DE235882C

DE235882C -

Info

Publication number: DE235882C
Application number: DENDAT235882D
Authority: DE

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M235882 KLASSE 21 c. GRUPPE- M 235882 CLASS 21 c. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. April 1909 ab.Patented in the German Empire on April 17, 1909.

Wenn eine Wechselstrom- bzw. Drehstrommaschine in ein unter Spannung stehendes Netz eingeschaltet werden soll, so muß ihre elektromotorische Kraft in der Frequenz und Phase und annähernd in der Größe mit der des Netzes übereinstimmen. Bei selbsttätiger Parallelschaltung muß Vorsorge getroffen werden, daß der Beeinflussungsstromkreis des die Parallelschaltung bewirkenden Schalters erstWhen an alternating current or three-phase machine becomes live Mains is to be switched on, its electromotive force must be in frequency and Phase and approximately match in size with that of the network. With automatic Parallel connection, care must be taken that the influencing circuit of the Parallel connection effecting switch only

ίο dann sich schließt, wenn obige Bedingungen erfüllt sind.ίο then closes if the above conditions are fulfilled.

Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen worden, welche die Parallelschaltung selbsttätig besorgen sollen, wenn die vorstehenden Bedingungen erfüllt sind. Eine bekannte derartige Vorrichtung benutzt zwei Relais, von denen das eine mit einem Zeitelement versehene Relais erst zur Wirkung kommen kann, wenn das andere, ein Maximal- oder Minimalspannungsrelais, in der dem richtigen Betriebszustand der Maschinen entsprechenden Stellung sich befindet. Bei dieser Vorrichtung werden Kontrollmagnete benutzt, die durch die Summe oder Differenz der Wechselströme erregt werden. Die Zugkräfte derartiger Magnete sind stets positiv. Die Kurve der Zugkraft als Funktion der Zeit wird daher in der Nähe des Maximums bzw. Minimums sehr flach verlaufen, so daß. man keine große Empfindlichkeit erzielen kann. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung werden zwei Relais benutzt, die bei richtigem Betriebszustand der Maschinen mechanisch gekuppelt werden. Auch diese Einrichtung zeigt den oben genannten Nachteil, da die Zugkräfte stets positiv sind. Die Erfindung macht von der Tatsache Gebrauch, daß das Drehmoment in einem dynamometrischen oder Ferrarismeßgerät ein Maximum wird, wenn die beiden wirksamen Spulensysteme gleiche Frequenz und Phase besitzen.Various devices have already been proposed which allow the parallel connection should obtain it automatically if the above conditions are met. One known device of this type uses two relays, one of which has a timing element provided relay can only come into effect when the other, a maximum or minimum voltage relay, which corresponds to the correct operating status of the machines Position is. In this device control magnets are used, the be excited by the sum or difference of the alternating currents. The tensile forces of such Magnets are always positive. The curve of tensile force as a function of time is therefore run very flat in the vicinity of the maximum or minimum, so that. one no big Can achieve sensitivity. Another known device uses two relays used, which are mechanically coupled when the machines are in the correct operating condition. Even this device shows the disadvantage mentioned above, since the tensile forces are always positive. The invention makes use of the fact that the torque in a dynamometric or Ferraris meter is a maximum when the two effective coil systems have the same frequency and phase.

Verwendet, ,.man ein Dynamometer, dessen Drehmoment in jedem Moment dem Produkt der beiden von den zusammenzuschaltenden Maschinen erzeugten, seine Spulen durchfließenden Strömen proportional ist, so wird ein Drehmoment entstehen, das bei Frequenz- und Phasengleichheit ein ausgeprägtes Maximum zeigt, dagegen bei schon geringen Abweichungen der Frequenz oder Phase ■ voneinander sofort einen .von diesem Maximalwert stark abweichenden Wert negativer Richtung zeigt, so daß dieser Apparat einen sehr empfindlichen Schaltapparat darstellt.If, .man uses a dynamometer, whose Torque at every moment the product of the two produced by the machines to be interconnected, flowing through its coils Currents is proportional, then a torque will arise, which at frequency and Phase equality shows a pronounced maximum, on the other hand with even small deviations the frequency or phase ■ immediately deviate strongly from this maximum value Value shows negative direction, making this apparatus a very sensitive one Switching apparatus represents.

