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Selbsttätige Parallelschaltvorrichtung Von den zur Überwachung des
Parallclschaltvorganges zweier Wechselstromnetze verwendeten Einrichtungen haben
besondere Bedeutung die sogenannten Synchronoskope erlangt, bei denen das Zusammenwirken
eines von der Phasenverschiebung zwischen den beiden Wechselstromquellen beeinflußten
Instrumentes mit einer von der Summe der Spannungen der parallel zu schaltenden
Kreise abhängigen Glühlampe benutzt wird. Es wird dabei in bekannter Weise das Aufleuchten
einer in sogenannter Hellschaltung angeschlossenen Glühlampe und die Bewegung des
Zeigers eines phasenempfindlichen Meßgerätes zueinander in Beziehung gebracht. Der
Vorteil dieser Synchronoskope gegenüber anderen Einrichtungen besteht in der einfachen
und genauen Wirkungsweise.
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Man kann auch solche zur Synchronismusanzeige dienenden Apparate für
die Überwachung und selbsttätige Einleitung des Parallelschaltvorganges verwenden.
Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art ist ebenfalls ein phasenempfindliches
Meßgerät und ein von der Summenspannung der parallel zu schaltenden Stromkreise
abhängiges Relais vorhanden. Außerdem ist zur Beeinflussung ein vom Phasenrelais
gesteuerter Regulierwiderstand vorgesehen, der einen komplizierten und teuren Aufbau
bedingt. Dieser Widerstand und die hiermit im Zusammenhang stehenden Nachteile sollen
durch die vorliegende Erfindung vermieden werden. Erfindungsgemäß steuert ein Phasenrelais
eine Kontaktvorrichtung, die ein von der Summen- oder Differenzspannung der parallel
zu schaltenden Stromkreise abhängiges Zwischenrelais nur innerhalb eines bestimmten
für die Synchronisierung in Frage kommenden Phasenbereiches einschaltet. Ein weiteres
Erfindungsmerkmal ist die Anordnung weiterer von dem Phasenrelais gesteuerter Kontaktvorrichtungen
für die Betätigung von Überwachungs-, Signal- und Reguliervorrichtungen.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Abb. i zeigt eine gemäß der Erfindung geschaltete Einrichtung, die
nur Beine zur Einleitung des Einschaltvorganges dienende Kontaktvorrichtung aufweist.
Abb.2 zeigt eine Einrichtung, bei der mehrere Kontaktvorrichtungen von dem Phasenrelais
gesteuert werden.
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Bei der Schaltanordnung nach Abb. i enthält das Phasenrelais einen
beweglichen Teil i, der von den beiden an die Spannungswandler 4 und 5 angeschlossenen
Triebsystemen
2 und 3 bewegt wird. Das auf den beweglichen Teil
i des nach dem wattmetrischen Prinzip arbeitenden Phasenrelais ausgeübte Drehmoment
ist bei Phasengleichheit und Phasenopposition Null; das bewegliche System wird hierbei
durch eine Federkraft in die Mittellage zurückgeführt. Die Bewegungen der Drehscheibe
i lassen sich an dem Zeiger 14 erkennen, der bei bestimmten Betriebsverhältnissen
durch eine Lampe 15 beleuchtet wird. Das Hindurchgehen. des Zeigers durch die Mittellage
wird bei Synchronismus durch das Aufleuchten der Lampe kenntlich gemacht; bei Phasenopposition
wird bei Bewegung des Zeigers durch die Mittellage die Lampe dunkel bleiben. An
der Bewegungsrichtung des beleuchteten Zeigers läßt sich also leicht erkennen, ob
die zuzuschaltende Wechselstromquelle gegenüber der anderen eine höhere oder tiefere
Frequenz besitzt.
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Mit dem beweglichen Teil des Phasenrelais ist der Mitnehmerstift 7
verbunden, welcher die beiden Kontaktfedern 8 und aus ihren Ruhestellungen fortbewegen
kann, je nachdem, in welcher Richtung die Drehung des beweglichen Teiles des Phasenrelais
erfolgt. Die beiden Kontaktfedern 8 und 9 sind, jede für sich, um den Drehpunkt
io beweglich, stehen in metallischer Verbindung miteinander und werden durch die
Feder i i gegen die beiden festen Kontakte 12 und 13 gedrückt, wenn der Mitnehmer
7 innerhalb des von den beiden Kontaktfedern 8 und 9 gebildeten Winkels steht. Durch
die Kontakte 12, 13 und die Kontaktfedern 8, 9 wird der Stromkreis eines Relais
16 geschlossen, welches an der gleichen Spannung liegt wie die Glühlampe. Die magnetischen
Zugkräfte an diesem Relais 16 sind bei Phasengleichheit ein Maximum und bei Phasenopposition
Null. Es wird also ein Ansprechen des Zwischenrelais 16 nur erfolgen bei Phasengleichheit
und wenn der Mitnehmerstift 7 innerhalb des Winkels zwischen den Kontaktfedern 12
und 13 steht.
