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Anordnung zum Synchronisieren und ParalleIschalten von Wechselstrommaschinen.
Die Erfindung hat eine neue Anordnung zum Synchronisieren von Wechselstrommaschinen
zum Gegenstand, durch die es möglich ist, Wechselstrommaschinen völlig selbsttätig
und unter größtmöglichster Betriebssicherheit einander parallel zu schalten. Der
Erfindung gemäß werden im Ständer und Läufer der zu synchronisierenden Maschinen
Kontakte und Gegenkontakte angeordnet, die, sobald Ständer und Läufer der zu synchronisierenden
Maschinen
sich in gleicher relativer Lage zueinander befinden, gci-.ieinsam einen Betätigungsstromkreis
für die Hauptschalter schließen.
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AusführungsbeispieIe der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht.
In Abb. i sind zwei Drehstrommaschinen a und b dargestellt, die an dem Netze
c liegen. Die Hauptschalter sind mit d und c bezeichnet. Im Ständer
und Läufer der Maschine sind Kontakte f, g und Gegenkontakte
h, i angeordnet, die in Reihe geschaltet den aus einer belieb,igen Spannungsquelle
k, gespeisten Betätigungsstromkreis für den Hauptschalter schließen, sobald
sich bei beiden Maschinen Ständer-und Läuferpolpaare in gleicher relativer Lage
zueinander befinden. Im Betätigungsstromkreis liegt das Relais 1, das seinerseits
einen Stromkreis schließt, der auf die Schalterspulen in, n einwirkt. Durch
Anordnung von Hilfsschaltern o., P in diesem Kreise wird die Spule in oder n eingeschaltet
" deren Schalter c
oder d zum Synchronisieren geschlossen werden
soll. Durch die Anordnung der Kontakte derart, daß sie sich nur bei gleicher relativer
Lage der Ständer- und Läuferpolpaare züieinander berühren, wird erreicht, daß unter
allen Umständen in beiden Maschinen der Ankerstrorn die gleiche Phase hat, so daß
damit die wichtigste Bedingung zur Synchronisierung erreicht ist. Die Genauigkeit
der Phasenübereinstimmung kann beliebig groß Z, Crewählt werden, indem man die Berührungszeit
von Kontakt und Gegenkontakt genügend klein durch geeignete Wähl der Abmessungen
der Kontakte bestimmt-. Wird clas Relais -enügend träge ausgeführt, beispielsweise
durch eine Dämpfung, so kann nian erreichen, daß das Relais nur dann anspricht,
wenn bei einer größeren Zahl von aufeinanderfolgenden Umläufen die Phasenübereinstimniung
der zu synchronisierenden Maschinen vorhanden ist.
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Die Übereinstimmung der Spannung der zu sviiehronisierenden Maschine
mit der Netzspannung kann ohne weiteres durch Reglung von Hand erreicht werden.
Man kann aber auch in den Betätigungsstromkreis ein zweites Relais legen, das den
Spannungsvergleich selbsttätig durchführt, den Stromkreis also nur dann schließt,
wenn zugleich mit der Phasenübereinstimmung Spannungsgleichheit fler zu vergleichenden
Spannungen oder Nullspannung an den zu überbrückenden Hauptselialterkontakten vorhanden
ist.
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Eine selbsttätige Synchronisiereinrichtung, mit der das Schließen
des Betätigungsstromkreises von der Spannungsgleichheit abhänIgig gemacht ist, ist
in Abb. :2 veranschaulicht. Diese Abbildung zeigt zugleich auch eine Anordnung,
mit Hilfe deren das Synchronisieren mehrerer Maschinen vollkommen selbsttätig ZD
vorgenommen werden kann. Zugleich sind in diesem Beispiel mehrpoligge Maschinen
veranschaulicht. Bei zweipoligen Maschinen kommt: man nämlich mit je einem
Kontakt und einem Gegenkontakt im Ständer und Läufer jeder Maschine aus, bei mehrpoligen
Maschinen wird man im Ständer oder im Läufer für jede doppelte Polteilung einen
Kontakt oder Gegenkontakt anordnen, während der andere Maschinenteil nur mit einem
Kontakt ausgeführt zu werden braucht. Wie die Kontakte im einzelnen in der Polteilung
angeordnet werden, ist bedeutungslos, wesentlich ist nur, daß sie bei Berührung
die gleiche relative Lage von Ständerpolpaar zu Läuferpolpaar bestimmen.
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In Abb. 2 sind die Maschinen mit a und b
bezeichnet; die Maschine
a ist als vierpolige Maschine, die Maschine b als sechspolige Maschine ausgeführt.
