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Selbsttätige Regeleinrichtung für ein Wechsel- oder Gleichstromnetz
speisende Kraft- und Umformerwerke Die Erfindung bezieht sich auf Schalt-und Regeleinrichtungen
für elektrische Kraftanlagen, die zur Speisung mehrerer an verschiedenen Stellen
gelegener Verbraucher dienen. Uni in solchen Anlagen für jeden Verbraucher dieselbe
Spannung zur Verfügung zu haben, pflegt man die Verbraucher mit Hilfe von mehreren
Sammelschienen zu speisen, die unabhängig voneinander erregt werden und verschiedene
Spannungen führen. Es ist nun unter Umständen, z. B. bei schwacher Belastung, wünschenswert"
mehrere dieser Sammelschienen miteinander zu verbinden und sie durch einen Teil
der zur Verfügung stehenden Stromquellen mit einer vorbestimmten Spannung zu speisen.
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Gemäß der Erfindung wird diesen Anforderungen in einfacher Weise dadurch
Genüge getan, daß Schalt- und Regeleinrichtungen vorgesehen sind, welche selbsttätig
derartige Schaltungen, auslösen, daß unter vorbestimmten Betriebsbedingungen die
einzelnen Sammelschienensysteme miteinander verbunden und mit einer vorbestimmten
Spannung gespeist werden, währeiid unter anderen Betriebsbedingungen die Sammelschienen
getrennt werden und unabhängig voneinander mit verschiedenen Spannungen gespeist
werden. An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die
Erfindung, näher erläutert werden.
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i und :2 sind die beiden Sammelschienensysteme, die über einen Schalter
3 miteinander verbunden werden können. jedes Sammelschienensystem kann
- von einer oder mehreren Stromquellen aus gespeist werden, so daß die Sammelschienensysteme,
sofern sie getrennt sind, verschiedene Spannungen führen können. In dem Ausführungsbeispiel
werden die Sammelschienen i durch einen Generator 4 über einen Schalter
5 gespeist und die Sammelschienen 2 über einen Schalter 7 durch einen
Generator 6. Die Einschaltstromkreise der Schalter 5 und
7 werden durch Druckknopf schalter 8 und 9, an deren Stelle
natürlich auch andere Schalter treten können, gesteuert. Der Schalter
8 wird geschlossen, wenn beide Schalter 5 und 7 geöffnet sind,
und der Schalter 9 wird betätigt. wenn einer der Generatoren bereits mit
den ihm zugeordneten Sammelschienen verbunden ist und der andere Generator gleichfalls
in Betrieb genommen werden soll. io ist ein Umschalter, von dessen Stellung die
Reihenfolge abhängt, in der beim Schließen der Schalter 8 und 9 die
Schalter 5 und 7 ansprechen. Falls sich der Umschalter io in
der
gezeichneten Stellung befin'det, schließt beim Einlegen des Schalters8 zunächst
der Schalter 7, d. h. der Generator 6 arbeitet als Führermaschine
und der Generator 4 als Hintermaschine. Wird der Umschalter in die der gezeichneten
entgegengesetzte Stellung gebracht, so arbeitet der Generator 4 als Führermaschine
und der Generator 6 als Hintermaschine, Um die Zeichnung zu vereinfachen,
sind die Schalter 8 und 9 so angeordnet, daß. sie die Schalter
5 und 7 direkt steuern. Es können natürlich auch selbsttätige Anlaßvorrichtungen
für die Generatoren vorgesehen werden. Falls beide Schalter 5 und
7 geschlossen sind, so daß jedes Sammelschienensystem von dem. ihm zugeordneten
Generator gespeist wird, ist es wünschenswert, die beiden ' Sammelschienensysteme
voneinander zu trennen, so daß sie mit verschiedenen Spannungen betrieben werden
können. Dieser Vorgang wird durch ein Relais i i gesteuert, welches anspricht, wenn
die Schalter 5 und 7
geschlossen sind und beim Ansprechen den Schalter
3 öffnet. Bei geschlossenen Schaltern 5 und 7 spricht außerdem
noch ein Relais 12 an, welches einen rnotorisch angetriebenen Regelwiderstand 13
im Feldstrornkreis des Generators4 derart steuert, daß die Erregung des Generators
4 bis zu einem vorbestimmten Wert zunimmt, so daß auch die Spannung des Sammelschienensystems
i wächst. Infolgedessen führen die beiden Sammelschienen bei einer Trennung voneinander
verschiedene Spannungen. Falls die an die voneinander getrennten Sammelschienensysteme
angeschlossene Belastung so weit sinkt, daß ein Generator imstande ist, die ganze
Belastung aufzunehmen, ist es wünschenswert, die beiden Sammelschienensysteme wieder
miteinander zu verbinden und die Hintermaschine- von ihren Sammelschienensystemen
abzuschalten. Ehe dies ' geschehen kann, muß jedoch die Spannung der beiden
Sammelschienensysteme ausgeglichen werden.
