8 ein Strom.
An den Ausgangsklemmen 34 und 35 des Kopplungsgliedes K entsteht also nur dann eine Ausgangsspannung, wenn an einer der Einangsklemmen 27' oder 30' und einer der Eingangsklemmen 28' oder 31' des .Kopplungs.gliedes K die Spannung den Wert 0 besitzt. Betrachtet man unter diesem. Gesichtspunkt die in Fig. 5 an den Eingangsklemmen des :Kopplun;
gs- gliedes K sowie die in den beiden oberen Diagrammen der Fig.6 tabellarisch zusammengestellten Potential- zuständ. der Spannungen Url bis Ur4, dann erkennt man, .dass :die gestellte Bedingung nur dann erfüllt ist, wenn an der Eingangsklemme 27' ein 0 -Potential, an der Eingangsklemme 3 0' ,ein 1 -Potential,
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an der Eingangsklemme 28' ein 1 -Potenial und an der Eingangsklemme 31' ein 0 -Potential herrscht.
Ausserdem tritt an den Ausgangsklemmen 34 und 35 des Kopplungsgliedes K auch eins Spannung auf, wenn an der Eingangsklemme 27' ein 1 -Potential, an der Eingangsklemme 30' ein 0 -Potential, an der Eingangsklemme 28' ein 0 -Potential und an der Eingangsklmeme 31' ein 1 -Potential vorhanden ist. Der Verlauf der an den Ausgangsklemmen 34 und 35 des Kopplungsgliedes K liegenden Spannung Urs in Abhängigkeit von der Zeit t ist im unteren Diagramm der Fig. 6 dargestellt.
Ändert sich der zwischen den beiden Spannungen Ulp und U2p vorhandene Phasenwinkel, wird er beispielsweise kleiner als der in der Fig. 6 eingezeichnete Phasenwinkel, dann werden die die Rechteckspannung Urs bildenden Rechteckimpulse schmaler; steigt der Phasenwinkel dagegen an, dann nehmen die Rechteckimpulse an Breite zu und erreichen bei einem Phasenwinkel von 180 ihre maximale Breite.
Die Amplitude der Rechteckspannung Urs ist, wenn die Gleichspannungsquelle eine konstante Gleichspannung liefert, ebenfalls konstant und ist von gegebenenfalls den Spannungen Ulp und U2p überlagerten Störungen nicht beeinflusst. Die Rechteckspannung Urs ist daher dem Phasenwinkel exakt proportional.
Die Rechteckspannung Urs wird dem unsymmetrischen Filter Fp zugeführt, das die Wechselstromanteile aus dieser Spannung aussiebt. Es tritt dann an den Ausgangsklemmen 9 und 10 des unsymmetrischen Filters Fp, das beispielsweise den in der Fig. 7 diargestell- ten Schaltungsaufbau als Reaktanzfilter besitzen kann, eine Gleichgrösse auf, deren Amplitude dem Phasenwinkel zwischen den beiden Spannungen U1p und U2p proportional ist.
Wird der Phasenwinkel zwischen zwei Spannungen unterschiedlicher Frequenzen gemessen, wie es bei einer Schaltungsanordnung zum Parallelschelten von Wechselstromnetzen der Fall ist, dann entsteht anstelle der Gleichgrösse eine sich entsprechend der Periode des Schlupfes ändernde Dreckspannung Up, die jeweils nach einer Schlupfperiode im Synchronpunkt, d. h. bei Übereinstimmung der Phasenlage der beiden Spannungen, die Amplitude Null hat und jeweils eine halbe Schlupfperiode danach - bei Gegenphasigkeit der beiden Spannungen - ihre grösste Amplitude aufweist. Je grösser die Frequenzdifferenz der beiden Spannungen ist ,um so grösser ist auch die Schlupffrequenz und um so kürzer ist die Schlupfperiode.
Infolgedessen zeigt die in der Fig. 8 ausgezogene Kurve K1 mit dem steilsten Anstieg eine relativ hohe Frequenzdifferenz an, während die beiden anderen strichliert bzw. strichpunktiert gezeichneten, flacher ansteigenden Kurven K2 und K3 auf eine relativ kleine Frequenzdifferenz hindeuten.
