DE652866C

DE652866C - Device for connecting synchronous machines in parallel in a predetermined pole wheel position

Info

Publication number: DE652866C
Application number: DEA75828D
Authority: DE
Inventors: Dr Arthur Mandl
Original assignee: Braunkohle Benzin A G; AEG AG
Current assignee: Braunkohle Benzin A G; AEG AG
Priority date: 1935-04-17
Filing date: 1935-04-17
Publication date: 1937-11-10

Description

Einrichtung zum Parallelschalten von Synchronmaschinen in einer vorbestimmten Polradstellung Bei Synchronmaschinen, die in Verbindung mit Kolbenmaschinen arbeiten, ergibt sich die Notwendigkeit, mit den einzelnen Maschinensätzen während des synchronen Dauerbetri:ebszustandes in einer vorbestimmten räumlichen Relativlage der Kolben, Kurbeln oder Polräder zu fahren, um eine Verminderung bzw. einen vollkommenen Ausgleich der sonst auftretenden mechanischen Schwingungen oder elektrischen Leistungspendelungen oder beiden zu erreichen. Es ist nun eine Einrichtung bekanntgeworden, die es ermöglicht, eine in Verbindung mit einer Kolbenmaschine arbeitende Synchronmaschine so ans Netz zu schalten, daß der Kupplungswinkel mit einer bereits angeschalteten und ebenfalls in Verbindung mit einer Kolbenmaschine arbeitende Synchronmaschine einen ganz bestimmten Wert erreicht. Zu diesem Zweck wurde bei der bekanntgewordenen Einrichtung auf jede der Wellen der Maschinensätze ein Kontaktstück oder ein Spiegel von geringer Umfangslänge befestigt. Einmal je Umdrehung passierte das Kontaktstück eine Schleifbürste oder der Spiegel einen auffallenden Lichtstrahl. Tritt dieser Vorgang bei den Wellen beider Maschinensätze gleichzeitig ein, so wird durch die Schleifbürsten oder durch die reflektierten Lichtstrahlen über Photozellen die Einschaltung der Gleichstromerregung und damit das Intrittfallen des zuzuschaltenden Maschinensatzes in der gewünschten Winkellage bewirkt.Device for the parallel connection of synchronous machines in a predetermined Pole wheel position For synchronous machines that work in conjunction with piston machines, there is a need to work with the individual machine blocks during the synchronous Continuous operation in a predetermined spatial relative position of the pistons, To drive cranks or pole wheels in order to reduce or compensate completely the mechanical vibrations or electrical power oscillations that otherwise occur or to reach both. A device has now become known that makes it possible a synchronous machine working in connection with a piston machine is connected to the network to switch that the coupling angle with an already switched on and also Synchronous machine working in connection with a piston machine has a very specific one Value reached. For this purpose, each of the institutions that became known of the shafts of the machine sets a contact piece or a mirror of small circumferential length attached. Once per revolution, the contact piece passed a grinding brush or the mirror emits a striking ray of light. This process occurs at the waves both machine sets at the same time, so is done by the grinding brushes or by the reflected light beams via photocells, the activation of the direct current excitation and thus the entry of the machine set to be switched on in the desired Angular position causes.

Diese Einrichtung hat jedoch folgenden Nachteil: Bürste oder Lichtstrahl gleiten eine endliche Zeit auf dem umlaufenden Ringsegment oder Spiegel. Man muß deshalb seine gewisse Ungenauigkeit für den Schaltaugenblick zulassen, die bei einer 6opoligen Maschine ungefähr eine Polteilung betragen wird. Etwa, die gleiche Ungenauigkeit ergibt sich noch ,aus einem zweiten Grund. In dem Zeitpunkt, in dem die beiden Polräder genau unter dem gewünschten Winkel gegeneinander stehen, werden wohl auch die beiden Kontaktstücke oder Spiegel miteinander genau in ihrer Lage übereinstimmen. Es ist jedoch sehr unwahrscheinlich, daß sie gerade so im Raum stehen, daß die Bürsten oder Lichtstrahlen .auf ihnen Kontakt machen. Die Folge davon ist, daß die Schaltung. jetzt nicht erfolgt. Die beiden Wellen laufen weiter und kommen spätestens nach einer vollen Umdrehung zur Schleifbürste oder zum Lichtstrahl. Inzwischen sind die beiden Wellen nicht mehr in der richtigen Lage zueinander. Die zuzuschaltende Welle ist um zwei ps-Polteilungen zurückgeblieben, wenn p die Polpaarzahl und s der asynchrone Endschlupf ist. Bei einer 6opoligen Maschine mit 20-ö asynchronem Endschlupf sind das = i,2 Polteilungen. However, this device has the following disadvantage: the brush or light beam slide for a finite time on the rotating ring segment or mirror. One must therefore allow a certain inaccuracy for the switching moment, which in a 6-pole machine will be approximately one pole pitch. About the same inaccuracy arises for a second reason. At the point in time when the two pole wheels are exactly at the desired angle to one another, the two contact pieces or mirrors will probably also coincide with one another in terms of their position. It is very unlikely, however, that they will stand in the room in such a way that the brushes or rays of light make contact with them. The consequence of this is that the circuit. not done now. The two waves continue to run and come to the grinding brush or the light beam after one full revolution at the latest. In the meantime, the two shafts are no longer in the right position to each other. The shaft to be switched on has lagged behind by two ps pole pitches if p is the number of pole pairs and s is the asynchronous final slip. For a 6-pole machine with 20-δ asynchronous final slip, this is = 1.2 pole pitches.