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Wie aus der.Zeichnung zu ersehen ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel
die Hintermaschine so angeordnet, daß sie abgeschaltet wird, sobald die Leistungsabgabe
der Generatoren unter einen bestimmten Wert sinkt. Um diese Abschaltung der Hintermaschine
zu erreichen, ist ein Relais 15 vorgesehen, welches in Abhängigkeit von dem Strom
des Generators 4 anspricht, und ein Relais 16, welches von der Stroniabgabe des
Generators 6 abhängig ist. Beide Relais steuern den Stromkreis eines Zeitrelais
17, welches seine Kontakte 18 so lange geöffnet hält, wie die Stromabgabe eines
der Generatoren einen bestimmten Wert überschreitet. Sobald das Relais 17 seine
Kontakte 18 schließt, wird, falls die Schalter 5 und 7 geschlossen
sind, ein Stromkreis für das Relais ig hergestellt. Dieses Relais schaltet den Regelmotor
65 des Widerstandes 13 in einem solchen Sinne ein, daß die Felderregung des
Generators abnimmt, und zwar so weit, daß die Spannung des Sammelschienensystems
i auf gleicher Höhe mit ddr des Sammelschienensystems 2 kommt. Sobald dies der Fall
ist, veranlaßt das von den Spannungen beider Sammelschienensysteme abhängige Relais
2,o die öffnung des Regelmotorstromkreises und das Ansprechen des Relais i i, welches
seinerseits den Schalter 3 schließt und die Hintermaschine von ihren Sammelschienen
trennt.
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Zu der Schaltung gehören ferner noch-die Kontakte2i, 22" 2,2'
von (nicht mitgezeichneten) Schutzvorrichtungen, welche bei einer Betriebsstörung
des Generators 6 in Tätigkeit treten. Ähnliche durch Kontakte 23,
24 und 24' angedeutete Schutzvorrichtungen sind auch für den Generator 4 vorgesehen.
Bei einer Betriebsstörung der ihnen zugeordneten Generatoren sind die Kontakte 2,1,
22' bzw.' :23 und 24# geöffnet und die Kontakte 2,2 und :24 geschlossen.
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Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten Anordnung ist
folgende: Es sei zunächst angenommen, daß die beiden Schalter 5 und
7 geöffnet sind, so daß beide Gen'eratoren von ihren Sammelschienen getrennt
sind. In diesem Fall ist die Spule des Relais 12 durch die Kontakte 2,5'
und 26'
kurzgeschlossen. Es besteht jedoch ein Stromkreis für das Relais ii,
der von der positiven Leitung einer Hilfsstromquelle aus über die Hilf skontakte
25 und 26 der Schalter 5 und 7, Leitung 27, Spule
des Relais i r,
Leitung 28, Kontakte 23, Leitung 29, KOntakte
?-i zur negativen Leitung der Stromquelle verläuft. Das Relais ii wird also erregt,
wobei vorausgesetzt ist, daß sich beide Maschinen in ordnungsgemäßem Betriebszustand
befinden und mindestens einer der Schalter5,7 offen ist. Das Relaisii schließt beim
Ansprechen den Stromkreis des Zeitrelais 3o. Dieser Stromkreis verläuft von der
positiven Leitung aus über die Kontakte 3 1 des Relais i i, Leitung
32, die bei offenem Schalter 3 geschlossenen Kontakte 33, Leitung
34, Spule des Relais 30 zur negativen Leitung. Das Relais 30 * schließt
infolgedessen seine -Kontakte35, so daß der Stromkreis der Spule 36 des Schalters
3 geschlossen wird. Der Schalter3 schließt infolgedessen, wobei er die Kontakte
33 öffnet, so daß der Erregerstromkreis des Relais 30
und hierdurch
auch derjenige der Einschaltspule 36 unterbrochen wird. Der Schalter
3
wird jedoch durch eine Klinke 37 in der geschlossenen
Stellung
festgehalten. Sämtliche Schaltorgane befinden sich nunmehr in der gezeichneten Stellung.