Es ist bekannt, dass Reaktanzfilter nur dann einwandfrei arbeiten, wenn an ihren Eingängen etwa der der Berechnung zugrunde gelegte Eingangswiderstand konstant vorhanden ist. Um diese Bedingung einzuhalten, ist zwischen dem Kopplungsglied K und dem unsymmetrischen Filter Fp das Anpassungsglied Ag vorgesehen. Dieses Anpassungsglied Ag muss derart dimensioniert sein, dass es den relativ hohen Ausgangswiderstand des Kopplungsgliedes, wie er sich bei gesperrtem Transistor T3 ergibt, auf den der Berechnung zugrunde gelegten Eingangswiderstand des Filters Fp herabmin- dert und bei leitendem Zustand des Transistors T3, d. h. niederohmigem Ausgangswiderstand des Kopplungsgliedes K, auf den gewünschten Wert des Eingangswiderstandes des Filters Fp anhebt.
Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass das Anpassungsglied Ag aus einer Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Gleichrichterelementes besteht.
Ein Ausschnitt aus der Phasenvergleicheinrichtung P mit dem Anpassungsglied Ag zeigt die Fig. 9. Ist der Transistor T3 des Kopplungsgliedes K gesperrt, dann liegt an den Ausgangsklemmen 34 und 35 des Kopplungsgliedes K eine relativ hohe Spannung, so dass der von der Klemme +U der Gleichspannungsquelle üer den Widerstand R9 und über die Eingangsklemmen 34' und 35' des unsymmetrischen Filters Fp fliessende Strom vorwiegend den niederohmigen Weg über das Gleichrichterelement D9 des Anpassungsgliedes Ag wählt. Geht der Transistor T3 des Kopplungsgliedes K bei entsprechender Ansteuerung der Eingangsklemmen des Kopplungsgliedes K in den leitenden Zustand über, dann sinkt die Spannung an den Ausgangsklemmen 34 und 35 des Kopplungsgliedes K erheblich ab.
Das Gleichrichterelement D9 des Anpassungsgliedes Ag stellt bei dieser Spannung einen relativ hochohmigen Widerstand dar, so dass nunmehr der Widerstand R10 des Anpassungsgliedes Ag wirksam wird, wodurch eine Erhöhung des in diesem Falle sonst sehr niedrigen Ausgangswiderstandes des Kopplungsgliedes K erzielt wird.
Die sich mit der Schlupffrequenz ändernde, an den Ausgangsklemmen 9-10 der Phasenvergleicheinrichtung P auftretende Dreieckspannung Up wird der Schaltungseinrichtung S über deren Eingangsklemmen 9'-10' zugeführt. Die Schaltungseinrichtung S enthält, wie die Fig. 10 erkennen lässt, die Zeitvorgabeeinrichtung Z und die Schlupfbegrenzungsschaltung Sch, die über einen Impedanzwandler J mit den Eingangsklemmen 9'-10' der Schaltungseinrichtung S bzw. mit den Ausgangsklemmen 9-10 der Phasenvergleicheinrichtung P verbunden sind.
Der Impedanzwandler J, dem gegebenenfalls ein Verstärker vorgeschaltet sein kann, stellt eine als Emit- terfolger bekannte Schaltung dar und enthält unter anderem den Transistor T4, dessen Basis einerseits über den Widerstand R11 mit dem Pluspol der Be- triebsspannungsquelle und anderseits mit der Eingangsklemme 9' :der Schaltungseinrichtung S verbunden ist.
Der Emitter des Transistors T4 ist über einen Widerstand R12 mit Spannungsabgriff 36 an Masse M angeschlossen, und der Kollektor des Transistors T4 ist mit dem Pluspol der Betriebsspannungsquelle verbunden. Zwischen der ,Basis des Transistors T4 :und Masse M liegt der übliche Eingangswiderstand R13.
