Anordnung zur Synchronisierung von Synchronmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anordnung zur Synchronisierung von Synchronmaschinen, insbesondere
solchen großer Leistung. Die gesamte Synchronisierungszeit soll dabei möglichst
gering sein, um beispielsweise in Speicherkraftwerken beim Einsetzen einer Belastungsspitze
neue Maschinen möglichst rasch in Betrieb nehmen zu können. Zur Abkürzung der Synchronisierungszeit
ist es bereits bekannt, gemäß der sogenannten Grobsynchronisierung die Maschine
unter Vorschaltung von Drosselspulen oder Widerständen unmittelbar an das Netz anzuschließen.
Es hat sich nun gezeigt, ' daß die erwünschte kurze Synchronisierungszeit bei der
Grobsynchronisierung nicht immer zu erreichen ist, und daß namentlich bei großen
Maschinen schwere Störungen eintreten können. Dies ist dadurch bedingt, daß bei
der Grobsynchronisierung auf die Phasenlage nicht geachtet wird und der Schalter
im Moment der Phasenopposition eingelegt werden kann. Es kommt dabei zu sehr starken
Überströmen, und die Maschine bleibt unter Umständen in der Phasenopposition hängen
bzw. sie schwingt sich nur sehr langsam in die richtige Phasenlage ein. Diese Nachteile
der unrichigen Phasenlage vermeidet die bisher ebenfalls bekannte Feinsynchronisierung
mittels Relaisschaltungen, die ein Einlegen des Hauptschalters zwischen Maschine
und Netz nur bei mindestens annähernder Phasengleichheit und unterhalb eines bestimmten
Betrages der Schlupffrequenz der beiden zu synchronisierenden Spannungen gestatten.
Diese Synchronisierung beansprucht aber anderseits eine viel zu lange Zeit.Arrangement for synchronizing synchronous machines The invention
relates to an arrangement for synchronizing synchronous machines, in particular
such great achievement. The entire synchronization time should be as possible
be low, for example in storage power plants when a peak load occurs
to be able to put new machines into operation as quickly as possible. To shorten the synchronization time
it is already known, according to the so-called coarse synchronization, the machine
to be connected directly to the mains with the use of reactors or resistors.
It has now been shown that the desired short synchronization time in the
Coarse synchronization cannot always be achieved, especially with large ones
Machines can cause serious malfunctions. This is due to the fact that at
the coarse synchronization on the phase position is not taken into account and the switch
can be inserted at the moment of phase opposition. There are very strong ones
Overflow and the machine may get stuck in phase opposition
or it swings into the correct phase position only very slowly. These disadvantages
The incorrect phase position avoids the fine synchronization, which is also known up to now
by means of relay circuits that enable the main switch to be inserted between the machine
and network only with at least approximate phase equality and below a certain one
Allow the amount of the slip frequency of the two voltages to be synchronized.
On the other hand, this synchronization takes far too long.
Die Erfindung besteht in einer Kombination der bisher bekannten Grobsynchronisierung
mittels Drosselspulen oder Widerständen mit der ebenfalls bekannten Feinsynchronisierung
mittels Relaisschaltungen zur Überwachung der Phasenlage und des Schlupfes der zu
synchronisierenden Spannungen. Diese Kombination hat den Vorteil, daß die kurze
Synchronisierungszeit der bekannten Grobsynchronisierung beibehalten und trotzdem
aber der oben geschilderte Nachteil vermieden wird. Es ist dies auch dadurch bedingt,
daß man bei der Anordnung nach der Erfindung viel größere Toleranzen in der Übereinstimmung
von Phase und Frequenz der beiden Spannungen zulassen kann als bei der bekannten
Feinsynchronisierung. Die Vermeidung der Nachteile der bekannten Grobsynchronisierung
durch die Anordnung nach der Erfindung ermöglicht erst die rasche Inbetriebnahme
von großen Synchronmaschinen, die bei der bisherigen Grobsynchronisierung gefährdet
war.The invention consists in a combination of the previously known coarse synchronization
by means of inductors or resistors with the well-known fine synchronization
by means of relay circuits to monitor the phase position and the slip of the closed
synchronizing voltages. This combination has the advantage that the short
Keeping the synchronization time of the known coarse synchronization and anyway
but the disadvantage described above is avoided. This is also due to
that one in the arrangement according to the invention much larger tolerances in the correspondence
of phase and frequency of the two voltages can allow than with the known
Fine synchronization. Avoiding the disadvantages of the known coarse synchronization
the arrangement according to the invention only enables rapid start-up
of large synchronous machines, which is endangered with the previous coarse synchronization
was.
