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Publication number: DE231159C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT/

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c. GRUPPE

VOIGT & HAEFFNER AKT.-GES. in FRANKFURT α. M.-BOCKENHEIM.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Mai 1910 ab.

Es sind Anordnungen bekannt, bei denen der Zustand zweier parallel zu schaltender Wechselstrommaschinen in bezug auf die zu erfüllende Bedingung der Wechselgleichheit eindeutig erkannt bzw. geregelt werden kann. Es werden hierbei phasenverschobene elektromotorische Kräfte der einen Maschine mit den elektromotorischen Kräften der anderen Maschine so geschaltet, daß sich diese elektromotorischen

ίο Kräfte je nach der augenblicklich herrschenden gegenseitigen Phasenverschiebung addieren oder. subtrahieren. Die dadurch entstehende Interferenzspannung wird in einer geeigneten Zusammenstellung von Relais derart verwertet, daß immer nur ein bestimmter Kontakt für einen Geschwindigkeitszustand »zu schnell« bzw. »zu langsam« erfolgen kann. Es werden also bei dieser Anordnung phasenverschobene Spannungen miteinander verglichen, und man kann sagen, daß die parallel zu schaltenden Wechselstrommaschinen elektromotorisch miteinander verglichen werden.

Nun braucht man aber die Maschinen durchaus nicht elektromotorisch zu vergleichen; man kann sie auch elektromagnetisch vergleichen und bekommt dabei die Vorteile billigerer Anordnungen und wesentlich geringeren Stromverbrauchs. . ' . ■
Im folgenden soll eine zu diesem Zwecke dienende Anordnung beschrieben werden. I und II stellen zwei zusammenzuschaltende Wechselstrommaschinen dar, wobei angenommen sein möge, daß I die bereits im Betriebe befindliche und II die dieser parallel zu schaltende Maschine ist. Der Zustand ihres Synchronismus kann in normaler Weise an der Phasenlampe c erkannt werden. Die Vorrichtung, die die exakten Signale für den Geschwindigkeitszustand »zu schnell« bzw. »zu langsam« gibt oder überhaupt die selbsttätige Synchronisierung bewirkt, besteht in der Hauptsache aus zwei Relais, bei denen die mit den Wicklungen a und b bzw. a' und V versehenen Eisenkerne die Anker I bzw. V beeinflussen, die die Kontakte g und h der Signalvorrichtung 0, f oder der Steuervorrichtung m, η für die Synchronisierung schließen.

Die Spulen α und b sind so auf denselben Eisenkern gewickelt, daß sie genau gleiche magnetische Wirkungen und . auch gleiche Ohmsche Widerstände aufweisen; α' und V sind ebenfalls' zwei genau gleiche Spulen, die auf einen gemeinsamen Eisenkern gewickelt sind.

Der Spule α ist ein induktionsfreier Widerstand w vorgeschaltet. Der Strom in der Spule α ist aus diesem Grunde nahezu phasengleich mit der von der Maschine II erzeugten elektromotorischen Kraft. Es ergibt sich dabei ein Stromverlauf von Maschine II, Leitung i, 2, 3, Widerstand w, Spule a, Leitung 4, Kontakt q, Anker V', Leitungen 5, 6 zurück zur Maschine II. ■■

Der Spule b ist eine Drosselspule d vorgeschaltet, die so bemessen ist, daß bei gleicher Spannung der Maschinen die Ströme in a

und b einander gleich sind, nur eilt der Strom in b der von der Maschine I erzeugten elektromotorischen Kraft um einen bestimmten Winkel nach. Der Stromverlauf ist dann folgender:

Maschine I, Leitungen y, 8, Spulen d und b, Leitung 4, Kontakt q, Anker V, Leitungen 5, 9 zurück zur Maschine I.

Den Spulen a' und b' sind ebenfalls Widerstände w' und w" vorgeschaltet, die jedoch beide gleich und induktionsfrei sind, Spule a'. erhält Strom von der Maschine I, 7, 8, w', a', Kontakt r, Anker I, 5, 9 und zurück zur Maschine I. Spule V empfängt Strom von der Maschine II über 1, 2, w", V, r, I₁ 5, 6 zurück zur Maschine II.