Aus beiden Gründen läßt sich der Zeitpunkt, in welchem die Gleichstromerregung gegeben wird, nicht genau einstellen. Es kann vorkommen, daß dies im sogenannten ungünstigsten Schaltaugenblick erfolgt, in welchem Erregerfeld und Ankerfeld miteinander in Opposition sind. Da man bei solchen Motoren gleich die Vollasterregungeinschaltet, um den Regler nicht mehr nachstellen zu müssen, können sich dann große Strom-und Drehmomentstöße ergeben. Das Polrad der zuzuschaltenden Maschine fällt um eine weitere Polteilung zurück, so daß die Ungenauigkeit dann zwei Polteilungen beträgt.For both reasons, the point in time at which the DC excitation given, do not adjust precisely. It can happen that this is in the so-called The most unfavorable switching instant occurs, in which exciter field and anchor field with each other are in opposition. Since the full load excitation is switched on with such motors, In order not to have to readjust the controller, you can get large current and Resulting torque surges. The pole wheel of the machine to be switched on falls by one more Pole pitch back, so that the inaccuracy is then two pole pitches.

Alle diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Sie betrifft eine Einrichtung zum Parallelschalten von Synchronmaschinen m einer vorbestimmten Polradstellung, bei der in Verbindung mit auf den Maschinenwellen angeordneten, je Umdrehung einmal einen Impuls gebenden Kontaktstücken oder Spiegeln Mittel vorgesehen sind, 'die den Gleichstromerregerkreis der zuzuschaltenden Maschine schließen, wenn die Impulse bei zwei parallel zu schaltenden Maschinen gleichzeitig auftreten. Der Erfindungsgedanke ist darin zu sehen, daß die in der Umfangsrichtung beliebig langen Kontaktstücke oder Spiegel so ausgebildet sind, daß sie bei gleicher Drehzahl der beiden parallel zu schaltenden Maschinen je eine Reihe von in Form und Größe gleichen Stromimpulsen erzeugen und daß die beiden Impulsreihen in Summen- oder Differenzschaltung einem Meßgerät zugeführt werden, das den richtigen Zeitpunkt für die Parallelschaltung anzeigt.All of these disadvantages are avoided by the invention. She concerns a device for connecting synchronous machines in parallel with a predetermined one Pole wheel position, in connection with arranged on the machine shafts, Contact pieces or mirror means are provided once per revolution which give a pulse 'which close the DC circuit of the machine to be switched on, if the pulses occur at the same time in two machines to be switched in parallel. Of the The idea of the invention is to be seen in the fact that the length in the circumferential direction is arbitrary Contact pieces or mirrors are designed so that they are at the same speed Both machines to be connected in parallel have a series of identical shapes and sizes Generate current pulses and that the two pulse series in sum or difference circuit be fed to a measuring device, which is the right time for the parallel connection indicates.

Abb. ia zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens in Form einer Brückenschaltung mit drei parallelen Zweigen. 1(i, I(2 seien die den beiden Maschinen zugeordneten Kontakte, Sl, S2 zwei Gleichstromquellen mit der eingezeichneten Polarität. i, 2 und 3 sind Widerstände. Die Kontakte sollen in ihrer Breite z. B. gerade .die halbe Umfangslänge umfassen. Dann ergibt sich bei beliebiger Stellung der Polräder zueinander das in Abb.-2a dargestellte Bild der über den Widerstand 3 fließenden Stromimpulse Jl, J2.Fig. Ia shows an embodiment of the inventive concept in form a bridge circuit with three parallel branches. 1 (i, I (2 let the two Contacts assigned to machines, S1, S2 are two direct current sources with the one shown Polarity. i, 2 and 3 are resistors. The contacts should z. B. straight. encompass half the circumference. Then results in any position of the pole wheels to each other the image shown in Fig. 2a about the resistance 3 flowing current pulses Jl, J2.