Dementsprechend trägt die Maschine a zwei Ständerkontakte h, h#" die Maschine
b deren drei, il, L; i', die mit einem Läuferkontakt f bzw.
g zusammen arbeiten. Die Kontakte li, i und Gegenkontakte f., - liegen
in Reihe im Betätigungsstromkreis, in dem außer den für jeden Hauptschalter
d, e ein Spannungsvergleichsrelais q, r
angeordnet ist.
Die Hauptschalter, für die die üblichen Automaten verwendet werden können, sind
in dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung als selbsttätige Schalter mit Rückzugsfedern
s, t ausgeführt. Vom Hauptschalterrelais werden 'Verriegelungskontakte it,
v
gesteuert, die die Aufgabe haben, die Einzelbetätigung der parallel am Betätigungsstromkreis
liegenden Steuerspuleniiz",i# zu ermöglichen. Ferner werden vom Hauptschalter Überbrückungskontaktex,
y gesteuert, durch die die Relais überbrückt und die Schalterspulen unmittelbar
an die Betätigungsspannung gelegt werden, sobald die Synchronisierung der Maschine
vorgenommen ist.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ergibt sich ohne weiteres aus der
Zeichnung. Liegt beispielsweise die Maschine b am Netze, so ist der Schalter
e geschlossen und durch den Überbrückungskontakt y die Spule n unmittelbar
an das Hilfsnetz z gelegt, so daß sie in der üblichen Weise, ohne die Synchronisiereinrichtung
zu beeinflussen, von den üblichen Sicherheitseinrichtungen, wie Maximalauslöser,
Rückstromrelais u. dgl., betätigt werden kann. Die Maschine a, wird nunmehr in Gang
gesetzt. Sobald ihre Pollagen die gleiche relative Lage einnehmen, wie die in der
das Netz speisenden Maschine k, wird der Betätigungsstromkreis über die Kontakte
h, f, i, g
geschlossen, und zwar dann, wenn, -wie oben erwähnt,
bei mehreren Umläufen der Maschine gleichzeitiger Schluß der Kontakte
f, h, g, i
eintritt, wenn also sowohl Drehzahl als auch
Phasenzahl`
-der Maschine weitgehend übereinstimmen. Ist die Kontaktbreite in geeigneter
Weise beinessen und erfolgt der Strornschluß durch die Hilfskontakte genügend häufig
hintereinander, so kann, falls das Spannungsvergleichsrelais q seinen Kontakt schließt,
der Stromkreis für die Schalterspulew über die Brücke des Verriegelungskontaktes
geschlossen werden. Die Spule vi, schließt den Schalter d, öffnet den Verriegelungskontakt
it, so daß die Spule m von dem Kontaktpaare der Maschine und dem Spannungsvergleichsrelais
q
abgeschaltet ist und über die Brückex unmittelbar an die Steuerstromquellez
gelegt wird. Der Hauptschalter ist somit wie jeder selbsttätige Schalter eingeschaltet
und kann ebenso wie der Schalter e durch die bekannten Sicherheitseinrichtungen
bedient werden.
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Unter normalen Verhältnissen wird man die Kontakte und Gegenkontakte
fest an den zugehörigen Maschinenteilen anordnen. In manchen Fällen kann es jedoch
wünschenswert sein, sie verschieblich auszuführen, beispielsweise wenn die Maschinen
mit stark verschobener Pollage arbeiten und einer unbelasteten Maschine eine mit
starker Belastung oder starker Phasenverschiebung arbeitende Maschine parallel geschaltet
werden muß, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn mehrere zwei verschiedene Wechselstromnetze
miteinander kuppelnde Synchron-Synchron-Umformer parallel geschaltet werden sollen.
Man wird dann nach den Angaben der Leistungszeiger bzw. Phasenverschiebungsanzeiger,
beispielsweise den Ständerkontakt einer Maschine, verschieben und kann so auch unter
diesen schwierigen. Verhältnissen die Maschine synchronisieren.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung, bei der ein gemeinsamer Steuerstromkreis
für die zu synchronisierenden Maschinen verwendet wird, ist vorzugsweise brauchbar
für Maschinen, die in der gleichen Zentrale arbeiten. Handelt es sich darum, 'Maschinen
zu syncbronisieren, die an voneinander entfernten Stellen aufgestellt sind, so kann
man die Mittel verwenden, die für gemeinschaftliche Betätigungsstromkreise voneinander
entfernt liegender Zentralen verwendet werden. So kann man den Starkstromleitungen
der zu synchronisierenden Maschinen hochfrequente Ströme überlagern, die mittels
Ruhestrom oder Arbeitsstroln die Betätigungsstronikreise für die, Synchronisierungsschalter
bedienen. Durch geeignete Stromsperren, Kondensatoren oder Kombinationen von Kondensatoren
mit Selbstinduktion kann man das Ubertreten des Starkstromes in die Betätigungsstroinkreise
verhindern.