DE681106C

DE681106C - Device for automatic starting of synchronous machines which are started up with reduced mains voltage

Info

Publication number: DE681106C
Application number: DES90969D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1928-04-16
Filing date: 1929-04-09
Publication date: 1939-09-15

Description

Vorrichtung zum selbsttätigen Anlassen von Synchronmaschinen, die mit verminderter Netzspannung hochgefahren werden Um Synchronmaschinen in Betrieb zu setzen und zum Zusammenarbeiten mit einem unter Spannung befindlichen Netz zu bringen; geht man oft so vor, daß man die Maschine zunächst an verminderte Netzspannung legt und sie durch eine Kä fiZwicklung oder einen Anwurfmotor auf Tourenzahl bringt, worauf man nun die Maschine erregt und ihr die volle Netzspannung zuführt. Zur selbsttätigen Umschaltung sowohl des Ankers der Synchronmaschine als, auch ihres Rotors hat man verschiedene Relaiszusammenstellungen vorgeschlagen. Bei einer bekannten Schaltung verwendete man g. B. für den ersten Schaltvorgang, die Anschaltung der Erregung, ein Spannungsrelais an den Klemmen der mitanlaufenden Erregermaschine, für den zweiten Vorgang, die Umschaltung auf volle Netzspannung, ein Stromrelais für den Erregerkreis oder ein Zeitrelais. Die bisher bekannten Schaltungen haben im Betrieb noch nicht allen Anforderungen entsprochen, @da das richtige Arbeiten der Schaltung ausschließlich durch :das Ansprechen mehrerer Relais mit verschiedenen Ansprechstufen bedingt war.Device for automatic starting of synchronous machines that are started up with reduced mains voltage. To synchronous machines in operation to set and to cooperate with a live network bring; one often proceeds in such a way that the machine is first connected to reduced mains voltage and brings it up to speed with a cage winding or a starter motor, whereupon the machine is excited and the full line voltage is supplied to it. For automatic You have to switch both the armature of the synchronous machine and its rotor various relay combinations proposed. In a known circuit one used g. B. for the first switching process, the activation of the excitation, a voltage relay on the terminals of the co-starting exciter, for the second Process, switching to full mains voltage, a current relay for the excitation circuit or a timing relay. The previously known circuits have not yet been in operation all requirements met, @ because the circuit works exclusively by: the response of several relays with different response levels was caused.

Die Erfindung betrifft eine besonders zuverlässige Vorrichtung zum selbsttätigen Anlassen von Synchronmaschinen, die mit verringerter Netzspannumg 'hochgefahren werden, wobei ihre Erregerwicklung geg,e'benenfalls über einen Widerstand kurzgeschlossen. ist, und :die Erregerwicklung mit der mechanisch gekuppelten Erregennaschiile abhängig von der Erregermaschinenspannung und vom Strom in ;der kurzgeschlossenen Erregerwicklung verbunden wird. Außerdem wird die Synchronmaschine auf die volle Netzspannung in Abhängigkeit von der Spannung der Erregermaschine selbsttätig angeschlossen. Erfindungsgemäß wird die Umschaltung der Synchronmaschine auf die volle Netzspannung in Abhängigkeit von der Spannung der Erregermaschine über ein -Spannungsrelais vorgenommen, nachdem diese Spamnung unter Vermittlung eines Zeitrelais durch die zum Anschluß der Erregerwicklung dienende Einrichtung erhöht worden war.The invention relates to a particularly reliable device for automatic starting of synchronous machines with reduced mains voltage 'are started up, with their excitation winding, also via a resistor shorted. is, and: the excitation winding with the mechanically coupled excitation coil depending on the exciter voltage and the current in; the short-circuited Excitation winding is connected. In addition, the synchronous machine is used to the full Mains voltage connected automatically depending on the voltage of the exciter. According to the invention, the switchover of the synchronous machine to the full line voltage made depending on the voltage of the exciter via a voltage relay, after this Spamnung under the mediation of a time relay by the to the connection the device serving the excitation development had been increased.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Schaltung nach der Erfindumg dargestellt.In the figure is an embodiment of the circuit according to the Invention shown.