Als Abszisse ist dabei die Zeit aufgetragen. Die rascher laufende Maschine i ist die bereits synchrone, die langsamer laufende 2 die noch asynchrone. Die Stromimpulse 11 und J2 folgen je nach einer Umdrehung (Zeitdauer T1 bzw. T2) aufeinander und werden von der Stromquelle S1 bzw. S2 erzeugt. Als resultierender Strom ergibt sich der in Abb. 2b dargestellte, den man unmittelbar messen kann. Man kann auch vor den Widerstand 3, wie eingezeichnet, einen Gleichrichter G schalten, der nur die von der bereits synchron laufen-- den Maschine gesteuerten Stromimpulse durchläßt, oder eine Zweiwegschaltung nach Abb..ib benutzen, die beide Halbwellen gleichrichtet, so daß der Strom im Widerstand 3 mit einem Gleichstromgerät gemessen werden kann. Wenn die richtige Winkelstellung erreicht ist, kommen die beiden Impulse J1 und J2 spiegelbildlich fast zur Deckung, wie in Abb. 3, Zeitpunkt M, dargestellt. Bei der Schaltung nach Abb. ia geht somit bei Verwendung eines Gleichrichters der im Widerstand 3 fließende Strom vollständig auf Null zurück. Man wird rechtzeitig vor Erreichung des Nullwertes schalten, indem man die Zeit zur Betätigung des Schalters und die zum Anstieg des Erregerstromes erforderliche Zeit berücksichtigt. Bei der Schaltung nach Abb. ib geht der Strom nur auf einen Mindestwert zurück, der jedoch schlupfabhängig ist, denn die Breite der Impulse ist der Dauer je einer Umdrehung verhältnisgleich. Man wird deshalb die Schaltung nach Abb. ib vorzugsweise dann anwenden, wenn der asynchrone Endschlupf sich nicht ändert, wie dies wohl meistens der Fall ist. Dann kann man diesen Fehler leicht berücksichtigen, indem man den Nullwert der Skala des Strommessers sb verlegt, daß der Zeiger bei dem kleinsten Strom auf Null steht.The time is plotted as the abscissa. The faster running machine i is the already synchronous one, the slower running machine 2 the still asynchronous one. The current pulses 11 and J2 follow one another depending on one revolution (duration T1 or T2) and are generated by the current source S1 or S2. The resulting current is that shown in Fig. 2b, which can be measured directly. You can also connect a rectifier G in front of the resistor 3, as shown, which only lets through the current pulses controlled by the machine that is already running synchronously, or use a two-way circuit as shown in Fig..ib that rectifies both half-waves so that the Current in resistor 3 can be measured with a direct current device. When the correct angular position has been reached, the two pulses J1 and J2 are almost mirror-inverted, as shown in Fig. 3, time M. In the circuit according to Fig. Ia, when a rectifier is used, the current flowing in resistor 3 is completely reduced to zero. You will switch in good time before the zero value is reached, taking into account the time required to operate the switch and the time required for the excitation current to rise. With the circuit according to Fig. Ib, the current only goes back to a minimum value, which is, however, dependent on the slip, because the width of the pulses is proportional to the duration of one revolution. The circuit according to Fig. Ib will therefore preferably be used when the asynchronous final slip does not change, as is probably the case most of the time. This error can then easily be taken into account by shifting the zero value of the scale of the ammeter sb so that the pointer is at zero for the smallest current.

Die Stromimpulse folgen mit einfacher oder doppelter Umdrehungsfrequenz aufeinander, je nachdem ob man Einfach- oder Doppelweggleichrichtung benutzt. Man kann die Eigenschwingungsdauer des Anzeigegerätes im Verhältnis zur Zeit von einer bzw. einer halben Umdrehung groß machen, so daß es nur den zeitlichen Mittelwert des Stromes anzeigt.The current pulses follow with a single or double frequency of rotation one on top of the other, depending on whether you use single or double wave rectification. Man can the natural oscillation period of the display device in relation to the time of one or half a turn so that it is only the time average of the current.

