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Elektronische Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltungsanordnung zum Parallelschalten
von Wechselstromnetzen bzw. zum Zuschalten von Generatoren an in Betrieb befindliche
Wechselstromnetze mit einer die zulässige Brequenz- oder Winkeldifferenz zwischen
den Spannungen der parallelzuschaltenden Wechselstromnetse bestimmenden Schaltungseinrichtung,
die eine Zusatzanordnung zur Einstellung der zulässigen Differenz enthält.
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Bei einer bekannten elektronischen Schaltungsanordnung dieser Art
(DU-PS 1 538 087) enthält die Schaltungseinrichtung eine sogenannte Schlupfbegrenzungsschaltung,
die dafür sorgt, daß bei einem über einem zugelassenen Schlupf liegenden Schlupf
eine Verriegelung der gesamten Parallelschaltanordnung erfolgt und somit ein Parallelkommando
nicht ausgegeben werden kann.
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Außerdem wird bei der bekannten Schaltungsanordnung der Winkel zwischen
den Spannungen der parallelzuschaltenden Wechs elstrornnetze auf zulässige Werte
überwacht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltungsanordnung
zum Parallelsohalten von Wechselstromnetzen insofern besonders betriebssicher zu
gestalten, daß bei einer fehlenden oder mehrfachen gleichzeitigen Anwahl unterschiedlicher
Frequenz- oder Winkeldifferenzen schädliche Auswirkungen beim Parallelschalten vermieden
sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe enthält die Zusatzanordnung einer elektronischen
Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß
mehrere über Schalter zur Einstellung zulässiger Differenzen an eine Spannungsquelle
anschließbare Widerstände, die mit einem gemeinsamen Reihenwiderstand einen Spannungsteiler
bilden, und an den Spannungsabgriff des Spannungsteilers ist mindestens eine auch
mit einer der Frequenz- oder Winkeldifferenz zwischen den Spannungen der parallelzuschaltenden
Wechselstromnetze entsprechendan Spannung beaufschlagte Grenzwerteinrichtung angeschlossen,
deren Grenzwert von dem der Jeweils eingestellten, zulässigen Differenz entsprechenden
Wert der Spannung am Spannungsteiler bestimmbar ist.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht vor
allem darin, daß aufgrund der parallelliegenden und mit dem Reihenwiderstand einen
Spannungsteiler bildenden Widerstände im Falle der gleichzeitigen Anwahl z.B. zweier
Schalter die am Spannungsteiler abgreifbare Spannung einen Wert aufweist, der unterhalb
des Wertes liegt, der sich im Falle der Betätigung nur des dem kleineren zulässigen
Differenzwertes zugeordneten Schalters ergibt.
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InsoSern ist auch bei einer gleichzeitigen Betätigung mehrerer Schalter
dafür Sorge getragen, daß stets eine kleinere als die kleinste gewählte Frequenz-
oder Winkeldifferenz wirksam eingestellt wird. Es kann daher nicht durch gleichzeitige
Anwahl mehrerer unterschiedlicher Differenzen, was beispielsweise durch eine Wahl
am Einbauort der Schaltungsanordnung und eine gleichzeitige Fernanwahl leicht eintreten
kann, eine unzulässig hohe Differenz vorgegeben werden. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß bei fehlender Anwahl einer zulässigen Differenz ein Parallelschaltkommando
nur dann zugelassen wird, wenn die tatsächlich vorliegende Differenz Null ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es ferner vorteilhaft,
wenn der Zusatzanordnun-g eine Steuerschaltung zugeordnet ist, die mit ihrem steuerbaren
Eingang über Jeweils eine Diode mit den den Widerständen des Spannungsteilers zugewandten
Kontakten der Schalter verbunden ist und mit ihrem Ausgang einerseits mit der Grenzwerteinrichtung
und andererseits mit dem Spannungsabgriff des 3par-ungsteilers in Verbindmg steht.
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Um in die Sicherheitsvorkehrungen auch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung einzuschließen, bei der eine Fernanwahl zusätzlich zu einer
beispielsweise durch Stecker möglichen Anwahl am Ort der Schaltungsanordnung vorgenommen
werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Schaltungsein richtung Leitungen enthält,
die mit den mit den Widerständen des Spannungsteilers zugewandten Kontakten der
Schalter verbunden sind und zur Fernanwahl einer Differenz an eine Fernsteuereinrichtung
angeschlossen sind.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur 1 ein Ausführungsbeispiel
für eine eine zulässige Frequenzdifferenz bestimmende Schaltungseinrichtung gezeigt
und in Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungseinrichtung zur
Vergabe eines zulässigen Winkels dargestellt.
