DE583221C

DE583221C - Automatic synchronizing device

Info

Publication number: DE583221C
Application number: DE1930583221D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Wierer
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1930-08-02
Filing date: 1930-08-02
Publication date: 1933-08-30

Description

Selbsttätige Synchronisiereinrichtung Es sind selbsttätige Synchronisiereinrichtungen bekannt, bei denen die Kupplung des Generators mit dem Netz durch eine Vorrichtung bewirkt wird, die das Einschaltkommando selbsttätig auslöst, wenn ein bestimmter Schlupf und eine bestimmte gegenseitige Phasenlage erreicht ist. Zu dem Zweck wird beispielsweise die Differenzspannung an dem zu schließenden Schalter von einem Relais überwacht, welches nur dann arbeitet, wenn die Schwebungsfrequenz eine bestimmte Min-, destgröße erreicht hat. Dabei ist nachteilig, daß die Genauigkeit, mit der das Relais arbeitet, von der Spannungshöhe beeinflußt wird. Weiterhin bereitet es Schwierigkeiten, das Einschaltkommando bei dem jeweils richtigen Voreilwinkel zu geben, weil sonst unter Umständen die Einschaltung zu spät oder zu früh erfolgt. Diese Gefahr wird dadurch vergrößert, daß bei der Synchronisierung nicht nur mit der langsamen und stetigenFrequenzänderung des zu synchronisierenden Generators, sondern häufig auch mit erheblichschnelleren entgegengesetzten Frequenzschwankungen des Netzes zu rechnen ist. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, welche, wie es an sich bekannt ist, die Eigenschaft hat, daß der Augenblick, in dem das Einschaltkommando gegeben wird, vom Schlupf abhängig ist.Automatic synchronizing device These are automatic synchronizing devices known in which the coupling of the generator to the network by a device which triggers the switch-on command automatically when a certain Slippage and a certain mutual phase position is reached. For the purpose will for example, the differential voltage at the switch to be closed from a relay monitors which only works when the beat frequency is a certain Has reached the minimum size. It is disadvantageous that the accuracy with which the relay works, is influenced by the voltage level. Furthermore, it prepares Difficulty getting the switch-on command at the correct lead angle otherwise the activation may be too late or too early. This risk is increased by the fact that not only with the synchronization the slow and steady frequency change of the generator to be synchronized, but often also with considerably faster opposite frequency fluctuations of the network is to be expected. The invention relates to a device which, like it is known per se, has the property that the moment in which the switch-on command is given, depends on the slip.

Erfindungsgemäß wird die Frequenzdifferenz in eine Größe übersetzt, welche auch der Netzspannung proportional ist, so daß also die Frequenzdifferenz gewissermaßen in Prozenten der Netzspannung übertragen wird. Mit dieser der Frequenzdifferenz proportionalen Größe wird eine zweite Größe verglichen, die ebenfalls von der Netzspannung abhängig ist und deren Momentan@verte der jeweiligen Differenz zwischen den Spannungen der zu synchronisierenden Netze entspricht (Schwebungsspannung). Die Synchronisiereinrichtung ist nun derart beschaffen, daß das Einschaltkommando dann erfolgen kann, wenn die von der Schwebungsspannung abhängige Größe nach vorherigem Überschreiten wieder gleich der von der Frequenzdifferenz abhängigen Größe wird.According to the invention, the frequency difference is translated into a quantity which is also proportional to the mains voltage, so that the frequency difference is transmitted as a percentage of the mains voltage. With this the frequency difference proportional quantity is compared to a second quantity, which is also dependent on the mains voltage depends and their instantaneous values of the respective difference between the voltages corresponds to the networks to be synchronized (beat voltage). The synchronizer is now designed in such a way that the switch-on command can be issued when the on the beat voltage dependent quantity again after previous exceeding becomes equal to the variable dependent on the frequency difference.

