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. Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit oder Frequenz eines.
Wechselstromgenerators Die Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung zur Regelung
der Geschwindigkeit oder Frequenz eines Wechselstromgenerators, bei der die Einrichtungen
zur Beschleunigung oder Verzögerung der zu regelnden Maschinengeschwindigkeit entsprechend
dem Unterschied zwischen Maschinengeschwindigkeit bzw. -frequenz und einer normalen
Geschwindigkeit oder Normalfrequenz in Tätigkeit gesetzt werden.
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Sie ist anwendbar auf die Geschwind'igkeits- und Frequenzregelung
einer Einzelmaschine; insbesondere dient sie zur Steuerung der Frequenz eines elektrischen
Netzes, das von einer Gruppe von parallel arbeitenden Generatoren gespeist wird.
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Für Nebenuhren, deren Antriebsmotoren an ein Wechselstromnetz angeschlossen
sind, das, von einem Generator gespeist wird, hat man eine Berichtigung der Abweichungen
von der Bewegung der Hauptuhr in der Weise herbeigeführt, daß man eine der motorisch
getriebenen Uhren in der Nähe der Hauptuhr anbrachte und die Abweichungen in der
Bewegung der Zeiger dazu benutzte, den Regler der Kraftmaschine des Generators so
zu beeinflussen, daß die Frequenz nach Maßgabe der Abweichungen gehoben oder gesenkt
wurde. Hier ist bei der geringen Geschwindigkeit der zu vergleichenden Einrichtungen,
nämlich der Uhrzeiger, die Geschwindigkeit leicht unmittelbar zu vergleichen. Bei
dynamoelektrischen Maschinen mit hoher Umlaufgeschwindigkeit ist ein solcher Geschwindigkeitsvergleich
infolge der hohen Umlaufgeschwindigkeit undurchführbar oder jedenfalls nicht ohne
verwickelte Hilfseinrichtungen.
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Es sind auch für die Frequenzregelung eines Wechselstromnetzes aus
Rollen und Riemen bestehende Getriebe in Vorschlag gebracht worden, die die Geschwindigkeit
zweier vergleichsweise schnell laufender Vorrichtungen mechanisch zu regeln gestatten,
ferner Einrichtungen* zur Regelung der Geschwindigkeit oder Frequenz eines. Wechselstromgenerato@rs,
bei denen die Regelung der Maschinengeschwindigkeit entsprechend dem Unterschied
dieser Maschinengeschwindigkeit bzw. Frequenz gegenüber einer Normalgeschwindigkeit
oder -frequenz auf rein elektrischem Wege erfolgt. Insbesondere ist dabei in der
Weise verfahren worden, daß ein elektrisch von einer die Drehzahl messenden Kraftmaschine
gesteuertes Relais bei Überschreitung der Drehzahl einen Hilfsmotor je nach der
Abweichung von der gewünschten Geschwindigkeit im einen oder anderen Sinne in Drehung
versetzt. Ein derartiger Hilfsmotor, der häufig angehalten und' im einen oder anderen
Sinne angetrieben werden muß, unterliegt in hohem: Maße der S.törungsgefahr,
weil
derartige Hilfsmötoren im Gegensatz zu den- bei solchen Anlagen gleichfalls verwendeten,
die Geschwindigkeit selbst regelnden Motoren nur eine sehr kleine Leistung (beispielsweise
etwa gegen i/loo PS) haben und demnach auch baulich entsprechend schwach sind, somit
in einer Kette von weniger empfindlichen Gliedern gewissermaßen einen Gefahrenpunkt
darstellen. Weiter sind bei den zur Steuerung verwendeten spannungsempfindlichen
Relais infolge der Verschiedenheit der Anzugs- und Abfallcharakteristik Pendelungen
unvermeidbar.
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Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß
ein System von Relais unmittelbar die Frequenzen zweier elektromotorischer Kräfte
vergleicht, von denen die eine Frequenz von der Maschinengeschwindigkeit oder -frequenz,
die andere von der Normalgesch,#v indigkeit oder -frequent abhängt, und daß das
System von Relais an die Geschwindigkeitsregeleinrichtung Stromstöße abgibt, deren-Anzahl
in der Zeiteinheit proportional der Differenz der beiden Frequenzen ist. Hierdurch
wird leicht und sanft ein richtiges Zusammenfallen der'Frequenzen erziel, weil nur
wenig Impulse fließen, wenn die Gleichheit annähernd erreicht ist.
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Der unmittelbare Vergleich durch das Relaissystem hat weiter den Vorteil,
daß irgendwelche Abnutzungen kaum in Frage kommen.