Eine andere Schaltung mit zwei getrennten Stromkreisen zeigt beispielsweise Abb.4. Je ein Kontakt I(1 bzw. I(2 arbeitet mit seiner Str omquelle S1 bzw. S2 mit der eingezeichneten Polarität auf einen Widerstand R1 bzw. R2. Die durch die Widerstände Rl und R2 fließenden Stromimpulse werden über die beiden Spulenhälften eines Gleichstromdrehspulgerätes geschickt, das seinen wenig verschobenen Nullpunkt in der Mitte hat und mit' seinem Nullwert wieder die richtige Winkelstellung der Polräder anzeigt.For example, another circuit with two separate circuits is shown Fig 4. One contact each I (1 or I (2 works with its current source S1 or S2 the polarity shown on a resistor R1 or R2. The one through the resistances Rl and R2 flowing current pulses are over the two coil halves of a direct current moving coil device sent, which has its slightly shifted node in the middle and with 'his Zero value again indicates the correct angular position of the pole wheels.

Statt der Gleichstromquellen S1 und S2 kann man auch beliebigen Wechselstrom nehmen. Die Phasenverschiebung zwischen S1 und S2 muß jedoch dabei Null oder i 8o' betragen. Bei :einer Schaltung nach Abb. ia erfolgt dann die Messung der Ströme im Widerstand 3 mit einem :elektrodynamischen Gerät oder bei Vorschaltung eines Gleichrichters mit einem Drehspulgerät.Instead of the direct current sources S1 and S2, any alternating current can be used to take. However, the phase shift between S1 and S2 must be zero or i 8o ' be. With: a circuit according to Fig. Ia the measurement is then carried out of the currents in resistor 3 with an: electrodynamic device or with an upstream connection a rectifier with a moving coil device.

Bei der Kontaktgabe mit Photozellen kann man statt eines einzigen spiegelnden Ringes so viele Ringe nebeneinander anordnen, als die Maschine Pole hat, und von jedem Ring dasselbe Stück in der Umfangsrichtung abdecken. Die spiegelnden Stellen werden dabei ebenso gegeneinander versetzt, wie die Pole gegeneinander versetzt sind. Durchwahlweises Anleuchten :eines Ringes kann man jeden möglichen Kupplungswinkel einstellen. Es muß dann bei der Auswahl eines Ringes mit ungerader Ordnungszahl dafür gesorgt werden, daß die einzuschaltende Gleichstromerregung umgepolt wird. An Stelle oder neben dem Meßgerät kann in jedem Falle eine gegebenenfalls übler Verzögerungsrelais gesteuerte Schalteinrichtung vorgesehen werden, die den Erregerkreis der zuzuschaltenden Maschine schließt.When making contact with photocells, instead of just one the reflective ring, arrange as many rings next to each other as the machine has poles and cover the same piece of each ring in the circumferential direction. The reflective ones Places are offset from one another, just like the poles are offset from one another are. Direct illumination: a ring can be used at any possible coupling angle to adjust. It must then be used when selecting a ring with an odd ordinal number ensure that the DC excitation to be switched on is reversed in polarity. Instead of or next to the measuring device, a possibly bad one can be used in any case Delay relay-controlled switching devices are provided, which control the excitation circuit of the machine to be switched on closes.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for parallel switching of synchronous machines in a predetermined pole wheel position, in which means are provided in connection with contact pieces or mirrors which are arranged on the machine shafts and give a pulse once per revolution, which close the DC circuit of the machine to be switched on, the pulses in two machines to be switched in parallel occur simultaneously, characterized in that the contact pieces or mirrors of any length in the circumferential direction are designed so that they each generate a series of current pulses of the same shape and size at the same speed of the two machines to be connected in parallel and that the two pulse series in sum or differential circuit can be fed to a measuring device which indicates the correct point in time for the parallel circuit.

2. Device according to claim i, characterized by: one of three parallel Branches existing bridge circuit, in which two equal resistors: containing Branches through the contact pieces or the photocells left by the mirrors a voltage source is switched on and the current is measured in the third branch.

3. Device according to claim 2, characterized in that the third bridge branch a rectifier is located.

4. Device according to claim i, characterized by two separate circuits, which apart from a resistor, a contact device and a voltage source still one of the two together on a rotating system contain pure coils of the measuring device.

5. Device according to claim i to 4, characterized in that for the optional setting of the coupling angle contact by photocells on the machine shaft, several if necessary a number of reflective rings next to each other that corresponds to the number of poles on the machine are arranged, which are on the same length, in the circumferential direction corresponding to each other staggered routes are covered.

6. Device according to claim i to 5, characterized characterized in that, in addition to or instead of the measuring device, a possibly over Delay relay controlled switching device is provided, 'which the excitation circuit of the machine to be switched on closes.