DE386752C

DE386752C - Arrangement for synchronizing and parallel connection of AC machines

Info

Publication number: DE386752C
Application number: DES59135D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johannes Sessinghaus
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1922-03-08
Filing date: 1922-03-08
Publication date: 1923-12-15

Description

Anordnung zum Synchronisieren und ParalleIschalten von Wechselstrommaschinen. Die Erfindung hat eine neue Anordnung zum Synchronisieren von Wechselstrommaschinen zum Gegenstand, durch die es möglich ist, Wechselstrommaschinen völlig selbsttätig und unter größtmöglichster Betriebssicherheit einander parallel zu schalten. Der Erfindung gemäß werden im Ständer und Läufer der zu synchronisierenden Maschinen Kontakte und Gegenkontakte angeordnet, die, sobald Ständer und Läufer der zu synchronisierenden Maschinen sich in gleicher relativer Lage zueinander befinden, gci-.ieinsam einen Betätigungsstromkreis für die Hauptschalter schließen.Arrangement for synchronizing and parallel switching AC machines. The invention has a new arrangement for synchronizing AC machines to the subject, through which it is possible to make alternating current machines completely automatically and to connect them in parallel with the greatest possible operational safety. Of the Invention according to be in the stator and rotor of the machines to be synchronized Contacts and mating contacts are arranged which, as soon as the stator and rotor are to be synchronized machinery are in the same relative position to one another, gci-.ieinsam an actuating circuit for the main switch close.

AusführungsbeispieIe der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. In Abb. i sind zwei Drehstrommaschinen a und b dargestellt, die an dem Netze c liegen. Die Hauptschalter sind mit d und c bezeichnet. Im Ständer und Läufer der Maschine sind Kontakte f, g und Gegenkontakte h, i angeordnet, die in Reihe geschaltet den aus einer belieb,igen Spannungsquelle k, gespeisten Betätigungsstromkreis für den Hauptschalter schließen, sobald sich bei beiden Maschinen Ständer-und Läuferpolpaare in gleicher relativer Lage zueinander befinden. Im Betätigungsstromkreis liegt das Relais 1, das seinerseits einen Stromkreis schließt, der auf die Schalterspulen in, n einwirkt. Durch Anordnung von Hilfsschaltern o., P in diesem Kreise wird die Spule in oder n eingeschaltet " deren Schalter c oder d zum Synchronisieren geschlossen werden soll. Durch die Anordnung der Kontakte derart, daß sie sich nur bei gleicher relativer Lage der Ständer- und Läuferpolpaare züieinander berühren, wird erreicht, daß unter allen Umständen in beiden Maschinen der Ankerstrorn die gleiche Phase hat, so daß damit die wichtigste Bedingung zur Synchronisierung erreicht ist. Die Genauigkeit der Phasenübereinstimmung kann beliebig groß Z, Crewählt werden, indem man die Berührungszeit von Kontakt und Gegenkontakt genügend klein durch geeignete Wähl der Abmessungen der Kontakte bestimmt-. Wird clas Relais -enügend träge ausgeführt, beispielsweise durch eine Dämpfung, so kann nian erreichen, daß das Relais nur dann anspricht, wenn bei einer größeren Zahl von aufeinanderfolgenden Umläufen die Phasenübereinstimniung der zu synchronisierenden Maschinen vorhanden ist.Exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawing. In Fig. I, two three-phase machines a and b are shown, which are connected to the network c. The main switches are labeled d and c. Contacts f, g and mating contacts h, i are arranged in the stator and rotor of the machine, which, connected in series, close the actuating circuit for the main switch , which is fed from any voltage source k, as soon as stator and rotor pole pairs are equally relative in both machines Position to each other. The relay 1 is located in the actuating circuit, which in turn closes a circuit which acts on the switch coils in, n. By arranging auxiliary switches o., P in this circle, the coil in or n is switched on " whose switch c or d is to be closed for synchronization. By arranging the contacts in such a way that they only move when the relative position of the stator and rotor pole pairs is the same touch each other, it is achieved that under all circumstances the armature current has the same phase in both machines, so that the most important condition for synchronization is achieved Mating contact sufficiently small determined by suitable selection of the dimensions of the contacts. If the relay is designed to be sufficiently slow, for example by damping, it can be achieved that the relay only responds if the phase correspondence of the to synchronizing machines is available.