Zur Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung, welche nunmehr beschrieben wird. In der Abb. i ist mit i eine Leitung des im Betrieb stehenden Wechselstromnetzes dargestellt, an welches über einen Schalter 7 ein Wechselstromgenerator a angeschlossen werden soll. An der Leitung i hängt ein Spannungswandler q., die Generatorspannung wird über einen Spannungswandler 5 entnommen. Die Sekundärspannung des Wandlers q. wird einer Doppelweggleichrichtung G1 zugeführt. Die eine Klemme des Spannungswandlers 4 ist geerdet, desgleichen die eine Klemme des Spannungswandlers 5. An einer Doppelgleichrichterschaltung G2 liegt die Differenz der Sekundärspannungen der Wandler und 5. Die Doppelgleichrichterschaltung G1 übersetzt die der Leitung i entnommene Spannung in ein Gleichspannung, welche zur Erregung der Feldwicklung 6 eines Gleichstromgenerators 6o dient. Der Generator 6o wird durch ein auch zur Tourenregelung dienendes Aggregat 9o angetrieben mit einer Tourenzahl, die der Differenz der Frequenzen des Netzes i und des Generators 2 entspricht. Die vom Generator 6o erzeugte Gleichspannung ist daher proportional dem Schlupf und außerdem proportional der Netzspannung. Die Spannungen des Netzes i und des Generators 2 sind im übrigen als gleich anzunehmen, da für den Generator 2 in der Darstellung nicht wiedergegebene Spannungsregler vorauszusetzen sind. Es ist auch möglich, wenn Synchronisierdrosselspulen vorhanden sind, mit Zeiterregung zu arbeiten. Die vom Generator 6o gelieferte Spannung speist die eine Spule 65 eines Differenzrelais. Die zweite Spule 66 ist an die Gleichrichterschaltung G2 angeschlossen. Die Erregung der Spule 66 entspricht in ihrer Stärke der Größe der Schwebungsspannung. Der Strom in der Spule 66 hat Wellenform. In Abb. 2 ist der Strom in der Spule 65 und der Strom in der Spule 66 dargestellt. Der Strom der Spule 65 entspricht der Ordinate zwischen der nach rechts schräg abfallenden Kurve, und der Strom der Spule 66 enfspricht der Ordinate der wellenförmigen Gleichspannung von abnehmender Frequenz. Wenn der Strom der Spule 66 den Strom in der Spule 65 überwiegt, wird ein Anker 66d nach links umgelegt. Dadurch wird ein durch eine vorgeschaltete Drossel elektromagnetisch verzögertes Relais 62 zum Ansprechen gebracht. Dieses hält sich bei seiner Erregung selbst über einen eigenen Arbeitskontakt 62t, sofern der Kontakt 66a genügend lange seinen linken Kontakt berührt hat, d. h. sofern der ursprüngliche Erregerstromkreis des Relais 62 genügend lange geschlossen wird. Die durch die Drossel bewirkte Verzögerung im Ansprechen des Relais 62 wird zweckmäßig so gewählt, daß das Relais 62 erst bei dem für die Schaltung zugelassenen Maximalschlupf ansprechen kann.To explain the invention, the drawing serves, which now is described. In Fig. I, i is a line of the one in operation Alternating current network shown, to which an alternating current generator via a switch 7 a is to be connected. A voltage converter q hangs on the line i Generator voltage is Taken via a voltage converter 5. The secondary voltage of the converter q. is fed to a full-wave rectifier G1. One terminal of the voltage converter 4 is grounded, as is the one terminal of the voltage converter 5. The difference lies in a double rectifier circuit G2 the secondary voltages of the converters and 5. The double rectifier circuit G1 translates the voltage taken from the line i into a direct voltage, which is used for excitation the field winding 6 of a direct current generator 6o is used. The generator 6o is through a unit 9o, which is also used for tour control, driven with a number of tours, which corresponds to the difference between the frequencies of the network i and the generator 2. the DC voltage generated by the generator 6o is therefore proportional to the slip and also proportional to the mains voltage. The voltages of the network i and the generator 2 are otherwise to be assumed to be the same, since for generator 2 in the illustration voltage regulators that are not reproduced are assumed. It's also possible though Synchronizing reactors are present to work with time excitation. The ones from The voltage supplied by the generator 6o feeds one coil 65 of a differential relay. The second coil 66 is connected to the rectifier circuit G2. The excitement the strength of the coil 66 corresponds to the magnitude of the beat voltage. The current in coil 66 has waveform. In Fig. 2 the current in coil 65 and the Current in coil 66 is shown. The current of the coil 65 corresponds to the ordinate between the curve sloping to the right and the current of the coil 66 corresponds the ordinate of the undulating DC voltage of decreasing frequency. If the Current of the coil 66 outweighs the current in the coil 65, an armature 66d after turned left. This makes an electromagnetic through an upstream throttle delayed relay 62 made to respond. This persists with his excitement even via its own working contact 62t, provided that the contact 66a is long enough touched his left contact, d. H. provided the original excitation circuit of relay 62 is closed long enough. The delay caused by the throttle in response of the relay 62 is expediently chosen so that the relay 62 only at can respond to the maximum slip permitted for the circuit.

