DE600016C

DE600016C - Synchronisierrelais zur selbsttaetigen Steuerung von Schaltern in vermaschten Leitungsnetzen

Info

Publication number: DE600016C
Application number: DES105592D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1931-07-23
Filing date: 1932-07-24
Publication date: 1934-07-21

Description

Synchronisierrelais zur selbsttätigen Steuerung von Schaltern in vermaschten Leitungsnetzen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Synchronisierrelais, das abhängig von der Einhaltung bestimmter Spannungs- und Frequenzbedingu:ngen an den Klemmen eines Schalters diesen Schalter steuern soll. Das neue Relais ist für vermaschte Verteilungsnetze, und zwar sowohl Hochspannungsnetze als auch Niederspannungsnetze, bestimmt, die von mehreren Stellen aus gespeist werden.
In :diesen Fällen tritt die Aufgabe auf, getrennte Netzteile ,durch einen Schalter selbsttätig abhängig von der Einhaltung gewisser Betriebsbedingungen im Netz zu schließen. Die hierfür bisher vorhandenen Synchronisiergeräte sind für den geschilderten Verwendungszweck zu kompliziert und auch zu kostspielig.
Das Synchronisierrelais nach der Erfindung besteht aus zwei mechanisch gekuppelten wattmetrischen Drehsystemen, von denen das eine von der Differenzspannung,der beiden zu verbindenden Netzteile und von der Spannung auf der einen Seite des Schalters, das andere von der Spannung auf der anderen Seite des Sehalters und ebenfalls von der Differenzspannung erregt wird. Das Relais steuert über einen Hilfskontakt den Netzschulter entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung von Hilfsrelais, deren Arbeiten von der Spannung auf einer oder auch auf beiden Seitendes Schalters abhängt. Bei bekannten Synchron.isierrel.ais mit zwei zusammen arbeitenden wattmetrischen Systemen hat man die Schaltung .derart getroffen, daB das eine ,der beiden Systeme von der Summe der Spannungen zu beiden Seiten des zu steuernden Schalters, das andere System von der Differenz dieser Spannung erregt wind. Derartige Relais eignen sich nur zum AnschluB von Maschinen an ein unter Spannung stehendes Netz, nicht jedoch zum ZusammenschluB elektrisch als gleichwertig anzusehender Netzteile. Das neue Relais ist. dem bekannten ferner, wie weiter unten nachgewiesen werden wird, durch seine mannigfachen Einstellungsmöglichkeiten überlegen.
In den Fig. z lind 2 .ist das neue Synchronisierrelais in Vorderansicht (bei abgenommener Kappe) und .in Seitenansicht dargestellt. Fig. 3 zeigt ,die Schaltung des Relais.
Das Relais besteht aus den beiden wattmetrischen Systemen A und B, die in den wesentlichen Teilen gleichaufgebaut sind und auf die Ferrarisscheiben 13 einwirken. Die Scheiben 13 der Systeme A und B sind auf der gemeinsamen Welle 26 angebracht, die über das Zahnradv orgelege 47 bis 52 auf den beweglichen Kontaktarm 54 einwirkt.
Die beiden gleichgebauten wattmetrischen Systeme besitzen die beiden Kerne g und 9. Die oberen Kerne $ tragen die Spulen r r, die von der Differenzspannung .der durch den gesteuerten Schalter miteinander zu verbindenden Systeme gespeist. wenden. Die Kerne 9 werden durch die Spulen 12 erregt, die bei System A an der einen Schalterseite, bei System B an der anderen Schalterseite des Netzes über Spannungswandler 134 und 136 angeschlossen sind. Auf .die Ferrarisscheibe des Systems A wirken zwei Bremsmagneten 38, die einstellbar angebracht sind. Als Gegendrehmoment greift an dem Kontaktträger ferner die Fader 67 an, deren Fixpunkt verstellbar angebracht ist, so :daß sich das Gegendrehmoment des Relais einstellen läßt.
Die Kerne 8 und 9 der wattmetrischen Systeme sind ebenfalls einstellbar montiert, so daß sich ihr gegenseitiger Abstand sowie ihre Lage relativ zur Ferrarisscheibe ändern läßt. Die notwendige Phasenverschiebung zwischen den beiden Spannungsspulen ist durch eine Kurzschluß:wicklung 15 erreicht, die sich auf den gleichen Kernen wie die Netzspannungswicklungen 12 befindet. Der Einfluß der Netzspannungswicklungen auf die Relaissysteme kann durch eine Metallplatte 29 aus unmagnetischem Material geregelt werden, die in,der Nähe der Ferrarisscheibe verschiebbar angebracht ist. D.ieLa-ge dieser Platten wind durch Drehung von Stellschrauben geändert. Die Platten können das Nacheilen des Flusses der Spannungsspulen gegenüber dem Fluß der Differenzspannungsspulen ii regeln.