Der Synchronmotor I o ist mit einer Erregermaschine I I gekuppelt; die Synchronmaschine wird aus dem Wechselstromnetz I2 gespeist. Während des Anlaufs wird den Synchronmotor I o eine verringerte Spannung zugeführt.. Nachdem er bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit beschleunigt worden ist, kann er ohne Schaden an die volle Netzspannung gelegt werden.The synchronous motor I o is coupled to an exciter II; the synchronous machine is fed from the alternating current network I2. During start-up, the synchronous motor I o is supplied with a reduced voltage. After it has been accelerated up to a certain speed, it can be connected to the full mains voltage without damage.

Während des Anlaufs liegt die Erregerwicklung 13 .der Maschine i o in Reihe mit dem Widerstand 14, der Betätigungseule 15 des Feldrelais i 6 und dem Kontakt i 7. In diesem geschlossenen Stromkreis fließt ein Strom infolge der in der Erregerwicklung 13 durch das Ankerfeld der Synchronmaschine induzierten Spannung. Ist der Läufer der Synchronmaschine auf annähernd synchrone Tourenzahl gebracht, so sinkt die Größe des in dem beschriebenen Stromkreis fließenden Stromes, so daß die Hubkraft der Spule 15 nachläßt und eine Aufwärtsbewegung des Kontaktträgers des Feldrelais 16 gestattet.During start-up, the excitation winding 13 of the machine is in series with the resistor 14, the actuation coil 15 of the field relay i 6 and the contact i 7. In this closed circuit, a current flows as a result of the current induced in the excitation winding 13 by the armature field of the synchronous machine Tension. If the rotor of the synchronous machine is brought to an approximately synchronous number of revolutions, the magnitude of the current flowing in the circuit described decreases, so that the lifting force of the coil 1 5 decreases and an upward movement of the contact carrier of the field relay 1 6 is permitted.

Beim Anlauf liegt der Synchron.notor über die Schalter 19 und 2o und den Autotransformator i 8 am Netz.When starting, the synchronous motor is via switches 19 and 2o and the autotransformer i 8 on the network.

Die Arbeitstromkreise der Relais werden aus dem Transformator 2 i gespeist, der an einer Phase des Netzes i 2 @ liegt. Um die Hilfsleiter an Spannung zu legen, die die Relais speisen, muß zunächst das Niederspannungsrelais 22 in seine Arb.eitstellung gebracht werden. Dies geschieht durch Schließen des Hauptschalters 23 und durch Drücken eines Anlaßdruckknopfes 24. Es entsteht dann ein Stromkreis vom Transformator zi über den Hauptschalter 23, die Spule des Niederspannungsrelais 22, den Anlaßdruckkopf 24, Kontaktglied 25 des Relais 26, Leiter 27, Kontaktglied 28 des Relais 29, Leiter 3o, Kontaktglied 31 des Feldrelais 16, Leiter 32 zurück zum Transformator 2i. Das Niederspannungsrelais 22 arbeitet nun und schließt dabei über seine Kontakte 33 seinen Haltestromkreis. Es bleibt daher in der Arb.eitstellung, unabhängig von der Stellung des Anlaßdruckknopfes und der Verriege-Iungskontakte 25, 28 und- 31.The working circuits of the relays are derived from the transformer 2 i fed, which is on a phase of the network i 2 @. To the auxiliary conductor to tension to put that feed the relay, the low voltage relay 22 must first be in his To be brought to work. This is done by closing the main switch 23 and by pressing a starter button 24. A circuit is then created from the transformer zi via the main switch 23, the coil of the low voltage relay 22, the starting print head 24, contact member 25 of the relay 26, conductor 27, contact member 28 of the relay 29, conductor 3o, contact member 31 of the field relay 16, conductor 32 back to the transformer 2i. The low voltage relay 22 is now working and closes its holding circuit via its contacts 33. It therefore remains in the working position, regardless of the position of the starter button and the locking contacts 25, 28 and - 31.