Die Übereinstimmung der Spannung der zu sviiehronisierenden Maschine mit der Netzspannung kann ohne weiteres durch Reglung von Hand erreicht werden. Man kann aber auch in den Betätigungsstromkreis ein zweites Relais legen, das den Spannungsvergleich selbsttätig durchführt, den Stromkreis also nur dann schließt, wenn zugleich mit der Phasenübereinstimmung Spannungsgleichheit fler zu vergleichenden Spannungen oder Nullspannung an den zu überbrückenden Hauptselialterkontakten vorhanden ist.The correspondence of the tension of the machine to be sviiehronized with the mains voltage can easily be achieved by manual regulation. But you can also put a second relay in the actuation circuit, which the Carries out a voltage comparison automatically, i.e. only closes the circuit when if at the same time with the phase correspondence voltage equality fler to be compared Voltages or zero voltage present at the main elder contacts to be bridged is.

Eine selbsttätige Synchronisiereinrichtung, mit der das Schließen des Betätigungsstromkreises von der Spannungsgleichheit abhänIgig gemacht ist, ist in Abb. :2 veranschaulicht. Diese Abbildung zeigt zugleich auch eine Anordnung, mit Hilfe deren das Synchronisieren mehrerer Maschinen vollkommen selbsttätig ZD vorgenommen werden kann. Zugleich sind in diesem Beispiel mehrpoligge Maschinen veranschaulicht. Bei zweipoligen Maschinen kommt: man nämlich mit je einem Kontakt und einem Gegenkontakt im Ständer und Läufer jeder Maschine aus, bei mehrpoligen Maschinen wird man im Ständer oder im Läufer für jede doppelte Polteilung einen Kontakt oder Gegenkontakt anordnen, während der andere Maschinenteil nur mit einem Kontakt ausgeführt zu werden braucht. Wie die Kontakte im einzelnen in der Polteilung angeordnet werden, ist bedeutungslos, wesentlich ist nur, daß sie bei Berührung die gleiche relative Lage von Ständerpolpaar zu Läuferpolpaar bestimmen.An automatic synchronizing device, with which the closing of the actuating circuit is made dependent on the voltage equality, is illustrated in Fig.: 2. This figure also shows an arrangement with the help of which the synchronization of several machines can be carried out completely automatically ZD. At the same time, multipole machines are illustrated in this example. With two-pole machines: you get by with one contact and one mating contact in the stator and rotor of each machine, with multi-pole machines one contact or mating contact will be arranged in the stator or in the rotor for every double pole pitch, while the other part of the machine has only one contact needs to be executed. How the contacts are arranged in detail in the pole pitch is meaningless, the only important thing is that when they touch, they determine the same relative position of stator pole pair to rotor pole pair.

In Abb. 2 sind die Maschinen mit a und b bezeichnet; die Maschine a ist als vierpolige Maschine, die Maschine b als sechspolige Maschine ausgeführt. Dementsprechend trägt die Maschine a zwei Ständerkontakte h, h#" die Maschine b deren drei, il, L; i', die mit einem Läuferkontakt f bzw. g zusammen arbeiten. Die Kontakte li, i und Gegenkontakte f., - liegen in Reihe im Betätigungsstromkreis, in dem außer den für jeden Hauptschalter d, e ein Spannungsvergleichsrelais q, r angeordnet ist. Die Hauptschalter, für die die üblichen Automaten verwendet werden können, sind in dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung als selbsttätige Schalter mit Rückzugsfedern s, t ausgeführt. Vom Hauptschalterrelais werden 'Verriegelungskontakte it, v gesteuert, die die Aufgabe haben, die Einzelbetätigung der parallel am Betätigungsstromkreis liegenden Steuerspuleniiz",i# zu ermöglichen. Ferner werden vom Hauptschalter Überbrückungskontaktex, y gesteuert, durch die die Relais überbrückt und die Schalterspulen unmittelbar an die Betätigungsspannung gelegt werden, sobald die Synchronisierung der Maschine vorgenommen ist.In Fig. 2 the machines are labeled a and b; machine a is designed as a four-pole machine, machine b as a six-pole machine. Correspondingly, the machine a carries two stator contacts h, h # ", the machine b has three, il, L; i ', which work together with a rotor contact f or g . The contacts li, i and mating contacts f., - are in series in the actuating circuit, in which, in addition to the one for each main switch d, e, a voltage comparison relay q, r is arranged. The main switches, for which the usual automatic machines can be used, are designed as automatic switches with return springs s, t in the exemplary embodiment of the drawing Main switch relays are controlled 'locking contacts it, v , which have the task of enabling the individual actuation of the control coils iiz', i # lying in parallel on the actuating circuit. In addition, bridging contacts ex, y are controlled by the main switch, by means of which the relays are bridged and the switch coils are directly connected to the actuating voltage as soon as the machine has been synchronized.

