-
Einrichtung zum selbsttätigen Parallelschalten von Wechselstrommaschinen.
Um einen Wechselstromgenerator beliebiger Phasenzahl, einen Synchronmotor, einen
Einankerumformer o. dgl. stoßfrei zu einem Netz parallel zu schalten, muß man ihn
bekanntlich angenähert auf gleiche Spannung und auf möglichst gleiche Frequenz und
Phase mit dem Netz bringen. Spannungsgleichheit kann auch von unerfahrenen Wärtern
festgestellt werden. Man kann sie auch selbsttätig mittels bekannter Einrichtungen,
wie Schnellregler, Eilregler u. dgl. herbeiführen. Schwieriger ist es aber, zu erkennen,
ob die Übereinstimmung der Phase und der Frequenz des Netzes und der Maschine groß
genug ist, um ein stoßfreies Parallelschalten zu gewährleisten. Man hat, um den
Wärter ganz auszuschalten, selbsttätig wirkende Einrichtungen getroffen, die auf
der Verwendung von als Phasenzeiger wirkenden Relais beruhen. Die große Empfindlichkeit
und die ungenaue Nullstellung dieser Apparate zeigt sich aber als nachteilig.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine vollkommen selbsttätig wirkende
Schalteinrichtung, bei der Drehstrommotoren zum gleichzeitigen Anzeigen des Phasen-
und Frequenzunterschiedes benutzt werden.
-
Die Erfindung, besteht darin, daß der eine Teil des Drehstromschaltmotors
gemäß Abb. z so geschaltet ist, daß die eine Drehstromwick lung a an die Phasen
R1 und R2, die Wicklungen b und c- über Kreuz an die Phasen S,. und T2, und an T1
und SZ angeschlossen sind. Der andere Teil des Motors hat eine kurzgeschlossene
einphasige Wicklung d, so daß also Schleifringe ganz entfallen. Auf eine ganze Umdrehung
des Rotors ergeben sich bei einem zweipoligen Motor zwei Kontaktstellungen für das
Parallelschalten.
-
Die Wirkungsweise des Drehstromschaltmotors gemäß Abb. r geht aus
den Diagrammen Abb. 2 und 3 hervor.
-
In Abb. 2 sind 0 Ai, 0 Bi, 0 Cl die Spannungen des Netzes
R, S, T1, während 0 AZ, 0 B2, 0 C2 die Spannungen der zuzuschaltenden Maschine
bzw. des Netzes R, S2 T2 sind. Die wirksamen Spannungen sind dann A, AZ,
Bi C2
und Cl B2, die, wenn die Spannungen in den beiden Netzen gleich
sind, parallel gerichtet sind. Es tritt also ein einphasiges Magnetfeld von konstanter
Größe auf, welches sich aber bei Änderung der Frequenz der zuzuschaltenden Maschine
in dem einen oder andern Sinne mit der Differenz der Frequenzen langsam dreht, je
nachdem die Frequenz der zuzuschaltenden Maschine höher oder tiefer als die Netzfrequenz
ist. Bei Gleichheit der Frequenz steht somit der Rotor still.