An den Ausgang des Impedanzwandlers J ist die Zeitvorgabeeinrichtung Z angeschlossen, und zwar über den an den Schaltungspunkt 37 angeschlossenen, Aals Differenziergl@ied wirkenden Kondensator C1 und über ,den am Spannungsabgriff 36 des Widerstandes R12 liegenden, ein Proportionalglied bildenden Widerstand R14; der Masseanschluss M der Zeitvorgabeeinrichtung Z ist direkt mit der Eingangsklemme 10' der Schal- tungseinrichtung S verbunden. Das Diffzerenzierglied Cl und das Proportionalglied R14 sind im gemeinsamen.
Schaltungspunkt 38 miteinander verbunden, der direkt an die eine .Eingangsklemme 38' des Verstärkers Vstl :angeschlossen ist; die andere Eingangsklemme 39' des Verstärkers Vstl ist mit Masse M verbunden. Aus-
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gangsseitig ist der Verstärker Vstl an den Klemmen 41 und 42 an den Trigger Tz angeschlossen, der bei entsprechender Ansteuerung an seinen Ausgangsklemmen 11-12 der Schaltungseinrichtung S die das Kommandosignal der Zeitvorgabeeinrichtung Z darstellende Spannung Usz erzeugt.
Als Trigger Tz kann der in der Fig. 11 dargestellte Trigger verwendet werden, der die beiden beispielsweise als NPN-Transistoren ausgeführten Transistoren T5 und T6 enthält, deren Emitteranschlüsse direkt mit Masse M verbunden sind. Die Kollektoranschlüsse der beiden Transistoren T5 und T6 sind mittels der Arbeitswiderstände R15 und R16 an den Pluspol der Betriebsspannungsquelle angeschlossen. Zwischen dem Kollektor des Transistors T6 und der Basis des Transistors T5 Liegt der Widerstand R17, der das Potential am Kollektor des Transistors T6 auf die Basis des Transistors T5 überträgt.
Die Basis des Transistors T5 steht ausserdem über das Gleichrichterelement D10 mit dem Masseanschluss M in Verbindung, wobei das Gleichrichterelement derart gepolt ist, dass sich für einen über die Widerstände R16 und R17 fliessenden Strom der Betriebsspannungsquellz eine Sperrwirkung ergibt.
Der Transistor T6 des Triggers Tz ist nur dann leitend, wenn die Eingangsklemme 41 des Triggers Tz infolge entsprechender Ansteuerung ein im Vergleich zur Eingangsklemme 42 negatives Potential aufweist. In diesem Falle ist nämlich der Transistor T5 gesperrt, wodurch sich ein relativ hohes Potential am Kollektor des Transistors T5 einstellt.
Da der Kollektor des Transistors T5 über das Gleichrichterelement D11 mit der Basis des Transistors T6 verbunden ist, wird der Transistor T6 erst bei einer durch den Schwellwert des Gleichrichterelementes D11 bestimmten Amplitude der an den Klemmen 41-42 auftretenden Eingangsgrösse leitend; d. h. erst beim Überschreiten einer vorbestimmten Amplitude der Eingangsgrösse tritt an den Ausgangsklemmen 11-12 des Triggers Tz ein Sprung der Spannung Uss von dem bezogenen Amplitudenwert 1 auf den Wert 0 .auf.
Der Trigger Tz wird, wie oben bereits angedeutet wurde, über den Verstärker Vstl von dem Impedanz- wandler J der Schaltungseinrichtung S gesteuert. Tritt an den Eingangsklemmen 9'-10' der Schaltungseinrichtung S, d.h. am Eingang des Impedanzwandlers J, die Dreieckspannung Up auf, dann bildet sich am Widerstand R12 eine die eine Ausgangsgrösse des Impedanzwandlers J bildende Spannung Up', die der Spannung Up entspricht, da ein Emitterfolger keine Spannungsverstärkungdurchführt.
Die Spannung Up' stellt die eingeprägte Spannung des Kondensators C1 dar, der in dieser Anordnung als Differenzierglied wirkt und infolgedessen an einem Strom ie durchflossen wird, der sich durch folgende Beziehung beschreiben lässt.