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Eine Zusatzanordnung 1 der erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung
enthält mehrere Schalter, 2, 3, 4, 5 und 6, mittels denen -wie die eingetragenen
Zahlen erkennen lassen - unterschiedliche maximale Frequenzdifferenzen in Hz einstellbar
sind. Die;Schalo ^ ter 2 bis 6 sind einerseits gemeinsam mit Masse M verbunden und
stehen andererseits unmittelbar mit Widerständen 7, 8, 9 und 10 in Verbindung. Die
Widerstände 7 bis 10 sind auf ihrer von den Schaltern 2 bis 6 abgewendeten Seite
gemeinsam an einen Reihenwiderstand II angeschlossen, so daß ein Spannungsteiler
gebildet ist.
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An die den Widerständen 7 bis 10 zugewandten Kontakten der Schal-"
ter 2 bis 6 sind einerseits Leitungen 13, 14 und 15 zur Fernanwahl angeschlossen
sowie über Jeweils eine Diode 16, 17, 18, 19 und 20 eine Steuerschaltung 21. Die
Steuerschaltung 21 enthält zwei Transistoren und ist mit ihrem Ausgang 22 über eine
Diode 23 und einen Widerstand 24 an einen Eingang 25 einer Grenzwerts einrichtung
26 mit einem Operationsverstärker 27 angeschlossen.
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An dem Eingang 25 der Grenzwerteinrichtung 26 ist ein Differenz
zierglied
29 angeschlossen, das aus einer ihr zugefUhrten Dreieckspannung, die in einer aus
der DT-PS 1 538 087 erkenntlichen Weise erzeugt sein kann, eine Rechteckspannung
bildet. Am Ausgang 31 des Differenziergliedes 29 steht somit die Rechteckspan nung
32 an.
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Die dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet in folgender Weise:
Ist keiner der Schalter 2 bis 6 betätigt, und ist auch durch Anlegen von M-Potential
an das Ende der Leitungen 13 bis 15 in einer nicht dargestellten Fernanwähleinrichtung
keine Rrequensdifferenz gewählt, dann ist der Transistor 33 der Steuerschaltung
21 leitend, wodurch deiachgeordnete Transistor 34 gesperrt wird. Damit wird eine
derartige negative Vorspannung an die Grenswerteinrichtung 26 gegeben, daß ihr Operationsverstärker
27 gesperrt wird. Am Ausgang 35 der Grenzwerteinrichtung 26 erscheint daher überhaupt
kein Freigabesignal.
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Ist einer der Schalter 2 bis 6 betätigt, dann ist der Transistor 33
gesperrt und der Transistor 34 wird leitend, wodurch am Ausgang 22 Pluspotential
erzeugt wird. Eine gezielte Beeinflussung der Grenzwerteinrichtung 26 wird Jetzt
durch die Diode 23 verhindert. An den Eingang 25 der Grenzwerteinrichtung 26 gelangt
aber über eine Leitung 36 die sich am Spannungsteiler ergebende Spannung, dereh
Höhe Je nach Wahl der Frequenzdifferenz bzw. des betätigten Schalters-unterschiedlich
hoch ist. Damit wird der Grenzwert der Grenzwerteinrichtung 26 verandert, so daß
am Ausgang 35 solange ein Sperrsignal ansteht, wie die tatsächliche Frequenzdifferenz
größer als die vorgewählte ist.
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Werden bei der erfindungsgeaaßen Schaltungsanordnung zwei der Schalter
2 bis 6 gleichzeitig betätigt dann ergibt sich an dei Ausgang des Spannungsteilers
aufgrund einer Paralleischaltung zweier der Widerstände 7 bis 10 eine verhältnismäßig
niedrigere positive Spannung, die somit-elner eingestellten Frequenzdifferenz entspricht,
die kleiner ist als die, die dem mit der niedrigsten Frequenzdifferenz gekoppelten
Schalter der gleichzeitig
betätigten Schalter entspricht. Insofern
erfolgt die Abgabe eines Freigabesignals erst bei einer niedrigeren tatsächlichen
Frequenzdifferenz. Auch gleichzeitige Betätigung mehrerer Schalter der erfindungsgemäßen
Schaltungseinrichtung kann nicht zu schwerwiegenden Folgen führen.