Zur Schilderung der Wirkungsweise des Synchronisierrelars sei zunächst von Fig.4 ausgegangen, die ein Arbeitsdiagramm des Relais zeigt. Die Drehmomente ;der wattmetrischen Systeme A und B sind zunächst gleich und, entgegengesetzt. Sind die Spannungen der beiden Netzteile, die durch ,den vom Relais gesteuerten Schialter miteinander zu verbinden sind, gleich und in Phase und besitzen sie die gleiche Frequenz, so sind .die Differenzspann#ungsspulen ii nicht erregt, so daß die wattmetrischen Systeme keine Drehmomente ausüben, wenn .die Platten 29 nicht aus ihrer Mittellage herausgebracht werden. Durch Verschiebung der Platten kann man jedes gewünschte Relaisdrehmoment einstellen.
Bei Erläuterung der Fig. 4 seien alle Drehmomente, die die Kontakte des Synchronisierrelais zu schließen suchen, als positiv angenommen, während alle im öffnungssinn wirkenden Drehmomente als negative Momente betrachtet werden. Es sei zunächst ferner vorausgesetzt, daß die Feder 67 die Relaiskontakte zu schließen sucht.
Bei dem Vektordiagramm der Fig. 4 stellt Ei die Spannung auf der einen Seite des offenen Schalters, E2 die Spannung auf' der anderen Seite :des Schalters und Es die Spannung an den Schalterklemmen, also die Differenz der Spannungen Ei und E2 dar. Es sei nun angenommen, daß die Spannung Ei konstant bleibt und daß die Spannung E2 derart zunimmt, daß ihr Vektorenendpunkt auf der Linie 0-D wandert.
Das wattmetrische System A wird nun ein 'schließendes Drehmoment hervorrufen, das proportional Ei mal E3 mal dem Kosinus des Winkels zwischen El und E3 ist. Das negative Drehmoment, das durch System B hervorgerufen wird, ist proportional E2 mal E3 mal dem Kosinus des Winkels zwischen E2 und E3. Beide Drehmomente nehmen zu, wenn der Vektorenendpunkt von E2 auf 0-D wandert und E3 wächst. Das negative Drehmoment des Systems B nimmt jedoch stärker zu, da der Winkel zwischen E2 und E3 abnimmt, sein Kosinus also zunimmt.
Das resultierende Drehmoment wind mit steigender Spannung E2 daher mehr und mehr negativ, bis im Punkt L das resultierende negative Moment der Systeme A und B gleich dem positiven Moment der Feder 67 wird, bei weiterem Ansteigen der Spannung E2 also eine Öffnung der Kontakte eintritt.
Entsprechende Erwägungen gelten, wenn der Endpunkt des Spannungsvektors E2 auf den Linien 0-F, 0-C oder 0-G wandert. Es ergeben sich dann als Ansprechgrenze die Punkte 1V1, N und P. Die Punkte L, N, M und P liegen auf einem Kreis um 0, wie eine einfache analytische Untersuchung bestätigt.
Durch Verschiebung der Verzögerungsplatten 29 kann man offenbar eine Unsymmetrie im Auslösediagramm hervorrufen, die sich, wie eine .analytische Untersuchung ebenfalls bestätigt, dadurch bemerkbar macht, daß der Mittelpunkt des die Auslösecharakteristik bildenden Kreises sich verschiebt.
Die von den wattmetrischen Systemen A und B entwickelten Drehmomente wirken normalerweise einander entgegen. Nür bei einer bestimmten Phasenverschiebung zwischen der Differenzspannung und den Schalterspannungen oder dann, wenn die Schalterspannung Null ist und die Einstellscheiben in der Mittellage sich befinden, wirken die Drehmomente der wattmetrischen Systeme einander nicht entgegen.
Fig. 5 gibt ein Bild über die Beziehungen zwischen den Spannungsspulen und den Diffe renzspannungsspulen der Systeme A und B für verschiedene Einstellungen der Gegenkraftfeder, wobei vorausgesetzt ist, daß die Einstellplatten sich in einer Lage befinden, in der das von den Spannungsspulen allein erzeugte Drehmoment Null ist. Als Bezugsspannung ist wieder ,die Spannung Ei angenommen, der die Differenzspannung Es i voreilt. Die Auslösekreise ioi, io2, 103, 104, io6 sind dadurch erhalten, daß.die Spannung. der Auslösefeder geändert wurde; das Drehmoment der Auslösefeder soll stets positiv bleieben. je geringer ,die Gegenkraft der Einstellfeder ist, desto kleiner muß offenbar der Durchmesser des Auslösekreises sein.