-
Auch wenn die Spannungen der beiden- Netze ungleich sind, ist die
Anordnung verwendbar. In Abb. 3 ist ein Diagramm dargestellt, in welchem 0 Al, 0
B1, 0 Cl die Spannungen des Netzes Ri S, T1 bedeuten, während 0 A2,
0 B2, 0 C2 die Spannungen der zuzuschaltenden Maschine sind. Die resultierenden
Spannungen Al A2, B, C2, Cl B2 sind dann nicht mehr parallel gerichtet. Man kann
die Spannungen 0 A2 beispielsweise zerlegen in 0 A2 = 0 A4
- A4 A2. Entsprechend ist 0 B2 = 0 B4 - B4 B2 und
O C2 = 0 C4 - C4 C2, wobei 0A4, 0B4, 0 C4 unter sich
gleich und den Spannungen 0 Al, O B1, 0 Cl gleich sind. Es ergeben
dann die Spannungen 0 Al, 0 Bi, 0 Cl zusammen mit den Spannungen
0 A4, 0 B4, 0 C4 wieder das konstante Wechselfeld, in welchem
die resultierenden Spannungen Al A4 parallel B, C4 und Cl B4 sind. Dazu kommt ein
Drehfeld, das sich durch die drei Spannungen A4 A2, B4 B2, C4 C2 darstellen läßt,
die den Spannungen 0 A3, 0 B3, 0 C3 gleich sind. Der Einfluß dieses
Drehfeldes ist nun praktisch wenig störend. Das schwache Drehmoment ist nicht imstande
den Rotor aus seinerPhasenstellungwesentlichherauszudrehen. Diesen Umstand, d. h.
die Unabhängigkeit von der Spannung kann man sogar vorteilhaft für die selbsttätige
Parallelschaltung verwenden.
-
Daß das bei ungleicher Spannung der Netze auftretende Drehfeld keinen
entscheidenden Einfluß auf das selbsttätige Parallelschalten hat, geht daraus hervor,
daß beispielsweise bei xo Prozent Spannungsverschiedenheit, wobei also 0 A3 =o Prozent
von 0 Al ist, das Drehmoment etwa r Prozent des normalen Drehmomentes beträgt.
Also selbst große Spannungsverschiedenheiten von zo Prozent machen sich kaum störend
bemerkbar.
-
Es ist ein Vorteil der Einrichtung mit dem beschriebenen Drehstromschaltmotor,
daß sie selbst bei Spannungsverschiedenheiten bis zu etwa 2o Prozent einwandsfrei
arbeitet. Dies vereinfacht die Einrichtung und beschleunigt das Parallelschalten.
Wenn man aber selbst den geringen Einfluß von Spannungsverschiedenheiten vollkommen
vermeiden will, so können ohne Schwierigkeiten besondere Mittel zum Ausgleich dieser
Verschiedenheiten angewendet werden.
-
Der drehbare Teil des Drehstromschaltmotors dreht sich nun rechts
oder links herum, je nachdem die Frequenz der zuzuschaltenden Maschine höher oder
niedriger als die Netzfrequenz ist. Parallel können die Netze geschaltet werden,
wenn die Phasen wenigstens eine gewisse Zeitlang genügend übereinstimmen. Die Zeitdauer
der erforderlichen Übereinstimmung ist je nach der Art der Antriebsmotoren, ob Gasmaschinen,
Dampfturbinen, Dampfmaschinen oder Elektromotoren, der zuzuschaltenden Maschine
verschieden. Um diese Zeitdauer zu sichern, kann ein Zeitrelais angewendet werden,
das in einem Stromkreis liegt, der den die Netze zusammenschaltenden Hauptschalter
beeinflußt.
-
Die Einrichtung kann nun so getroffen werden, daß das Parallelschalten
dann erfolgt, wenn die beiden Netze nahezu phasengleich sind. Man kann aber auch
das selbsttätige Parallelschalten entweder dann herbeiführen, wenn die zuzuschaltende
Maschine der Phasengleichheit mit dem Netz zustrebt, oder dann, wenn sie sich von
der Phasengleichheit entfernt. Zur Erläuterung sei auf die Abb. q. verwiesen. In
dieser ist auf die Welle W des Drehstromschaltmotors oder bei Anwendung von zwei
Synchronmotoren mit Differentialgetriebe auf die mit der Achse des Planetenrades
rotierende Hülse ein durch Reibung mitgenommener Zeiger Z1 aufgesetzt, dessen Bewegung
durch zwei Anschläge H begrenzt wird. Durch seine Bewegung nach links oder rechts
zeigt dieser Zeiger an, ob die Frequenz der zuzuschaltenden Maschine höher oder
niedriger ist als die des Netzes. Ein zweiter fest auf die Welle aufgesetzter, also
durch die Anschläge H nicht begrenzter Zeiger Z2, zeigt an einer Skala den Phasenunterschied
der beiden Netze an. Die Lage des Zeigers in Stellung 0 bedeutet Phasengleichheit.