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Bezeichnet man das Teilerverhältnis des Widerstandes R12 mit k, dann liegt zwischen dem Spannungsabgriff 36 und Masse M, d. h. am Widerstand R14, die eine weitere Ausgangsgrösse des Impedanzwandlers J darstellende Spannung k . Up', die einen Strom
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durch das Proportionalglied R14 treibt. Bei Gleichheit der Ströme ie .und iR14 folgt aus den Beziehungen (1) und (2)
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woraus sich für die Vorgabezeit tv die Beziehung
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ableiten lässt.
Diese Gleichung (3) lässt erkennen, dass die Vorgabezeit tv vom Schlupf unabhängig ist und in einfacher Weise der Eigenzelt des jeweiligen Kommandoschalters angepasst werden kann, indem eine oder mehrere der Grössen Cl, R14 und k verändert werden.
Die Ströme ie und iR14 werden einem gemeinsamen Schaltungspunkt 38 zugeführt, so dass der mit diesem Schaltungspunkt 38 verbundene Verstärker Vstl einen der Summe der beiden Ströme entsprechenden Strom i, durch den Eingangskreis des Triggers Tz treibt. Geht bei einem Vorzeichenwechsel der Stromsumme die Amplitude des Stromes is durch Null -dies tritt zu einem um .die Vorgabezeit tv vor dem Zeitpunkt des Phasenwinkels Null liegenden Zeitpunkt ein -, dann erzeugt der Trigger Tz an seinem Ausgang 11-12 ein Ausgangspotential, das sich, als Sprung der bezogenen Amplitude der Spannung Usz von 1 auf 0 darstellt und das Kommandosignal der Zeitvorgabeeinrichtung Z bildet.
Ausser der Zeitvorgabeeinrichtung Z ist, wie es ebenfalls in der Fig. 10 dargestellt ist, die Schlupfbegrenzungsschaltung Sch an den Ausgang des Impedanz- wandlers J angeschlossen, und zwar derart, dass ihre Eingangsklemme 43 mit dem Schaltungspunkt 36 des Impedanzwandlers J und ihre Eingangsklemme 44 mit Masse M verbunden ist. Die Schlupfbegrenzungsschaltung Sch enthält einen Verstärker Vst2, an dessen Ausgang der Trigger Tsch angeschlossen ist.
Beide Bausteine; sowohl der Verstärker Vst2 als auch der Trigger Tsch, können in ihrem Aufbau im "v,sent- lichen seit den entsprechenden Bausteinen - Vstl und Tz - der Zeitvorgabeeinrichtung Z übereinstimmen, da. in beiden Fällen die gleiche Aufgabe, nämlich die Über- wachung ider Amplitude :
einer elektrischen Grösse, erfüllt werden soll. Dass sich die Schlupfbegrenzung auf eine solche Aufgabe zurückführen lässt, soll .durch die folgenden Ausführungen bewiesen werden. Allgemein gilt für den Phasenwinkel 9' - @ . t .
(4) Setzt man. Liinearität varaus, dann gilt auch, wenn qp,. der Vorgabewinkel und t" wieder die Vorgabezeit ist,
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Es gilt dann. auch die Gleichung
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wenn Ts die Periodendauer des Schlupfes, fs die Frequenz des Schlupfes und s der Schlupf ist; mit fN ist die Frequenz des Wechselstromnetzes, d. h. die Frequenz der Spannung Ul bezeichnet.
Die Schlupfbegrenzungsschaltung Sch soll beim Überschreiten einer zulässigen Frequenzdifferenz szu1 ein Sperren der Verriegelungseinrichtung V bewirken; dies lässt sich mathematisch durch die Beziehung
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ausdrücken. Berücksichtigt man die Beziehung (3), dann folgt aus der Gleichung (7):
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Da d#p/dUp' eine wählbare, konstante Grösse ist, läuft die Schlupfbegrenzung auf eine Beobachtung der Spannung Up' hinaus. Überschreitet die Spannung Up' also eine vorgegebene Amplitude, dann springt die Ausgangsspannung Uss des Triggers Tsch von dem bezogenen Amplitudenwert 0 auf den Wert l , was zum Sperren der Verriegelungseinrichtung V führt.