Es ist zweckmäßig, der zu synchronisierenden Maschine vor dem Schließen
des Hauptschalters bereits eine geschwächte Erregung zu geben und unmittelbar nach
dem Schließen des Hauptschalters die Erregung der Maschine zu verstärken. Dadurch
wird das rasche Einschwingen der Maschine begünstigt. Ist der Genauigkeitsgrad der
verwendeten Relais sicher, so ist es auch möglich, die Anfangserregung des Generators
bei
entsprechender Sicherung von vornherein zu erhöhen, wodurch
die Stabilität, namentlich bei erheblichen überschußdrehmomenten der Antriebsmaschine,
gesichert wird.It is advisable to close the machine to be synchronized before closing
of the main switch to give a weakened excitation and immediately after
closing the main switch to increase the excitation of the machine. Through this
the rapid settling of the machine is promoted. Is the level of accuracy of the
Relay used safely, so it is also possible to activate the initial excitation of the generator
at
to increase appropriate security from the outset, whereby
the stability, especially in the case of considerable excess torque of the drive machine,
is secured.
Die Erfindung ist in folgendem an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. i ist das Drehstromnetz, an das über den Transformator 2 der Drehstromgenerator
3 anzuschließen ist. 4 ist der Hauptschalter, dessen Betätigungsspule 5 von der
Steuerleitung 6 aus den Einschaltimpuls bekommt. In die Steuerleitung 6 sind nun
Relais eingeschaltet, die bewirken, daß die Spule 5 den Schalter 4 nur dann einlegen
kann, wenn annähernde Phasengleichheit vorhanden und die Schlupffrequenz nicht zu
groß ist. Es ist dazu ein Synchronoskop 7 vorgesehen. Dieses besteht z. B. aus einer
kleinen Asynchronmaschine, deren Ständerwicklung vom Netz i aus und deren Läuferwicklung
von dem Transformator 2 aus mit gleichsinnig umlaufenden Drehfeldern erregt werden,
so daß das-Synchronoskop mit Schlupffrequenz umläuft. Infolge des synchronen Verhaltens
der Vorrichtung 7 ist daher dem Zeitmomente der Phasengleichheit der beiden zu synchronisierenden
Spannungen eine bestimmte räumliche Lage des umdrehenden Teiles der Vorrichtung
7 zugeordnet. Mit dem Synchronoskop sind zwei umlaufende Scheiben 8 und 18 gekuppelt.
Die Scheibe 8 besitzt auf einem Teil ihres Umfanges ein metallisches Segment g,
das (z. B. über einen Schleifring) mit den Leitung io in Verbbindung steht und auf
dem eine Bürste i z schleift. Eine Gleichstromsteuerquelle 1.2 ist über die Bürste
i i und über die Leitung io geführt und beeinflußt das Relais 13. Da das
Segment g die Scheibe 8 am Umfange nur teilweise bedeckt, bekommt das Relais
13 Steuerimpulse, die in ihrer Zeitdauer proportional der Umdrehungszahl
der Vorrichtung 7 bzw. der Schlupffrequenz zwischen den beiden zu synchronisierenden
Spannung. sind. Das Diagramm der Abb: 2 der Zeichnung zeigt an der Kurve a den zeitlichen
Verlauf dieser Schlupffrequenz aufweisenden Differenzspannung zwischen dem Netze
i und dem zu synchronisierenden Generator 3. In dem Zeitmoment der Phasengleichheit
besitzt die Kurve a ihr Minimum. In diesem Momente oder einige Zeit vorher muß der
Schalter 4 eingelegt werden. Das Segment g an der Scheibe 8 ist nun derart bemessen
und eingestellt, daß es im Zeitpunkte, der durch die Vertikale b in Abb. 2 dargestellt
ist, einen Steuerimpuls am Relais 13 einleitet, der bis zum Zeitpunkte der
Vertikalen c andauert. Das Relais 13 ist mit Zeitverzögerung ausgestattet. Es erteilt
daher erst zum Zeitpunkte der Vertikalen d dem Relais 14 einen Steuerimpuls. Das
Relais 14 verursacht über das Relais 15 das Schließen des Hauptschalters 4. Das
Relais 14 ist ähnlich wie eine Schaltuhr derart ausgebildet, daß es von dem Moment
an, in dem es von dem Relais 13 den Impuls bekommt, eine bestimmte Zeit hindurch
das Schließen des Schalters 4 ermöglicht. Diese Zeit ist in Abb. 2 durch den Abstand
zwischen den Geraden d und e veranschaulicht. Damit der Impuls zur