Bei der dargestellten Beziehung der Spannungen EI und E= werden die Kontakte des Relais 4n der offenen Stellung gehalten, wenn die Einstellfeder für die Auslösekreise rot oder zog eingestellt ist. Die Kontakte werden geschlossen gehalten, wenn die Auslösefeder für die Auslösekreise 103, loq. oder io6 eingestellt ist.
Es sei einmal angenommen"daß das Relais mit dem Auslösekreis 103 arbeitet. Es muß dann eine bestimmte Zeit vergehen, bis die Relaiskontakte geschlossen werden. Die Größe der Zeit hängt ab von den Drehmomenten des Relais und der Dampferwirkung der Dauermagnete. Die Auslösezeit läßt sich ändern durch Veränderung ider Lage der Dämpfungsmagnete und durch Bewegung der Kerne der wattmetrischen Systeme. Die Zeit, die erforderlich ist, bis die Kontakte sich schließen, nachdem die Differenzspannung E3 in den Auslösekreis 103 fiel, hängt ab von der Schlupf frequenz der Spannungen Ei und E2, bei der ein Schließen der Kontakte noch erwünscht ist. Diese Zeit muß kleiner sein als die Zeit, die notwendig ist, damit der Span-.iungsvektor E2 sich .durch den Kreis io3 bewegt, da ein positives Moment länger nicht zur Verfügung steht.
Durch Änderung der Charakteristik des Relais, die eine Änderung der Auslösezeit zur Folge hat, läßt sich gleichzeitig die zulässige Schlupffrequenz beeinflussen. Zur Änderung der Auslösezeit ist bei dem Konstruktionsbeispiel der Fig. i und 2 der Abstand der Auslösekontakte einstellbar gemacht.
Falls E2 gleich und in Phase mit EI ist und dieselbe Frequenz besitzt, wird das Synchronisierrelais seine Kontakte nach einer bestimmten Zeit schließen, die etwa gleich Sekunden sein möge. Da ein elektrisches Drehmoment dann nicht vorhanden ist, hängt die Schließungszeit ausschließlich von der A.uslösefeder ab. Bei Benutzung des Auslösekreises ioi werden sich die Kontakte also erheblich langsamer schließen als bei Benutzung des Auslösekreises 103.
Die zulässigen Schlupffrequenzen müssen kleiner sein, wenn -der Durchmesser des Auslösekreises verringert wird. Andererseits wird bei einem gegebenen Auslösekreis die zulässige Schlupffrequenz verändert, wenn die Spannungen E2 und EI ihre Größe ändern.
Bei der Charakteristik nach Fig. 6 wurde der Auslösekreis 107 vorausgesetzt. Es sei nun angenommen, daß- die Spannung El auf den Wert Ei abnimmt. Der Auslösekreis hehältdann denselben Durchmesser, da er nur durch,die Einstellfeder bestimmt ist. Bei derart verringerter Netzspannung - darf eine größere Phasendifferenz zwischen den verringerten Spannungen E2 und Ei vorliegen.
Bei Fzg.7 wurde vorausgesetzt, daß die Einstellfeder dem Relais ein negatives Drehmoment verleiht, so daß die Relaiskontakte in der offenen Stellung gehalten wenden, wenn die wattmetrischen Systeme unerregt sind. Die Einstellplattender Systeme sind so eingestellt, :daß sie ein positives Drehmoment hervorrufen. Der Mittelpunkt des Auslösekreises io8 stimmt dann, wie eine analytische Untersuchung bestätigt, nicht mehr mit dem Ende des Spannungsvektors EI überein. Verringert sich die Spannurig auf den Wert EI', so ändert sich auch der Durchmesser des Auslösekreises, und zwar sinkt er auf !den Wert iog.
Wird die Ei.nstellplattedes wattmetrischen Systems B .in die Nullstellung gebracht und die Einstellplatte des Systems A in eine Stellung für positives Moment gebracht, so fällt der Mittelpunkt des Auslösekreises zog mit dem Endpunkt .des Spannungsvektors El zusammen. Der Durchmesser ,des Auslösekreises hängt dann sowohl von .der Einstellung der Relaisfeder als auch von dem Moment des Systems A ab. Bei der Charakteristik nach Fig. 8 hingegen hängt der Durchmesser des Auslösekreises sowohl von der Einstellung der Feder als auch von den Momenten beider Systeme A ,und B ab.
