DE854679C

DE854679C - Anordnung zur Aussendung von tonfrequenten Stroemen ueber ein elektrisches Energieverteilungsnetz

Info

Publication number: DE854679C
Application number: DEC2750A
Authority: DE
Inventors: Jacques Pelpel
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1947-04-09
Filing date: 1950-09-29
Publication date: 1952-11-06

Description

Anordnung zur Aussendung von tonfrequenten Strömen über ein elektrisches Energieverteilungsnetz Bei Anlagen zur Aussendung von tonfrequenten Wechselströmen über Stromversorgungsnetze verwendet tnan im allgemeinen umlaufende Generatoren zur Erzeugung der Ir ernsteuersignale.
Die Bemessung dieser Generatoren hängt von den charakteristischen Daten des Netzes ab, auf welchem die L`hertragung vorgenommen werden soll. 1lüLtfig @\-erden daher solche Anlagen mit zunehmender Ausdehnung der Netze unzureichend. Es müsscti dann die in Betrieb befindlichen -Maschinen durch stärkere Maschinen ersetzt werden, wodurch erhebliche Unkosten entstehen.
1)ie Erfindung betrifft eine Anlage zur Aussendung von tonfrequenten Strömen über ein elektrisches 1?ttergieverteilungsnetz, die sich dadurch kennzeichnet, dal3 einerseits wenigstens zwei Tonfrequenzgeneratoren sowie Einrichtungen für deren Parallelschaltung und andererseits Einrichtungen vorgesehen sind, welche die automatische Regelung der Drehzahl und der Lastverteilung dieser Generatoren ermöglichen.
Fig. t und 2 der Zeichnung zeigen zwei Ausführungsformen der Erfindung.
In Fig. c bezeichnet t eine flilfsgleichstromquelle, 2 einen Gleichstrommotor von veränderlicher Tourenzahl, welcher aus einem Anker 3 und einem l7eldmagnetsvstem:f besteht. Dieser Motor treibt einen Wechselstromgenerator 5 für "Tonfrequenz an, welcher aus einem Feldmagnetsvstem 0 und einem Anker 7 besteht. 8 ist ein als Tachometer dienender Wechselstromgenerator, dessen Aufgabe die sIessung der Tourenzahl ist. Ein weiteres, dem ersten ähnliches Aggregat besteht aus einem Gleichstrommotor 9 mit einem Anker io und einem Feldmagnetsystem i i, welcher einen Tonfrequenzwechselstromgenerator 12 mit einem Feldmagnetsystem 13 und einem Anker 14 antreibt. Ein Tachometerwechselstromgenerator 15 mißt die Tourenzahl dieses zweiten Aggregates.
Die beiden Wechselstromgeneratoren 5 und 12 können durch ein Schütz 16 parallel geschaltet werden.
Durch einen Wechselstrommeßapparat 17, welcher z. B. ein Voltmeter sein kann, ist es möglich, zu prüfen, ob die beiden Maschinen mit der gleichen Tourenzahl und gleichphasig laufen. 18 ist ein von einem Hilfsmotor angetriebener Widerstandsregler, welcher den Erregerstrom der beiden Wechselstromgeneratoren 5 und 12 gleichzeitig beeinflußt.
i9 und 20 stellen zwei weitere, durch Hilfsmotoren angetriebene Regler dar, welche die Erregungsströme der Motoren mit veränderlicher Tourenzahl, 2 und 9, gleichzeitig beeinflussen. 21 ist ein von der Frequenz abhängiges, durch den Tachometerwechselstromgenerator 8 gespeistes Relais, welches ein Kontakt 22 bzw. 23 schließt, je nachdem, ob die Tourenzahl vermindert bzw. vergrößert werden soll.
24 und 25, 26 und 27 sind Hilfsrelais, die, durch das Frequenzrelais 21 gesteuert, durch ihre Kontakte die Hilfsmotoren der Widerstandsregler i9 und 20 mit der einen oder anderen Polarität der Stromquelle i verbinden. Diese Hilfsmotoren, die zwischen einem durch den Widerstand 28 gebildeten Nullpunkt und dem jeweils mit ihnen verbundenen Pol der Stromquelle i liegen, laufen in der einen oder in der anderen Drehrichtung, je nach der Richtung des sie durchfließenden Stromes. 29 ist ein Relais, welches mit seinen Wicklungen 30 und 31 die über die Shunte 32 und 33 abgenommenen Ströme der Hauptmotoren 2 und 9 vergleicht.
