DE767837C

DE767837C - Einrichtung zur Frequenzueberwachung fuer Wechselstromnetze

Info

Publication number: DE767837C
Application number: DES140751D
Authority: DE
Inventors: Hans Rudolph
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1940-04-17
Filing date: 1940-04-17
Publication date: 1953-11-23

Description

Einrichtung zur Frequenzüberwachung für Wechselstromnetze Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur F'requenzüberwachung für Wechselstromnetze. Gemäß der Erfindung ist ein die Schaft- oder Regelvorgänge auslösendes Gerät an ein Polpaar eines zur Produktbildung zweier Ströme bzw. Spannungen geeigneten Sechspols angeschlossen, dessen andere beiden Polpaare aus dem, zu, überwachenden Netz direkt bzw. über eine die Phase in Abhängigkeit von der Netzfrequenz drehende Schaltung gespeist werden.
Ist A1 * sin co t der dem Netz direkt entnommene Strom mit der Amplitude Al und A2 # s in (co t -I- 99) der durch die frequenzabhängig phasendrehende Schaltung um den Phasenwinkel 99 gedrehte Strom mit der Amplitude A2, so erhält das die Schalt- oder Regelvorgänge auslösende Gerät einen Strom, der je nach der Charakteristik des Sechspols (mehr oder weniger genau) dem. Produkt der beiden Ströme in den anderen beiden Polpaaren entspricht.
Nach der Gleichung Al sin c) t - A2 sin (w t + (p) = 1/2 # Al - A2 cos 99 -1/2 . A1 . A2 . cos (z co t -i- 9p) besteht das Produkt aus einem Gleichstrom 1/2 - Al . A2 cos - (p, dessen Größe und Richtung bei konstanten Amplituden Al und A2 von dem Phasenwinkel f: abhängt. und einem überlagerten Wechselstrom. Mittels des Gleichstromes werden die Schalt- oder Regelvorgänge ausgelöst. während der @Vechselstro:nanteiI durch ein geeignetes Schaltmittel. z. B. einen Glättungskondensator, unwirksam gemacht wird.
Es ist ein- Einrichtung zur Frequ@-nzregelung oder -überwachung bekannt, bl-i der ein frequ-:nzabliängiger phasendrehender Vierpol ver-%v,-ndet wird. Für die Auslösung des Regelvor- ang°s wird bei diesem lediglich die einfache Summen- bz;.-. Dilierenz''iildunz zwisch2n der Netzspannung und der Ausgangsspannung -des Vierpols wirksam. Die bei der Anordnung gemäß der Erfindung verwendete Produl:-bildung hat demgegenüber den Vor--il. da ß die Richtung des entst°-henden Gleichstromes unmittelbar angibt. ob die Netzfrequenz unterhalb oder oberhalb des gewünscliten Fr:quenzw°rtes liegt. Bei der einfachen Sumni:n- bzw. Differenzbildung gibt d:; Summen- bzw. Differenzspannung noch nicht rumittelbar an. ob die Frequenz höher oder tic@Ir als ihr Sollwert ist. Um dies festzustellen, ist noch die Phasenlage der Summen- 1>_w. Differenzspannung im Verhältnis zur Netzspannung zu betracii,en und durch zusätzliche Mittel in dem gewünschten Sinn auszuwertetl.
Die Erfindung kann Verwendung finden, wenn es sich darum handelt. bei einer b:-stimmten Frcquenz Zu- und Abschaltvorgänge vorzunehmen. Es kann beispielsweise vorkommen. dalä Generatoren, die ausschließl;ch Pumpenantrieb speisen.. in ihrer Frequenz überwacht und am Überschreiten einer bestimmten Frequenz durch selbsttätiges Stillsetzen gehindert werden. Es kann aber auch beispielsweiss zweckmäßig sein. bei Ansteigen dr Frequenz über eine bestimmte Höhe Verbraucher an das Netz anzuschalten. Schließlich kann die Erfindung auch verwendet werden. um die Frequenz auf eine bestimmte Höhe einzuregeln. Während in d.en beiden ersten Fällen durch die Einrichtung Schaltvorgänge ausgelöst «,-erden. werden in dem dritten Fall Regelvorgänge zur Auslösung gebraucht.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Beispiel erläutert. bei dem es sich darum handelt. bei einer bestirnniten Frequenz einen Schaltvorgang auszulösen und das Netz abzuschalten. Als Sechspol ist ein Ringmodulator gewählt. der aus vier gleichsinnig hintereinandergeschalt°ten Gleichrichtern Gll. (.'l." Gl.. und GI, besteht, die die vier Zweige einer Brücke bilden. Zwei Polpaare sind die Diagonalpunkte dieser Brücke, während das dritte Polpaar durch die elektrischen Mitten der beiden Diagonalen gebildet wird. Die

fr.°quenzabhängig phasendrehell(!= @cliattung

ist eine Differentialschaltung. deren einer

Zeig aus der Reihenschaltung der SnuleLl

mit a-ni Isondensator C i und deren anderer

Zweig aus der Parallelschaltung der Spule L.,

r lt deta Iiond-nsator C ., besteht. Das eine

Polpaar des Ringmodulators wird über die

Mcklung 111 des Transforniaors Tr unmit-

telbar aus dem Netz gespeist. dessen Frequenz

iib; rwacht «-erden soll. Das zweite Polpaar

erhält Strom der gleichen Frequenz aus der

Wicklung 1I des Transformators Ti- über die

genannte Differentialschaltung mit dem Diffe-

rentialiil;ertrager DU, welche die Phase in Ab-

hängigkeit von der Netzfrequenz verd-elit. An

die elektrische -Mitte d°_r Wicklun`r 111 des

Transfarmat«rs einerseits und an die 'litte

der @t'iclslun`; II des Dit`erentialül}ertragers

al,d ererseits ist das polarisierte Relais _-i all-

Der parallel geschaltet; ILn»iden-

s_?tor C d;ent zur Glättung des Gleichstroms.