Die Spulen α und b sind so geschaltet, daß sie sich in ihrer Wirkung aufheben, wenn der Anker V den Kontakt q geöffnet hat, wodurch der gleiche Strom beide Spulen hintereinander durchfließt. Sie addieren sich, wenn sie im gleichen Sinne über die Leitungen 1 und 7 Strom erhalten, der über den Kontakt q, Leitung 5 und über Leitungen 6 bzw. 9 zu den Maschinen zurückfließt. In ähnlicher Weise sind auch die Spulen a' und V geschaltet.

Dem Eisenkern mit den Spulen α und b steht der Anker I und dem mit den Spulen a' und V der Anker V gegenüber. Es wird nun derjenige Anker zuerst angezogen, dessen Magnetkern zuerst den elektromagnetischen Höchstwert erreicht. Dieser Anker macht dann durch Öffnen seines Kontaktes die beiden anderen Spülen unwirksam. Mit anderen Worten: Die beiden Relais verriegeln sich gegenseitig.

Der Anker bleibt so lange angezogen, bis die Phasen der Maschinen, also, auch die Stromrichtungen in den betreffenden Spulen, sich gegenseitig um 180 ° gedreht haben, wodurch sich die Wirkungen der beiden auf demselben

■40 Eisenkern gewickelten Spulen aufheben. Der angezogene Anker gibt bei h bzw. g Kontakt entweder für eine Signallampe 0 bzw. ft oder für irgendeine andere Signal- oder Regelungsvorrichtung m bzw. η oder für beide zusammen.

Die in der Fig. 2 dargestellten Kurven veranschaulichen die in den zwei Magnetsystemen auftretenden, zeitlich aufeinander folgenden Schwebungen des resultierenden Magnetismus in den Eisenkernen.

Bei einem Zustand der zuzuschaltenden Maschine II »zu schnell« (Fig. 2) sei beispielsweise am Punkte 10. die gemeinsame Anzugskraft der Spulen α und b so groß, daß der Anker I angezogen wird. Dieser Fall tritt ein, wenn sich die Phase der zuzuschaltenden Maschine II mit der Phase der laufenden Maschine I vollständig oder annähernd deckt. Dabei erfolgt bei h ein Kontakt für das Signal 0 oder für eine Regelungsvorrichtung m, welche die die Dynamomaschine antreibende Kraftmaschine auf langsamere Umdrehungszahl regelt. Gleichzeitig wird der Kontakt r geöffnet, so daß die Ströme in a' und V sofort einander aufheben und der Anker V infolgedessen nicht mehr angezogen werden kann. Überholt nun die Maschine II die. Maschine I, so kehrt sich allmählich die Stromrichtung in der . Spule a der Spule δ gegenüber um, und wenn sie sich um nahezu 180 ° gedreht hat, fällt der Anker I am Punkte 11 ab. Die Stromrichtungsänderung in der Spule α schreitet dann fort, bis die Stromrichtung in der Spule α wieder mit der Richtung des Stromes in der Spule δ übereinstimmt. Dann ist eine volle Schwebung vollendet. Oben genannten Punkten 11 entspricht aber auf der Seite des Ankers V eine Anzugskraft von der Größe des Kurvenwertes 12, denn auf der Seite a', V wird durch die anderen induktiven Verhältnisse der Maximalwert zu einer anderen Zeit erreicht als auf der Seite a, b. Am Punkte 12 ist aber die Anzugskraft des Magneten a', V bereits so weit gesunken, daß diese nicht mehr ausreicht, den Anker V anzuziehen.

In entsprechender Weise arbeitet die rechte Seite der Regelungsvorrichtung, falls die zuzuschaltende Maschine II langsamer läuft als die im Betriebe befindliche Maschine I für den Regelungskontakt g »zu langsam«. Auf dieser Seite wird der Höhepunkt der Anzugskraft am Punkte 13 (rechte Seite der Fig. 2) zuerst für die Spulen a' und V erreicht und der Anker V angezogen,, wobei die Spulen α und b un-. wirksam gemacht werden. Die Regelungsvorrichtungen m,n arbeiten derart, daß für jede Kontaktgebung bei h bzw. bei g das Regelungsorgan für die die Dynamomaschine antreibende Kraftmaschine nur um eine einzige Stufe vorrücken kann. Da bei jeder vollen Schwebung einmal Kontakt an h bzw. g gegeben wird, so nimmt bei Annäherung an den Synchronismus mit der Abnahme der Schwebungen pro Zeiteinheit auch die Zahl der Regelungsvorschübe ab. Wenn der Synchronismus erreicht ist, der, wie geschildert, mit dem letzten entweder von a, b oder α?, V (je nachdem die Annäherung vom Gebiet »zu schnell« oder »zu langsam« her erfolgte) eingeleiteten Regelungsvorschub erzielt wurde, so kann bei Phasengleichheit der. Anker Z oder V dauernd angezogen bleiben. Nähert man sich dem Synchronismus vom Gebiet »zu langsam« aus, so bleibt der Anker V. jedenfalls dauernd angezogen, da der von den Spulen a', b' erzeugte Magnetismus bei Synchronismus (Phasengleichheit der Ströme in a', V zufolge der vorgeschalteten induktionsfreien Widerstände in a'', V) seinen Höchstwert hat. Trotzdem findet ein Überregulieren nicht statt, da der durch den letzten Anzug des Ankers V, also · durch die letzte Schließung des Kontaktes g bewirkte Vorschub des Regelungsorgans gerade