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Die Erfindung ist durch die Zeichnungen beispielsweise dargestellt,
und zwar zeigt Abb. z die Anwendung der Erfindung auf die Regelung einer Nachbargruppe
von Maschinen, die parallel arbeiten, und Abb. 2 die Anwendung der Erfindung auf
die - Fernüberwachung einer Anzahl von Unterstationen.
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Bei der Anordnung nach Abb. z ist jede Maschine A mit einem Spannungstransformator
Al ausgestattet, dessen sekundäre Phasenwicklungen A=, A3, A4 an einer Seite
sterngeschaltet sind. Das freie Ende der einen Sekundärphasenwicklung A3 ist geerdet,
und die der azideren Wicklungen A' und A4 sind mit Buchsen verbunden, in
die Synchronisier-und Sammelschienenstöpsel gesteckt werden können. So kann die
NacheilphaseA4 jeder Sekundären durch einen Schienenstöpsel B mit der Nacheilphasenschiene
C und die Voreilphase A2 entweder durch einen Synchronisierstöpsel B' mit einer
Synchronisierschiene C' oder durch einen Sammelschienenstöpsel Bi mit der Voreilphasenschiene
Cl verbunden werden. Die Sammelschienenstöpsel B, Bi werden in ihre Buchsen gesteckt,
wenn die entsprechenden Maschinen im Betriebe und auf den Lastkreis geschaltet sind,
während die Synchronisierstöpsel B' nur gesteckt werden, wenn die entsprechende
Maschine zu synchronisieren und einzuschalten ist. Diese drei Schienen Cl, C', C3
führen zu der Synchronisiervorrichtung.
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Um die Frequenz der Maschine zu überwachen, ist ein Konstantgeschwindigkeitsmotorgenerator
vorgesehen, der z. B. eine Gleichstrommaschine D enthält, die einen Wechselstromgenerator
Dl betreibt, dessen eine Klemme geerdet ist, während die zweite mit dem im folgenden
beschriebenen Synchronisierapparat verbunden ist.
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Ein Widerstand El mit einer Mittelpunktsabzweigung ist an einem Ende
an die Voreilphasenschiene Cl und am anderen Ende an die zwei Sätze von Kontakten
F1, F' eines Umschaltrelais F geschaltet; diese Kontakte sind an der anderen Seite
mit der Synchronisierschiene C2 bzw. mit der Zuleitung von dem Wechselstromerzeuger
Dl verbunden. Die Arbeitsspule des Umschaltrelais F liegt zwischen Erde und der
Synchronisierschiene C2, und das Relais F wird nur erregt, wenn ein Synchronisierstöpsel
B' gesteckt ist, so daß es die Synchronisierschiene C2 auf den Widerstand El schaltet.
Die Mittelpunktsabzweigung des Widerstandes El ist an einer Seite eines Synchronisierrelais
E angeschlossen, dessen andere Seite an Erde über normal geöffnete Kontakte
G2 eines Hilfssynchronisierrelais G geführt ist. Dieses Hilfssynchronisierrelais
G ist mit einem Ende, je nach der Stellung des Relais F, an die Synchronisierschiene
C2 oder an den WechseIstromerzeuger Dl angeschlossen und an der anderen Seite an
die Mittelpunktsabzweigung eines Widerstandes G1, der zwischen Voreil- und Nacheilphasenschienen
Cl und C liegt. Auf diese Weise kann das Synchronisierrelais E seine Kontakte E2,
E3, E4 nur schließen, wenn das Hilfssynchronisierrelais G schon erregt wurde. Wenn
es dies aber tut, so schließt es sofort einen eigenen Haltekreis über die Kontakte
E2, so daß der Abfall seiner Kontakte unabhängig vom Abfall der Kontakte G' des
Hilfssynchronisierrelais ist.
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Außer den beiden Synchronisierrelais E, G enthält die Synchronisiervorrichtung
ein Verzögerungsrelais H und ein Unterbrecherrelais T, die beide von einer Gleichstromquelle
C3, C4 aus erregt werden. Der Erregungskreis für das Verzögerungsrelais H führt
über einen Widerstand Hl und über normal geöffnete Kontakte E3 und G3 des Synchronisierrelais
E bzw. .des Hilfssynchronisierrelais G. Wenn also beide Synchronisierrelais E und
G erregt sind, so beginnen sich die Kontakte des Verzögerungsrelais H zu schließen,
wobei das Relais seinen eigenen Haltekreis an Kontakten H' schließt, um es
unabhängig
von dem Hilfssynchronisierrelais G zu machen, sobald die Hubbewegung begonnen hat.
Das Relais H bleibt aber immer noch abhängig vom Synchronisierrelais E, und seine
Kontakte fallen augenblicklich ab, sobald die Synchronisierrelaiskontakte E3 abfallen.