Ist Frequenzgleichheit erreicht, wenn der Phasenzeiger Z2 nicht auf Null steht,
so muß man die Frequenz der zuzuschaltenden Maschine ein klein wenig ändern, bis
der Zeiger Z2 die Nullstellung (oder gegebenenfalls eine der beiden Nullstellungen)
erreicht hat, und dann wieder Frequenzgleichheit herbeiführen.
-
Man kann nun das Parallelschalten dann herbeiführen, wenn der Phasenzeiger
Z2 nicht weit von der Nullstellung entfernt ist, also wenn beinahe Phasengleichheit
herrscht. In Abb. q. ist dieser Bereich durch die Punkte b1 und b2 begrenzt. Eine
andere Möglichkeit ist die, das Parallelschalten herbeizuführen, wenn der Phasenzeiger
Z2 innerhalb der Grenzen a1 C
oder innerhalb der Grenzen a2 c spielt, dabei
aber die Tendenz hat, sich auf die Stellung o hin, also in Richtung der Pfeile zu,
bewegen. Es kann aber auch zweckmäßig sein, die Parallelschaltung vorzunehmen, wenn
der Zeiger zwischen a1 und o oder zwischen a2 und o spielt, aber sich von der Nullstellung
entgegen der
Pfeilrichtung entfernt. Das richtet sich nach der Eigenart
des Antriebes der zuzuschaltenden Maschine.
-
In den Abb. 5 bis 8 sind nun einige Ausführungsbeispiele der Parallelschaltungseinrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt.
-
Die Abb. 5 zeigt eine Anordnung für den erstgenannten Fall, bei der
also das Parallelschalten in der Nähe der Phasengleichheit der beiden Netze eintritt
unabhängig davon, ob die zuzuschaltende Maschine der Phasengleichheit mit dem anderen
Netz zustrebt oder sich von dieser entfernt.
-
Der Drehstromschaltmotor ii trägt auf seiner Welle i2 ein Schaltorgan
13, das etwa als Nokkenscheibe ausgebildet ist. Es besteht aus einer kreisförmigen
Scheibe, von der Segmente abgeschnitten sind. Die Scheibe 13 wirkt auf einen Schalter
14 derart ein, daß, wenn, wie gezeichnet, die abgeschnittene Kante der Scheibe wagerecht
zu liegen kommt, der Schalthebel seine Kontakte unter der Wirkung einer Feder schließt.
Bei jeder anderen Lage der Scheibe wird der Schalter 14 geöffnet. Im Stromkreis
des Schalters 14 liegt ein Zeitrelais 15, das die Kontakte 16 im Stromkreis des
Schaltmagneten 17 schließt, wenn der Anker des Zeitrelais seinen Hub beendet hat.
Die Bewegung des Zeitrelaisankers ist nur in der Einschaltrichtung gedämpft, nicht
in der Ausschaltrichtung. Der Schaltmagnet 17 schließt den Hauptschalter 18, der
die beiden Netze R, S, Ti und R2 S2 TZ zusammenschaltet.