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Falls einer der Generatoren auf die Sammelschienensysteme i und 2
arbeiten soll, so ist der Druckknopfschalter8 kurzzeitig herunterzudrücken. Hierdurch
wird der Stromkreis der Spule 39 des Schalters 7 geschlossen, der
von dem Generator 6 aus über die Kontakte 2:2', die Kontakte b und
a des Umschalters io und den Druckknopfschalter 8
zur Erde verläuft. Der Schalter
7 schließt infolgedessen und verbindet den Generator 6,
der bei der
gezeichneten Stellung des Umschalters io, wie bereits erwähnt, als Führermaschine
arbeitet, mit dem N.Letz. Beim Schließen des Schalters 7 wird außerdem noch
ein Haltestromkreis für die Spule 39
geschlossen, so daß der Schalter
8 wieder geöffnet werden kann. Dieser Haltestromkreis verläuft über die Hilfskontakte
4o des Schalters 7, die Kontakte i und k des Urnschalters io und die
Kontakte des Schalters 41, der geöffnet wird, wenn die-Führermaschine von ihrem
Sammelschienensystem getrennt werden soll.
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Sobald der Generator 6 mit dem Sammelschienensystem 2 verbunden
ist, schließt, falls die Leistungsabgabe des Generators 6 oberhalb eines
vorbestimmten Wertes ist, das Relais r6 seine Kontakte42. Hierdurch wird der Stromkreis
des Zeitrelais 17 vervollständigt, welches augenblicklich seine Kontakte 18 öffnet.
Es werden jedoch hierdurch zunächst keine Schaltungen ausgelöst, da der durch die
Kontakte 18 gesteuerte Stromkreis bereits an den Kontakten 43 des Relais 12 unterbrochen
ist, welches aberregt ist, solange einer der beiden Schalter 5, 7
geÖffnet ist.
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Die Verbindung der Hinterrnaschine 4 mit den Sammelschienen i wird
durch vorübergehendes Schließen des Druckknopfschalters 9 bewirkt, da hierdurch
der Erregerstromkreis der Einschaltspule 44 des Schalters 5 geschlossen wird,
der von dem Generator 4 aus über die Kontakte -24', die Spule 44, die Leitung 45,
Kontakte e und d
des Umschalters io, die Leitung 46 und Schalter
9 zur Erde verläuft. Der Schalter 5
schließt beim Ansprechen einen
Haltestromkreis der Spule 44 so lange geschlossen zu -[8, Kontakte g und
h des Umscbalters io, Leitung 49 und Kontakte 50 eines Relais 5 1,
welches erregt ist, solange sich das Relais 1.2 in der gezeichneten Stellung befindet.