Andernfalls liegt an den Ausgangsklemmen 13-14 der Schlupfbegrenzungsschaltung Sch eine Spannung Uss mit dem bezogenen Amplitudenwert 0 , der als Freigabesignalauf die Verriegelungseinrichtung V wirkt.
Eine weitere Möglichkeit der Schlupfbegrenzung besteht darin, dass die am Widerstand R12 des Impe- danzwandlers J liegende Ausgangsgrösse Up' durch ein an den Schaltungspunkt 37 angeschlossenes weiteres Differenzierglied differenziert wird. Die sich aus der Differentiation ergebende Grösse kann zur Steuerung eines Triggers verwendet werden, der bei einer Amplitude dieser Grösse, die einem unzulässig hohen Schlupf entspricht, ein Sperrsignal an die Verriegelungseinrichtung V liefert.
Es ist vorteilhaft, wenn zur Ermittlung sehr kleiner Schlupfe, wie es beim Parallelschatten synchroner Netze erforderlich ist, ausser der Schlupfbegrenzungsschaltung Sch eine an sich bekannte Winkel-Zeit-Kontrolle vorgesehen ist. Diese Winkel-Zeit-Kontrolle kann beispielsweise an den Ausgang des Impedanzwandlers J oder auch der Phasenvergleicheinrichtung P angeschlossen sein. Mit dieser Winkel Zeit-Kontzolle werden die Spannungen Up bzw. Up' mit dem in der Fig. 8 gezeigten zeitlichen Verlauf beobachtet, und zwar in der Weise, dass beim Erreichen eines vorgegebenen Amplituden- wertes der Spannung Up -ein Zeitwerk angelassen wird, das nach einer vorbestimmten Zeitdauer in der Grössenordnung von einigen 10 sec abgelaufen ist.
Liegt die Amplitude der Spannung Up nach dieser Zeitdauer unter einem vorgegebenen Wert, dann, wird beispielsweise von einem Trigger eine Ausgangsspannung mit dem bezogenen Amplitudenwert 0 erzeugt, die als weiteres Kommandosignal auf der Verriegelungseinrichtung V wirkt. Hat die Spannung Up nach der vorgegebenen Zeitdauer jdeoch die vorbestimmte Amplitude überschritten, dann erzeugt der Trigger eine Spannung mit dem bezogenen Amplitudenwert l , der ein Sperrsignal für die Verriegelungseinrichtung V darstellt.
Ausser den zulässigen Phasen- und Frequenzdifferenzen anzeigenden, von der Phasenvergleicheinrichtung P bzw. von der Schaltungseinrichtung S an die Verriegelungseinrichtung V gelieferten Kommando- bzw. Freigabesignalen ist die Abgabe eines. Parallelschaltkommandos auch davon abhängig, ob die Amplituden der Spannungen U1 und U2 übereinstimmen bzw. ihr Verhältnis einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Dieses Kriterium anzeigende Freigabesignale werden von der in der Fig. 12 in Form eines Blockschaltbildes dargestellten Amplitudenvergleicheinrichtung A erzeugt.
Die Amplitudenvergleicheinrichtung A ist mit ihren Eingangsklemmen 5 und 6 an die Sekundärwicklung w1" des an der Spannung U1 des Wechselstromnetzes liegenden Wandlers Wl und mit ihren Eingangsklemmen 7-8 an die Sekundärwicklung w2" des an der Spannung U2 des parallel zu schaltenden Generators liegenden Wandlers W2 angeschlossen.
An den Eingangsklemmen 5 und 6 der Amplitudenvergleicheinrichtung A liegt der Brückengleichrichter BGl, der eine Gleichspannung .an die Eingangsklemmen 45 und 46 des, symmetrischen Filters Fal liefert. Das Filter Fal besitzt die beiden Ausgänge 47-48 und 48-49, von dienen der eine Ausgang 47-48 über einen festen Widerstand R19 mit dem Eingang 50-51 des unsymmetrischen Triggers Tal verbunden ist.