Es ist also möglich, mittels des Instruments zu bewirken, daß die Schaltvorrichtung nur dann in Tätigkeit tritt, wenn sowohl die Frequenzen als auch die Phasen übereinstimmen. Da beim Parallelschalten aber noch als dritte Bedingung verlangt wird, daß die beiden Spannungen gleich sind, muß man noch eine Vorrichtung einfügen, die das Instrument erst zur Wirkung kommen läßt, wenn die Spannungen beider Maschinen gleich sind.It is therefore possible, by means of the instrument, that the switching device only then comes into action when both the frequencies and the phases coincide. Since when connecting in parallel, however, the third condition required is that the two If the voltages are the same, a device has to be inserted that will control the instrument can come into effect when the voltages of both machines are the same.

Die Zeichnung zeigt ein Beispiel der Ausführung der Erfindung*The drawing shows an example of the implementation of the invention *

Es sind 1,1' die von den Sammelsc.hienen, 2, 2' die von der parallel zu schaltenden Maschine kommenden Leitungen. 3 und 3' sind kleine Transformatoren. Die Sekundärklemmen 21 und 22 der beiden Transformatoren sind verbunden. Von der Sekundärklemme 20 des Transformators 3 führt eine Leitung über den Ausschalter 29 nach den Spulen 7 eines Minimalrelais 6 und über den Widerstand 8There are 1,1 'the lines coming from the collector, 2, 2' the lines coming from the machine to be connected in parallel. 3 and 3 'are small transformers. The secondary terminals 21 and 22 of the two transformers are connected. A line leads from the secondary terminal 20 of the transformer 3 via the switch 29 to the coils 7 of a minimum relay 6 and via the resistor 8

und den Schalter 13 nach der zweiten Sekundärklemme 23 des Transformators 3'. Eine zweite Schaltung zweigt vom Schalter 29 nach der Spule 5 eines nach Ferrarisprinzip gebauten Dynamometerreilais ab und führt über den Widerstand 9 nach der zweiten Klemme 21 des Transformators 3. Von der Klemme 22 geht eine Leitung über den vom Minimalrelais 6 überwachten Kontakt 10, die Drosselspule 24, die beiden Spulen 4 des Dynamometers zu der Klemme 23. Der Anker 11 des Relais 6 hat ein Gewicht 12, das bei stromlosen Relaisspulen den Anker in eine Stellung bringt, in der der Kontakt 10 durch den freien Arm des Ankers geschlossen wird. Auf der Achse der Scheibe 14 des Dynamometers sitzt ein kleines Zahnrad 15, das mit einem größeren Zahnrad 16 gekuppeltist. Auf der Achse des Rades 16 sitzt fest ein Hebel 17, an dessen Ende sich ein Gewicht 26 befindet. Der vom Dynamometer beeinflußte Kontakt 18 liegt in Reihe mit dem Einschaltmagneten 19 des die Parallelschaltung bewirkenden Ölschalters 30 im Stromkreis der Batterie 25.and the switch 13 after the second secondary terminal 23 of the transformer 3 '. A second Circuit branches from switch 29 to coil 5 of a built according to the Ferraris principle Dynamometer relay off and leads via resistor 9 to second terminal 21 of the transformer 3. A line goes from the terminal 22 via the one from the minimum relay 6 monitored contact 10, the choke coil 24, the two coils 4 of the dynamometer to the Terminal 23. The armature 11 of the relay 6 has a weight 12, which when the relay coils are de-energized brings the armature into a position in which the contact 10 through the free arm of the armature is closed. On the axis of the disk 14 of the dynamometer sits a small gear 15, which is coupled to a larger gear 16. On the axis of the wheel 16 is firmly seated Lever 17, at the end of which there is a weight 26. The one influenced by the dynamometer Contact 18 is in series with the switch-on magnet 19 of the parallel circuit Oil switch 30 in the circuit of the battery 25.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die folgende:The device works as follows:

Wenn die Sammelschienenleitungen 1, 1' und die Maschinenleitungen 2, 2! annähernd Spannungen gleicher Größe, Phase und Frequenz haben, wird das Gewicht 12 den Hebel 11 des Minimalrelais 6 in eine Stellung bringen, in der der Kontakt 10 geschlossen wird. Dadurch erhalten die Spulen 4 des Dynamometers Strom, während die Spule 5 von Anfang an unter Strom steht. Bei genau gleicher Frequenz und cos φ = 1 wird die Scheibe 14 ihr maximales Drehmoment erhalten; dadurch wird der Hebel 17 aufwärts bewegt und schließt nach Verlauf einer einstellbaren Zeit den Kontakt 18, wodurch der Magnet 19 Strom erhält und den ölhauptschalter 30 einrückt. Ändert sich jedoch während dieser Zeit Größe, Phase oder Frequenz der Spannung zwischen den Maschinenleitungen 2, 2!', so zieht der Magnet des Minimalrelais 6 den Anker 11 an, der Kontakt 10 öffnet sich, und die Spannungsspulen des Dynamometers werden wieder stromlos. Dann zieht das Gewicht 26 den Hebel 17 abwärts, wobei die Scheibe 14 rückwärts gedreht wird, bis durch den Anschlag 27 die Ruhelage des Hebels 17 erreicht ist. Das Gegendrehmoment des am Hebel 17 wirkenden Gewichts 26 ist zweckmäßig so gewählt, daß es etwas kleiner ist als das maximale Drehmoment des Dynamometers. Treten bei Phasenverschiebung und geringem Asynchronismus kleinere Drehmomente im Dynamometer auf, wobei angenommen ist, daß das Minimalrelais infolge seiner Trägheit oder Unempfindlichkeit den Kontakt 10 noch nicht geöffnet hat, so wird das Gegendrehmoment des Gewichtes 26 überwiegen und der Hebel 17 in seine Ruhelage zurückgeführt werden.If the busbar lines 1, 1 'and the machine lines 2, 2! have approximately voltages of the same size, phase and frequency, the weight 12 will bring the lever 11 of the minimum relay 6 into a position in which the contact 10 is closed. As a result, the coils 4 of the dynamometer receive current, while the coil 5 is energized from the start. With exactly the same frequency and cos φ = 1, the disk 14 will receive its maximum torque; as a result, the lever 17 is moved upwards and, after an adjustable time, closes the contact 18, whereby the magnet 19 receives current and the main oil switch 30 engages. However, if the size, phase or frequency of the voltage between the machine lines 2, 2 changes during this time! ', so the magnet of the minimum relay 6 attracts the armature 11, the contact 10 opens, and the voltage coils of the dynamometer become de-energized again. Then the weight 26 pulls the lever 17 downwards, the disk 14 being rotated backwards until the rest position of the lever 17 is reached by the stop 27. The counter torque of the weight 26 acting on the lever 17 is expediently chosen so that it is somewhat smaller than the maximum torque of the dynamometer. If smaller torques occur in the dynamometer with phase shift and low asynchronism, assuming that the minimum relay has not yet opened the contact 10 due to its inertia or insensitivity, the counter-torque of the weight 26 will predominate and the lever 17 will be returned to its rest position.

Dieses Zurückführen in die Ruhelage wird dadurch beschleunigt, daß bei einer geringen Abweichung vom Synchronismus oder bei falscher Phase das Drehmoment negativ wird. Die Empfindlichkeit der Vorrichtung wird dadurch also erheblich erhöht gegenüber den bekannten Vorrichtungen, bei denen die wirksamen Kräfte nur zwischen Null und einem positiven · Maximalwert schwanken.This return to the rest position is accelerated by the fact that at a low Deviation from synchronism or, if the phase is incorrect, the torque becomes negative. The sensitivity of the device is thus considerably increased compared to the known ones Devices in which the effective forces fluctuate only between zero and a positive maximum value.

Man hat es also durch Einstellung der Zeit, die für die Bewegung des Hebels von seiner Ruhelage 27 bis zur Schließlage für den Kontakt 18 gebraucht wird, vollständig in der Hand, die Genauigkeit des Synchronismus im Augenblick des Parallelschaltens zu regeln.So one has it by setting the time it takes for the lever to move from his Rest position 27 is needed until the closed position for contact 18, completely in the Hand to regulate the accuracy of the synchronism at the moment of parallel switching.

In der Zeichnung ist die Schaltung für einphasige Netze angegeben; sie ist sinngemäß auf dreiphasige Netze auszudehnen. In Niederspannungsnetzen wird man ohne die Transformatoren 3, 3' auskommen und die Synchronisierleitungen an die Hauptleitungen anschließen. Ferner kann bei bekannter Veränderung der Schaltung an Stelle des Minimalrelais ein Maximalrelais benutzt werden; die Schaltung des Minimalrelais entspricht bei Benutzung von Synchronisierlampen den »dunklen Lampen«, die Schaltung des Maximalrelais würde der Synchronisierungsschaltung mit »hellen Lampen« entsprechen. Ferner ist es unwesentlich, daß in der Figur die Spule 5 des Dynamometers von der Netzseite, die Spulen 4 von der Maschinenseite gespeist werden; die Schaltung kann auch die umgekehrte sein. Der Einschaltmagnet 19 kann statt durch eine Batterie auch mit geringer Abänderung der Schaltung durch den Wechselstrom des Netzes gespeist werden.The drawing shows the circuit for single-phase networks; it is analogous to extend to three-phase networks. In low-voltage networks one becomes without the transformers 3, 3 'and connect the synchronization lines to the main lines. Furthermore, if the circuit changes are known, a maximum relay can be used instead of the minimum relay; the The switching of the minimum relay corresponds to the »dark ones when using synchronization lamps Lamps «, the switching of the maximum relay would be the synchronization circuit with» bright lamps « correspond. Furthermore, it is not essential that the coil 5 of the dynamometer in the figure from the network side, the coils 4 are fed from the machine side; the circuit can also be the opposite. The switch-on magnet 19 can also be used instead of a battery be fed by the alternating current of the network with little modification of the circuit.