Der Stromkreis des Relais 51 verläuft von der positiven Leitung aus über die Kontakte
52
des Relais 12, Spule des Relais 51 zur negativen Leitung. Das Relais 51
ist als Zeitrelais ausgebildet und öffnet seine Kontakte erst dann, wenn es eine
bestimmte Zeit aberregt ist. Es hat den Zweck, den Stromkreis der Spule 44 so lange
geschlossen *zu halten, bis das Relais ii nach Schließen beider Schalter
5 und 7 einen zweiten Haltestromkreis für die Spule 44 hergestellt
hat. Wenn nämlich diese beiden Schalter schließen, wird der Stromkreis des Relais
ii geöffnet, so -daß es seine Kontakte 3 1 öffnet und seine Kontakte52' und
53 schließt. Die Kontakte53 stellen einen Umgehungsstromkreis für die Kontakte
5o des Relais 51 her, so daß die Spule 44 auch nach öffnen der Kontakte 5o des Relais
51 erregt bleibt. Das Schließen der Kontakte 52' des Relais i i vervollständigt
den Stromkreis der Spule 54, der von der positiven Leitung aus über die Kontakte52,',
Leitung55, Hilfskontakte56 des Schalters 3, Spule 54 zur negativen Leitung
verläuft. Die Spule 54 zleht infolgedessen ihren Anker an und löst die Verklinkung
37 des Schalters 3, so daß dieser Schalter öffnet und
die beiden Sammelschienensysteme voneinander trennt. Sobald die beiden Schalter
5 und 7 geschlossen werden, wird ferner das Relais 1:2 erregt, da
der Kurzschluß seiner Spule über die Kontakte 25' bzw. 26' beim Schließen
der Schalter 5
und 7 aufgehoben wird. Das Relais 12 öffnet in erregtem
Zustande seine Kontakte 52 und schließt seine Kontakte 43 und 57.
Das Schließen der- Kontakte 43 bleibt zunächst wirkungslos, da der von ihnen gesteuerte
Stromkreis bereits an den Kontakten 18 des Relais 17 unterbrochen ist. Das öffnen
der Kontakte 52 bewirkt die Aberregung des Relais 51, welches nach Ablauf
einer bestimmten Zeit seine Kontakte 5o öffnet. Außerdem wird noch durch das Schließen
der Kontakte 57 ein Stromkreis geschlossen, welcher den Regelmotor
65 des Widerstandes 13 in einem- solchen Sinne einschaltet, daß der Feldwiderstand
des Generators 4 verringert wird und infolgedessen die Spannung des Sammelschienensystems
i steigt. Dieser eine Spannungserhöhung auslösende Stromkreis verläuft von der positiven
Leitung aus über die Kontakte 57 des Relais 12, die Leitung 6o, Hilfskontakte
59 des Schalters 3, Leitun- 61, Kontakte 62 des Relais 19,
Leitung 63, Endschalter 64, Feldwicklung 65R und den Regelmotor
65 des Widerstandes 13 zur negativen Leitung. Der Endschalter 64 ist so angeordnet,
daß er geöffnet wird, wenn der Feldwiderstand einen solchen Wert be-
sitzt,
daß die Spannung des Sammelschienensystems i den gewünschten Wert aufweist. Es sei
noch erwähnt, daß nach Anschließen der zweiten Maschine die Spannung der Sammelschiene
i selbsttätig auf einen höheren Wert gebracht «Wird. . Dieses Sainmelschienensystem
wird
daher zweckmäßig dazu benutzt, um die von der Speisestromquelle weiter entfernt
gelegenen Verbraucher zu speisen.
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Sobald der Schalter 5 geschlossen wird, schließt, falls die
Leistungsabgabe des Generators 4 einen bestimmten Wert überschreitet, das Relais
15 seine Kontakte 66, die parallel zu den Kontakten 42 des Relais 17 liegen.
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Wie aus vorstehenden Ausführungen und der Zeichnung hervorgeht, speisen
die Stromquellen die ihnen zugeordneten Sammelschienensysterne mit verschiedenen
Spannungen, solange die Leistungsabgabe der Stromquellen einen vorbestimmten Wert
überschreitet. Sobald jedoch die Leistungsabgabe der als Stromquellen dienenden
Generatoren unter diesen Wert sinkt, so daß die Kontakte der beiden Relais 15 und
16 geöffnet sind, wird das Relais 17 aberregt und schließt seine Kontakte
18. Hierdurch werden die beiden Sammelschienensysteme miteinander verbunden, sobald
die Spannung des Generators4 mit der des Generators6 wieder ausgeglichen ist. Außerdem
wird noch die Hinterniaschine von ihrem Sammelschienensystem abgetrennt.