Ein Vergleich der Fig. 6 und 7 ergibt"daß bei der Einstellung nach Fig.6 die Relaisempfindlichkeit mit abnehmender Spannung abnimmt, während bei .der Einstellung nach Eig. 7 die Empfindlichkeit mit abnehmender Spannung zunimmt.
F.ig.8 zeigt die Relaischarakteristik bei negativer Federvorspannung und unter der Voraussetzung, daß nur das wattmetrische System A ein zusätzliches spannungsabhängiges positives Moment erzeugt. Die Mittelpunkte aller möglichen Auslösekreise liegen nicht auf dem Endpunkt des Spannungsvektors El, da die Platteneinstellung nicht nur auf die Spannungsspulen, sondern auch auf die Differenzspannungsspulen wirkt. Dieser Effekt ist verhältnismäßig gering bei geringer Abweichung der Einstellplatten von der Nulllage, nimmt jedoch. bei größerer Abweichung schnell zu. Das Gleichgewicht zwischen den wattmetrischen Systemen A und B wird dann zerstört, so daß :die Auslösekurven auch keine Kreise mehr sind.
Der Mittelpunkt des Auslösekreises i i 1 liegt dicht neben dem Endpunkt des Vektors Ei. Der Auslösekreis ii2 wurde durch eine aridere Einstellung der Einstellplatte erreicht, mit dem Ergebnis, daß der Mittelpunkt des Auslösekreises 112 weiter von dem Endpunkt des Spannungsvektors Ei entfernt ist. Die Auslösekreise 113 und 114 entsprechen den Auslösekreisen i i i und i 12, jedoch unter der Voraussetzung, daß die Spannung Ei auf den Wert Ei sank.
Die Mittelpunkte der Auslösekreise kann man mit dem Endpunkt des Spannungsvektors Ei dann zusammenfallen lassen, wenn man das zusätzliche Drehmoment, das bisher durch die Einstellplatten hervorgerufen wurde, nun durch besondere Hilfsmittel erzeugt, die den magnetischen Kreis des- Differenzspannungskerns nicht beeinflussen. Als solches Hilfsmittel kann man beispielsweise ein drittes Relaissystem benutzen, das ein Drehmoment erzeugt, welches Ei' proportional ist. Das dritte System kann man mit einer der Ferrarisscheiben zusammenbauen. Man kann ferner .ein viertes Relaissystem vorsehen, :das ein Drehmoment proportional E2' erzeugt. Das dritte und vierte Relaissystem kann man auch auf eine .dritte Ferrarisscheibe einwirken lassen.
Bei der Erläuterung der Relaischarakteristiken wurde angegeben, d aß die Mittelpunkte der Auslösekreise sich vom Endpunkt des Spannungsvektors Ei entfernen, wenn die Impedanz und der Leistungsfaktorwinkel der Differenzspannungsspule im Systems A beeinflußt wenden. Daraus folgt sofort, daß man jede beliebige RelaÄscharakteristik erhalten kann, wenn man -die Impedanz oder die Phasenverschiebung im Stromkreis der Differenzspannungs-,vicklung oder auch beides ändert.
Die in Fig. 9 zusammengestellten verschiedenen Auslösekreise 116, 117, 118, 119, 121 und 122 ergeben sich dadurch, daß :die Differenzspannungsspulen durch Widerstände, Drosseln oder Kondensatoren geshuntet werden. Kurve 116 erhält man beispielsweise dadurch, daß die Differenzspannungssp.ule des Systems B durch einen verhältnismäßig großen Widerstand geshuntet wird. Die Kurve 117 ergibt sich durch Shuntung der Differenzspannungsspuledes Systems B mit einarm kleineren Widerstand. Die Kurve 118 erhält man, wenn man die Differenzspannungsspule des Systems B mit einer Drossel shuntet. Die Kurve i 19 kann man erhalten, wenn man die Differenzspannungsspule des Systems A mit einer Drossel shuntet. Zu den Kurven i:2o und 121 gelangt man durch Shuntung der Diffferenzspannungsspulen der Systeme A bzw. B durch einen kleinen Kondensator.
