DE457369C

DE457369C - Device for connecting alternating current machines in parallel

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Publication number: DE457369C
Application number: DESCH71108D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1924-07-29
Filing date: 1924-07-29
Publication date: 1928-03-14

Description

Einrichtung zum Parallelschalten von Wechselstrommaschinen. Zum Parallelschalten von Wechselstrommaschinen benötigt man Einrichtungen, welche anzeigen, ob die beiden Spannungen in Phase und Periode annähernd so gleich sind, daß der Schaltvorgang erfolgen kann, oder welche die Schaltung im geeigneten Zeitpunkt selbsttätig vornehmen. Es sind Einrichtungen unter Verwendung von evakuierten oder mit Gas gefüllten Röhren bekannt, die über Kondensatoren an die Enden der parallel zu schaltenden Leitungen angelegt werden und bei denen dieKondensatorströme Glimmerscheinungen hervorbringen, so daß ein optisches Signal zustande kommt. Auch ist ein Meßverfahren vorgeschlagen worden, bei dem Röhren mit Glühkathode und Steuergitter als sogenannte Phasometer verwendet werden, nämlich zum Messen von Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung eines Wechselstromes gegebener Frequenz.Device for connecting alternating current machines in parallel. For parallel switching of alternating current machines one needs devices which indicate whether the two Voltages in phase and period are approximately so equal that the switching process can take place, or which make the circuit automatically at the appropriate time. They are devices using evacuated or gas-filled tubes known, the capacitors to the ends of the lines to be connected in parallel are applied and in which the capacitor currents cause glimmering phenomena, so that an optical signal is created. A measuring method is also proposed in the tubes with hot cathode and control grid as a so-called phasometer can be used, namely to measure phase shifts between current and Voltage of an alternating current of a given frequency.

Gemäß vorliegender Erfindung werden Hochvakuumgefäße mit Glühkathoden benutzt, bei denen diejenigen elektrischen Größen, welche den Augenblickswert des Entladestromes bestimmen, von den Spannungen in den beiden parallel zu schaltenden Netzen abhängig gemacht werden. Der Entladestrom dient sodann als Arbeitsstrom zur Betätigung einer Anzeigevorrichtung oder einer selbsttätigen Schaltvorrichtung. Der Augenblickswert der Entladung ist bei solchen Gefäßen abhängig z. B. von Heizung oder Anodenspannung oder Gitterspannung. Macht man also eine dieser Größen abhängig von der Spannung des einen Netzes und eine oder mehrere der anderen Größen abhängig von der Spannung des anderen Netzes, so kann man erreichen, daß durch das Zusammenwirken der Größen die Entladung im zur Parallelschaltung geeigneten Zeitpunkt ein Maximum oder Minimum wird und hiermit eine Anzeigevorrichtung oder ein Zeitrelais oder sonstige Relais betreiben. Derselbe Zweck wird erreicht, wenn man eine der Größen von der geometrischen Summe der beiden Spannungen abhängig und die übrigen Größen konstant macht. Der Einfachheit halber soll im folgenden stets vorausgesetzt sein, daß man mit dem Maximum der Entladung und nicht mit dem Minimum arbeiten will.According to the present invention, high vacuum vessels with hot cathodes are used used, for which those electrical quantities which correspond to the instantaneous value of the Determine the discharge current from the voltages in the two to be connected in parallel Networks are made dependent. The discharge current then serves as the working current for Actuation of a display device or an automatic switching device. The instantaneous value of the discharge is dependent on such vessels z. B. of heating or anode voltage or grid voltage. So you make one of these sizes dependent depends on the voltage of one network and one or more of the other variables from the tension of the other network, one can achieve that through cooperation the size of the discharge at the point in time suitable for parallel connection is a maximum or minimum and herewith a display device or a time relay or other Operate relay. The same purpose is achieved if one of the sizes of the geometric sum of the two voltages dependent and the other quantities constant power. For the sake of simplicity, it should always be assumed in the following that one wants to work with the maximum of the discharge and not with the minimum.