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Diese Schaltvorgänge spielen sich im einzelnen folgendermaßen ab:
Durch das Schließen der Kontakte 18 wird ein Stromkreis für das Relais ig hergestellt,
der von der positiven Leitung aus über die Kontakte 43 des Relais 12-, Leitung
67, KOM-takte 18 des Relais 17, Leitung 68, Spule des
Relais ig zur negativen Leitung verläuft. Das Relais ig öffnet infolgedessen seine
Kontakte 6,2 und 69 und schließt seine Kontakte 7o und 71.
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Durch öffnen der Kontakte62 wird der im vorstehenden beschriebene
Spa-rmungserhöhungsstromkreis des Motors 65 geöffnet, während durch die Kontakte
71 ein Spannungsverminderungsstromkreis geschlossen wird, so daß die Spannung
des Generators 4 sinkt. Dieser Spannungsverminderungsstromkreis verläuft von der
positiven Leitung aus über die Kontakte 57 des Relais 1:2, die Leitung 6o,
Kontakte 71 des Relais ig, Leitung 73, Kontakte 74, das Relais 2o, dessen
Spule75 und 76 an die beiden Sammelschienensysteme i und 2 angeschlossen
sind, Leitung 77, Feldwicklung 65L und den Motor 65 zur Erde.
Der Motor 65 dreht sich infolgedessen in einem solchen Sinne, daß die vom
Generator abgegebene Spannung ' sinkt. Sobald die Spannung des Sammelschienensystems
i mit derjenigen des Sammelschienensystems 2- annähernd übereinstimmt, öffnet das
Relais 2o seine Kontakte, 74 und schließt seine Kontakte 78. Durch öffnen
der Kontakte 74 wird der Spannungsverminderungsstromkreis unterbrochen, während
durch Schließen der Kontakte 78 der Stromkreis des Relais ii hergestellt
wird, der von der positiven Leitung aus über die Kontakte 7o des Relais,ig, Leitung79,
Kontakte78 des Relais2o, Leitung2,7, Spule des Relais ii, Leitung :28, Kontakte
23, Leitung 29, Kontakte 21 zur negativen Leitung verläuft. Durch Schließen
der Kontakte31 wird der Erregerstromkreis des Relais 30 vervollständigt,
welches seinerseits den Stromkreis der EinschaltsPule 36 des Schalters
3 schließt. Durch öffnen der Kontakte 5 3 des Relais i i wird der
im vorstehenden erwähnte Haltestromkreis der Einschaltspule 44 des Schalters
5 geöffnet, so daß der Generator 4 vom Netz getrennt wird. Zweckmäßig bildet
man die Schalter 3, 5 und 7 so aus, daß die Zeit, die der Schalter
3 zum Schließen benötigt, kürzer ist als die Auslösezeit der Schalter
5 und 7, so daß der Verbindungsschalter 3
geschlossen ist, ehe
die Hintermaschine vom Netz getrennt wird.
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Sobald beim Öffnen des Schalters 5 die Hilfskontakte
25 geschlossen werden, wird der Stromkreis der Spule des Relais 12 kurzgeschlogsen,
so daß dieses seine Kontakte 43 und 57 öffnet und seine Kontakte
52 schließt. Infolgedessen wird das- Relais 51 erregt, welches seinerseits
seine Kontakte 5o schließt. Das öffnen der Kontakte 43 bewirkt die Aberregung des
Relais ig, welches infolgedessen seine Kontakte 70 und 71 öffnet und seine
Kontakte 6:2 und 69 schließt.
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Durch öffnen der Kontakte 70 wird der im vorstehenden beschriebene
Einschaltstromkreis des Relais i i -unterbrochen; aber da die Hilfskontakte
:25 des Schalters 5
schließen, ehe die Kontakte 70 öffnen, wird
ein anderer, ebenfalls bereits erwähnter Erregerstromkreis für das Relais ii hergestellt,
so daß dieses erregt bleibt. Das Öffnen der Kontakte 71 verhindert ein Schließen
des Spannungserhöhungsstromkreises, welches sonst beim Schließen der Kontakte 74
des Relais 20 eintreten würde. Durch Schließen der Kontakte 69 wird der Stromkreis
des Regelmotors 65 vervollständigt, so daß die Spannungsabgabe des Generators
4 auf den gewünschten Wert gebracht wird. Diese Anordnung ist besonders dann zweckmäßig,
wenn der Generator 4 Führermaschine ist.
