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Anordnung zum Synchronisieren von elektrisch oder durch andere Antriebsmaschinen
mittelbar oder unmittelbar betriebenen Wechselstrommaschinen Die bisher gebräuchlichen
Anordnungen zum selbsttätigen Synchronisieren von Wechselstrommaschinen haben den
Nachteil, daß sie zum Teil unzuverlässige Relais und Kontakte verwenden, zum Teil
von beiden parallel zu schaltenden Seiten dreiphasigen Wechselstrom benötigen, was
be;i Hochspannung durch die erforderlichen dreiphasigen Transformatoren für die
zum Betrieb dieser Einrichtungen erforderliche Betriebsspannung kompliziert und
teuer wird. Gemäß der Erfindung wird zum Synchronisieren eine als Phasenanzeiger
bekannte Anordnung benutzt, wobei nur auf der einen Seite ein Dreiphasentransformator
benötigt wird, bzw. kann der Dreiphasenstrom durch einen Einphasentransfortnator
und Kapazität oder Selbstinduktion erzeugt werden, während auf der anderen Seite
nur ein Einphasentransformator erforderlich ist. Dementsprechend ist also für ein
mit Hochspannung arbeitendes Kraftwerk mit mehreren Maschinen für die Sammelschiene
ein Dreiphasentransformator und für jede Maschine bzw. Verbindungsleitung mit einem
anderen Kraftwerk ein Einphasentransformator aufzustellen. Die Anordnung ermöglicht
einfache und betriebssichere Schalterkonstruktionen für die Inbetriebsetzung der
Anordnung. Die Synchronisierung der Leitungen kann sofort nach Auslösen eines Parallelschalters
automatisch eingeleitet und damit die Parallelschaltung ermöglicht werden. Betriebsstörungen
werden dadurch, unabhängig von der Geschicklichkeit des Schalttafelwärters, auf
ein Minimum beschränkt.
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Die Synchronisierung der Leitungen wird durch Regelung der Antriebsmaschine
des zuzuschaltenden Generators mittels eines Motors, dessen Stator eine Dreiphasenwicklung
und dessen Rotor eine Einphasenwicklung oder umgekehrt besitzt, bewirkt. Die Statorwicklung
ist an die eine der zu synchronisierenden Leitungen angelegt, die Rotorwicklung
an die andere Leitung, bei Hochspannung unter Zwischenschaltung der obenerwähnt#-n
Transformatoren. Dieser Motor entwickelt, je nachdem der demselben zugeführte Einphasenstrom
höhere oder niedere Frequenz als der Dreiphasenstrom hat, ein links oder rechts
(bzw. umgekehrt) gerichtetes Drehmoment. Durch Einwirkung auf die Regelorgane der
Antriebsmaschine wird nun die Synchronisierung in bekannter Weise herbeigeführt.
Die Betätigung der Regelorgane kann unmittelbar oder mittelbar erfolgen. Bei einer
Dampfturbine oder Kolbendampfmaschine z. B. durch Verstellen einer in der Dampfzuleitung
angebrachten Drosselklappe durch den Motor oder durch Einwirkung des Motors auf
.das Reglerstellzeug. Bei Wasserkraftmaschinen sind wegen der zur Verstellung der
Leitradschaufeln bzw. Düsennadeln bzw. Einlaufschützen erforderlichen großen Kräfte
in der Regel hydrauliche Regulatoren
vorhanden, wobei die Synchronisierung
durch Einwirkung auf deren Stellzeug eingeleitet wird.
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Der mit einer Dreiphasen- und einer Einphasenwicklung versehene Motor
kann jedoch auch so ausgeführt werden, daß er als Relais wirkt und durch Betätigung
eines Umschalters in der zur Zeit üblichen Weise die Synchronisierung mit Hilfe
eines das Reglerstellzeug beeinflussenden Gleich- oder Wechsel-. Strommotors oder
eines elektromagnetischen Klink-,verkes herbeiführt. Hierbei kann die Drehbewegung
des Rotors ähnlich dem Zeigerwerk eines elektrischen Meßinstrumentes mit _i#': Ausschlag
durch Anschläge oder dem Drehmoment entgegenwirkende Federn begrenzt sein, außerdem
durch Kurzschließen von Widerstand (ähnlich einem Umkehranlasser) bei größeren Frequenz,unterschieden
durch das hierbei ausgeübte größere Drehmoment des Rotors eine beschleunigte Reglerbewegung
bewirkt werden.
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Die oben beschriebene Synchronisieranordnung ]sann auch zum Synchronisieren
von Motorgeneratoren, Umformern usw. benutzt werden durch Einwirken auf die Regelorgane
der Antriebsseite, z. B. durch Betätigung des Feld- oder Hauptstromreglers. Ebenso
können ganz allgemein zwei oder mehrere Wellen, -welche Synchron laufen sollen,
z. B, um stoßfrei miteinander gekuppelt zu werden, mittels obiger Anordnung synchronisiert
werden, indem man den erforderlichen Drei- und Einphasenstrom durch kleine, von
den entsprechenden Wellen angetriebene Generatoren erzeugt. Die Synchronisierung
erfolgt dann wieder ebenso wie oben durch Einwirkung auf die Regelorgane der Antriebsmaschinen.