Ein zweiter Stromkreis wird beint Arbeiten des Relais 22 geschlossen, und zwar vom Transformator 2i über .den Hauptschalter 23, Leiter 34, Kontaktglied 35 des Relais 22, Leiter 36, Leiter 37, die Arbeitseule 52 des Schalters 19, Leiter 38 und 39 und zurück zum Transformator 21. Die Arbeitseule 52 erhält Strom und schließt den Schalter i9.A second circuit is closed when relay 22 is working, from the transformer 2i via .the main switch 23, conductor 34, contact member 35 of relay 22, conductor 36, conductor 37, the working coil 52 of switch 19, conductor 38 and 39 and back to transformer 21. Work coil 52 receives power and closes the switch i9.

Zugleich wird aber auch der Anlaßschalter 20 geschlossen; dessen Relais erhält seinen Strom über Leiter 36, Leiter 4o, Leiter 41, Kontaktglied 42 des Betriebschalters q.3., Leiter 44, Kontaktglied 45 des Relais 26, Leiter 46 und über @ Leiter 32 zurück zu dem spannungführenden Leiter 39. Der Synchronmotor io liegt nunmehr über den Autotransformator 18 mit verringerter Spannung am Netz. Wird nun der Synchronmotor von Null bis zur synchronen Drehzahl beschleunigt, so steigt zugleich die in dem Erregergenerator erzeugte Spannung von Null bis zu einem Höchstwert. Der remanente Magnetismus der Erregermaschine i i reicht aus, um einen Erregerstrom in ihre Feldwicklung 48 zu schicken, bis schließlich die von der Erregermaschine i r erzeugte Spannung genügend hoch ist, um das nach der Erfindung vorgesehene Feldrelais 16 in Tätigkeit zu setzen.At the same time, however, the starter switch 20 is also closed; whose relay receives its current via conductor 36, conductor 4o, conductor 41, contact member 42 of the operating switch q.3., conductor 44, contact member 45 of the relay 26, conductor 46 and via @ conductor 32 back to the live conductor 39. The synchronous motor io is now on the autotransformer 18 with reduced voltage on the network. If the synchronous motor is now accelerated from zero to synchronous speed, then at the same time the voltage generated in the exciter generator increases from zero to a maximum value. The remanent magnetism of the exciter ii suffices to send an excitation current in its field winding 48, until finally the sufficiently high from the exciter ir generated voltage to put in activity to that provided for by the invention Field relay 1. 6

Ein Stromkreis zur Steuerung .der Spule 57, die das Feldrelais 16 beeinflußt, entsteht vom Erregergenerator i i über Leiter 58, die Arbeitseule 57 Jes Relais 16, Leiter 59, Leiter 6o, Kontaktglied 61 des Detriebschalters 43 und über Leiter 62 zu dem anderen Pol der Erregermaschine i i.Das Feldrelais i 6 kann nun seine Kontakte nicht eher schließen, bis ,die Stärke und Frequenz des in der über den Widerstand 16 ,geschlossenen Erregerwicklung 13 des Sync4ranmotors i o fließenden Stromes, der durch die andere Arbeit-Spule 15 des Feldrelais 16 fließt, so gering geworden ist, daß die Kraft der Spule 57 die Zugkraft der Spule 15 überwiegt. Dies tritt dann ein, wenn der Synchronmotor mit annähernd 950/0 seiner Synchrontourenzahl umläuft. Übt die vom Strom .durchflossene Spule 57 eine Zugkraft auf den Hebel des Schalters aus, welche die von der Spule 15 ausgAibte überwiegt, dann wird das Feldrelais 16 in seine obere Lage bewegt. In diesem Augenblick wird die Erreger«@icklung 13 von dem Widerstand 14 getrennt.A circuit for controlling .der coil 57, which affects the field relay 16, arises from the exciter generator ii via conductor 58, the work coil 57 Jes relay 16, conductor 59, conductor 6o, contact member 61 of the operating switch 43 and conductor 62 to the other pole of the Exciter machine i i. The field relay i 6 cannot close its contacts until, the strength and frequency of the current flowing through the other work coil 15 of the field relay 16 through the exciter winding 13 of the Sync4ranmotors io, which is closed via the resistor 16 flows, has become so low that the force of the coil 57 outweighs the tensile force of the coil 15. This occurs when the synchronous motor rotates with approximately 950/0 of its number of synchronous speeds. If the coil 57, through which the current flows, exerts a tensile force on the lever of the switch which outweighs that output by the coil 15, then the field relay 16 is moved to its upper position. At this moment the exciter coil 13 is separated from the resistor 14.