In Fig. io ist eine der Auslösecharakteristiken der Fig. 9 noch einmal herausgezeichnet. Die Relaiskontakte werden sich hier wieder erst dann schließen, wenn der Endpunkt des Spannungsvektors E2 in den Auslösekreis fällt und- in :diesem eine bestimmte Zeit verbleibt. Die Charakteristik nach Fig. io ist besonders vorteilhaft für Maschennetze, in denen es erwünscht ist, daß die Schließung der Maschennetzschalter nur dann erfolgt, wenn der Strom, der nach denn Schließen des Schalters fließen kann, derart gerichtet ist, daß die Speiseleitung das Maschennetz speist.
Es sei einmal angenommen, idaß :die Spannungsspule .des Systems A von der Maschennetzspannung gespeist wird, während die Spannungsspule des Systems B an der Speiseleitung biegt und die Differenzspannungsspulen an die Klemmen des offenen Maschennetzschalters angeschlossen sind. Ist dann nach Fig. io Ei die Maschennetzspannung und E2 die Speiseleitungsspannung, so muß die Spannung E2 der Speiseleitung der Maschennetzspannung um einen bestimmten Betrag voreilen, wenn das Synchronisierrelais seine Kontakte schließen soll. Der Strom, der dann nach Schließen des Schalters fließt, wird nicht so weit nacheilen, daß er einen Energiefluß vom Maschennetz in die Speiseleitung bewirkt. Das üblicherweise vorgesehene Rückwattrelais kommt also nicht zum Ansprechen. Da der Einschaltbereich in der oben angegebenen Weise sich begrenzen läßt, kann das Relais nach der Erfindung, vorausgesetzt daß es eine Charakteristik nach Fig. io besitzt, mit Vorteil ,in Maschennetzen zur Schließung des Maschennetzschalters benutzt werden.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Verwendung des neuen Synchronisierrelaäs in Maschennetzen dadurch, daß Speiseleitung und Maschennetz nicht nur dieselbe Spannung, sondern auch dieselbe Frequenz haben müssen. Das neue Synchronisierrelais sorgt auf besonders einfache Weise für Einhaltung dieser Bedingung.
Fig. 3 zeigt ein Schaltbild für die Anwendung :des neuen Synchronisierrelais. Die Netzleitung 126, die von der Speiseleitung 127 gespeist wird, und die Netzleitung i29, :.die von der Speiseleitung 131 gespeist wird, sollen durch den Schalter 133 überbrückt werden, der von dem Synchronisierreliis mit den wattmetrischen Systemen A und B gesteuert wird.
Bei dem Schaltbild der Fig. 3 wurde vorausgesetzt, daß die wattmetrischen Systeme mit der Charakteristik nach Fig. 5 und 6 arbeiten. Bei spannungslosen Relaisspulen sind die Relaiskontakte 68 :durch den beweglichen Kontaktträger 54 überbrückt.
Die Stromkreise der Relaisspulen sind über die Kontakte 141 und 143 des Schalters 133 geführt, die in dessen Ausschaltstellung geschlossen sind. Den Differenzspannungsspulen sind die Widerstände 1q-7 und 148 vorgeschaltet.
An den Spannungswandler 13q. .ist über die Kontakte 68 des Synchronisierrelais und den Vorschaltwiderstan:d 152 die Spannungsspule 149 des Ferrarishilfsrelais 151- gelegt. Das Ferrarishilfsrelais wird .durch eine Feder 162, wenn seine Spule 149 urerregt ist, in der Ausschaltstellung gehalten. über die Kontakte 159 des Hilfsrelais 151 wird die Einschaltspule 164 des Schalters 133 an die Hilfsschienen 163 gelegt. Bei eingeschaltetem Schalter werden die Kontakte 159 durch die Schalterhilfskontakte 166 überbrückt.
Es sei zunächst angenommen, daß nur die Leitung 126 .unter Spannung steht und der Schalter 133 geöffnet ist. Die Spannungsspule 12 des Relaissystems A ist dann durch die volle Spannung ?des Wandlers 134 erregt. Die Differenzspannungsspulen i i der Systeme A und B liegen einander parallel, jedoch zusammen. ,in Reihe mit der Spannungsspule i2 des Systems B und :der Sekundärwicklung des Wandlers 136. Das Ergebnis ist ein die Öffnung der Relaiskontakte 6:8 hervorrufendes Drehmoment. Das gleiche Ergebnis erhält man, wenn nur die Leitung 129 unter Spannung steht. Auch dann bleiben die Kontakte 68 geöffnet.