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Die Anordnung sei so getroffen, daß bei Phasengleichheit die von links
nach rechts erfolgende Bewegung des Mitnehmerstiftes einer zu tiefen Frequenz der
parallel zu schaltenden Stromquelle entspricht; bei umgekehrter Bewegungsrichtung
des Mitnehmerstiftes wird dann natürlich die zuzuschaltende Stromquelle eine höhere
Frequenz gegenüber der anderen Stromquelle besitzen. Da-es nun meist zweckmäßig
ist, die Parallelschaltung bei höherer Frequenz der zuzuschaltenden Stromquelle
auszuführen, sind die verstellbaren Kontakte 12, 13 so einzustellen, daß der Kontakt
13 bei Einspielen des Phasenrelais in einen für die einwandfreie Parallelschaltung
zulässigen Phasenbereich geschlossen wird. Beim Verlassen dieses Bereiches wird
der von rechts nach links bewegte Mitnehmerstift 7 die Kontaktfeder 8 von dem Gegenkontakt
12 abheben, so daß das Zwischenrelais 16 abgeschaltet wird.
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Das Zwischenrelais 16 kann mit einer Dämpfungseinrichtung versehen
sein, auch ist es möglich, die Massenwirkung des Relaisankers so zu bemessen, daß
das Ansprechen der Relaiskontakte erst erfolgt, wenn das Schließen der Kontakte
12 und 13 genügend lange Zeit bestanden hat. Durch die Kontakte des Zwischenrelais
wird der die Parallelschaltung bewirkende Schalter 17 entweder direkt oder über
Zwischenschütze gesteuert. Das Zwischenrelais 16 kann dabei eine Haltewicklung besitzen,
welche vom Strom des einzuschaltenden Stromkreises durchflossen wird.
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Zweckmäßigerweise wird in dem Steuerstromkreis des Zwischenrelais
16 oder des Schalters 17 ein Zeitschalter gelegt, um die selbsttätige Einrichtung
erst wirken zu lassen, wenn die Frequenzen der zu synchronisierenden Stromquelle
annähernd ausgeglichen sind und der Zeiger 14 sich bei hellbrennender Lampe in derjenigen
Richtung bewegt, in der zuerst ein Schließen des Kontaktes 13 erfolgt.
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Wie aus dem Vorhergesagten hervorgeht, ist noch eine Überwachung notwendig,
wenn beim Parallelschalten die zuzuschaltende Stromquelle eine höhere Frequenz als
die andere haben und das Auftreten von Rückstrom vermieden werden soll. Es werden
daher außer der im vorstehenden beschriebenen Kontaktvorrichtung noch zwei weitere
Kontaktvorrichtungen vorgesehen, die das Ansprechen des Zwischenrelais 16 sperren,
wenn die Frequenz der zuzuschaltenden Stromquelle kleiner als die der anderen ist.
In Abb.2 ist eine Ausführungsform einer solchen erweiterten Vorrichtung dargestellt.
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In ähnlicher Weise wie die Kontaktfedern 8 und 9 werden die beiden
Kontaktfedern 18 und i9, und zwar jede für 'sich, isoliert und drehbar gelagert
angeordnet.
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Es sei nun angenommen, daß sich der Mitnehmer7 in der gezeichneten
Stellung befindet und sich von links nach rechts bewegt. Dies bedeutet, wie bereits
erwähnt, eine zu tiefe Frequenz der zuzuschaltenden Stromquelle.
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In der gezeichneten Stellung des Mitnehmers ist der Stromkreis eines
Relais 24 über die Kontaktfeder i9, den Kontakt 23, die Kontaktfeder 18, den Kontakt
2o geschlossen. Da das Relais 24 ebenso, wie das Relais 16 an der Summenspannung
liegt, spricht es an, falls das Schließen des Kontaktes 2o bei Phasengleichheit
erfolgt. Sobald das Relais 24 anspricht, schließt es einen Selbsthaltekontakt
25,
so daß es auch in der angezogenen Stellung bleibt, wenn bei einer Bewegung des Mitnehmerstiftes
nach rechts die Kontaktfeder ig und der auf ihr befestigte Kontakt 22 sich unter
dem Einfluß der an der Kontaktfeder ig angreifenden Feder von dem Kontakt 23 abhebt.