Sinkt die Schwebungsspannung wieder unter die Schlupfspannung, dann schlägt der Anker66a nach rechts aus und bewirkt dadurch Einschaltung des Relais 63, sofern das Zeitrelais 62 während des vorangehenden Schaltvorganges angesprochen hat und seine Kontakte 621 und 62f geschlossen sind. Relais 63 gibt das Schaltkommando für den Schalter 7, gleichzeitig wird das Zeitrelais 62 durch den Kontakt 631 kurzgeschlossen, so daß es nach kurzer Verzögerung von etwa o,2 bis 0,3 sek. abfällt. Die Abfallverzögerung wird beispielsweise durch eine Kurzschlußwicklung 620 verursacht.If the beat voltage falls below the slip voltage again, the armature 66a deflects to the right and thereby switches on the relay 63, provided that the timing relay 62 has responded during the previous switching process and its contacts 621 and 62f are closed. Relay 63 gives the switching command for switch 7, at the same time the timing relay 62 is short-circuited by contact 631, so that after a short delay of about 0.2 to 0.3 sec. falls off. The dropout delay is caused by a short-circuit winding 620 , for example.

Das Schaltkommando muß vor Aberregung des Relais 62 weitergegeben sein. Die Gleichrichterschaltung G2 kann u. U. in Fortfall kommen. Das Differenzrelais wird dann derart ausgebaut, daß der Effektivwert der Erregung der Spule 66 zur Wirkung kommt. Dann ist es sowohl bei Übersynchronismus als auch bei Untersynchronismus möglich, zu schalten, während bei der in Abb. i angegebenen Anordnung Untersynchronismus bzw. nur Übersynchronismus , vorausgesetzt ist, sofern, nicht Relaissysteme genommen werden, welche die erfaßten Spannungen quadrieren. Es kann nun leicht vorkommen, daß die Tourenzahl des Generators infolge plötzlicher Änderung der Netzfrequenz über die synchrone Tourenzahl hinausschießt, so daß es dann im Interesse einer Zeitersparnis erwünscht ist, die Synchronisierung sowohl unter- wie auch übersynchron vornehmen zu können. -Um die Ansprechgenauigkeit der Einrichtung in gewünschtem Maße zu bekommen, wird zweckmäßig das Differenzrelais erst dann an die Schlupfspannung angeschlossen, wenn der Schlupf ein für die Schaltung zulässiges Maß erreicht hat.The switching command must be passed on before relay 62 is de-energized be. The rectifier circuit G2 can, under certain circumstances, be omitted. The differential relay is then expanded in such a way that the effective value of the excitation of the coil 66 becomes effective comes. Then it is both with oversynchronism and with undersynchronism possible to switch while subsynchronism in the arrangement shown in Fig. i or only oversynchronism, provided that relay systems are not used which square the detected voltages. It can now easily happen that the number of revolutions of the generator as a result of a sudden change in the network frequency overshoots the synchronous number of revolutions, so that it then saves time it is desirable to synchronize both under and over synchronicity to be able to. -To get the response accuracy of the device to the desired extent, the differential relay is only then connected to the slip voltage, when the slip has reached a level that is permissible for the gearshift.