Der andere Ausgang 48A.9 des symmetrischen Filters Fal steht über umschaltbare Widerstände R20, R21, R22, R23 mit dem Eingang 52-53 des anderen unsymmetrischen Triggers Tat in Verbindung.
Der Eingang 52-53 des anderen unsymmetrischen Triggers Tat ist ausserdem an das symmetrische Filter Fa2 @angeschlossen, dem ein @an die Sekundärwicklung w2" des Wandlers W2 angeschlossener Brückengleichrichter BG2 vorgeschaltet ist. Dieser Brückengleichrichter erzeugt an :den Eingangsklemmen 54 und 55 des symmetrischen Filters Fa2 eine Gleichspannung, die nach Unterdrückung ihrer Welligkeit durch das Filter Fa2 als geglättete Gleichspannung an den Ausgängen 56-57 rund 57-58 des symmetrischen Filters Fa2 auftritt.
Von den Ausgängen des symmetrischen Filters Fa2 ist der eine Ausgang 56-57 über einen festen Widerstand R24 mit dem Eingang 52-53 des unsymmetrischen Triggers Tat verbunden, während der andere Ausgang 57-58 über weitere umschaltbare Widerstände R25, R26, R27 und R28 an den Eingang 50-51 des unsymmetrischen Triggers Tal angeschlossen ist.
Den beiden unsymmetrischen Triggern Tal und Tat werden von den symmetrischen Filtern Fal und Fa2 geglättete Gleichströme zugeführt, die bei Gleichheit ihrer Amplitudenwerte einen Sprung der an den Ausgangsklemmen 15-16 und 17-18 der Amplituden- vergleicheinrichtung A liegenden Spannungen Usl und Us2 verursachen. Das Eintreten des Spannungssprunges ist abhängig von den Amplituden der Spannungen UI und U2.
Da es nicht erforderlich ist, dass bei .genauer Übereinstimmung der Amplituden das Parallelschelten erfolgt, sondern nur ein vorgegebenes Amplitudenver- hältnis eingehalten werden muss, sind die umschaltbaren Widerstände R20 bis .R23 sowie R25 bis R28 vorge-
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sehen, die die Einstellung eines gewünschten Ampfi- tudenverhältnisses der Spannungen U1 und U2 gestatten;
die Ausgangsispannung Usl des unsymmetri.- schen Triggers Tal wird dann beispielsweise von .den ihm über den festen Widerstand R19 sowie über den jeweils eingeschalteten der Widerstände R25 bis R28 zufliessenden Gleichströmen derart beeinflusst, dass sie bei einer Amplitude der Spannung U2, die grösser ist als eine zulässige maximale Amplitude der Spannung U1, von einem bezogenen Amplitudenwert 0 auf einen Amplitudenwert l springt.
In ähnlicher Weise kann durch entsprechende Dimensionierung der Widerstände R20 bis R23 der unsymmetrische Trigger Tat dahingehend beeinflusst werden, dass er bei einer Amplitude der Spannung U2, die grösser ist als eine vorgegebene kleinste Amplitude der Spannung U1, an seinen Ausgangsklemmen 17-18 eine Spannung Us2 liefert, die vom bezogenen Amplitudenwert 1 auf den bezogenen Wert 0 springt.
Ist dafür Sorge getragen, dass die Verriegelungseinrichtung V nur dann ein Parallelschaltkommando abgibt, wenn sämtliche ihr zugeführten Spannungen den bezogenen Amplitudenwert 0 aufweisen, dann ist durch die beschriebene Dimensionierung der Amplitudenvergleicheinrichtung A sichergestellt, dass die, Verriegelungseinrichtung V im Sinne der Abgabe eines Parallelschaltkommandos nur dann beeinflusst wird, wenn die Amplitude der Spannung U2 nicht grösser als eine vorgegebene maximale Amplitude der Spannung U1 und nicht kleiner als eine vorgegebene minimale Amplitude der Spannung U1 ist.