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Die in Figur 2 dargestellte Einrichtung zur Vorwahl zulässiger Winkeldifferenzen
liegt mit ihrem Eingang 40 an einer Dreieckspannung, die sich bei der Messung des
Phasenwinkels zwischen den Spannungen der parallelzuschaltenden Wechselstromnetze
in Abhängigkeit von der Zeit ergibt (vgl. beispielsweise Figur 8 der eingangs bereits
erwähnten DT-PS 1 538 087). Diese Spannung wird einer Grenzwertstufe 42 zugeführt.
Der Eingang 43 der Grenswerteinrichtung 42 ist über einen Verstärker 44 und über
eine Diode 45 mit dem Ausgang 47 einer Steuerschaltung 48 verbunden, die unter anderem
einen Transistor 49 enthält. Die Steuerschaltung 48 ist über jeweils eine Diode
50, 51, 52 und 55 mit gontakten 54, 55, 56 und 57 von im vorliegenden Fall als Steckkontakte
ausgebildeten Schaltern 58, 59, 60 und 61 einer Zusatzanordnung 67 verbunden. Die
Jeweils anderen Kontakte der Schalter 58 bis 61 sind gemeinsam an Pluspotential
geführt.
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Die Kontakte 54 bis 57 der Schalter 58 bis 61 sind mit jeweils einem
Widerstand 62, 63, 64 und 65 der Zusatzanordnung 67 verbunden, die mit einem gemeinsamen
Reihenwiderstand 66 einen Spannungsteiler bilden. Wie aus den Angaben an den Schaltern
58 bis 61 hervorgeht, können in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Betätigen
des Schalters 58 ein zulässiger Winkel a = 5°, bei Betätigung des Schalters 59 CL
= 10 und bei den weiteren Schaltern 60 und 61 von CL = 200 bzw. CL = 400 eingestellt
werden. Mit den Widerständen 62 bis 65 sind über Leitungen 68, 69, 70 und 71 in
der Figur nicht dargestellte Kontakte verbunden, die einer Fernwähleinrichtung zugeordnet
sind und bei einer Betätigung an die Leitungen jeweils Pluspotential legen.
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Die dargestellte Einrichtung nach Figur 2 arbeitet in folgender Weise:
Ist
keiner der Schalter 58 bis 61 betätigt und auch von fern kein Wert angewählt, dann
ist der Transistor 49 der Steueranordnung 48 gesperrt, und es gelangt über die Diode
45 Pluspotential an den Operationsverstärker 44. Dieses Pluspotential entspricht
einem Winkel aa = °° so daß von der Grenzwerteinrichtung 42 infolge einer entsprechend
von dem Verstärker 44 an ihren Eingang 43 abgegebenen Spannung nur dann an ihrem
Ausgang 72 ein Freigabesignal abgegeben wird, wenn tatsächlich a = 0 ist.
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Ist einer der Schalter 58 bis 61 betätigt, dann wird der Transistor
49 leitend, und sein Kollektor liegt praktisch auf Massepotential. Eine Beeinflussung
der auf den Verstärker 44 einwirkenden Spannung am Spannungsteiler durch das Ausgangspotential
der Steuerschaltung wird durch die Diode 45 verhindert. Von diesem Verstärker 44
wird eine Vorspannung mit einem entsprechenden Wert an den Eingang 43 der Grenzwerteinrichtung
42 gegeben, wobei von dieser Grenzwerteinrichtung 42 ein Signal an ihrem Ausgang
72 abgegeben wird, wenn die vom Verstärker 44 abgegebene Spannung einen höchstzulässigen
Wert nicht überschritten hat, der durch den betätigten Schalter jeweils bestimmt
ist.
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Sind mehrere der Schalter 58 bis 61 gleichzeitig betätigt, dann erhöht
sich die Ausgangsspannung des Spannungsteilers. Diese hohe Spannung wirkt 80, als
ob eine zulässige Differenz angewählt wäre, die kleiner ist als die kleinste tatsächlich
angewählt Differenz.
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Mit der Erfindung wird eine elektronische Schaltungsanordnung vorgeschlagen,
mit der die Betriebssicherheit im Hinblick auf die Wahl zulässiger Frequenz- oder
Winkeldifferenzen erheblich erhöht wird.
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2 Figuren 3 Patentansprüche