Die Wirkungsweise der Anordnung ergibt sich ohne weiteres aus der Zeichnung. Liegt beispielsweise die Maschine b am Netze, so ist der Schalter e geschlossen und durch den Überbrückungskontakt y die Spule n unmittelbar an das Hilfsnetz z gelegt, so daß sie in der üblichen Weise, ohne die Synchronisiereinrichtung zu beeinflussen, von den üblichen Sicherheitseinrichtungen, wie Maximalauslöser, Rückstromrelais u. dgl., betätigt werden kann. Die Maschine a, wird nunmehr in Gang gesetzt. Sobald ihre Pollagen die gleiche relative Lage einnehmen, wie die in der das Netz speisenden Maschine k, wird der Betätigungsstromkreis über die Kontakte h, f, i, g geschlossen, und zwar dann, wenn, -wie oben erwähnt, bei mehreren Umläufen der Maschine gleichzeitiger Schluß der Kontakte f, h, g, i eintritt, wenn also sowohl Drehzahl als auch Phasenzahl` -der Maschine weitgehend übereinstimmen. Ist die Kontaktbreite in geeigneter Weise beinessen und erfolgt der Strornschluß durch die Hilfskontakte genügend häufig hintereinander, so kann, falls das Spannungsvergleichsrelais q seinen Kontakt schließt, der Stromkreis für die Schalterspulew über die Brücke des Verriegelungskontaktes geschlossen werden. Die Spule vi, schließt den Schalter d, öffnet den Verriegelungskontakt it, so daß die Spule m von dem Kontaktpaare der Maschine und dem Spannungsvergleichsrelais q abgeschaltet ist und über die Brückex unmittelbar an die Steuerstromquellez gelegt wird. Der Hauptschalter ist somit wie jeder selbsttätige Schalter eingeschaltet und kann ebenso wie der Schalter e durch die bekannten Sicherheitseinrichtungen bedient werden.The mode of operation of the arrangement is readily apparent from the drawing. If, for example, machine b is connected to the network, switch e is closed and coil n is connected directly to auxiliary network z through bridging contact y , so that it can be operated in the usual way, without influencing the synchronization device, from the usual safety devices, such as maximum release , Reverse current relay, etc., can be operated. The machine a is now started. As soon as their pole positions are in the same relative position as those in the machine k feeding the network, the actuating circuit is closed via contacts h, f, i, g , if, as mentioned above, with several revolutions of the machine simultaneous closing of the contacts f, h, g, i occurs, ie when both speed and Phasenzahl` - largely match the machine. If the contact width is appropriately adjusted and the current is shorted through the auxiliary contacts sufficiently frequently in succession, then, if the voltage comparison relay q closes its contact, the circuit for the switch coilew can be closed via the bridge of the interlocking contact. The coil vi, closes the switch d, opens the locking contact it, so that the coil m is disconnected from the contact pairs of the machine and the voltage comparison relay q and is applied directly to the control current sourcez via the Brückex. The main switch is thus switched on like any automatic switch and, like switch e, can be operated by the known safety devices.