Einlegung des Schalters 4 außerdem bereits zu einem bestimmten Zeitpunkte vor der
Erreichung der Phasengleichheit erfolgt, ist noch in- dem vorn Relais 14 gesteuerten
Stromkreis ein Relais 16 eingeschaltet, das von dem Steuerstromkreis 12 über die
zweite rotierende Scheibe 18 gesteuert wird. Diese zweite Scheibe besitzt am Umfang
einen schmalen Belag 17, so daß der Steuerstromkreis 12 nur während einer kurzen,
durch die Geraden c und f in Abb. 2 angedeuteten Zeit imstande ist, die SperZung
des Stromkreises für die Betätigung des Schalters 4 durch Schließen des vom Relais
16 .gesteuerten Stromkreises aufzuheben. Dieser zwischen den Geraden c und fliegende
kurze Zeitmoment kann an der Scheibe i8 auf einen vor Erreichung der Phasengleichheit
liegenden Wert eingestellt werden.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. i is the three-phase network to which the three-phase generator 3 is to be connected via the transformer 2. 4 is the main switch, the actuating coil 5 of which receives the switch-on pulse from the control line 6. In the control line 6 relays are now switched on, which have the effect that the coil 5 can only insert the switch 4 when there is approximately phase equality and the slip frequency is not too great. A synchronoscope 7 is provided for this purpose. This consists z. B. from a small asynchronous machine whose stator winding from the network i and whose rotor winding are excited by the transformer 2 with rotating fields rotating in the same direction, so that the synchronoscope rotates with slip frequency. As a result of the synchronous behavior of the device 7, a certain spatial position of the rotating part of the device 7 is assigned to the moment of phase equality of the two voltages to be synchronized. Two rotating disks 8 and 18 are coupled to the synchronoscope. The disk 8 has a metallic segment g on part of its circumference, which is connected to the line io (e.g. via a slip ring) and on which a brush iz grinds. A direct current control source 1.2 is passed over the brush ii and over the line io and influences the relay 13. Since the segment g only partially covers the disk 8, the relay receives 13 control pulses, the duration of which is proportional to the number of revolutions of the device 7 or the slip frequency between the two voltages to be synchronized. are. The diagram in Fig. 2 of the drawing shows the curve a of the time course of this differential voltage having slip frequency between the network i and the generator 3 to be synchronized. Curve a has its minimum at the instant of phase equality. At this moment or some time before, the switch 4 must be inserted. The segment g on the disk 8 is now dimensioned and adjusted in such a way that it initiates a control pulse on the relay 13 at the time indicated by the vertical b in FIG. 2, which control pulse lasts until the vertical c. The relay 13 is equipped with a time delay. It therefore gives the relay 14 a control pulse only at the point in time of the vertical d. The relay 14 causes the main switch 4 to close via the relay 15. The relay 14 is designed similarly to a time switch such that it closes the for a certain time from the moment it receives the pulse from the relay 13 Switch 4 allows. This time is illustrated in Fig. 2 by the distance between the straight lines d and e . So that the impulse for inserting the switch 4 occurs at a certain point in time before phase equality is achieved, a relay 16 is switched on in the circuit controlled by the relay 14, which is controlled by the control circuit 12 via the second rotating disk 18. This second disk has a narrow coating 17 on the circumference, so that the control circuit 12 is only able to lock the circuit for operating the switch 4 by closing the from Relay 16 .controlled circuit to be canceled. This short moment in time, which lies between straight lines c and, can be set on disk i8 to a value prior to the achievement of phase equality.