Als symmetrisches Filter Fal bzw. Fa2 kann das in. der Fig. 13 dargestellte Filter verwendet werden. Das Filter ist nach Art eines # # -Gliedes aufgebaut und enthält in seinen beiden Längszweigen je eine Induktivität L1, die aus Gründen guter Symmetrierung unter Verwendung eines einzigen Eisenkernes hergestellt sind; in den Querzweigen des # # -Gliedes sind die Kondensatoren C2 und C3 angeordnet, von denen dem Kondensator C3 der mit einem Abgriff versehene Widerstand R29 parallel geschaltet ist. Das Filter, das die Frequenzanteile der durch die Welligkeit des von den Brückengleichrichtern BG1 bzw.
BG2 gleichgerichteten Stromes gegebenen elektrischen Grösse dämpfen soll und infolgedessen eine Tiefpass- oder Bandpasscharakteristik aufweisen muss, kann zur Verbesserung der Filterwirkung gegebenenfalls nach Art einer Kettenschaltung aus mehreren h ## -Gliedern zusammengesetzt sein.
Die in der Amplitudenvergleicheinrichtung A verwundeten unsymmetrischen Trigger Tal und Tat können in ihrem schaltungsmässigen Aufbau mit dem in der Fig. 11 dargestellten Trigger Tz übereinstimmen.
Es ist zweckmässig, wenn der Amplitudenvergleicheinrichtung A eine Prüfschaltung zugeordnet ist, die über jeweils einen festen Widerstand mit den geglätteten Gleichspannungen der symmetrischen Filter Fal und Fa2 gespeist wird. Durch entsprechende Dimensionie- rung der beiden festen Widerstände lässt sich erreichen, dass ein von den Gleichspannungen beeinflusster Trigger an seinem Ausgang eine Spannung mit dem bezogenen Amplitudenwert 0 erzeugt, wenn die Amplitude der Spannung U1 des Wechselstromnetzes grösser ist als eine vorbestimmte, kleinste Amplitude.
Ist als kleinste Amplitude diejenige Amplitude gewählt, bei der die aus der Spannung des Wechselstromnetzes gewonnene Betriebsspannung für die einzelnen Schaltungsteile der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung gerade noch zum einwandfreien Arbeiten der einzelnen Schaltungsteile ausreicht, dann kann auch durch ein infolge zu niedriger Betriebsspannung verursachtes, fälschlicherweise abgegebenes Freigabesignal kein Parallelschaftkommando hervorgerufen werden.
Die Freigabesignale der Amplitudenvergleicheinrichtung A mit der zugeordneten Prüfschaltung und der Schlupfbegrenzungsschaltung Sch sowie die Kommandosignale der Zeitvorgabeeinrichtung Z und der Winkel- Zeit-Kontrolle werden der Verriegelungseinrichtung V zugeführt, deren Schaltbild in der Fig.14 dargestellt ist. Die Verriegelungseinrichtung V besteht aus einer Gleichrichterschaltung Gsch und einem Trigger Tv. Die Gleichrichterschaltung Gsch besitzt die Eingänge 15', 17', 59 und 60 sowie 11' und 13'; ein weiterer, an Masse M angeschlossener Eingang ist mit den entsprechenden Ausgängen der vorgeschalteten Schaltungsteile, wie Amplitudenvergleicheinrichtung A, Prüfschaltung, Zeitvorgabeeinrichtung Z, Schlupfbegrenzungsschaltung Sch und Winkel-Zeit-Kontrolle, verbunden.