Unter normalen Verhältnissen wird man die Kontakte und Gegenkontakte fest an den zugehörigen Maschinenteilen anordnen. In manchen Fällen kann es jedoch wünschenswert sein, sie verschieblich auszuführen, beispielsweise wenn die Maschinen mit stark verschobener Pollage arbeiten und einer unbelasteten Maschine eine mit starker Belastung oder starker Phasenverschiebung arbeitende Maschine parallel geschaltet werden muß, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn mehrere zwei verschiedene Wechselstromnetze miteinander kuppelnde Synchron-Synchron-Umformer parallel geschaltet werden sollen. Man wird dann nach den Angaben der Leistungszeiger bzw. Phasenverschiebungsanzeiger, beispielsweise den Ständerkontakt einer Maschine, verschieben und kann so auch unter diesen schwierigen. Verhältnissen die Maschine synchronisieren.Under normal circumstances one becomes the contacts and mating contacts firmly on the associated machine parts. However, in some cases it can it may be desirable to make them movable, for example when the machines work with a strongly shifted pole position and one with an unloaded machine machine operating under heavy load or phase shift connected in parallel must be, as is the case, for example, when several two different AC networks synchronous-synchronous converters coupling with one another are to be connected in parallel. Then, according to the specifications of the power indicator or phase shift indicator, for example, the stator contact of a machine, move and can thus also under these difficult ones. Synchronize the machine.

Die Anordnung gemäß der Erfindung, bei der ein gemeinsamer Steuerstromkreis für die zu synchronisierenden Maschinen verwendet wird, ist vorzugsweise brauchbar für Maschinen, die in der gleichen Zentrale arbeiten. Handelt es sich darum, 'Maschinen zu syncbronisieren, die an voneinander entfernten Stellen aufgestellt sind, so kann man die Mittel verwenden, die für gemeinschaftliche Betätigungsstromkreise voneinander entfernt liegender Zentralen verwendet werden. So kann man den Starkstromleitungen der zu synchronisierenden Maschinen hochfrequente Ströme überlagern, die mittels Ruhestrom oder Arbeitsstroln die Betätigungsstronikreise für die, Synchronisierungsschalter bedienen. Durch geeignete Stromsperren, Kondensatoren oder Kombinationen von Kondensatoren mit Selbstinduktion kann man das Ubertreten des Starkstromes in die Betätigungsstroinkreise verhindern.The arrangement according to the invention, in which a common control circuit is used for the machines to be synchronized is preferably useful for machines that work in the same head office. Is it about 'machines to synchronize, which are set up in distant places, so can one use the resources that are for common actuation circuits from one another remote control units can be used. So you can use the power lines of the machines to be synchronized superimpose high-frequency currents, which are generated by means of Quiescent current or Arbeitsstroln the actuation electronics circuit for the synchronization switch serve. By means of suitable current blocks, capacitors or combinations of capacitors with self-induction one can cross the high current into the actuation drinking circuit impede.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for synchronizing alternating current machines, characterized in that on the uprights and on the rotors to be synchronized Machine contacts and mating contacts are arranged with the same relative Position of the stator pole pair to the rotor pole pair in the machines to be synchronized operate a relay circuit for the main switch together.

2. Arrangement according to claim i, characterized in - that the contact pairs of the machines to be synchronized are in series in the actuating circuit for the machine switch. 3. Arrangement according to claim i, characterized in that relays for voltage comparison are in series with the contact pairs of the machines to be synchronized. 4. Arrangement according to claim i, characterized in that the actuating coils of the main switch are parallel in the actuating circuit. 5. Arrangement according to claim i, characterized in that when the actuating coil for the main switch is switched on, this coil is connected directly to the voltage source of the control circuit and the path from the coil is locked via the synchronizing contacts. 6. Arrangement according to claim i, characterized in that actuating currents are used for centers to be synchronized large distances, which are superimposed on the Starkströnien. 7. Arrangement according to claim i and 6, characterized by high-frequency currents as actuation currents. 8. Arrangement according to claim 1, 6 and 7, characterized in that current locks with high currents are arranged in the actuating circuits.