-
Wesentlich für die Einrichtung ist, daß die Nockenscheibe 13 so auf
die Welle i2 des Motors ii aufgesetzt ist, daß sie die gezeichnete wagerechte Lage
einnimmt, wenn nahezu Phasengleichheit der Netze herrscht, daß sie also gleichachsig
mit der Rotorwicklung liegt. Sind die Frequenzen des Netzes R, S, T, und. des Generators
G des Netzes R2 S2 T2 noch zu sehr verschieden, so dreht sich der Rotor des Motors
ii in der einen oder anderen Richtung, je nachdem die Frequenz der zuzuschaltenden
Maschine höher oder tiefer als die des Netzes ist. Er dreht sich noch zu schnell,
um den Strom für das Zeitrelais lange genug aufrechtzuerhalten. Die Drehzahl des
Generators G wird nun von Hand oder selbsttätig allmählich geregelt, bis die Frequenzen
genügend gleich sind. Dann bleibt der Rotor ii stehen oder er läuft ganz langsam
weiter und nimmt zum Stator eine Lage ein, die dem Phasenunterschied der beiden
Netze entspricht. Um dieses zu erreichen, müssen vorher durch Regelung der Drehzahl
des Generators G kleine Frequenzänderungen herbeigeführt werden, die eine langsame
Drehung des Rotors und der Nockenscheibe 13 veranlassen. Bleibt der Rotor in einer
Lage stehen, in welcher der Hebel des Schalters 14 und die- abgeschnittene Kante
der Scheibe 13
parallel liegen, so ist die Frequenz- und gleichzeitig Phasengleichheit
erreicht, und das Zeit-' relais 15 schließt den Stromkreis des Schaltmagneten 17,
wenn der Zustand der' Phasen-und Frequenzgleichheit lange genug bestehen
bleibt.
-
Die Bedeutung des Schleppkcntakthebels ig in Abb. 5 und der zugehörigen
Schaltung wird bei der Beschreibung der Abb. 6 und an späterer Stelle erläutert.
-
In den Abb. 6 bis 8 sind Anordnungen dargestellt, bei denen beispielsweise
nur dann parallel geschaltet wird, wenn die zuzuschaltende Maschine G der Phasengleichheit
mit dem Netz R, S, T1 zustrebt, also etwas übersynchron läuft.
-
In Abb. 6 ist_ auf die Welle i2 des Schaltmotors ii ein Schleppkontakt
ig aufgesetzt, der durch Reibung von der Welle bis zu einem als Kontakt ausgebildeten
Anschlag 31 oder 32 mitgenommen wird. Ferner sind auf der Welle zwei Nockenscheiben
13 und 23 angeordnet, die je nach ihrer Stellung Schalter i4 oder 34 öffnen oder
schließen. Diese Schalter liegen in Reihe mit den Kontakten 31 oder 32. In den Stromkreis
von 14 bzw. 34 ist ein Zeitrelais 15 geschaltet, welches den Stromkreis des Schaltmagneten
17 des die Netze parallelschaltenden Hauptschalters 18 durch die Kontakte 16 schließt.
Ferner werden durch die Schalter i4 und 34 auch die Lampen 35 und 36 eingeschaltet,
welche anzeigen, ob die zuzuschaltende Maschine G zu schnell (übersynchron) oder
zu langsam (untersynchron) läuft.
-
Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende Wenn zwischen den
beiden Netzen Gleichheit der Frequenz herrscht, so ist der drehbare Teil des Drehstromschaltmotors
ii in Ruhe. Ist die Frequenz des Generators G des Netzes R2 S2 T2 höher als die
des Netzes R, S, Ti, so möge sich der Anker beispielsweise linksherum drehen, wie
dies durch einen Pfeil angegeben ist.