In Abb. i ist ein Anwendungsbeispiel schematisch dargestellt. Mit E ist ein Entladungsgefäß, in diesem Fall ein solches mit drei Elektroden, bezeichnet. Die Heizung der Glühkathode K soll durch eine besondere Heizquelle H erfolgen. Die Anodenstrecke K-A ist mit der Sekundärwicklung des Spannungswandlers T, verbunden. Die Anodenspannung entspricht also in Phase und Periode der Spannung im Netz N, und die Gitterspannung der Spannung im Netz N2, da die Gitterstrecke K-G mit der Sekundärwicklung des Spannungswandlers T, verbunden ist. Durch den Schalter S sollen die beiden Netze zusammengeschaltet werden. R ist ein Anzeigeinstrument oder ein Zeitrelais oder ein sonstiges Relais, das an den Klemmen einer Drossel Dr oder eines Transfärtnators liegt und auf den durch Dy fließenden Strom anspricht. Schließlich könnte Dr oder R auch den Zweig einer Wheatstoneschen Brücke darstellen.An application example is shown schematically in Fig. I. With E is a discharge vessel, in this case one with three electrodes. The hot cathode K should be heated by a special heating source H. the The anode path K-A is connected to the secondary winding of the voltage transformer T. The anode voltage corresponds in phase and period to the voltage in network N, and the grid voltage of the voltage in the network N2, since the grid line K-G with the Secondary winding of the voltage transformer T is connected. The switch S should the two networks are interconnected. R is an indicator or a Time relay or other relay connected to the terminals one Throttle Dr or a Transfärtnator lies and on the current flowing through Dy appeals to. Finally, Dr or R could be the branch of a Wheatstone bridge represent.

Die Abhängigkeit des Entladestromes -i von der Gitterspannung g bei konstanter Heizung und konstanten Anodenspannungen a ist in Abb. a dargestellt, die Abhängigkeit von Anodenspannung a hei konstanter Heizung und Gitterspannung g in Abb. 3. Die Gitterspannung ä möge nun unter dem Einfluß der Spannung in N2 um den Wert m in Abb. 2 zwischen den Grenzen x und 2 pendeln. Den Wert nz kann man dadurch bestimmen, daß man dem Gitter eine Vorspannung, im vorliegenden Beispiel eine positive, etwa aus einer in 21b. r angedeuteten Batterie Gv, gibt; deren Voltzahl von der Größe 0-»z unterhalb der Amplitude der Sekundärspannung von T2 bleibt, welch letztere j a durch dasÜbersetzungsv erhältnis oder durch Widerstände passend wählbar ist. Der Entladestrom würde dann periodisch die Werte zwischen den Punkten 3 und auf der Kurve in Abb.2 annehmen, wenn die Anodenspannung a einen konstanten Wert hätte. Die Spannung a möge aber ihrerseits nach Abb. 3 unter dem Einfluß der Netzspannung in N, und einer passend gewählten Anodenvorspannung von der Größe 0-n, entnommen etwa aus einer Batterie Av (Abb. i), um den Wert iz in den Grenzen 5 und 6 pendeln, so daß der Entladestrom periodisch die Werte zwischen den Punkten 7 und 8 der Kurve (Abb. 3) annehmen würde, wenn die Gitterspannung g konstant wäre. Man erkennt, daß nur bei zeitlichem Zusammentreffen der Werte g = 2 und a - 6 die Amplitude von i ihr Maximum erreicht. Die Zwischenwerte ergeben sich aus der Kurvenschar der Röhre für verschiedene konstante Anodenspannungen als Parameter, die in Abb. 2 strichpunktiert angedeutet ist, und aus dem augenblicklichen Wert der Gitterspannungen.The dependence of the discharge current -i on the grid voltage g at constant heating and constant anode voltages a is shown in Fig.a, the dependence of the anode voltage a under constant heating and grid voltage g in Fig. 3. Let the grid tension ä be under the influence of the tension in N2 oscillate between the limits x and 2 by the value m in Fig. 2. It is possible to value nz determined by the fact that the grid is biased, in the present example a positive one, roughly from one in 21b. r indicated battery Gv, gives; their voltage remains of the magnitude 0- »z below the amplitude of the secondary voltage of T2, which the latter can be selected appropriately through the translation ratio or through resistors is. The discharge current would then periodically have the values between points 3 and on the curve in Fig.2 if the anode voltage a has a constant value would have. The voltage a may, however, in turn, according to Fig. 3, under the influence of the mains voltage in N, and a suitably selected anode bias of the size 0-n for example from a battery Av (Fig. i), around the value iz within the limits 5 and 6, so that the discharge current periodically increases the values between points 7 and 8 of the curve (Fig. 3) if the grid voltage g were constant. You can see that only if the values g = 2 and a - 6 coincide in time, the amplitude of i reached its maximum. The intermediate values result from the family of curves of the tube for various constant anode voltages as parameters, those in Fig. 2 with dash-dotted lines is indicated, and from the instantaneous value of the grid stresses.