Befindet sich nun der Kontaktträger des Feldrelais in der oberen Lage, dann wird der Erregerwicklung 13 des Hauptmotors io über :die Kontakte 63 und 64 Spannung zugeführt.If the contact carrier of the field relay is now in the upper position, then the excitation winding 13 of the main motor is io via: the contacts 63 and 64 Voltage supplied.

`- Während des Anlaufs der Hauptmaschine io ist die Erregerwicklung :18 des Erregergenerators i i in Reihe mit dem festen Widerstand 66 und .einem veränderlichen Widerstand 56 geschaltet. Der Erregergenerator ist daher verhältnismäßig schwach erregt, bis der Widerstand 66 durch die Kontakte 67 des Relais 29 kurzgeschlossen ist. Das Arbeiten dieses Relais 29 hängt ab von dem Verzögerungsrelais 68.`- During the start-up of the main engine, the excitation winding is OK : 18 of the exciter generator i i in series with the fixed resistor 66 and .einem variable Resistor 56 switched. The exciter generator is therefore relatively weak energized until the resistor 66 is short-circuited by the contacts 67 of the relay 29 is. The operation of this relay 29 depends on the delay relay 68.

Das Verzögerungsrelais 68 erhält Strom in der Arbeitstellung des Feldrelais 16, und zwar fließt dieser Strom vom Leiter 62 über Kontaktglied 69 des Betriebschalters 43, Leiter 70, die Arbeitseule des Verzögerungsrelais 68, Leiter 71, Kontaktglied 72 und über Leiter 65 zu dem Spannung führenden Leiter 58 zurück. Das Verzögerungsrelais 68 ist mit einer Dämpfungseinrichtung 73 versehen, so daß .eine bestimmte Zeit vergehen muß, bis das Relais seine Kontakte schließt. In dieser Zeit wird die Erregung 13 der Synchronmaschine io von der durch Einschaltung des Widerstandes 66 geschwächten Erregermaschine i i gespeist.The delay relay 68 receives power when the field relay is in the working position 16, this current flows from the conductor 62 via contact member 69 of the operating switch 43, conductor 70, the working column of delay relay 68, conductor 71, contact member 72 and via conductor 65 back to the voltage-carrying conductor 58. The delay relay 68 is provided with a damping device 73 so that a certain time elapses must until the relay closes its contacts. In this Time will the excitation 13 of the synchronous machine io by the switching on of the resistor 66 weakened exciter i i fed.

Hat das Verzögerungsrelais nach Ablauf der vorgegebenen" Zeit seine Kontakte geschlossen, dann fließt Strom durch die Arheitspule des Relais 29. Das Relais 29 schließt die Kontakte 67 und überbrückt den Erregerwiderstand 66, so daß nun die Erregerspannung der Maschine i i steigt. Das Relais 29 stellt sich gleichzeitig einen Haltestromkreis über die dem Verzögerungsrelais parallel geschalteten Kontakte 7 5 her.Has the delay relay its time after the specified "time has elapsed?" Contacts closed, then current flows through the work coil of relay 29. The Relay 29 closes the contacts 67 and bridges the excitation resistor 66, so that now the excitation voltage of the machine i i increases. The relay 29 turns on at the same time a holding circuit via the contacts connected in parallel to the delay relay 7 5 ago.

Der Erregergenerator i i speist durch die Leiter 4.9 und 5o auch das Relais 26. Da dieses Relais ständig an den Klemmen des Erregergenerators liegt, so hängt seilte Auslösung nur von der Größe der Erregerspannung ab..The exciter generator i i also feeds that through the conductors 4.9 and 5o Relay 26. Since this relay is constantly connected to the terminals of the exciter generator, roped tripping depends only on the magnitude of the excitation voltage.