den Synchronismus brachte. Da neue Schwebungen und somit neue Kontaktschlüsse an g nicht mehr eintreten, unterbleibt auch jeder weitere Vorschub des Regelungsorgans.
Um einen größeren zeitlichen Abstand der beiden Schwebungen zu erhalten, kann der Widerstand w" durch eine Drosselspule von gleicher Abmessung wie d ersetzt werden. Fig. 3 stellt dann den Augenblick dar, in dem

ίο die Maschine II der Maschine I um den Winkel α nacheilt. Der Strom in der Spule α ist dann phasengleich mit der ihn erzeugenden

. elektromotorischen Kraft der Maschine II. Diesem Strome eilt der Strom der mit der

.15 Drosselspule versehenen Spule V nach, welcher ja ebenfalls von der Maschine II erzeugt wird. Der Strom in der Spule a' ist phasengleich mit der ihn erzeugenden elektromotorischen Kraft der Maschine I. Diesem Strom eilt der Strom der mit der zweiten Drosselspule versehenen Spule b nach. Da nun die Spulen α und b auf einem gemeinsamen Kerne sitzen und in der in Fig. 3 gezeichneten Weise annähernd einander decken, so ist ihre gemeinsame Zugkraft nahe dem Höchstwert und zieht den Anker I an. Auf der anderen Seite wirken die Spulen a' und V auf den Anker V. Ihre Maximalwerte sind aber um einen erheblichen Winkel gegeneinander verschoben, so daß ihre resultierende Kraft nicht ausreicht, den zugehörigen Anker V-anzuziehen.

Bei dieser Ausführungsform kann die Einrichtung so getroffen werden, daß beide Anker. I und V bei Synchronismus abfallen, also bereit sind für neue Regelungsvorgänge.

Es mag schließlich noch erwähnt werden, daß die Spulen a, a' und V selbst als induktionsfreie Widerstände ausgebildet werden könnten, wodurch dann die besonderen Widerstände w, w' und w" in Fortfall kämen.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zum Anzeigen des jeweiligen Geschwindigkeitszustandes oder zum selbsttätigen Synchronisieren parallel zu schaltender Wechselstrommaschinen, gekennzeichnet durch zwei Magnete, welche Anker (I und l') für Kontakte. (h und g) der Anzeigevorrichtung oder einer die Antriebsmaschine der zu regelnden Wechselstrommaschine steuernden Regelungsvorrichtung beeinflussen und mit je zwei Spulen (a, b und a', V) versehen sind, von denen die eine (a) des einen Magneten über einen induktionsfreien Widerstand (w) an die parallel zu schaltende Maschine (II), die andere (b) über einen induktiven Widerstand (d) an die bereits im Betriebe befindliche Maschine (I) die eine Spule (a') des anderen Magneten über einen induktionsfreien Widerstand (w") an die parallel zu schaltende Maschine (II) und die andere (V) gleichfalls über einen induktionsfreien Widerstand (w') an die bereits im Betriebe befindliche Maschine (I) angeschlossen ist und beide Spulen jedes Magneten andererseits über einen Ruhekontakt des Ankers ■des jeweils anderen Magneten mit beiden . zusammenzuschaltenden Maschinen ver-. bunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor die eine Spule (V) des über zwei induktionsfreie Widerstände an die Maschinen angeschlossenen . Magneten an die Stelle des induktionsfreien ein induktiver Widerstand geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.