Die allgemeine Form des Stromverlaufs ist die eines Schwebungsstroms, zusammengesetzt aus einem Gleichstromwertl (Abb. 4) und einem überlagerten Wechselstrom W. Durch richtige Wahl der Polarität bei T1 und T2, ferner der Übersetzung und der Vorpannungen kann man erwirken, daß der Wechselstrom g' nur dann von gleichbleibender und maximaler Amplitude ist, wenn die Spannungen in N, und N, in der Periode gleich und in der Phase gleichgerichtet sind, d. h. wenn die Voraussetzungen für das Parallelschalten gegeben sind. Nur unter diesen Umständen wird daher auch der Wechselstrom an den Klemmen der Drossel Dr oder des Transformators (Abb. z) eine maximale Spannung erzeugen, die von dem Instrument R angezeigt oder zur Ausführung der Schaltung herangezogen wird.The general shape of the current is that of a beat current, composed of a direct current value (Fig. 4) and a superimposed alternating current W. By correct choice of polarity at T1 and T2, as well as the translation and the Biases can be used to ensure that the alternating current g 'is only constant and maximum amplitude is when the voltages in N, and N, are equal in the period and are rectified in phase, d. H. if the requirements for parallel switching given are. Only under these circumstances is the alternating current to the Terminals of the choke Dr or the transformer (Fig. Z) generate a maximum voltage, those displayed by the instrument R or used to carry out the circuit will.

Die Gittervorspannungsbatterie Gv in Abb. r kann wegfallen, wenn man die Anodenwechselspannung aus Tl so- wählt, daß aus der Schar der möglichen Kurven (Abb. 27) diejenige herausgegriffen wird, die mit der Mitte 111 ihres geraden Teiles in die Linie für g-o fällt. Der Entladestrom hat dann im allgemeinen immer noch die Form nach Abb. 4.The grid bias battery Gv in Fig. R can be omitted if one the anode alternating voltage from Tl is selected in such a way that from the family of possible curves (Fig. 27) that one is picked out with the middle 111 of its straight part falls into the line for g-o. The discharge current then generally still has the shape according to Fig. 4.

Die Form des Entladestromes ist aber für den Erfindungsgedanken unwesentlich. Man kann daher auch die Wirkung des Gefäßes E mit einer Gleichrichterwirkung verbinden, wenn man durch passende neggtive Gittervorspannung dafür sorgt, daß der Mittelwert zza, um den die Gitterspannung unter dem Einfluß von N2 pendelt, so gelegt wird, daß der Strom i zeitlich etwa die Form nach Abb. 5 annimmt, in der die Gleichstromkomponente I unterdrückt ist und die einen Kappenstrorn darstellt, der im Instrument R ebenfalls nur dann ein Maximum anzeigt, wenn Gleichheit in Frequenz und Phase zwischen N, und N2 herrscht. Es kann dann auch die -Anodenvorspannung Az, wegfallen und die Anodenwechselspannung in Abb.3 um den Wert n - o pendeln.The shape of the discharge current is, however, not essential for the idea of the invention. The effect of the vessel E can therefore also be combined with a rectifying effect, if one ensures that the mean value is achieved by means of a suitable negative grid bias zza, around which the grid voltage oscillates under the influence of N2, is placed that the current i temporally assumes approximately the form according to Fig. 5, in which the direct current component I is suppressed and which represents a cap flow that is also present in the R instrument shows a maximum only if equality in frequency and phase between N, and N2 prevails. It can then also omit the anode bias Az, and the Alternating anode alternating voltage in Fig. 3 by the value n - o.

Wie eingangs schon bemerkt, kann die Parallelschaltvorrichtung auch mit dem Minimum des Entladestromes arbeiten. Durch passende Wahl der Polarität der Spannungswandler kann man nämlich erreichen, daß bei völliger Gleichheit zwischen N, und N2 in Frequenz und Phase die Gitter- und Anodenspannung um r8o° verschoben sind und der positive Halbwechsel der Anodenspannung zusammentrifft mit dem negativen Halbwechsel der Gitterspannung und umgekehrt, so daß niemals ein Anodenstrom entstehen kann, außer bei zeitlicher Verschiebung der beiden Halbwechsel. Das Instrument R kann dann direkt in den Anodenkreis gelegt werden und muß die Parallelschaltung veranlassen, wenn sein Ausschlag dauernd oder genügend lange gleich Null geworden ist.As noted at the outset, the parallel switching device can also work with the minimum of the discharge current. By appropriately choosing the polarity of the Voltage converters can namely achieve that with complete equality between N, and N2 shift the grid and anode voltage by r80 ° in frequency and phase and the positive half-change of the anode voltage coincides with the negative Half change of grid voltage and vice versa, so that an anode current never occurs can, except in the case of a time shift of the two half-changes. The instrument R can then be placed directly in the anode circuit and must be connected in parallel cause if its deflection has become constant or for a long enough time equal to zero is.