In Abb.3 ist eine der Schaltung nach Abb. i ähnliche Anordnung wiedergegeben, wobei jedoch die .Schlupfspannung nicht durch eine Gleichspannung dargestellt wird. Mit der Welle des Generators 2 sind zwei Asynchronmaschinen gekuppelt, so daß ihre Anker mit der gleichen oder einer proportionalen Geschwindigkeit wie der Anker des Generators 2 umlaufen. Die erste Asynchronmaschine wird im Ständer von den Netzspannungen erregt, dadurch wird in ihrem Läufer eine der Netzspannung und dem Schlupf proportionale Spannung hervorgerufen, die zur Erregung des Rotors -der zweiten Maschine verwendet wird. Von den Klemmen der zweiten Maschine kann dann eine Spannung von Netzfrequenz abgenommen werden, deren Höhe dem Schlupf und der Netzspannung proportional ist. All Stelle der beiden Asynchronmaschinen kann auch eine Kollektormaschine angeordnet werden, deren Stator an das Netz angeschlossen wird und deren Kollektor mit der Welle des Generators 2 gekuppelt ist. An den Bürsten des Kollektors herrscht dann eine Spannung, deren Höhe proportional dem Schlüpf und der Netzspannung ist. An die Bürsten der Kollektormaschine kann also die Spule 65 des Differenzrelais angeschlossen werden. Diese Spannung wird zur Erregung der Spule 65 wie in Abb. i benutzt. Die Erregung der Spule 66 kann unmittelbar von der Differenzspannung aus erfolgen. Der Vorteil der in Abb.3 dargestellten Anordnung gegenüber der in Abb. i gezeigten Anordnung besteht darin, daß der Hilfsgenerator 6o, der eine Gleichstromerregung aus dem Wechselstromnetz erhalten muß, in Fortfall kommt. Die Anordnung gemäß Abb. 3 besitzt ferner keine schleifenden Kontakte.In Fig.3 an arrangement similar to the circuit according to Fig. I is shown, but the .Schlupfspannung is not represented by a DC voltage. Two asynchronous machines are coupled to the shaft of the generator 2, so that their armatures rotate at the same or a proportional speed as the armature of the generator 2. The first asynchronous machine is excited by the mains voltages in the stator, which causes a voltage proportional to the mains voltage and the slip in its rotor, which is used to excite the rotor of the second machine. A mains frequency voltage can then be taken from the terminals of the second machine, the magnitude of which is proportional to the slip and the mains voltage. A collector machine, whose stator is connected to the network and whose collector is coupled to the shaft of generator 2, can also be arranged in all places of the two asynchronous machines. There is then a voltage on the brushes of the collector, the level of which is proportional to the slip and the mains voltage. The coil 65 of the differential relay can therefore be connected to the brushes of the collector machine. This voltage is used to energize the coil 65 as in Fig. I. The coil 66 can be excited directly from the differential voltage. The advantage of the arrangement shown in Fig. 3 compared to the arrangement shown in Fig. I is that the auxiliary generator 6o, which must receive a direct current excitation from the alternating current network, is omitted. The arrangement according to Fig. 3 also has no sliding contacts.

Claims

PATENT CLAIMS i. Automatic synchronizing device, thereby characterized in that one of the mains voltage and the frequency difference is proportional Size (65) and one that is also proportional to the line voltage and the beat voltage second variable (66) influence a differential relay, which the switch-on command at the moment in which the quantity dependent on the beat voltage gives way previous exceeding, in turn, is the same as that dependent on the frequency difference Size will.

2. Device according to claim i, characterized in that the the Frequency difference proportional size with the help of one of the mains voltage over Rectifier-excited direct current generator driven according to the frequency difference (6o) is won.

3. Device according to claim i, characterized in that the variable proportional to the frequency difference with the help of two to be switched on Generator coupled asynchronous machines is formed, one of which from the Network, the other is excited from the rotor of the first machine. q .. establishment according to claim i or following, characterized in that the differential relay at The magnitude proportional to the beat voltage predominate over that of the frequency difference proportional size a time relay (6z) is energized, which when the switch-on command is given de-energizes and the command blocks again after a certain delay time.