34 und 35 sind zwei durch das Relais 29 gesteuerte Hilfsrelais, welche die Relais 25 und 26 einerseits sowie 24 und 27 andererseits sperren.
Die Wirkungsweise der Anlage ist die folgende: Wenn die Motoren 2 und 9 angelassen worden sind, werden durch das Frequenzrelais 21 über die Relais 24 und 26 bzw. 25 und 27 die Hilfsmotoren der Regler i9 und 2o in der einen oder anderen Drehrichtung in Bewegung gesetzt und durch Veränderung.der Reglerwiderstände die Erregerströme der Gleichstrommotoren 2 und 9 und damit deren Tourenzahlen geregelt.
Wenn eine Maschine, z. B. der Motor 2, die Tendenz aufweist, schneller als der Motor 9 zu laufen, so wird der den Motor 2 durchfließende Strom ansteigen. Demzufolge wird das Relais 29 das Hilfsrelais 34 einschalten, welches seinerseits den Speisestromkreis der Relais 24 und 27 unterbricht. Wenn in diesem Moment das Relais 21 die Drehzahl der Maschinen über die Relais 24 und 26 vergrößern wollte, würde nur das Relais 26 erregt bleiben. Der Hilfsmotor des Reglers i9 wurde un--bewegt abgeschaltet bleiben, während der Widerstand des Reglers 20 vergrößert würde. Der Motor 9 würde bestrebt sein, die \ acheilung gegenüber dem Motor 2 auszugleichen.
Wenn im Gegenteil das Relais 21 die Drehzahl der Maschinen über die Relais 25 bzw. 27 verkleinern wollte, würde allein (las Relais 25 erregt bleiben. Der Hilfsmotor des Reglers 2o bliebe stehen, während der Widerstand des Reglers i9 verkleinert würde, so daß der Motor 2 die Voreilung gegenüber dem Motor 9 verminderte.
Ebenso würde das Gleichgewicht wiederhergestellt werden, wenn der Motor 9 einen größeren Strom als der Motor 2 aufnähme, und zwar dadurch, daß das Differentialrelais 29 das Hilfsrelais 35 zum Ansprechen bringen würde.
Bei Maschinen mit gleichartigen Kennlinien wird durch den die Erregung der beiden Wechselstromgeneratoren gleichzeitig beeinflussenden Regler i8 etwa die gleiche Spannung eingestellt, sofern die Generatoren mit der gleichen Drehzahl laufen.
Die Tachometerwechselstromgeneratoren sind in bezug auf die Hauptgeneratpren so geschaltet, daß ihre Spannungen entgegengesetzt sind und sich aufheben, wenn die Hauptgeneratoren mit gleicher Drehzahl und gleichphasig laufen. Der Meßapparat 17 zeigt dann an, ob das Parallelschalten möglich ist, das durch das Schütz 16 bewirkt werden kann. Wenn die Maschinen gekuppelt sind, wird durch das Relais 29, welches ihre Belastungen in jedem Moment vergleicht, ein Belastungsausgleich ermöglicht.
In einer voll automatisierten Anlage kann der Meßapparat 17 durch ein etwas verzögertes Spannungsrelais ersetzt werden, welches das Schütz 16 einschaltet, wenn der Spannungsunterschied der Tachometergeneratoren Null wird.
Wenn die parallel laufenden Maschinen verschiedene Kennlinien besitzen, kann das Relais 29 so eingestellt werden, daß das Gleichgewicht nur dann erreicht wird, wenn das Verhältnis der aufgenommenen Ströme dem Verhältnis der Nennleistungen der Maschinen entspricht, wobei dieses Verhältnis verschieden von Eins sein kann. In diesem Falle muß der Erregungsregler 18 der Wechselstromgeneratoren geteilt werden, und die Hilfsmotoren der beiden Regler müssen in Parallelschaltung gesteuert werden.
Wenn die Zahl der parallel geschalteten Maschinen zwei übersteigt, muß ein Differentialrelais für jede Maschine vorgesehen werden, welches den von jedem Motor aufgenommenen Strom mit der Summe der von den anderen Motoren aufgenommenen Ströme in jedem Moment vergleicht; Gleichgewicht darf nur dann vorhanden sein; wenn das Verhältnis dieser Ströme dem der Nennleistungen entspricht.