Ferner kann in den Stromkreis des Einschaltmagneten ein Schalter 28 gelegt werden, durch den das Parallelschalten von Hand erfolgen könnte, beispielsweise unter Benutzung von Synchronisierlampen; die beschriebene Vorrichtung hat dann den Sinn, daß bei Wahl des unrichtigen Moments der Ölschalter sich nicht schließt, da der Kontakt 18 offen ist. Die Parallelschaltung erfolgt also in diesem Falle nur teilweise selbsttätig.Furthermore, a switch 28 can be placed in the circuit of the switch-on magnet that the parallel connection could be done by hand, for example using Synchronizing lamps; the device described then has the sense that when choosing the incorrect moment the oil switch does not close because contact 18 is open. In this case, the parallel connection is only partially automatic.

In' der Zeichnung sind Minimalrelais und Dynamometer elektrisch gekuppelt; es ändert am Wesen der Erfindung nichts, wenn eine mechanische Kupplung dieser Apparate erfolgt, etwa in der Weise, daß der Anker 11 des Relais 6, solange in den Spulen 7 Strom fließt, ein weiteres auf der Achse der Dynamometerscheibe 14 sitzendes Zahnrädchen mittels Sperrhaken so sperrt, daß nur diejenige Drehung der Scheibe verhindert ist, welche einer Hebung des Hebels 17 entspricht, während die entgegengesetzte Drehung stattfinden kann. Wenn das Relais 6 stromlos wird, würde dieIn 'the drawing are minimum relays and Electrically coupled dynamometer; it does not change the essence of the invention if one mechanical coupling of these devices takes place, for example, in such a way that the armature 11 of the relay 6, as long as current flows in the coils 7, another on the axis of the dynamometer disc 14 seated toothed wheel locks by means of a ratchet so that only that rotation the disc is prevented, which corresponds to a lifting of the lever 17, while the opposite rotation can take place. If the relay 6 is de-energized, the

Sperrklinke sich abheben und dadurch die Bewegung des Hebels 17 durch die Spulen 4 und 5 freigegeben werden.The pawl lift off and thereby the movement of the lever 17 through the coils 4 and 5 be released.

Zum Schluß sei bemerkt, daß auch bereits eine Vorrichtung bekannt ist, bei welcher gleichfalls ein Ferrarisinstrument in Verbindung mit einem von beiden Stromquellen beeinflußten Maximalrelais verwendet wird. Die Anordnung ist aber von der vorliegenden insofern grundsätzlich verschieden, als die Kräfte beider Relais an einem gemeinsamen Konstruktionsglied angreifen und daher nur ihre Differenz wirksam wird, während bei der oben beschriebenen Erfindung die beiden Relais, soweit sie überhaupt mechanisch voneinander abhängig sind, sich nur gegenseitig sperren können, so daß das freigegebene Relais seine ganze Kraft frei zur Wirkung bringen kann.Finally, it should be noted that a device is already known in which the same influenced a Ferraris instrument in conjunction with either power source Maximum relay is used. The arrangement is fundamentally different from the present one different when the forces of both relays act on a common structural element and therefore only their difference becomes effective, while in the invention described above, the two relays, as far as they are mechanically interdependent at all, can only block each other, so that the released relay can freely bring its full force to effect.

Claims

Patent claim:
20th

Device for automatic parallel switching of AC synchronous machines with a relay built like a dynamometer, its two windings fed by the lines of the network or the machine to be switched on directly or through the intermediary of transformers and a maximum or minimum relay depending on both voltages, characterized in that the maximum or minimum relay (6) is the dynamometer relay (4, 5, 14), without both driving a common switch element, electrically or mechanically monitored in such a way that the latter relay is switched on as a result or release of his force required to close the main switch, this closure only after an adjustable time brings about or enables, if during this set time the monitoring Relay the monitoring position and torque required for the main switch circuit of the dynamometer maintains the required value.

1 sheet of drawings.