Soll ein bestimmtes, gleichbleibendes übersetzungsverhältnis zwischen den Wellen
hergestellt werden, so kann dies durch geeignete Übersetzung zwischen Welle und
Hilfsgenerator, ferner durch Anwendung verschiedener Polzahlen der Hilfsgeneratoren
erreicht werden.
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Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel mit selbsttätiger Einleitung
der Synchronisierung. Es ist ein Kraftwerk angenommen, dessen zwei Generatoren auf
eine Sammelschiene p arbeiten, welche mit einer zweiten Sammelschiene g zusammengeschaltet
wird. Auf diese zweite Sammelschiene seien zwei Fernleitungen k, n geschaltet, welche
der Energieverteilung und der Verbindung mit anderen Kraftwerken dienen. a bezeichnet
die Einphasenwicklung des die Regelorgane der Antriebmaschine beeinflussenden Motors
bzw. Relais, die über einen vom Maschinenhalter b betätigten Umschalter c entweder
an die Generatorleitung d (bei Hochspannung unter Zwischenschaltung eines Einphasentransformators)
oder an einen weiteren vom Sammelschienenschalter e betätigten Umschalter
f angelegt ist. Durch den Umschalter f wird die Wicklung d entweder an .die
Sammelschiene g oder an Umschalter la gelegt, der von dem Schalter i der
Fernleitung k betätigt wird. Umschalter h legt die Wicklung a an Fernleitung
k oder an Umschalter 1. Dieser -wird vom Schalter m. betätigt und legt die
Wicklung a an Fernleitung n. Die Dreiphasenwicklung o -wird gegebenenfalls über
einen Transformator an die Sammelschiene p angelegt. Schaltet nun z. B. einer der
Schalter b einen Generator unbeabsichtigt ab, so leitet der mit dem Schalter b gekuppelte
Umschalter c sofort die Synchronisierung des abgeschalteten Generators ein. Wenn
der Schalter e die Ge- . neratorsammelschiene p abschaltet, so bewirkt Umschalter
f die Synchronisierung- der auf p arbeitenden Generatoren mit Sammelschiene-g, bei
Abschalten der Fernleitung k oder ia bewirkt Umschalter la bzw. l die Synchronisierung
der auf die Sammelschiene p arbeitenden Generatoren mit der abgeschalteten Fernleitung.
Schalten beide Fernleitungen oder eine Fernleitung und der Sammelschienenschalter
e zugleich ab, so erfolgt die Synchronisierung in der Reihenfolge des Anschlusses
der Umschalter f, h und 1.
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Statt der Kupplung der Umschalter c, f, h und l mit den Schaltern
b, e, i und m können dieUmschalter auch durch Relais, z.B. inVerbindung mit
den in der Regel vorhandenen Signallampen, betätigt werden.
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Eine weitere Mechanisierung des Betriebes von Wechselstromzentralen
läßt sich leicht erreichen durchVerbindung obigerAnordnung mit einer an sich bekannten
Kontaktvorrichtung .zum selbsttätigen Einschalten des Parallelschalters. Die Kontaktvorrichtung
bewirkt im Augenblick der Phasengleichheit mittels Fernsteuerung gemäß der Erfindung
jeweils die Wiedereinschaltung desjenigen Schalters, dessen beide Leitungsenden
mit Hilfe der in Abb.t dargestellten oder irgendeiner andern Anordnung synchronisiert
wurden. Abb. a zeigt, wie dies erreicht werden kann. A sei die Stromquelle für die
Betätigung .der Fernsteuerung. Der eine Pol führt direkt zu den Magnetspulen, den
Schaltmotoren o. dgl. der Parallelschalter, während der andere Pol über die Kontaktvorrichtungen
B der Phasenanzeiger zu den ein- oder mehrpoligen Umschaltern C führt. Die Kontakte
B sind bei Synchronismus geschlossen. Die Umschalter C werden von den zugehörigen
ein- odier mehrpoligen Parallelschaltern D betätigt, und zwar derart, daß bei geöffnetem
Schalter D und bei Synchronismus der Steuerstrom über die Kontakte B die Einschaltung
des Schalters D bewirkt. Ist Schalter D geschlossen,
so fließt
der Steuerstrom über den vom Parallelschalter E betätigten Umschalter F und bewirkt
somit die Einschaltung von Schalter E, falls dieser offen ist und die daran liegenden
Leitungsenden synchronisiert sind. Ist Schalter E geschlossen, so leitet Umschalter
F den Steuerstrom zum Umschalter G, der vom Parallelschalter H betätigt wird und
der somit eingeschaltet wird, sofern er geöffnet ist. Ist Schalter H jedoch geschlossen,
während Schalter I geöffnet ist, so wird der Steuerstrom dem Umschalter K zugeführt
und dadurch Schalter J- eingeschaltet. Der Steuerstrom wird also bei dieser Anordnung
jeweils dein Schaltbetätigungsorgan desjenigen Schalters zugeführt, dessen beiide
Leitungsenden synchronisiert wurden.