Fig.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Drehzahlregelung mittels Amplidynerregung vorgenommen wird.
In dieser Figur sind 34 und 35 zwei Gleichstrommotoren von veränderbarer Drehzahl mit ihren Ankern 36 und 37 sowie ihren Induktionsmagnetsvsteinen 3S und 39. Diese Motoren treiben je einen "1'onfre(luenz%\-echsel;tromgenerator4o, ,4i an, welche parallel zu schalten sind, ähnlich wie in dem Beispiel der I# ig. ' beschrieben. 42 und .43 sind "hachometerwechselstronigeneratoren. 4d stellt ein `'oltmeter oder ein Relais dar, welches die Prüfung des #,vncllronismtis der Maschinen ermöglicht. .4; und 46 sind zwei Shezialerregermaschinen des Aml>lidvntvl)s, welche insbesondere drei Erregerwicklungen 47, 4,9, .I9 bzw. 50, 51, 52 besitzen. 53 ist ein Meßumformer, welcher einen Gleichstrom der einen oller der anderen Polarität erzeugt, entsprechend der Differenz zwischen der 1, requenz des Tachometergenerators .42 und einer gegebenen Nennfrequenz. 54 ist ein Hand- bzw. selbsttätiger Erregungsregler. 55 und 56 stellen zwei Meßshunte für die von den Motoren 34 und 35 aufgenommenen Ströme dar.
Die Wirkungsweise dieser Anlage ist folgende: Der von dein Umformer 53 erzeugte Gleichstrom durchfließt in Parallel- oder in Reihenschaltung die Erregerwicklungen .I7 und 5o der Erregerinaschinen 4,3 und 40>. Ihre Flüsse addieren sich zu bzw. subtrahieren sich von den konstanten Flüssen der Wickhingen 49 und 52, in welchen ein durch deit Regler ;.I geregelter Strom fließt.
Infolgedessen erhalten die Wicklungen 38 und 39 der Motoren 34 und 35 eine solche Erregung, daß diese mit einer bestimmten Drehzahl laufen.
'Die Kompensationswicklungen .48 und 51 werden von einem Strom durchflossen, der der Differenz der von den beiden Motoren aufgenommenen Ströme entspricht. Diese Wicklungen, welche in Reihe oder parallel geschaltet sein können, sind so angeordnet, dalß sich der Fluß von Wicklung 48 zu den Flüssen der Wicklungen 47 und 49 addiert, während der Uluß von Wicklung 51 sich von den Flüssen der Wicklungen So und 52 subtrahiert.
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Motoren 34 lind 35 mit gleicher Drehzahl laufen und daß die Belastungen der leiden Wechselstromgeneratoren 4o und 41 ausgeglichen werden.
Wenn der Motor 34 einen größeren Strom aufnimmt als der Motor 35. entsteht ein Differenzstrom, welcher die Spulen .+i{ und 5i in einem solchen Sinn durchfließt, daß der gesamte Erregungsfloß der Erregermaschine 45 zunimmt, während der der Erregermaschine 46 abnimmt. Der die Wicklung 38 durchfließende Strom nimmt zu, während der die Wicklung 39 durchfließende Strom abnimmt. Die Drehzahl des Motors 34 nimmt also all und die des Motors 35 nimmt zu, was einen Ausgleich der von den Ankert' 36 und 37 aufgenommenen Ströme bewirkt.
Wenn der Strom in dem Motor 35 größer ist als im Motor 3.4, wird die beschriebene Anordnung gleichfalls einen Ausgleich der Ströme herbeiführen.
Wenn die Zahl der parallel zu schaltenden Maschinen -zwei übersteigt, müßten die Erregerwicklungen 48 tuld 5 i je durch zwei Wicklungen ersetzt werden, von denen die eine von dem Strom der zugehörigen Maschine und die zweite von dem Gesamtstrom aller Maschinen durchflossen werden. Diese Wicklungen müßten so ausgelegt sein, daß der resultierende Fluß gleich Null ist, wenn der von der Maschine aufgenommene Strom gleich ist dem Produkt aus dem Gesamtstrom und dem Verhältnis zwischen der Nennleistung der Maschine und der Nennleistung sämtlicher Maschinen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anlage zur Aussendung von tonfrequenten Strömen über ein elektrisches Energieverteilungsnetz, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits wenigstens zwei Tonfrequenzgeneratoren sowie, Einrichtungen für deren Parallelschaltung und andererseits Einrichtungen vorgesehen sind, welche die automatische Regelung der Drehzahl und der Lastderteilung dieser Generatoren ermöglichen.