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Das Unterbrecherrelais J, das gleichfalls mit verzögertem Anhub, jedoch
nicht verzögertem Abfall arbeitet, wird über normal geschlossene Kontakte G4 des
Hilfssynchronisierrelais G erregt. Vollendet das Unterbrecherrelais T seinen Hub,
so schließt es an Kontakten J' die Arbeitsspule des Verzögerungsrelais H kurz und
unterbricht an Kontakten T= einen Kreis von der Gleichstromschiene C3 über die normal
geschlossenen Kontakte H3 und G4 am Verzögerungsrelais H bzw. Hilfssynchronisierrelais
G und über vom Synchronisierrelais E beeinflußte Kontakte E4, an deren anderer Seite
die beiden Geschwindigkeitsüberwachungsschienen C$ bzw. CO angeschlossen
sind. Wenn nun das Synchronisierrelais E aberregt ist, so@ führt dieser Kreis zu
der einen Geschwindigkeitsüberwachungsschiene C5, während bei angehobenem Synchronisierrelaiskontakt
E4 die Überwachungsschiene CO angeschlossen ist.
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Normal geschlossene Kontakte G4 am Hilfssynchronisierrelais G und
normal geöffnete Kontakte H4 am Verzögerungsrelais H steuern auch einen Stromkreis
von der Gleichstromschiene C3 zu einer AusschaIterschließungsschiene C'. Das Umschaltrelais
F steuert nicht nur die Stromkreise von der Synchronisierschiene C2 und vom Wechselstromgenerator
D', sondern besitzt weitere Kogtaktsätze, deren einer, F5, auf Kurzschließung des
Verzögerungsrelais H arbeitet, wenn das Umschaltrelais F aberregt ist, während die
anderen, F3 und F4 .(deren erster normal offen und deren zweiter normal geschlossen
ist.), parallel in der vom @ynchronisierrelais E ausgehenden Erdverbindung liegen,
so daß, sobald das Umschaltrelais F in Tätigkeit tritt, das Synchronisierrelais
aberregt wird, wobei- jedoch die Vollendung der Bewegung der Umschaltrelaiskontakte
F3 nach einer Zeitverzögerung den Erregungsstrom für das Synchronisierrelais E wiederhp.rstellt.
Der Grund für diese Anordnung wird später erläutert werden.
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Die beiden Geschwindigkeitsüberwachungsschienen C5 und CO dienen dazu,
Erregungsstrom zu der Beschleunigungskontaktvorrichtung K und der Verzögerungskontaktvorrichtung
KI zu leiten, mit denen jede Maschine A versehen ist. Diese Kontaktvorrichtungen
K und K' regeln die Richtung des Erregungsstromes, der von den Gleichstromschienen
C3, C4 zu einem Hilfsmotor K2 fließt, der die ' Geschwindigkeit der Maschine regelt,
beispielsweise durch, Einwirkung auf den Fliehkraftregler einer Dampfturbine, die
den Generator antreibt. Wenn die Beschleunigungskontaktvorrichtung K erregt wird,
so wird der Hilfsmotor K2 in einer Richtung betrieben, um die Maschinengeschwindigkeit
zu vergrößern, während bei Erregung der Verzögerungskontaktvorrichtung K'- ein Antrieb
des Hilfsmotors K2 in umgekehrter Richtung auf Verzögerung der Maschinengeschwindigkeit
erfolgt. Die Stromkreise von den beiden Geschwindigkeitsüberwachungsschienen Cl
und CO zu den beiden Kontaktvorrichtungen. K, KI führen über Hilfsumschaltkontakte
L2, L3 am Hauptschalter L, der die Maschine A mit dem Lastkreis. verbindet;
je nachdem also der Ausschalter L offen oder geschlossen ist, entweder über Hilfssy
nchronisierkontakte B4, B5, die geschlossen sind, wenn die Maschine zu synchronisieren
ist und mit dem Lastkreis in Verbindung steht, oder durch Sperrkontakte Ml, M2 an
der Lastverteilervorrichtung M der betreffenden Maschine, wird jede Geschwindigkeitsüberwachungsschiene
auf diese Weise wechselnd auf die Beschleunigungskontaktvorrichtung K oder auf die
Verzögerungskontaktvorrichtung K1 nach Maßgabe der Stellung des Ausschalters geschaltet.
Die Ausschalterschließungschiene C' .-ist mit der Schließspule L1 des Hauptausschalters
L jeder Maschine durch Synchronisierhilfskontakte B3 verbunden, die nur geschlossen
sind, wenn die Maschine zu synchronisieren ist. Hilfskontakte L4 am Ausschalter
L steuern den Erregungskreis zur Beschleunigungs-bzw. Verzögerungskontaktvorrichtung
K, KI,
so daß bei offenem Ausschalter diese Kontaktvorrichtungen unmittelbar
auf die Gleichstromschiene C4 geschaltet sind, während bei geschlossenem Ausschalter
diese Verbindung durch die Kontakte F5 am Umschaltrelais führt.