-
Der Schleppköntakthebel ig wird sich also aus der gezeichneten Ruhelage
im gleichen Sinne drehen bis zu dem Anschlag 32. Damit ist die Wirkung der Nockenscheibe
13 und der Schalter i4,- ebenso auch die zwischen Kontakthebel ig und Kontakt
31 geschaltete Phasenlampe 35 ganz ausgeschaltet, und dasselbsttätigeSchalten
fällt lediglich der Nockenscheibe 33 mit dem Schalter 34 zu. Wird die Drehzahl des
Generators G herabgeregelt, so werden sich die beiden Netze allmählich der Phasengleichheit
nähern. Im Augenblick der Phasengleichheit ist die Nockenscheibe 33 vom Anker so
weit gedreht worden, daß die abgeschnittene Kante der Scheibe dem Schalthebel des
Schalters 34 parallel liegt. In diesem Augenblick wird der Schalter 34 durch Federkraft
geschlossen und es fließt nun ein Strom vom Pluspol über den
Schleppkontakthebel
ig, Kontakt 32, Schalter 34, Zeitrelais 15 zum Minuspol. Das Zeitrelais spricht
an und schließt nach Verlauf der eingestellten Zeit die Kontakte 16, wenn sich nicht
inzwischen die Frequenz des zuzuschaltenden Generators G und damit die Winkelstellung
des Ankers des Drehstromschaltmotors ii so weit geändert hat, daß der Schalter 34
mittels der Nockenscheibe 33 wieder geöffnet wird. Man hat es in der Hand, die Abmessungen
des Zeitrelais so zu wählen und die Anordnung der Nockenscheibe 33 und des Schalters
34 so zu bemessen, daß das Zeitrelais nur dann Strom bekommt, wenn die Annäherung
an Phasengleichheit eine bestimmte und den Verhältnissen der Netze entsprechende
Größe und Zeitdauer hat. Herrscht genügend lange Zeit Phasengleichheit, so werden
die Kontakte 16 geschlossen und dadurch der Hauptschalter 18 eingelegt, der die
Netze parallel schaltet.
-
Wenn die Frequenz des zuzuschaltenden Generators G niedriger ist als
die des Netzes R, S., Ti, so dreht sich derAnker des Drehstromschaltmotors ii in
entgegengesetzter Richtung. Der Schleppkontakt ig legt sich gegen den Kontakt 31,
wodurch die Nockenscheibe 33 und Schalter 34 ganz außer Tätigkeit gesetzt werden.
Irrr übrigen ist der Vorgang beim Parallelschalten derselbe. Der Stromkreis des
Zeitrelais wird nur dann dauernd bis zum Ablauf seines Ankers geschlossen, wenn
lange genug annähernd Phasengleichheit herrscht, so'daß die Nockenscheibe 13 den
Schalter 14 inzwischen nicht öffnet.
-
In den Stromkreis des Zeitrelais 15 und der Schalter 14 und
34 sind noch die Phaseniampen 35 und 36 gelegt, die an beliebiger Stelle im Schalthaus
angeordnet sein können. Das Aufleuchten der Lampe 35 gibt dem Wärter an, daß die
Frequenz des zuzuschaltenden Generators zu niedrig ist. Ist die Frequenz von G höher
als die des Netzes Ri S, Ti, so leuchtet die Lampe 36 auf. An Stelle dieser Lampen
können natürlich auch akustische oder sonstige Signale treten.
-
Wenn man zur Vorbereitung des Parallelschaltens nach Einreglung der
Spannung die zuzuschaltende Maschine auf gleiche Frequenz mit dem Haupnetz gebracht
hat, so kann der Fall eintreten, daß beide Netze ganz synchron sind, daß das eine
aber dem anderen in der Phase um einen konstanten Winkel vor- oder nacheilt. In
diesem Fall muß man die Frequenz der zuzuschaltenden Maschine wieder etwas ändern,
also den Synchronismus stören, damit die Maschine das Hauptnetz in der Phase einholen
öder dem Netz in der Phase nachfolgen kann. Wenn dann Phasengleichheit erreicht
ist, erfolgt das Parallelschalten.
-
Es ist zweckmäßig, das Parallelschalten dann erfolgen zu lassen, wenn
die zuzuschaltende Maschine etwas übersynchron läuft. In diesem Falle nimmt nämlich
nach dem Parallelschalten die zuzuschaltende Maschine gleich etwas Last auf, während
sie im anderen Falle, wenn sie also untersynchron ist, zunächst als Synchronmotor
läuft und Energie von dem meist schon überlasteten Netz aufnimmt.