Sind beide Leitungen 126 und 129 spannungslos, so werden die Kontakte 68 durch den Kontaktarm 54 Überbrückt. Wäre nun der Kontakt 68 unmittelbar in den Stromkreis .der Einschaltspule 164 des Schalters 133 gelegt, so würde ,dieser Schalter sich sofort schließen, wenn Leitung 126 oder Leitung 129 unter Spannung kommen. Wenn danach auch sofort ein die Kontakte .des Relais öffnendes Drehmoment :entstehen würde, so würden sichdoch die Kontakte 68 nicht schnell genug öffnen, bevor sich der Schalter 133 geschlossen hat. Ein derartiger Betriebsfall könnte dann besonders unerwünscht sein, wenn in einer der Leitungen 126 oder 129 ein Kurzschluß vorliegt. Verhindert wird er durch die Anwendung des Hilfsrelais 151.
Da, das Hilfsrelais 151 als Zeitrelais arbeitet, bewirkt es im Zusammenarbeiten mit dem Synchronisierrelais eine Verringerung der zulässigen Schlupffrequenz. Die Anwendung des Hilfsrelais 151 ist stets dann empfehlenswert, wenn das Synchronisierrelais mit der Charakteristik nach den Fig. 5 und 6 arbeitet. Bei manchen Anwendungsfällen kann es erwünscht sein, die Empfindlichkeit :des Synchronis,ierrelais zu vergrößern, wenn die Größe der zusammenzuschaltenden Spannungen abnimmt. Zuweilen wird man auch das Hilfsrelais 151 sparen wollen. In solchen Fällen wird man das Synchronisierrelais gemäß der Charakteristik nach der F.ig. 7 einstellen, bei der die Kontakte 68 im normalen Betrieb durch die Feder 67 geöffnet gehalten werden.
Es sei nun angenommen"daß in der Schaltung nach Fzg. 3 das Synchronisierrelais nach der Charakteristik der Fig. io arbeitet und daß die Leitung 129 von der Sekundärwicklung eines Speisetransformators gespeist wird, während Leitung 126 an ein Maschennetz angeschlossen ist. Leitung 127 möge als zusätzliche Speiseleitung des Maschennetzes wirken. Der Schalter 133 dient dann als Maschennetzschalter.
Die Speiseleitung 131 wird bei dieser Betriebsart vom Kraftwerk aus unter Spannung gesetzt. Bei dieser Anwendungsform ist zu beachten, daß der Kontakt 54 normalerweise geöffnet gehalten wird dadurch, daß die Feder 67 eine negative Vorspannung behält. Ferner müssen die Kontakte 68 unmittelbar im Einschaltstromkreis .des Schalters 133 liegen.
Die Relaischarakteristik nach Fig. io fordert, @daß die Speiseleitungsspannung, die von dem Wandler 136 abgenommen wird, größer ist als die am Wandler 134 liegende Maschennetzspannung. Die Differenzspannung, von der die Wicklungen i i erregt werden, muß ferner innerhalb ;des voreilenden Quadranten in bezug auf die Maschennetzspannung liegen. Der Strom, der infolge einer solchen Differenzspannung fließt, wird der Maschennetzspannung um einen Winkel, der größer als go° ist, nacheilen.
Ist nun ein Richtungsrelais vorgesehen, das die Auslösung des Maschennetzschalters bei .Energierückfluß vom Maschennetz zur Speiseleitung bewirkt, so kann der Maschennetzsehalter erst dann geschlossen werden, wenn der sich dann ergebende Strom von der Speiseleitung zum Maschennetz fließt. Ein Pumpen des Maschennetzschalters wird also vermieden.
Den in Fig. 3 angedeuteten Schalter 167 kann man durch ein Rückwattrelais, das die Auslösung des Maschennetzschalters bewirkt, öffnen lassen.
Fig. ii zeigt eine Schaltung, bei der das Schließen .des gesteuerten Schalters auch dann erfolgt, wenn eines der zusammenzuschaltenden Systeme spannungslos ist.
Die Sammelschienen 171 werden über die Speiseleitung 172 und den Schalter 173 gespeist. Die Speisung der Leitungen 174 erfolgt durch die Speiseleitung 176 und den Schalter-177. Die Leitungen 171 und 174 können durch ,den Schalter 178 miteinander verbunden werden.
Das Synchronisierrelais besteht wieder aus den wattmetrischen Elementen A und B. Die Wicklung 196 :des Hilfsrelais 197 wird über den Wandler 18i von den Leitungen 171 erregt, jedoch unter Zwischenschaltung der Kontakte 68 des Synchronisierrelais. Ein zweites Spannungshilfsrelais 2o8, das in seinem. Aufbau dem Relais igj gleicht, trägt die Wicklung 2o9, die ebenfalls an dem Wandler 181 liegt. Die Köntakte2rg des Relais 2o8 sind geschlossen, wenn das Relais spannungslos ist, während die Kontaltte22z geschlossen sind, wenn das Relais erregt wird.