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Es kann eine beliebige Lastverteilungsanordnung verwendet werden,
die derart ist, daß sie eine geeignete Verteilung der Belastung auf die laufenden
Maschinen sichert. Zweckmäßig kann die Lastverteilungseinrichtung so ausgebildet
sein, daß jede Maschine A mit einem Relais M der Wattmeterbauart versehen ist, das
eine Spannungsspule M3 zwischen Erde und der Nacheilphase A4 des Spannungstransformators
A' aufweist und zwei differential angeordnete Stromspulen M4, M5. Die Stromspule
M4 liegt in Reihe mit der Sekundären AS eines Stromtransformators, der mit den Maschinenklemmen
verbunden ist; die Stromtransformatorsekundären AS sämtlicher Maschinen liegen parallel
an Summierungsschienen C8, C9 über Hilfskontakte L5 der Ausschalter L: diese Kontakte
L'
sind bei geöffnetem Ausschalter offen. Somit wird die 'Stromspule M4 nach Maßgabe
der Belastung der zugeordneten Maschine erregt, während die andere Stromspule M5,
die parallel zu den Summierungsschienen C8, C9 über Hilfskontakte L5 gelegt ist,
die bei offenem Ausschalter L offen sind, nach Maßgabe der Durchschnittsbelastung
sämtlicher im Betriebe befindlichen Maschinen erregt wird. Die Sperrkontakte Ml,
M2 an der Relaiseinrichtung M sind so angeordnet, daß beide normal geschlossen sind,
daß aber der eine von ihnen, M2, sich öffnet, wenn die Maschine eine zu große Last
aufnimmt, so daß also die Erregung der Beschleunigungskontaktvorrirhtung K verhindert
wird. Der andere Sperrkontakt 1111.öffnet sich, wenn die Maschine eine zu kleine
Last aufnimmt, so daß die Erregung der auf Verzögerung wirkenden Kontaktvorrichtung
I(1 verhindert wird.
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Es sei nunmehr der Betrieb der Vorrichtung zunächst in bezug auf die
Frequenzkontrolle für eine Anzahl von laufenden Maschinen beschrieben, wenn die
Verhältnisse nicht so liegen, daß die Zuschaltung einer Zusatzmaschine in dem Kreis
erforderlich ist. In diesem Falle sind alle Synchronisier-Stöpsel B2, B3, B4, B5
aus ihren Buchsen gezogen, so daß die Synchronisierschiene C2 nicht unter Spannung
steht, während die Schienenstöpsel B, B1, die den laufenden Maschinen zugehören,
in ihren Buchsen sind, um die Voreil- und Nacheilphasenschienen C, Cl
zu speisen.
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Infolge derAbschaltpng der Synchronisierschiene C2 ist das Umschaltrelais;
F aberregt mit dem Ergebnis, daß das Verzögerungsrelais H über die Kontakte F5 kurzgeschlossen
wird, während die Synchronisier- und Hilfssynchronisierrelais E bzw. G angeschaltet
sind, um die Frequenz des von den laufenden Maschinen gespeisten Systems mit der
des Wechselstromgenerators Dl zu vergleichen. Solange die beiden Frequenzen übereinstimmen,
werden die Synchronisierrelaiskontakte gehoben sein, und das Hilfssynchronisierrelais
G wird aberregt, so daß sich die Unterbrecherrelaiskontakte l1 und 12 in angehobener
Lage befinden. Unter diesen Umständen werden edie beiden Geschwindigkeitskontrollschienen
C5, Cs, die mit den beiden Geschwindigkeitskontrollkontaktvorrich tungen KI, K jeder
laufenden Maschine durch die Ausschalterhilfskontakte L2, L3 und die Wattmeterrelaiskontakte
Ml, M2 verbunden sind, nicht unter Spannung stehen.
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Wenn sich nun die Belastungsverhältnisse im Lastkreis irgendwie beträchtlich
ändern, so wird das Ergebnis eine ungleichmäßige Verteilung der Last unter den Maschinen
und eine Frequenzänderung des Systems sein. Einige der Wattmeterrelais M werden
somit den einen oder anderen ihrer Sperrkontakte Ml oder M2 öffnen, und der Normalzustand
der Synchronisierrelais wird verändert.
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Die Art des Arbeitens der Synchronisierrelais läßt sich am besten
unter Bezug auf die Nadel eines Drehsynchronoskops schildern, von dem angenommen
werden möge, daß es in üblicher Weise angeschlossen ist, um die Beziehung zwischen
den zwei Frequenzen zu zeigen.