-
Die Bedingung, das Parallelschalten nur dann erfolgen zu lassen, wenn
die zuzuschaltende Maschine etwas übersynchron läuft, läßt sich mit der Einrichtung
nach der Erfindung leicht erfüllen. Die Schaltung wird sogar vereinfacht, weil dann
ein Schaltorgan 33, 34 auf der Welle des Drehstromschaltmotors entfallen kann, wie
dies in Abb. 7 dargestellt ist.
-
In dieser Anordnung ist auf der Welle 1z des Schaltmotors ii nur eine
Nockenscheibe 13 angeordnet, die gegenüber der Achse des Rotors um einen gewissen
Winkel versetzt ist, also nicht ganz gleichachsig mit ihm liegt. Ist die Frequenz
des zuzuschaltenden Generators G höher als die des Netzes R, S, T1, so möge sich
der Rotor des Schaltmotors ii linksherum in der Pfeilrichtung drehen. Beim Vorbereiten
des Parallelschaltens muß man also die Antriebsmaschine des Generators G so in ihrer
Drehzahl regeln, daß der Rotor ii linksherum läuft. Dann wird die Frequenz wieder
herabgeregelt, bis * der Rotor allmählich immer langsamer läuft. Würde er stehen
bleiben, so würde das bedeuten, daß die beiden Netze ganz synchron, vorläufig aber
noch nicht phasengleich sind. Bei weiterem langsamen Herabregeln der Drehzahl des
Generators G tritt der Zustand der Phasenübereinstimmungvonselbst ein, und wenn
er dann lange genug dauert, wird der Hauptschalter 18 über das Zeitrelais 15 eingelegt.
Ist dagegen der Schaltmotor zu schnell durch die Stellung der Phasengleichheit hindurchgegangen,
so daß das Zeitrelais nicht ganz ablaufen konnte, so muß man den Vorgang wiederholen,
d. h. die Frequenz des Generators zunächst wieder etwas herauf und darauf langsam
wieder herabregeln.
-
Es ist natürlich auch möglich, die Schalteinrichtung durch Versetzen
der Nockenscheibe auf der Welle des Schaltmotors so zu treffen, daß das Parallelschalten
nur erfolgt, wenn die zuzuschaltende Maschine etwas untersynchron läuft.
-
Bei ruhigen Netzen und Generatoren wird man vorziehen, nur bei Übersynchronismus
einzuschalten, bei unruhigen Zentralen und Generatoren, wie z. B. solchen, die von
Gasmotoren angetrieben werden, wird man jedoch unter Umständen zur Beschleunigung
des Parallelschaltens die Anordnung nach Abb. 5 wählen, bei der sowohl bei Über-
wie Untersynchronismus parallel geschaltet werden kann.
-
Im allgemeinen wird bei selbsttätigenParallelschaltvorrichtungen nur
das Einlegen des Hauptschalters
im entscheidenden Augenblick selbsttätig
bewirkt, wobei es dem Wärter überlassen bleibt, die Spannung der zuzuschaltenden
Maschine und die Drehzahl von Hand einzuregeln. Man kann die Anordnung aber auch
so treffen, daß auch diese Regelungen selbsttätig erfolgen. Darauf, daß die Spannung
durch selbsttätige Spannungsregler, wie Schnell- und Eilregler, eingestellt werden
kann, ist schon oben hingewiesen worden. Aber auch die Frequenz kann selbsttätig
geregelt werden, wie dies beispielsweise in der Abb. 7 dargestellt ist.
-
Der Anordnung ist ein Hilfsmotor zugrunde gelegt, der den Drehzahlregler
der Antriebsmaschine des zuzuschaltenden Generators beeinflußt.