Ein drittes Spannungshilfsrelais 223 besitzt die Wicklung 226, die über den Spannungswandler 182 an den Leitungen 174 liegt. Ist Relais 223 urierregt, so sind die Kontakte 233 geschlossen; bei erregtem Relais 22,3 sind die Kontakte 234 geschlossen. In der Schaltung ist ferner ein Motorrelais 238 vorgesehen, dessen Schaltmotor 239 von einer unabhängigen Wechselstromquelle oder von der Spannung der Speiseleitung 172, .gespeist wird.
Es sei nun angenommen, daß die Schalter 173 und 177 geöffnet sind und die Speiseleitungen 17.2 und 176 von den Sammelschienen i@ i und den Leitungen 174 abtrennen. Es sei erwünscht, den Schalter 178 zu schließen, bevor die zu ihm führenden Stromkreise unter Spannung kommen. Dieses Schließen des Schalters 178 erfolgt durch die Erregung des Motorrelais 238, dessen Kontakte 243 sich schließen. Über ,die Kontakte 233 des Relais 2ä3 und. den Vorschaltwiderstand 248 erhält zunächst das Hilfsrelais 249 Spannung, das über seine Kontakte 249 die Einschaltspule 252 ,des Schalters 178 an Spannung legt.- Das Relais 247 stellt gleichzeitig über die Kontakte 253 einen Haltestromkreis für seine Wicklung her. Der Schalter 178 wird also geschlossen, trotzdem die Leitungen i71 und 174 spannungslos waren.
Essei ferner angenommen, daß die Leitung 171 über Schalter 173 unter Spannung steht. Über den Wandler iSi wird nun die Spannungswicklung 12 des Systems A des Synchronisierrelais erregt. Die Differenzspannungsspulen i i der Systeme A und B liegen parallel zueinander, jedoch gemeinsam in Reihe mit der Sekundärwicklung des Wandlers 182 und,der hierzu parallelen Spannungswicklung 12 des Systems B sowie der ebenfalls parallel geschalteten Wicklung 226 des Relais 223. Da die Impedanz der Schalterspannungswicklung i i --verhältnismäßig hoch ist, wird die Wicklung 226 nicht stark erregt; die Kontakte 233 bleiben daher geschlossen. Das Synchronisierrelais besitzt ein negatives Drehmoment, so daß .die Kontakte 68 geöffnet bleiben. Die- Wicklung 2o9 des Relais 2o8 wird ebenfalls durch den Wandler 181 erregt, so daß sich die Kontalcte 22i schließen. Dies ist jedoch, wie die Fig. ii zeigt, ohne Einfluß auf die Schaltvorgänge.
Damit der Schaltet 178, wenn die Leitungen 171 unter Spannung stehen, die Leitungen 174 jedoch nicht, geschlossen werden kann, muß das Relais 238 erregt werden. Dies hat dann zur Folge,- daß die Einschaltspule 252. des Schalters 178 unter Vermittlung der Kontakte 233 erregt wird.
Es sei jetzt angenommen, daß der Schalter 173 geöffnet ist und die Leitungen 171 spannungslos sind, während der Schalter: z77 geschlossen ist. Das Synchronisierrelais arbeitet dann wieder in fast der gleichen Weise. Die Spannungsspule i2 des- Systems B wird nun durch die volle - Sekundärspannung des Wandlers r82 erregt, während .dieSpannungsspule 12 des Systems A erheblich schwächer erregt ist, da sie mit den Differenzspännungsspülen ii in Reihe liegt. Die Wicklungen i96 und 2o9 der Relais 197 und 2o8 sind ebenfalls . fast urierregt. Die Kontakte 2o6 des Relais z97 sind daher .offen, während die Kontakte2ig des Relais2o8 geschlossen sind.
Gleichzeitig wird durch den- Wandler 182 die Wicklung 226 des Relais 223 erregt, so daß die Kontakte 234 geschlossen werden. Dadurch wird die Wicklung des Spannungsrelais 247 erregt, und zwar über .die Kontakte 234 des Relais 223, :die Kontakte Zig des Relais 2o8 und schließlich den Hilfsschalter 256. Durch .das Hilfsreläis.247 wind wieder die Einschaltspule 252 des Schalters 178 an die Hilfsschienen 244 .gelegt.