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Das Synchronisierrelais E erhält seinen Höchsterregungsstrom, wenn
die S.ynchronoskopnadel ihre Synchronisierstellung erreicht, und es ist so eingestellt,
daß es seine Kontakte 5o° vor Erreichen dieser Stellung anhebt; die Kontakte fallen
i5o° nach dem Durchgang der Synchronisierstellung ab. Die Spannung an der Arbeitsspule
des Hilfssynchronisierrelais G wird Null bei 30° nach Erreichen der Synchronisierstellung,
sofern die Frequenz des Systems geringer ist als die Frequenz des Wechselstromgenerators
oder 30° vor der Synchronisierstellung, wenn die Systemfrequenz größer als die des
Wechselstromgenerators Dl ist. Das Relais G ist so eingestellt, daß es seine Kontakte
iao° nach Durchlaufen der Nullstellung anzieht, während die Kontakte 35° vor Erreichen
der Nullstellung abfallen. Bei zu hoher Systemfrequenz wird das Hilfsrelais also
seine Kontakte 9o° hinter der Synchronisierstellung anheben und wird sie 65° vor
der Synchronisierstellung fallen lassen;- somit werden die Kontakte G2 während der
Zeit unten sein, in der das Synchronisierrelais G erregt werden konnte. Demnach
bleibt das Synchronisierrelais E untätig, solange die Systemfrequenz hoch ist. Ist
dagegen die Systemfrequenz zu niedrig, so hebt das Hilfssynchronisierrelais G seine
Kontakte i 5o° nach der Synchronisierstellung und läßt sie 5° vor der Synchronisierstellung
fallen, während die Synchronisierrelaiskontakte sich 5o° vor der Synchronisierstellung
heben und i 5o° nach der Synchronisierstellung gleichzeitig mit dem Anheben der
Hilfssynchronisierrelaiskontakte abfallen.
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Hat nun die Veränderung in den Belastungsverhältnissen ein Wachsen
der Systemfrequenz verursacht, so werden die Hilfssynchronisierrelaiskontakte G=
sich wiederholt heben und senken, während das Hilfssynchronisierrelais aberregt
bleibt, und somit wird der Stromkreis über eine Geschwindigkeitskontrollschiene
C5 und solche Wattmeterkontakte Ml geschlossen, die zu den Verzögerungskontaktvorrichtungen
K1 führen. Dieser Stromkreis wird durch normal geschlossene Kontakte G4 und J2 am
Hilfssynchronisierrelais G bzw. am Unterbrecherrelais
T gesteuert.
Waren die Frequenzveränderungen groß, so wird die Synchronoskopnadel zu rasch kreisen,
als daß das Unterbrecherrelais T seine Kontakte zur Wirkung bringen könnte. Infolgedessen
wird der Erregungsstrom, der zu den auf Geschwindigkeitssenkung arbeitenden Kontaktvorrichtungen
KI und damit auch zu den entsprechenden Hilfsmotoren K2 fließt, zeitweilig infolge
des Hebens undAbfallens der Hilfssynchronisierrelaiskontakte T4 unterbrochen werden.
Infolgedessen wird die Geschwindigkeit aller Maschinen (mit Ausnahme deren, die
eine zu kleine Belastung aufnehmen) allmählich herabgesetzt, und die Frequenz des
Systems sucht sich der Normalfrequenz zu nähern. An einem bestimmten Punkt der Annäherung
an die Frequenzgleichheit wird die Zeit, die für das Anheben der Unterbrecherrelaiskontakte
T2 zur Verfügung steht, ausreichen, um ihren Anhub zu beenden, bevor sich die Hilfssynchronisierrelaiskontakte
G4 anheben, und von diesem Augenblick an wächst die Größe der Unterbrechung in der
Zufuhr von Erregungsströmen zu den Hilfsmotoren K2, so daß die Annäherung an den
Synchrongang allmählicher erfolgt. Schließlich wird der Synchronzustand wiederhergestellt,
und die Lastverteilervorrichtungen M vollenden ihre Arbeit der gleichmäßigen Lastverteilung.
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Wenn die Belastungsveränderung auf Abnahme der Systemfrequenz wirkt,
so sprechen beide Synchronisierrelais E und G wiederholt an, aber in solcher Weise,
daß die Hilfssynchronisierrelaiskontakte G4 niemals unten sind, wenn die SynchronisierrelaiskontakteE4
unten sind. Somit wird in Unterbrechungen Strom zu der anderen Geschwindigkeitskontrollschiene
Cl geleitet und von hier über solche Wattmetersperrkontakte M2, wie sie zu den auf
Beschleunigung wirkenden Kontaktvorrichtungen K der laufenden Maschinen führen.
Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit aller Maschinen (mitAusnahme der zu große
Belastung aufnehmenden) allmählich vergrößert, und schließlich werden die Normalsynchronverhältnisse
in einer Weise wiederhergestellt, die der soeben beschriebenen für die entgegengesetzte
Frequenzveränderung entspricht, wobei das Unterbrecherrelais T im geeigneten Augenblick
in der oben beschriebenen Weise wirkt.
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Es sei nunmehr angenommen, daß die Belastungsverhältnisse sich in
solchem Maße verändert haben, daß die Aufschaltung einer Zusatzmaschine erforderlich
wird. Bei dieser Zusatzmaschine sind die Wattmetersperrkontakte Ml, M2 nicht eingeschaltet,
weil der Ausschalter L offen ist, und die beiden Kontaktvorrichtungen K und KI sind
mit den entgegengesetzt wirkenden Geschwindigkeits.-kontrollschienen C5, Cl über
die Synchronisierhilfskontakte B4, B5 verbunden. Die Ausschalterschließungsspule
Ll ist gleichfalls durch Synchronisierhilfskontaktc B3 mit der Ausschalterschließschiene
C' verbunden, und der Synchronisierstöpsel B2 ist gesteckt, so daß er die Voreilphase
A2 der Spannungstransformatorsekundären mit der Synchronisierschiene C2 verbindet.
Dadurch wird das Umschaltrelais F erregt, dessen Kontakte sich zu heben beginnen,
wobei sie sofort an Kontakten F4 das Synchronisierrelais aberregen und dafür sorgen,
daß die Kontakte unten sind, bevor die Synchronisiervorgänge beginnen. Das Umschaltrelais
F unterbricht auch bei F5 den Kurzschluß über das Verzögerungsrelais H und setzt
bei F1 die Synchronisierschiene C2 an Stelle der Leitung zum Wechselstromgenerator
Dl. Die Synchronisierrelais arbeiten nunmehr entsprechend der Phasenbeziehung zwischen
den Spannungen der aufzuschaltenden und laufenden Maschinen.
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Da dieGeschwindigkeit derZusatzmaschine (vorausgesetzt, daß die Maschine
aus der Ruhelage angelassen wurde) geringer ist als die der laufenden Maschine,
bleibt das Synchronisierrelais E untätig, und es wird Erregungsstrom periodisch
der einen Geschwindigkeitskontrollschiene C5 zugeführt, die nunmehr mit der auf
Beschleunigung arbeitenden Kontaktvorrichtung K der Zusatzmaschine verbunden ist.
Die weitere Unterbrechung in der Zufuhr von Erregungsstrom zum Hilfsmotor K2 wird
durch das UnterbrecherrelaisT wie vorher im geeigneten Augenblick veranlaßt, und
diese Verhältnisse dauern an, bis die Synchronisiergeschwindigkeit erreicht und
überschritten ist. Nunmehr kommt die Synchronoskopnadel zur Ruhe und kreist im entgegengesetzten
Sinne. Während der ersten Drehung in der umgekehrten Richtung kommt das Synchronisierrelais
E zur Wirkung und erregt sofort das Verzögerungsrelais H. Da die Drehgeschwindigkeit
der Synchronoskopnadel bei diesem Zustande sehr klein ist, so vollenden die Verzögerungsrelaiskontakte
H4 ihren Hub und schließen den Erregungsstromkreis durch die Schließschiene C' für
den Ausschalter zur Ausschalterschließspule L1 der Zusatzmaschine. Nach einer Zeit,
die für den Ausschalter L ausreicht, sich zu schließen, verursachen die Unterbrecherrelaiskontakte
l1, T2 eine Kurzschließung des Verzögerungsrelais H und eine Unterbrechung des Stromkreises
zu den Geschwindigkeitsregelschienen C5, Cl. Nunmehr werden die Synchronisierstöpsel
B2 bis B5 entfernt, mit dem Ergebnis, daß das Umschaltrelais F aberregt wird und
die Normalfrequenzkontrollkreise zum Vergleich der Systemfrequenz
mit
der Normalfrequenz wiederherstellt; wobei auch die Belastungsverteilervorrichtungen
M wieder auf Verteilung- der Belastung unter Berücksichtigung der Zusatzmaschine
arbeiten. .
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Falls die :einzuschaltende Zusatzmaschine schon mit einer Geschwindigkeit
umläuft, die größer ist als die Synchronisiergeschwindigkeit, so werden beim Beginn
der Synchrönisiervorgänge die Synchronisierrelais in einer Weise arbeiten, die im
allgemeinen ähnlich der für die Frequenzkontrolle beschriebenen ist, wenn die Systemfrequenz
unter die Normalfrequent fällt, und der Ausschalterschlie-Bungskreis wird durch
die Kontakte des Verzögerungsrelais hergestellt, nachdem die auf Verzögerung wirkende
Kontaktvorrichtung KI den Hilfsmotor K2 veranlaßt hat, die Laufgeschwindigkeit der
Zusatzmaschine nahe genug auf den Synchronwert herabzusetzen.