-
In Abb. 7 ist als Antriebsmaschine für den Generator G ein Elektromotor
41 angenommen, dessen Drehzahl durch den Regler 42 im Stromkreis des Feldes 43 geregelt
wird. Die Verstellung des Reglers 42 erfolgt durch den Hilfsmotor 4o; der beispielsweise
als Hauptstrommotor gewickelt ist und sich in der einen oder anderen Richtung dreht,
j e nachdem das Schütz 37 oder 38 seinen Kern anzieht. Diese Schütze sind an die
Kontakte 31 und 32 des Schleppkontakthebels ig angeschlossen. In der Mittellage
des Schlepphebels ist der Hilfsmotor 4o ausgeschaltet. Legt sich der Hebel ig beispielsweise
gegen den Kontakt 31, so zieht das Schütz 37 seinen Kern an und schaltet
den Motor 40 in der einen Richtung ein. Wenn der Hebel ig dagegen den Kontakt
39. berührt, so zieht das Schütz 38 an, und'der Motor 4o wird in umgekehrtem
Sinn eingeschaltet. Der Hilfsmotor bringt die Frequenz der zuzuschaltenden Maschine
G allmählich auf die Frequenz des Netzes RI. S, Ti, vollkommene Frequenzgleichheit
wird aber der Wahrscheinlichkeit nach nicht gerade eintreten, wenn auch Phasengleichheit
besteht. Die Nockenscheibe 13 wird also den Schalter 14 offen halten. Andererseits
ist es aber erwünscht, daß der Regler 42 ständig um seine richtige Lage langsam
hin und ,.her pendelt und damit wiederholt den Versuch der selbsttätigen Parallelschaltung
macht. Es kann daher der Fall eintreten, daß die Nockenscheibe 13 um eine unrichtige
Phasenstellung hin und her pendelt,. ohne daß Phasengleichheit erreicht wird. Dadurch
wird das Parallelschalten jedenfalls bedeutend verzögert und bei genau um den Synchronismus
pendelnden Maschinen unmöglich gemacht.
-
Um diese Nachteile zu beheben, wird nach der Erfindung in den Stromkreis
des Hifsmotors 4a ein Widerstand 39, eingeschaltet, wenn das Schütz 37 seinen
Kern anzieht, nicht aber, wenn das Schütz 38 in Tätigkeit tritt. Dadurch wird erreicht,
daß der Hilfsmotor im einen Sinn schneller läuft, als im andern, außerdem aber,
daß bei schnellerem Lauf des Hilfsmotors der Regler 42 in dem Sinn verstellt wird,
daß der Generator G von untersynchronen zum übersynchronen Lauf gebracht wird. Die
Pendelungen des Hilfsmotors 40 fallen also verschieden aus, und es erfolgt dadurch
eine mittlere Drehung im voreilenden Sinn, bis eine für das Parallelschalten günstige
Frequenz und Phase erreicht ist. Die Einrichtung tut also daß, was sonst der Wärter
von Hand machen würde, nämlich sie gibt nur immer Regelungsstöße im richtigen Sinn"
und wiederholt fortgesetzt den Versuch, den Generator selbsttätig parallel zu schalten.
-
Auch bei der Anordnung nach Abb. 5 läßt sich diese selbsttätige Einstellung
der Frequenz anbringen, indem ein Schleppkontakthebel ig auf die Welle 12 des Drehstromschaltmotors
aufgesetzt wird. Dieser Schleppkontakthebel schaltet Schütze 37 und 38 ein, die
den Hilfsmotor 40 im einen oder anderen Sinn einschalten, der auf das Steuerorgan
42 der Antriebsmaschine 41 von G einwirkt. Der Stromkreis des Schleppkontakthebels
ig und seiner Kontakte 31 und 32 ist in diesem Fall von dem Stromkreis des Zeitrelais
15 und des Schalters 14 vollkommen getrennt.