Beim Ansprechen öffnet das Relais 24 ferner die Kontakte 26, die im Stromkreis des
Relais 16 liegen. Das Relais 16 kann also auch dann nicht ansprechen, wenn der Mitnehmer
in eine solche Lage gelangt, daß die Kontakte 12, 13 geschlossen werden. Sobald
sich der Mitnehmer 7 noch weiter nach rechts bewegt, werden die Kontakte 13 geöffnet.
Kurz darauf legt sich die Kontaktfeder ig gegen den Kontakt 21 an, so daß die Wicklung
des Relais 24 kurzgeschlossen wird. Das Relais fällt infolgedessen ab und schließt
seine Kontakte 26. Das Relais 16 kann jedoch trotzdem nicht ansprechen, da inzwischen,
wie bereits erwähnt, die Kontakte 13 geöffnet sind. Durch die Anordnung gemäß der
Erfindung wird also mit Sicherheit ein Parallelschalten bei zu tiefer Frequenz der
zuzuschaltenden Stromquelle verhindert. Das Relais 24 steuert außer den bereits
erwähnten Kontaktvorrichtungen noch Kontakte 27, die beim Schließen die Signalv
orrichtung 28 einschalten, so daß erkennbar ist, daß die Frequenz des zuzuschaltenden
Stromkreises zu klein ist. Außer der Signalvorrichtung 28 schalten die Kontakte
27 noch eine Regeleinrichtung 29 zur Beeinflussung der Frequenz ein.
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Zur Anzeige einer zu hohen Frequenz des zuzuschaltenden Stromkreises
dienen - die Kontaktfedern 30, 31 mit den zugehörigen festen Kontakten 32, 33. Die
Kontaktfedern 30 und 31 sind in ähnlicher Weise ausgeführt wie die Federn
18 und ig. Befindet sich der Mitnehmerstift 7 rechts von der Mittellage, dann liegt
der Hilfskontakt 34 an der Hilfskontaktfeder 35 und die Kontaktfeder 30 ist
vom Kontakt 32 abgehoben. Beim Zurückgehen des Mitnehmerstiftes in Richtung der
Mittellage, also nach links, gelangt die Kontaktfeder 30 in Berührung mit
dem Kontakt 32. Die Wicklung des Relais 36 wird dann, da die Kontakte 34 und 35
geschlossen sind, an die gleiche Spannung wie die Relais 16 und 24 gelegt. Bei hell
aufleuchtender Lampe 15, d. h. wenn die Frequenz der zuzuschaltenden Stromquelle
zu hoch ist, wird das Relais 36 ansprechen. Durch die Selbsthaltekontakte 37 bleibt
der Anker des Relais 36 angezogen, auch wenn der Kontakt 34 bei weiterer Bewegung
des Mitnehmerstiftes 7 nach links sich vom Kontakt 35 abhebt. Beim Ansprechen des
Relais 36 wird ferner die Kontaktvorrichtung 38 geschlossen und damit die Signalvorrichtung
39 und gegebenenfalls die Reguliervorrichtung a9 betätigt, also das Signal
gegeben, daß der zuzuschaltende Stromkreis hohe Frequenz hat. Beim Ansprechen des
Relais 36 werden noch die Kontakte 40 geschlossen, welche über die Kontaktfedern
8 und g den Stromkreis des Zwischenrelais 16 vorbereiten. Hierdurch wird, da auch
die Kontaktvorrichtung 26 geschlossen ist, das Ansprechen des Relais 16 freigegeben,
wenn bei weiterer Bewegung des Mitnehmerstiftes nach der Mitte der Kontakt g mit
der Kontaktfeder 13 zum Eingriff kommt. Bei Entfernung des Mitnehmerhebels aus der
Mitte heraus nach links legt sich der Kontakthebel 31 an den festen Kontakt 33,
wodurch die Wicklung des Relais 36 kurzgeschlossen und die Kontakte 37, 38 und 40
geöffnet .werden.
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Es ist selbstverständlich, daß die Kontakte 20, 21, 32 und 33 verstellbar
eingerichtet werden können, um den Phasenwinkel, bei welchem das Ansprechen der
einzelnen Kontakte gewünscht wird, beliebig wählen zu können. Eine Änderung der
Größe des Ansprechwinkels kann auch durch Änderung des elektrischen oder mechanischen
Drehmomentes des Phasenrelais erfolgen.
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Es sei noch erwähnt, daß vorstehend beschriebene Einrichtung, falls
die Einleitung des Parallelschaltvorganges auch noch von anderen Betriebsgrößen
in Abhängigkeit gebracht werden soll, mit weiteren Apparaten, wie Frequenz-, Spannungsrelais,
mechanisch oder elektrisch vereinigt werden kann.