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Die Abb. a veranschaulicht eine Anpassung dieser Anordnung an die
Fernkontrolle der Frequenz- und Belastungsverhältnisse in einem von einer Anzahl
von stromerzeugenden Unterstationen gespeisten System von einer Kontrollstation
aus. Die obere Hälfte der Abbildung zeigt die Ausrüstung der Kontrollstation, in
der sich eine Anzahl von Kontrollschaltbrettern N, NI, N2 für jede Unterstation
vorfindet. Jedes Schaltbrett ist durch sieben Überwachungsdrähte 0 bis 0s mit seiner
Unterstation verbunden. Eine der Unterstationsausrüstungen ist in der unteren Hälfte
der Abb. 2 wiedergegeben.
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Die allgemeinen Grundsätze, die diese Abänderung beherrschen, sind,
daß die Frequenzköntrolle des gesamten Systems selbsttätig von der Kontrollstation
ausgeführt wird. Eine selbsttätige Belastungsverteilung zwischen den Einzelmaschinen
tritt in jeder Unterstation ein. Die Belastungsverteilung zwischen den. verschiedenen
Unterstationen wird von Hand von der Kontrollstation überwacht. Eine selbsttätige
Synchronisierung einer Zusatzmaschine wird in jeder Unterstation unter Überwachung
eines auswählend wirkenden Fernkontrollsystems hervorgebracht, das von der Kontrollstation
aus in Tätigkeit gesetzt wird. Dieses wählende Fernkontrollsystem bildet keinen
Teil der Erfindung und kann von beliebig geeigneter Art sein, derart, daß eine Wählvorrichtung,
die schematisch bei p, p1 angedeutet ist, durch z. B. über drei Überwachungsdrähte
0, 0l, 02 übermittelte Ströme in verschiedene Stellungen gebracht wird, in denen
Kontakte zur Wirkung kommen, die einzeln den. Maschinen der Unterstation zugeordnet
sind. Es sind nur die Teile des Fernkontrollsystems angedeutet, die für die Erfindung
von Belang sind, nämlich die vier Wählerkontakte p2 bis p5, die geschlossen- werden,
nachdem eine besondere Maschine für die Synchronisierung und Rufschaltung ausgewählt
worden ist, und die den vier Synchronisierstöpseln B2 bis B5 entsprechen.
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Die übrige Apparatur der Unterstation ist in hohem Mäße identisch
mit der der Abb. r, und die entsprechenden Teile sind durch kleine Buchstaben bezeichnet,
die den Großbuchstaben der Abb. i entsprechen, wobei diese Teile nicht im einzelnen
beschrieben sein sollen, außer soweit sie sich von Abb. i unterscheiden. Jede Maschine
a in der Unterstation besitzt einen Spannungstransformator, dessen Sekundärphasenwicklung
0 geerdet ist, während die Voreilphase a2 durch den Wählerkontakt p2 mit einer Synchronisierschiene
c2 verbunden ist. Die zur Geschwindigkeitssteigerung und -verzögerung geeigneten
Kontaktvorrichtungen k, k1 sind durch Hilfskontakte 12, 13 am Ausschalter
L entweder mit den Geschwindigkeitskontrollschienen c5, c° von der Unterstationssynchronisiereinrichtung
oder durch -die selbsttätigen Belastungsverteilungskontakte ml, - nie mit
einem Paar Geschwindigkeitskontrollschienen Q1, Q2 verbinden, die wahlweise von
der örtlichen Gleichstromquelle c3, c4 unter Kontrolle eines polarisierten Relais
Q an Spannung gelegt werden, welches an den Überwachungsschienen 05, 05 liegt.
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Die Synchronisiereinrichtung ist identisch mit der der Abb. i," nur
daß das Umschaltrelais F ausgelassen ist. Die beiden Seiten des Widerstandes g1
sind mit den beiden Überwachungsleitungen 03, 04 verbunden, die von den Nacheil-
und Voreilphasen R4, R2 der Sekundären eines Spannungstransformators R am Unterstationsbelastungskreis
gespeist werden; die andere Synchronisierphasenwicklung R3 ist geerdet.