Beim Ansprechen des Relais 26 wird der Steuerstromkreis des Anlaßschalters 20, :der über die Kontakte 45 führte, unterbrochen.. Zugleich wird aber durch die Kontakte 5 i ein Stromkreis für das Relais 43 des Betrieb,-schalters geschlossen. Die Synchronmaschine i o erhält nunmehr die volle Netzspannung.When the relay 26 responds, the control circuit of the starter switch 20,: which led via the contacts 45, interrupted .. At the same time, however, the Contacts 5 i a circuit for the relay 43 of the operation, switch closed. The synchronous machine i o now receives the full line voltage.

Das Relais 26 ist so eingestellt, daß es durch die höchste Spannung, die vor überbrückung des Widerstandes 66 vom Erregergenerator i i erzeugt wird, noch nicht geschlossen werden kann. Die Umschaltung von Anlauf auf Betrieb kann daher erst dann erfolgen, wenn der Motor bei niedriger Spannung die synchrone Drehzahl erreicht hat, da das Feldrelais 16 den Stromkreis des Verzögerungsrelais 68 erst schließt, wenn der Synchronmotor i o annähernd 95% seiner synchronen Drehzahl erreicht hat.The relay 26 is set so that it is through the highest voltage, which is generated by the exciter generator i i before bridging the resistor 66, cannot be closed yet. The switchover from start-up to operation can therefore only take place when the motor reaches the synchronous speed at low voltage has reached, since the field relay 16 the circuit of the delay relay 68 only closes when the synchronous motor i o reaches approximately 95% of its synchronous speed Has.

Beim Schließen des Betriebs,chalters 43 wird .der Stromkreis der Arb.eitspule des Verzögerungsrelais 68, der über den Kontakt 69 führte, unterbrochen, so d'aß das Verzögerungsrelais in die offene Stellung zurückfällt. Die Unterbrechung der Kontakte 61 übt jedoch weder ,auf das Feldrelais 16 noch das Relais 29 einen Einfluß aus, .da deren Haltestrom durch einen Widerstand 76 weiterfließt, der parallel zu den Kontakten 61 liegt. Der Widerstand 76 dient dazu, eine Beschädigung der Relaisspulen beim Ansteigen der Erregerspannung zu vermeiden, da :diese Relais so gebaut sein müssen, daß sie bereits bei einer niedrigen Spannung arbeiten.When the operating switch 43 is closed, the circuit of the working coil of the delay relay 68, which led via the contact 69, interrupted, so d'ass the delay relay drops back to the open position. The interruption of the Contacts 61, however, have no influence on the field relay 16 or the relay 29 from. Because their holding current continues to flow through a resistor 76 which is parallel to the contacts 61 lies. The resistor 76 serves to prevent damage to the relay coils to avoid when the excitation voltage rises, because: these relays should be built in this way must that they are already working at a low voltage.

Durch die Verriegelung der Schalter 2o und 43 ist es unmöglich, den Schalter 20 zu schließen, wenn der Schalter 43 bereits geschlossen ist, und umgekehrt den Schalter 43 zu schließen, bevor der Schalter 2o geöffnet ist. Die Verriegelung verhindert einen Kurzschluß am Autotransformator während des Betriebes des Motors io.By locking switches 2o and 43, it is impossible to use the To close switch 20 when switch 43 is already closed, and vice versa to close the switch 43 before the switch 2o is opened. The lock prevents a short circuit at the autotransformer while the motor is running ok

Claims

PATLNTANSPRUCII: device for automatic starting. of synchronous machines that are started up with a reduced line voltage, their field winding being short-circuited via a resistor if necessary and the field winding being connected to the mechanically coupled field machine depending on the field machine voltage and the current in the short-circuited field winding, and the synchronous machine depending on the full line voltage of the voltage of the exciter is automatically connected, characterized in that the switchover of the synchronous machine (io) to the full mains voltage depending on the voltage of the exciter (ii) is carried out via a voltage relay (26) after this voltage is mediated by a Time relay (68) had been increased by the device (16) used to connect the field winding (13).