Als weiterer-Betriebsfall sei angenommen, daß die Leitungen 171 und 174 über die Schalter 173 und 177 gespeist werden, jedoch von verschiedenen Kraftwerken, so daß .das Synchrönisierrelais eingreifen muß. Die Spannungswicklungen 12 der Systeme A und B werden nun durch die Wandler 181 und z82 erregt, während an den Difterenzspannungswick .Lungen ri die Spannungsdifferenz zwischen den Sekundärspannungen der Wandler 181 und 182 liegt.
Die Wicklung 2o9 des-Relais 2o8 wird von dem Wandler iSi erregt, so daß die Kontakte 221 geschlossen -Werden. . Ebenso liegt die Wicklung 226 des Relais 223 an dem unter Spannung stehenden Wandler 182; es schließen sich also die Kontakte 234.
Liegen die für die Parallelschaltung not= wendigen Spannungsbedingungen nicht vor, so bleiben die Kontakte des Synchronisierrelais geöffnet, so äaß das Relais 197 urierregt ist. Das Relais 197 besitzt eine derartige Verzögerung, daß das Synchronisierrelais Zeit hat, seine Kontakte 68 zu öffnen,- ohne daß etwa ein Schließen des Schalter 17$ erfolgen kann. Erst wenn das Synchronisierrelais seine Kontakte 6$ eine gewisse Zeit geschlossen hält, schließt das Relais 197 seine Kontakte 2o6. Über die Kontakte 234 des Relais 223, die Kontakte 2o6 des Relais 19,7 und die Kontakte 221 -des Relais 2o8 erhält nun >das Hilfsrelais 247 Spannung, so daß die Schließung des Schalters 178 erfolgt.
Bei der Anordnung nach Fig. i i könnte man das Synchronisierrelais auch für die Charakteristik der Fig.7 einstellen, so daß man auf das Spannungsrelais 197 verzichten könnte. Bei einer derartigen Einstellung wären die Kontakte 68 des Relais normalerweise offen. Im Schaltbild würden dann die Kontakte 68 an Stelle der Kontakte 2o6 treten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Synchronisierrelais mit zwei mechanisch gekuppelten wattmetrischen Drehsystemen zur selbsttätigen Steuerung von Schaltern in vermaschten Leitungsnetzen, insbesondere von durch Rückwattrelais ausgelösten Schaltern, dadurch gekennzeichnet, daß das eine wattmetrische System von der Differenzspannung der beiden zu verbindenden Netzteile und von der Spannung ajuf der einen Seite des Schalters, das andere System von der Spannung auf der anderen Seite des Schalters und ebenfalls von der Differenzspannung erregt wird.
2. Synchronisierrelais nach Anspruch i, gekennzeichnet durch zwei gekuppelte Ferrarissysteme (A, B) mit je zwei mechanisch unabhängigen Kernen (8, 9).
3. Synchronisierrelais nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne der Systeme unabhängig voneinander relativ zu ihrer Ferrarisscheibe verschiebbar sind. q..
Synchronisierrelais nach Anspruch oder 3, gekennzeichnet durch in der Nähe der Ferrarisscheiben angebrachte Einstellplatten (29, Fig. i) :aus leitendem, .nicht magnetischem Material zur Erzielung zusätzlicher positiver (kontaktschließender) oder negativer (kontaktöffnender) Drehmomente.
5. Synchronisierrelais nach Anspruch i bis 4., gekennzeichnet durch eine .einstellbare Gegenkraft (67), deren Änderung den Frequenzbereich des Relais beeinflußt.
6. Synchronisierrelais nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, d-aß die konstanten und veränderlichen Drehmomente derart eingestellt sind, @daß die Auslöseempfindlichkeit bei abnehmender Spannung abnimmt.
7. Synchronisierrelais nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die konstanten und veränderlichen Drehmomente derart eingestellt sind, daß die Auslöseempfindlichkeit bei abnehmender Spannung zunimmt. B.
Synchronisierrelais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, .daß es ein konstantes negatives Drehmoment und von den Spannungen zu beiden Seiten des gesteuerten Schalters abhängige positive Momente besitzt.
9. Synchronisierrelais nach Anspruch i bis 8, gekennzeichnet durch -den Differenzspannungswicklungen oder wattmetrischen Systeme vorgeschaltete regelbare Impedanzen zur Einstellung der Auslösecharakteristik. io. Synchronisierrelais nach Anspruch i bis 9, gekennzeichnet durch an :den Klemmen des gesteuerten Schalters liegende Spannungsrelais, deren Kontakte rnit .den Kontakten des Synchronisierrelais zusammenwirken.