Von den Eingängen der Gleichrichterschaltung Gsch sind die Einginge 15', 17', 59 und 60 über gleichartig gepolte Gleichrichterelemente D12 bis D15 an einen Anschluss des Widerstandles R30 angeschlossen, dessen anderer Anschluss mit dem Schaltungspunkt P3 der einen Diagonalen des Brückengleichrichters BG3 in Verbindung steht. Der andere Schaltungspunkt P4 dieser Diagonalen de Brückengleichrichters BG3 ist über den Widerstand R31 mit Masse M verbunden. Die Schaltungspunkte P5 und P6 der anderen Diagonalen des Brückengleichrichters ,G3 sind über jeweils einen Kondensator C4 und C5 an die Eingänge 11' und 13' der Gleichrichterschaltung Gsch angeschlossen. Jeweils ein Kondensator C6 bzw. C7 liegt auch zwischen dem Schaltungspunkt P5 bzw. P6 und Masse M.
Die Gleichrichterschaltung Gsch steht über das Gleichrichterelement D16 mit dem Trigger Tv der Verriegelungseinrichtung V in Verbindung, der beispielsweise zwei NPN-Transistoren T7 und T8 enthält. Die Basis des Transistors T7 ist über ein Gleichrichterelement D17 mit dem Gleichrichterelement D16 verbunden, und zwar derart, dass die beiden Gleichrichterelemente entgegengesetzt gepolt sind. Ein zwischen den beiden Gleichrichterelementen D16 und D17 liegenden Schaltungspunkt 61 ist über den veränderbaren Widerstand R32 mit dem Pluspol der Betriebsspannungs- quellle verbunden.
Der ,Kollektor des Transistors T7 eist über den üblichen Arbeitswiderstand R33 ebenfalls an den Pluspol der Betriebsspannungsquelle angeschlossen und ausserdem mittels des Gleichrichterelementes D18 an die Basis .des Transistors T8 unigekoppelt. Der Emitter des Transistors T8 ist ebenso wie der des Transistors T7 direkt mit Masse M verbunden, und zwischen dem Kollektor (des Transistors T8 und dem Pluspol der Betriebsspannungsquelle ist .das Relais R angeordnet, das .das Parallelschaltkommando abgibt.
Das Relais R ist immer dann .aberregt, wenn der Transistor T8 gesperrt bzw. der Transistor T7 leitend ist. Dies ist dann der Fall, wenn der über .den die Vorspannung für den Transistor T7 einstellenden Widerstand R32 fliessende Strom i4 Null ist. Voraussetzung dafür wiederum ist, dass der Stromkreis über den Brückengleichrichter #BG3 .gesperrt ist.
Dies kann einmal dadurch eintreten, dass infolge eines bezogenen Ampli- tudenwertes 1 an einem oder mehreren der Eingänge 15', 17', 59 und/oder 60 das Gleichrichterelement D16 gesperrt ist. Zum anderen ist der Stromkreis über dem
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Brückengleichrichter BG3 stets auch dann gesperrt, wenn die Zeitvorgabeeinrichtung Z und die Schlupfbegrenzungsschaltung Sch an die Eingänge 11' und 13' bzw. an die Schaltungspunkte P5 und P6 Spannungen mit den bezogenen Amplitudenwerten l liefern.
Liegen dagegen an sämtlichen Eingängen der Gleichrichterschaltung Gsch Spannungen mit den bezogenen Amplitudenwerten 0 , dann ist der Stromkreis über den Brückengleichrichter BG3 durchlässig, d. h. es fliesst ein Strom il. Dieser Strom i4 verursacht am Widerstand R32 einen Spannungsabfall und damit ein Absinkendes Potentials an der Basis des Transistors T7. Der Transistor T7 wird dadurch gesperrt und damit der Transistor T8 in bekannter Weise durchlässig; es fliesst ein Kollektorstrom, der das Relais R zum Ansprechen bringt und dadurch das Parallelschaltkommando auslöst.
Da die Spannungen an den Eingängen der Gleichrichterschaltung nur dann die bezogenen Amplitudenwerte 0 aufweisen, wenn das Amplitudenverhältnis sowie die Phasen- und die Frequenzdifferenz der Spannungen des Wechselstromnetzes und des parallel zu schaltenden Generators vorgegebene Werte einhalten, ist gewährleistet, dass nur dann ein Parallelschaltkom- mando erfolgt, wenn sämtliche der aufgezählten Be- dingungen erfüllt sind.