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Wenn der Regelwiderstand in einer solchen Stellung ist, daß die Erregung
zu groß ist, sind die Endschalterkontakte 8o und 81 geschlossen, und ein Spannuagsverminderungsstromkreis
wird hergestellt, sobald die Kontakte 69 schließen. Dieser Stromkreis verläuft
von der positiven Leitung aus über die Kontakte 69, die Leitung 82, die Endschalterkontakte
So
lind Si-, Leitung85, I-Tilfskontakte83 oder 84, die zueinander parallel geschaltet
sind, Leitung77. Feldwicklung65[, und deil Motor65 zur Erde. InfolgOessen wird der
Feldwiderstand so lange vergrößert, bis der bewe"liche Schaltarm des Widerstanig,
des diejen c Stellung erreicht hat, die der gewünschten Spannungsabgabe des
Generarors entspricht. In dieser Stellung werden die Kontakte So, 81 unterbrochen.
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Wenn der Regelwiderstand in einer solchen Stellung steht, daß die
von dem Generator abgegebene Spannung zu klein ist, sind die Endschalterkontakte8o
und go geschlossen. In diesem Falle wird durch Schließen der Kontakte69 ein Spannungserhöhungsstromkreis
hergestellt. Dieser verläuft von der positiven Leitung aus über die Kontakte
69
des Relais ig, Leitung 82, Endschalterkontakte 8o und go, Feldwicklung
65R, Ankerwicklung des Motors 65 zur negativen Leitung. Infolgedessen wird
der Feldwiderstand verringert, bis der bewegliche Schaltarm des Widerstandes diejenige
Stellung erreicht hat, in der der Generator die ge-
wünschte Spannung abgibt.
In dieser Stellung des Widerstandes werden die Kontakte So und go geöffnet.
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Die Führermaschine 6 kann von ihrem Sammelschienensystem durch
öffnen des Schalters 41 getrennt werden, der den Einschaltstrornkreis der Spule
39 des Schalters 7
unterbricht.
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Es sei noch erwähnt, daß, falls der Umschalter in die der gezeichneten
entgegengesetzte Stellung gebracht wird, das Schließen und öffnen des Schalters
5 'durch den Schalter8 und den Schalter41 überwacht wird, während in diesem
Falle das Schließen und Öffnen des Schalters7 durch den Schalterg und die Stromrelais
15 und 16 gesteuert wird.
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Ferner sei noch darauf hingewiesen, daß im Stromkreis des Relais ir
Schutzkontakte 21 und 23 liegen, so daß, wenn beide Maschinen in Betrieb
sind, beim Versagen einer Maschine das Relais ii nicht erregt werden kann und somit
kein Schließen des Verbindungsschalters 3 erfolgt. -l-Herdurch wird verhindert,
daß die Störung eines Samrnelschienensystems auf das andere übertragen
Z,
werden kann. Der Schalter 3 bleibt offen, bis ein Stromkreis für
ihn über die bei geöffneten Schaltern 5 und 7 geschlossenen K-ontakte
92 und 93 hergestellt ist. Dieser Stromkreis verläuft von der positiven Leitung
aus über die Hilfskontakte 25 bzw. ?-6, Leitung 27, die Spule des
Relais i i, Leitung 28, Hilf skontakte92, Leitung95, Hilfskontakte93 zur
negativen Leitung' Sobald der Schalter3 schließt, wird ein Stromkreis für das Relais
ii hergestellt, wenn einer der beiden Generatoren außer Betrieb ist. Dieser Stromkreis
geht von der Spule des Relais i i aus über die Leitung 28, die Hilfskontakte
97 des Schalters 3, Leitung 98 und zur negativen Leitung über
einen der beiden Schutzkontakte 24 oder 22 je nachdem, welcher Generator
außer Betrieb ist. Die beiden Sammelschienensysteme bleiben also miteinander verbunden,
solange eine der beiden Maschinen in betriebsfähigem Zustande ist,