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Am Kontrollstationsende sind die Überwachungsleitungen 03, 04 über
Frequenzstöpsel S, Sl mit den Nacheil- und Voreilphasenschienen T,@ T1 verbunden,
die zur Frequenzkontrolleinrichtung führen. Die Überwachungsleitungen 05, 0a werden
über Kontakte UI, U2 an einem Belastungssteigerungsschalter U und Kontakte V1, V2
an einem Belastungsverringerungshandschalter V weiter über Frequenzstöpsel S2, S3
zu Geschwindigkeitskontrollschienen T2, T3 geführt, die von der Frequenzkontrollvorrichtung
ausgehen. Wenn der Schalter U niedergedrückt wird, so werden die Leitungen 05, 08
unmittelbar mit einer Gleichstromquelle T4, T5 verbunden. Wird der Schalter V gedrückt,
so sind die Leitungen 05, .0° mit der Gleichstromquelle T5, T4, jedoch mit entgegengesetzter
Polarität verbunden.
Die Frequenzkontrolleinrichtung ist im allgemeinen
ähnlich der der Abb. i und enthält einen mit konstanter Geschwindigkeit laufenden
Gleichstrommotor W, der einen Wechselstromgenerator W' treibt, dessen eine Klemme
geerdet ist, während die andere zu einer Seite eines Hilfssynchronisierrelais Y
sowie zu einer Seite eines Widerstandes X' führt, dessen andere Seite mit der Voreilphasenschiene
T' verbunden ist. Das andere Ende der Wicklung des Hilfssynchronisierrelais Y ist
an den Mittelpunkt eines Widerstandes Y' gelegt, der zwischen die. Voreil-und Nacheilphasenschienen
T', T geschaltet ist. Ein Synchronisierrelais X liegt zwischen dem Mittelpunkt
des Widerstandes X' und Erde; der Kreis führt über die normal offenen Kontakte Y2
des Hilfssynchronisierrelais Y, und das Relais X schließt sich einen eigenen Haltekreis
bei X2. Ein Unterbrecherrelais Z wird von der örtlichen Gleichstromquelle T4, T5
unter Überwachung von normal geschlossenen Kontakten Y3 am -Hilfssynchronisierrelais
Y erregt; es ist mit normal geschlossenen Kontakten Z', Z2 versehen, die in Reihe
mit Ruhekontakten Y3, Y4 des Hilfssynchronisierrelais Y und Umschaltkontakten
X3, X4 des Synchronisierrelais Y liegen. Diese Kontakte regeln die Polarität des
Stromes, der von der Gleichstromquelle T4, TS zu den Geschwindigkeitskontrollschienen
T2, T3 fließt.
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Der Betrieb der Frequenzkontrolleinrichtung und auch der Synchronisier-
und Belastungsverteilereinrichtung in der Unterstation ist aus der oben an Hand
der Abb. i gegebenen Beschreibung verständlich.
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Um die Frequenz einer Unterstation zu überwachen, werden die Frequenzstöpsel
S bis S3 gesteckt, und die Frequenzkontrolleinrichtungeri übertragen dann über die
Überwachungsleitungen 05, 01 Strom der einen oder anderen Polarität, je nachdem
die Frequenz hoch oder niedrig ist. Dieser Strom wirkt auf das polarisierte Relais
0, das über die Belastungsverteilerkontakte m', 7n2 auf Erregung der einen oder
anderen der Geschwindigkeitskontrollkontaktvorrichtungen k', h' derjenigen
Maschinen einwirkt, an denen sich die Geschwindigkeit geändert hat.
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Will man die Belastung, die eine Unterstation aufnimmt, vergrößern,
so wird der entsprechende Belastungsvergrößerungsschalter U gedrückt. Dieser trennt
zuerst die Drähte 05, 01 von der Frequenzkontrolleinrichtung und verbindet
sie dann unmittelbar mit der Gleichstromquelle T4, T5, wodurch das polarisierte
Relais O in solcher Richtung beeinflußt wird, daß es die Geschwindigkeit aller Maschinen
in der Unterstation vergrößert, die Durchschnitts- oder weniger als Durchschnittsbelastung
aufnehmen. Eine entsprechende Wirkung tritt beim Drücken des Belastungsverminderungsschalters
V ein.
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Sind die Belastungsverhältnisse in der Unterstation so, daß sie das
Arbeiten einer Zusatzmaschine verlangen, so wird die Fernkontrollwähl.einrichtung
in Tätigkeit gesetzt; diese wählt die Zusatzmaschine und schließt die Kontakte p2
bis p5, die dieser zugeordnet sind. Dies setzt die Unterstationssynchronisiervorrichtung
in Tätigkeit, die in der an Hand der Abb. i geschilderten Weise darauf hinwirkt,
die Zusatzmaschine zu synchronisieren und einzuschalten.
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Naturgemäß ist die Erfindung nicht an die beispielsweise dargestellten
Schaltungen gebunden.