Je nach der hasenlage d-r all den beiden

erstgenannten Polpaaren liegenden Spannun-

gen fl ießt in der Wicklung I des polarisierte:

Relais _t ein positiver oder ein negativer

G'.eil-Iistrom. Ist die Pliasenverscliiebting ge-

rade 9o', so wird dies-r Strom gleich Null.

Das polarisierte Relais A besitzt liocli eitle

Haltewicklung II, durch die ein gIei.-libleillen-

ci-:r Strom aus der @leichstromq;::lle C, fi:ßt.

Dieser Strom allein genügt. ulm den Anker a

in die gezeichnete Betriebsstellung nmzulegeii

und dort festzuhalten. Lber die Leitungen i a

und i >> steht der Anker a mit der Schaltein-

ri.-litung in Verbindung, die @ä in der Be-

triebsstellung eingeschaltet ll;i@t. Zur Er-

licliung der Betriebssicherheit ist noch ein

Hilfsrelais H vorgesehen, das ül>:r eitlen

Gleichrichter GI" aus dem Wechselstrom-

netz TV über die Wicklung I1 des Transfor-

mators Tt- gespeist wird. Durch seine beiden

Kontakte ht, h,, kann der Strom in der Halte-

wicklun- des Relais .-I umgepolt werden.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist

folgende: Im Betriebszustand fließt lieben deni

Haltestrom inWicklung Il des Relais .g auch

im gleichen Sinn ein Strom in der Wicklung 1.

der von dem Ringmodulator geliefert wird.

Diese Stromrichtung sei als positiv bezeichnet.

Der Anker a des Relais A liegt in der gezeich-

neten B°triebsstelluxig. Steigt nun die Fre-

quenz z. B. durch Entlastung des Netzes. so

vergröl'iert sich die Phaseilverschiebutig an

den hlemmenpaaren des Ringmodulators.

Hierdurch nimmt aber der von dem Ring-

modtilator der Wicklung I des Relais _4 zu-

"führte Strom ab und erreicht den Wert

Null, wenn die Pliasenvers,#liiebung gerade

()o= ist. In diesem Punkt wird der Anker des

Relais allein durch die Halte%vicklutig fest-

gehalten. Steigt die Frequenz noch weiter. so

vergrößert sich auch die Phasenverschiebung an den Klemmenpaaren des Ringmodulators noch weiter, und es ändert sich hierbei die Richtung des Stromes, welche der Wicklung I des Relais A zugeführt wird. In einem bestimmten Punkt ist die Größe dieses Stromes gerade hinreichend, um die Wirkung der Haltewicklung aufzuheben. Steigt die Frequenz noch ein wenig an, so kommt das Relais A infolge -des jetzt überwiegenden negativen Stromes in der Wicklung I zum Ansprechen. Die Lage des Punktes, bei dem das Relais A zum Ansprechen kommt, wird etwas unterhalb der Phasenverschiebung von 18o,0 gewählt, da der negative Strom seinen Höchstwert bei einer Phasenverschiebung von zgo° erreicht. Es wird damit die Gewähr gegeben, daß das Relais A mit Sicherheit in dem gewünschten Frequenzbereich zum Ansprechen kommt.

Beim Ansprechen legt das Relais A seinen KOhtakt a nach links um und schaltet damit die Schalteinrichtung ab. Das Relais H spricht an. Durch die beiden Kontakte h1, h2 wird dem Relais A ein größerer negativer Haltestrom zugeführt. Der Kontakt w bleibt infolgedessen so lange in der Ausschaltstellung; bis durch Abschalten der Netzspannung das Relais H wieder abfällt. Der dann in der Haltewicklung wieder in positiver Richtung fließende Strom legt auch den Kontakt a wieder in die Betriebsstellung, und das Netz kann; bei Bedarf wieder eingeschaltet werden. Das Relais H .ist nicht immer nötig, vor allem dann nicht, wenn Zu- und Abschaltvorgänge bei steigender und sinkender Frequenz vorgenommen werden sollen; ohne daß vorher das Netz selber abgeschaltet wird.
Wird an Stelle des Relais A die Wicklung einer Regeleinrichtung angebracht, so kann durch diese Regeleinrichtung auch eine Konstanthalcung der Frequenz vorgenommen werden, indem entsprechend dem dieser Wicklung zugeführten positiven oder negativen Strom entweder eine Regelwirkung in der einen oder anderen Richtung ausgelöst wird.

Claims

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Frequenzüberwachung für Wechselstromnetze, dadurch gekennzeichnet, daJ3 ein die Schalt- oder Regelvorgänge auslösendes Gerät an ein Polpaar eines zur Produktbildung zweier Ströme bzw. Spannungen geeigneten Sechspols angeschlossen ist, dessen andere beiden Polpaare aus dem zu überwachenden Netz direkt bz.w. über eine die Phase in Abhängigkeit von der Netzfrequenz drehende Schaltung gespeist werden.. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift N r. 563 462.