2. Anlage nach Anspruch i mit zwei parallel zu schaltenden Tonfrequenzgeneratoren,dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor des Erregungsregelwiderstarndes jedes der beiden Antriebsmotoren der Tonfrequenzgeneratoren in beiden Richtungen durch zwei Relais gesteuert wird, deren Erregungskreis einerseits durch die Wirkung eines auf die Frequenz ansprechenden Relais und andererseits durch die Wirkung eines Differentialrelais an Spannung gelegt wird, dessen bewegliches System zwei entgegengesetzten Drehmomenten unterworfen ist, von denen jedes dem von je einem Antriebsmotor aufgenommenen Strom proportional ist.
3. Anlage nach Anspruch i mit mehr als zwei parallel zu schaltenden Tonfrequenzgeneratoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor des Erregungsregelwiderstandes jedes Antriebsmotors der Tonfrequenzgeneratoren in beiden Richtungen durch zwei Relais gesteuert wird, deren Erregungskreis einerseits durch die `'Wirkung eines auf die Frequenz ansprechenden Relais und andererseits durch die Wirkung eines Differentialrelais an Spannung gelegt wird, dessen bewegliches System zwei entgegengesetzten Drehmomenten unterworfen ist, von welchen das eine dem von einem Antriebsmotor aufgenommenen Strom und das andere dem von den anderen Antriebsmotoren aufgenommenen Gesamtstrom proportional ist.
4. Anlage nach Anspruch i mit zwei parallel zu schaltenden Tonfrequenzgeneratoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldmagnet jedes Antriebsmotors der Tonfrequenzgeneratoren von einem Strom durchflossen wird, den eine Amplidynerregermaschine mit drei Erregerwicklungen liefert; die erste dieser Erregerwicklungen wird von einem Strom durchflossen, welcher von einem @ Meßumformer abgegeben wird und eine Funktion der Frequenzabweichung zwischen einer bestimmten Normalfrequenz und derjenigen eines mit einem Antriebsmotor verbundenen Tachometerwechselstromgenerators ist; die zweite Erregerwicklung wird von einem Strom durchflossen, der regelbar ist, um die bestimmte Drehzahl dieses Motors zu erzielen, während die dritte Wicklung von der Differenz der von dem betreffenden Motor und dem zweiten Antriebsmotor aufgenommenen Ströme durchflossen wird und so ausgebildet ist, daß in der einen bzw. anderen Amplidynerregermaschine der von ihr erzeugte Fluß sich zu dem von den beiden anderen Wicklungen erzeugten Fluß addiert bzw. subtrahiert.
5. Anlage nach Anspruch i mit mehr als zwei parallel zu schaltenden Tonfrequenzgeneratoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldmagnet jedes Antriebsmotors der Tonfrequenzgeneratoren von einem Strom durchflossen wird, welchen eine Amplidynerregermaschine mit drei Erregerwicklungen liefert; die erste dieser Erregerwicklungen wird von dem Strom durchflossen, welcher von einem Meßumformer abgegeben wird und eine Funktion der Frequenzabweichung zwischen einer bestimmten Normalfrequenz und derjenigen eines mit einem Antriebsmotor verbundenen Tachometerwechselstromgenerators ist; die zweite Erregerwicklung wird von einem Strom durchflossen, der regelbar ist, um die bestimmte Drehzahl dieses Motors zu erzielen; die dritte Erregerwicklung jeder Amplidynerregermaschine ist in. zwei Teile unterteilt, von denen @ der eine von dem Strom eines Antriebsmotors und der andere von dem Gesamtstrom aller Antriebsmotoren durchflossen wird, wobei diese Teile so angeordnet sind, daß ihr resultierender Fluß Null ist, wenn der von dem Motor aufgenommene Strom dem Gesamtstrom, multipliziert mit dem Verhältnis zwischen der N4nnleistung des Motors und der Nennleistung aller Motoren, gleich ist.