-
Welcher Art die Antriebsmaschine des Generators G ist, ob Gasmotor,
Dampfmaschine, Elektromotor o. dgl., ist gleichgültig. DerHilfsmotor 40 wirkt auf
die Hülsenbelastung des Fliehkraftreglers, auf Regelwiderstände oder sonst auf die
Steuerung der Antriebsmaschine ein. Man kann bei der selbsttätigen Parallelschaltungseinrichtung
gemäß der Erfindung auch die Anordnung treffen, daß das Parallel schalten nur dann
möglich ist, wenn die Spannungen der beiden Netze nahezu gleich sind. Hierzu wird
gemäß Abb. 8 eine Spannungswage 44 mit zwei Spulen 45 und 46 angeordnet, die an
die Phasen R, S1 und R2 S2 der Netze angeschlossen sind. Sind die Spannungen ungleich,
so überwiegt die Zugkraft der einen oder anderen Spule, wodurch ein Schalter 47
im Stomkreis des Zeitrelais 15 geöffnet wird. Bei ungleichen Spannungen kann also
das Parallelschalten nicht eintreten. Anstatt einen Schalter im Stromkreis des Zeitrelais
von der Spannungswage beeinflussen zu lassen, kann man auch den Hub des Relaisankers
in bekannter Weise durch die Wage mechanisch sperren.
-
Bei der Anordnung nach Abb. 7 wird zum Verstellen des Reglers 42 ein
Gleichstrommotor 4a verwendet,. der durch die Schütze 37 und 38 und die zugehörigen
Kontakte im einen oder andern Sinn eingeschaltet wird. Man kann von diesem Schaltmechanismus
ganz absehen, wenn man, wie in Ablx. B dargestellt, als Hilfsmotor zum Verstellen
des Reglers 42 einen Drehstrommotor 40 verwendet, der genau so geschaltet ist, wie
der Drehstromschaltmotor ii, also gemäß Abb. i. Der Hilfsmotor 40 dreht sich solange,
bis Frequenzgleichheit der beiden
Netze eingetreten ist. Ist diese
erreicht, so bleibt er in seiner Ruhelage stehen, und der Regler 42 wird dann nicht
mehr verstellt.
-
Sobald der Hauptschalter 18 von der Schalteinrichtung eingelegt ist,
ist eine weitere Tätigkeit des Schaltmotors ii und des Hilfsmotors 40 überflüssig,
und man kann sie also abschalten. Dies kann selbsttätig beispielsweise dadurch geschehen,
daß man mit dem Schließen des Hauptschalters Relaisstromkreise vorübergehend schließen
läßt, welche Schalter im Stromkreis der genannten Motoren öffnen.
-
Die beschriebenen Einrichtungen arbeiten im Gegensatz zu den bekannten
Parallelschaltvorrichtungen, bei denen Relais verwendet werden, mit großer Empfindlichkeit,
weil Drehstrommotoren in der Nähe des Synchronismus, also in dem für das Parallelschalten
wichtigsten Augenblick, große Zugkräfte ausüben.
-
Die Schaltung im Stator des Schaltmotors gemäß Abb. i ist an sich
bekannt und schon zum Anzeigen von Phasen- und Frequenzunterschieden zweier Drehstromnetze
benutzt worden. Bei einer bekannten Anordnung wird zum Bewegen des Zeigers ein Stator
mit ausgeprägten Polen und als Rotor ein unbewickelter Eisenkern verwendet. Zum
selbsttätigen Parallelschalten sind aber derartige Geräte nicht geeignet, weil sie
keine genügende Richtkraft entwickeln können. Bei dem Schaltmotor mit kurzgeschlossener
Einphasenwicklung im Läufer ist diese Richtkraft aber vorhanden, und er führt die
für die selbsttätige Parallelschaltung erforderliche genaue Einstellung herbei,
die auch für die Betätigung der Zusatzapparate nötig ist.
-
In den dargestellten Ausführungsbeispielen mit Drehstromschaltmotoren
nach Abb. i sind die Schaltungen für Drehstromnetze durchgeführt. Man kann die Einrichtung
aber auch bei Zweiphasennetzen anwenden, ja selbst bei Einphasennetzen, wenn Hilfsphasen
angeordnet werden.