Die weiteren Abbildungen zeigen noch eine Reihe von möglichen Anwendungsformen. Nach Abb.6 kann man Gitter- und Anodenspannung konstant lassen und die Heizung von der geometrischen Summe der beiden Netzspannungen beeinflussen. Die Abhängigkeit des Entladestromes i von der Heizung zeigt Abb.7. In gleicher Weise kann man Heizung und Anodenspannung konstant und die Gitterspannung von der geometrischen Summe der Netzspannungen abhängig machen. Nach Abb. 8 geschieht die Beeinflussung durch kapazitive Mittel, etwa durch die Kapazität der Leitungen gegen die Belegungen B von Isolatoren.The other figures show a number of possible forms of application. According to Fig.6, the grid and anode voltage can be kept constant and the heating from influence the geometric sum of the two mains voltages. The dependence of the discharge current i from the heater is shown in Fig.7. In the same way you can have heating and anode voltage constant and the grid voltage from the geometric sum of the Make grid voltages dependent. According to Fig. 8, the influence occurs through capacitive Medium, about by the capacity of the lines against the occupancies B of isolators.

Man kann auch eine der die Entladung bestimmenden Größen von der geometrischen Summe der Netzspannungen, eine zweite Größe von einer einzelnen Netzspannung abhängig machen. In Abb. 9 ist z. B. die Heizung von der Summenspannung; die Anodenspannung von der Einzelspannung in N1 abhängig. und als Entladungsgefäß ist ein solches ohne Gitter verwendet. Abb. i o zeigt umgekehrt die Anodenspannung abhängig von der Summenspannung, während die Heizung aus einem der beiden Netze erfolgt. Den Fall, daß die Heizung dem einen, die Anodenspannung dem anderen Netze entnommen wird, zeigt Abb. i i.One can also use one of the quantities determining the discharge from the geometrical one Sum of the mains voltages, a second variable depends on a single mains voltage do. In Fig. 9 z. B. the heating from the total voltage; the anode voltage depends on the individual voltage in N1. and as a discharge vessel there is no such thing Grid used. Fig. I o shows, conversely, the anode voltage depending on the total voltage, while the heating comes from one of the two networks. In the event that the heater Fig. i i shows the one network, the anode voltage is taken from the other network.

Erfolgt die Beeinflussung durch magnetische Mittel (Spannungswandler), so kann die vorschriftsmäßige Erdung eines Sekundärpols stets durchgeführt werden, wie dies in den Abbildungen angedeutet ist. Die Größe desEntladungsgefäßes richtet sich nach dem Energiebedarf der Anzeige- oder selbsttätigen Schaltvorrichtung. Es ist selbstverständlich, daß man nicht nur für eine, sondern auch für zwei oder drei Phasen j e ein Entladungsgefäß mit den nötigen galvanischen, magnetischen oder kapazitiven Beeinflussungsmitteln vorsehen kann. Bei Verwendung von Kapazitäten empfiehlt sich sodann, nicht mit der Grundfrequenz, sondern mit einer höheren Harmonischen der Netzspannung zu arbeiten, wenn nötig, unter Zwischenschaltung von Abstimmitteln.If the influence is effected by magnetic means (voltage transformer), in this way, the prescribed earthing of a secondary pole can always be carried out, as indicated in the figures. The size of the discharge vessel is determined according to the energy requirements of the display or automatic switching device. It It goes without saying that you can not only work for one, but also for two or three Phases each have a discharge vessel with the necessary galvanic, magnetic or capacitive May provide influencing means. When using capacities is recommended then, not with the fundamental frequency, but with a higher harmonic of the Mains voltage to work, if necessary, with the interposition of tuning means.

Claims

PATENT CLAIM: Device for connecting VAC machines in parallel, characterized by the use of one or more high vacuum vessels with Incandescent cathode, in which the variables that determine the working current, individually or in combination with each other from the geo-metrical sum of the two mains voltages or from the Mains voltages influenced solely by galvanic, magnetic or capacitive means will.